Brevet FR2058220A1 — publié le 19710528

La présente invention concerne un dispositif d'entrainement d'arbres pour l'envidage de matières se présentant sous forme de bande, au moyen d'un moteur-série à courant continu réglé par un transformateur d'intensité de courant continu auquel est associée une charge servant d'indicateur de valeur réelle, la charge du transformateur de courant étant constituée par une résistance variable réglée par un mécanisme de servo-commande dans le sens d1une diminution de sa valeur ohmique, dès que des impulsions de commande sont appliquées à ce mécanisme de servo-commande, par un régulateur dans lequel est enregistrée l'augmentation progressive du diamètre d'enroulemento Le dessin schematique montre,- à titre d'exemples non limitatifs, trois modes de réalisation possibles de l'objet de l'invention. La fig. i montre le moteur à courant continu alimenté par un thyristor réglable en passant par un transformateur de courant continu secondairement réglé par la tension de son induits La fig. 2 montre le même système mais réglé secondairement par la tension de sa génératrice tachymétrique. la fig. 3 montre le même système mais réglé secondairement par un dispositif mesurant la tension de la bande, Le moteur à courant continu 1 et son enroulement inducteur 2 en série sont alimentés en courant, en passant par un transformateur de courant continu 3, à partir d'un appareil d'alimentation réglable 4 à thyristors.La seconde ligne de raccordement, amenant la tension alternative au transformateur de courant continu n'a pas été représentée afin de ne pas compliquer la figurez Au lieu de ltappareil à thyristors, il est également possible d'utiliser une autre source de courant continu réglable, par exemple un amplificateur magnétique ou un groupe convertisseur Ward léonard.lorsqu1on utilise ces sources d'alimentation, ainsi que des ponts de thyristors, entièrement contrôlés, il est également possible d'envisager l'utilisation d'un transformateur de courants alternatifs. L'appareil d'alimentation 4 est oemaandé par un amplificateur 5 dans lequel s'effectue la comparaison entre la valeur affichée et la valeur réelle d'un premier circuit de régulation à action rapide. La valeur affichée S1 est fournie par un potentiomètre 7 alimenté par une source de courant continu stabilisé 6, tandis que la valeur réelle J1 est constituée par la tension appliquée au circuit de régulation et correspondant à la charge du transformateur de courant (constituée ici par un rhéostat rotatif 8) Si la résistance de charge 8 n'est pas modifiée, le courant circulant dans le moteur-série et, par conséquent, son couple (qui, ainsi qu'on le fait, est proportionnel au carré du cou rant restent contants0 Il en résulte une diminution de la traction exercée sur la bande au fur et à mesure qu'augmente le diamètre enroulé et on pourrait tirer parti de cette réduction de la traction st, à partir d'un diamètre déterminé de la bobine d'enroulement, on désirait effectivement obtenir une diminution constante de la traction exercée sur la bande. En procédant ain -si, la tension d'induit diminue avec la vitesse du moteur, c'est à-dire qu'elle est inversement proportionnelle à l'augmentation du diamètre d'enroulement puisque le champ reste constant. Par contre, si la bande doit être envidée avec une traction constante, on exige-du moteur-série une puissance constante qui, ainsi qu'il est connu, est obtenue lorsque sa tension dtinduit varie avec la racine du carré de sa vitesse et que son courant varie de façon inversement proportionnelle à cette racine de sa vitesse, Le courant doit donc augmenter avec la racine carrée du diamètre croissant d'enroulement et la tension dtinduit doit décroî- trie, On réduit alors en conséquence la charge 8 du transformateur de courant 3, dr il résulte une augmentation correcte du courant, car la tension appliquée à la charge doit rester constante, à cause de la comparaison eff-ectuée selon les régles techniques avec la valeur affichée constante0 Pour régler le rhéostat 8 servant de charge, il est prévu un mécanisme d'entraînement 9 à servo-commande, par exemple