Brevet FR2138019A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un dispositif de détection des cassures de fils mobiles, et en particulier, les appareils de traitement de fils et de fibres. On sait que la détection des cassures des fils est nécessaire pour 5 la protection et la commande des procédés/des machines de traitement de fibres. Cependant, les procédés utilisés jusqu'à présent impliquent soit une inspection de routine qui est coûteuse, soit des procédés mécaniques ou optiques élaborés qui sont à la fois coûteux et parfois peu fiables 10 ou insuffisamment sensibles. L'invention concerne un procédé relativement simple de détection des cassures de fils mobiles, n'impliquant aucun contact supplémentaire avec le fil. Lors du traitement de fils et de fibres, il est courant d'utiliser des rouleaux 15 pour commander la vitesse de déplacement du fil. Par exemple, le fil est en général étiré entre deux paires de rouleaux, dont l'une travaille à une vitesse périphérique supérieure à celle de l'autre. De manière analogue, lors de la texturation d'un fil, celui-ci subit en général un . 20 traitement par passage entre deux rouleaux ou deux paires de tels rouleaux. Lors de la mise en oeuvre de ces procédés, il est important que le fil soit soumis à un traitement uniforme, et ainsi, le fil doit être sous une tension constante et il ne doit pas glisser lors de son 25 passage autour des rouleaux ; il est courant de faire passer le fil plusieurs fois entre le rouleau de traitement et un rouleau fou placé très près de lui et entrainé par le fil qui se déplace. Souvent, l'axe de ce rouleau fou est incliné par rapport à l'axe du rouleau de traitement 30 de manière que les différents brins qui passent entre les deux rouleaux restent séparés et ne s'emmêlent pas. Les machines de traitement de fibres du type décrit ci-dessus nécessitent une surveillance constante pour que, lors de la rupture du fil, la machine ne con-35 tinue pas à fonctionner, l'extrémité libre du fil s'enroulant alors sur le rouleau. L'invention concerne donc un dispositif de détection automatique d'une rupture dans un fil mobile et d'émission d'un signal, quel que soit 72 17626 2 2138019 l'emplacement de la rupture du fil. Dans un mode de réalisation préféré, le signal déclenche aussi un dispositif interrompant le dispositif d'alimentation de fils. Plus précisément, l'invention concerne un dispo-5 sitif de détection d'une rupture d'un fil mobile, comprenant un rouleau entrainé et un rouleau fou entre lesquels passe le fil, le rouleau fou étant entrainé par le mouvement du fil, et un dispositif de contrôle de la vitesse de rotation du rouleau fou, ce dispositif émettant un signal lors-10 que la vitesse varie d'une quantité au moins égale à une valeur prédéterminée et indique ainsi une cassure dans le fil. Le procédé de l'invention a deux avantages principaux. D'abord, dans de nombreux cas, il n'est pas néces-15 saire d'ajouter des rouleaux supplémentaires à la machine classique de traitement des fibres, car, comme on l'a déjà cité, il est courant de régler la vitesse du fil en le faisant passer sur un rouleau entrainé, et, pour réduire le glissement sur celui-ci, de faire passer le fil 20 plusieurs fois entre les deux rouleaux. Ainsi, tin appareil classique peut être modifié de manière à mettre en oeuvre l'invention, sans addition d'aucun dispositif au contact du fil pour la détection des cassures. Un avantage supplémentaire de l'invention est qu'une cassure du fil 25 est détectée quelque soit le côté du rouleau entrainé auquel elle se produit. Si le fil se brise avant d'atteindre le rouleau entrainé, la vitesse de rotation du rouleau fou ' tombe car il n'est plus entrainé par le mouvement du fil. Si cependant le fil se brise après le passage du rouleau 30 entrainé, le fil s'enroule rapidement sur celui-ci et accroît le diamètre efficace du rouleau qui accroît à son tour la vitesse de rotation du rouleau fou. Ainsi, toute variation de la vitesse de rotation indique une cassure dans le fil. La dimension du rouleau fou n'est pas pri-35 mordiale, mais on préfère qu'il ait un diamètre tel que, dans le cas des vitesses normales du fil, la vitesse de rotation du rouleau fou soit de plusieurs tours par minute. Dans un mode de réalisation préféré de l'inven- 4 72 17626 3 2138019 tion, le dispositif de contrôle de la vitesse de rotation du rouleau fou est plus sensible aux accroissements de cette vitesse qu'à sa réduction. Ceci est particulièrement utile car le taux d'accroissement de la