un petit moteur synchronie réversible avec mécanisme démultiplicateur. Lorsquton actionne le contact de rappel 16, le moteur de servo-commande se met alors en marche dans le sens de l'augmentation de la charge, c'est-à-dire qu'll déplace vers la gauche le curseur monté sur le rhéostat0'84 La position extrême de gauche correspond au diamètre d'enroulement minimal- ou au diamètre du moyeu de la bobine.Un tel retour en arrière vers la position de départ doit par conséquent se produire après chaque changement de bobine pleine, c'est-à-dire avant le commencement d'une nouvelle opération d'envidage, le contact de rappel pouvant être constitué par un bouton-poussoir, par un déclencheur auxiliaire ouvrant un relais principal, ou par un contact de fin de course actionné par la broche d'envidage. Par contre, lors de la marche en avant du curseur, ctest-à- dire lorsque la charge doit diminuer au sur et à mesure que le diamètre de la bobine d'envidage augmente, il est prévu un second circuit de régulation présentant, grâce au servo-moteur une allure temporisée ou sensiblement plus réduite par rapport à la régulation rapide précitée du courante Afin de permettre une comparaison des valeurs réelles et åf- fichées dans le second circuit de régulation, il peut être utilisé 1 'une des grandeurs servant à contrôler à chaque instant le diamètre d'enroulement. Cette comparaison s'effectue dans un régulateur électronique 10 qui comporte un amplificateur et un déclencheur associé à un relais de sortie. Suivant le mode de réalisation que montre la fig0 t, on utilise comme valeur réelle J2 la tension d'induit du moteur-série. Pour un courant donné, cette tension est proportionnelle à la vitesse de la bande, c'est-à-dire par conséquent au rendement et c'est pourquoi on utilise comme source de valeur affichée une génératrice tachymétrique il reliée au mécanisme d'entrainement principal de la machine. Par ailleurs, la tension d'induit est, pour une vitesse de bande donnée ou pour un régime de moteur donné, proportionnelle au courant, car celui-ci détermine le flux magnétique et, par conséquent, la force électromotrice. C'est pourquoi on cale angulairement sur le potentiomètre 7 fournissant la valeur théorique du circuit de régulation du-courant, un second potentiomètre 12 connecté à la génératrice tachymétrique 11. le curseur de ce potentiomètre alimente de son côté un autre potentiomètre 13 qui est déplacé selon le même angle et en même temps que le rhéostat de charge 8 par le moteur de servo-commande 9. Sa prise de sortie fournit alors la valeur affichée S2 qui est comparée avec la tension d'induit du moteur-série dans le regulateur 10. Dès que le diamètre d'enroulement augmente au cours de l'envi- dage, le régime du moteur baisse et permet à la tension d'induit de tomber au-dessous de sa valeur affichée. Le relais de sortie du régulateur 10 agit sur le moteur de servo-commande 9 dans le sens d'un déplacement vers la droite des deux curseurs des résistances 8 et 13.La valeur affichée du circuit correspondant à la tension d'induit diminue alors exactement de la meme valeur que la charge du circuit de la régulation du courant, jusqu'à ce qu'il s'établisse de nouveau un état d'équilibre et que le moteur de servo-commande s tarr8teO Etant donné que selon le processus décrit, la tension 'd'in- duit a diminué dans les mêmes proportions que le courant a augmenté, mais que le produit-résultant du courant par la tension est resté inchangé du fait que le rendement d'envidage est constant, cette valeur correspond à la racine carrée de l'augmentation du diamètre d'enroulement0 les conditions d'un fonctionnement correct sont alors remplies. Le processus d'enroulement se poursuivant, ce sont donc les curseurs des deux résistances 8 et 13 qui se déplacent de plus en plus vers la droite, mais n'atteignent jamais l'extrémité de droite, car cette position correspondrait à un diamètre d-'enroulement infini. C'est pourquoi, si l'on veut utiliser tout l'enroulement du potentiomètre, il faut reporter vers l'extérieur une partie de la valeur de la résistance. Par exemple, si on doit faire face à une augmentation du diamètre d'enroulement égale à neuf fois sa valeur, il faut prévoir deux tiers de la valeur totale dans l'enroulement du potentiomètre et un tiers dans la résistance fixe.On obtient ainsi une gamme -de valeurs de 1:1/3 = 3 = Suivant le mode de réalisation représenté sur la fig. 2, on utilise comme valeur réelle J2 le régime du moteur-série fourni par la génératrice tachymétrique 14 qui est reliée mécaniquement à ce moteurs Suivant l'exemple de réalisation précédent, la tension de la génératrice tachymétrique 11, qui est couplée au mécanisme d'entrainement principal, sert de source de la valeur affichée; le potentiomètre 13, calé angulairement sur cette génératrice, tourne en même temps que la résistance de charge 8, le potentiomètre 1? ntétant plus nécessaire dans ce cas. Dès que le diamètre d'enroulement augmente au cours du processus d'envidage, la tension de la génératrice tachymétrique 14 associée'au moteur d'envidage 1 diminue, de sorte que le curseur du potentiomètre 13 se déplace vers la droite jusqu'au point correspondant à la valeur affichée S2 réduite en conséquence. Mais à ce moment l'angle de réglage est immédiatement associé dans un rapport inverse au diamètre d'enroulement, et il faut en conséquence que l'un des deux potentiomètres 8 ou 13 ait un enroulement présentant une résistance non linéaire afin que la charge du transformateur de courant continu diminue de façon correcte en mtme temps que la racine carrée du diamètre d'enroulement qui est croissante. Suivant l'exemple de réalisation que montre la fig. 3, on utilise comme valeur réelle J2 la tension apparaissant au niveau d'un poste de mesure connu 15, cette valeur étant proportionnelle à la traction exercée sur la bande, et cette tension étant appliquée directement au régulateur électronique 10 du fait qu'elle doit rester constante.La source de tension stabilisée 6 alimente alors, non seulement le potentiomètre 7 dont la valeur affichée est destinée au circuit de régulation du courant, mais également le potentiomètre 12 dont la valeur affichée est destinée au régulateur 10. Lorsque le potentiomètre 12 comporte un enroulement de valeur linéaire, il faut que l'autre potentiomètre 7 pos séide un enroulement correspondant à la valeur de la racine carrée, car le couple et, par conséquent, la traction exercée sur la bande, varient avec la racine carrée du courant du moteur0 Dès que le diamètre d'enroulement augmente au cours de lten- vidage, la traction exercée sur la bande diminue du fait que le couple est insuffisant, après quoi le moteur de servo-commande '9 déplace vers la droite le curseur du rhéostat 8 et la charge diminue jusqu'à ce que le courant, et avec lui le couple, aient augmenté en conséquence. -La condition de fonctionnement théorique est alors remplie automatiquement, c'est-à-dire que la réduction de la charge s'effectue en même temps que la réduction de la racine carrée du diamètre d'enroulement, car ce n'est qutà cette condition que la traction exercée sur la bande reste constantes les trois exemples de réalisation précédemment exposés n'épuisent pas les différentes variantes possibles de l'objet de l'invention. C'est ainsi qu'on pourrait imaginer de contrôler le diamètre d'enroulement au moyen dtun palpeur ou encore, sans contact matériel au moyen d'un rayon lumineux, et de commander ainsi le mécanisme d'entraement à servo-commande.En outre, pour obtenir le même résultat, on pourrait mesurer et utiliser la puissance électrique consommée par le moteur-série et à maintenir constante2 Bien que la régulation du servo-moteur ait été décrite comme n'agissant que dans un seul sens, c'est-à-dire dans le sens de la réduction de la charge, alors qu'il est prévu un contact de commande séparé 16 destiné à faire revenir en arrière le mécanisme de servo- commande, cette régulation nta été envisagée que pour éliminer dans tous les cas les phénomènes de pompage ou d'instabilité.Mais il est parfaitement possible de faire agir cette régulation dans les deux sens, notamment grâce au fait qu'elle peut avoir une constante de temps extrêmement importante et u'ilest improbable qu'elle déclenche des oscillations0 les potentiomètres entratnés-par un moteur de servo-commande sont connus dans les mécanismes d'envidage électriques et sont généralement dénommés "dispositifs calculateurs de diamètre". Cependant, ceci n'antériorise nullement l'idée de l'invention car celle-ci a révélé précisément comment; on peut modifier au moyen d'un tel système la charge dtun transformateur de courant en fonction du diamètre d'enroulement, Ce n'est que ce système qui permet de régler parfaitement le moteur-sérieau moyen d'une valeur affichée qui reste constante pendant tout le processus d'envidage. il pourrait également être envisagé d'utiliser comme charge, au lieu d'un rhéostat commandé par le moteur, des groupes de résistances échelonnées de façon précise dont les valeurs successives sont multipliées par 10 ou par 2 qui seraient court-circuitées les unes après les autres au moyen de mécanismes magnétiques d'entraînement à servo-commande, par exemple de mécanismes fonctionnant pas à pas. la loi selon laquelle le courant augmente et la tension dtin- duit diminue en même temps qu'augmente la racine carrée du diamètre croissant daenroulement,ntest parfaitement valable que dans le cas d'un champ magnétique non saturé. Avec la saturation augmentent 4ga- lement les écarts, mais cette augmentation sert à la pratique parce que dans le cas de grands diamètres d'enroulement, on désire généralement une diminution de la traction exercée sur la bande. Mais il va de soi que dans le cas du mécanisme d'entralnement décrit, il est possible de procéder aux mêmes corrections de valeur affichée afin de compenser les pertes mécaniques et électriques ainsi que les influences résultant de la saturation, comme cela est usuel pour les mécanismes connus de oe type. Suivant le mode due réalisation que montre la fig. 3, de tels inconvénients ou influences sont contrôlés automatiquement grâce à la mesure directe de la traction exercée sur la bande. les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans sté- carter de l1invention9 dans le domaine des équivalences tecIiniques. REVEND i C AT IONS 1.- Dispositif pour l'entraînement d'arbres servant å l'envidage de matières se présentant sous la forme de bande, au mcpgen d'un moteur-série à courant continu réglé par l'intermédiaire d'un transformateur de courant auquel est associé une charge servant d'indicateur de valeur réelle, caractérisé en ce que la charge du transformateur de courant est constituée par une résistance variable réglée par un mécanisme de servo-commande dans le sens d'une diminution de sa valeur ohmique, dès que des impulsions de commande sont appliquées à ce mécanisme par un régulateur dans lequel est enregistrée l'augmentation progressive du diamètre d'enroulement. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique au régulateur, comme valeur affichée, la tension provenant d'une génératrice tachymétrique dont le fonctionnement dépend de la vitesse de la bande, divisée par un potentiomètre couplé à un potentiomètre de valeur affichée monté dans le circuit de régulation du courant, ainsi que par un autre potentiomètre couplé à la résistance de charge et au mécanisme de servo-eommande et on applique également au régulateur, comme valeur réelle, la tension d'induit du moteur d'envidage. 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique au régulateur, comme valeur affichée, la tension provenant de la génératrice tachymétrique dont le fonctionnement dépend de la vitesse de la bande, divisée par un potentiomètre couplé à la résistance de charge et au mécanisme de servo-commande et on applique également au régulateur, comme valeur réelle, la tension de la génératrice tachymétrique accouplée au moteur d'envidage. 4.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique au régulateur, comme valeur affichée, la tension provenant d-'une source de courant continu et divisée par un potentiomètre couplé au potentiomètre de valeur affichée monté dans le circuit de régulation du courant, et on applique également au régulateur, comme valeur réelle, la tension fournie par un dispositif de mesure de la tension de la bande.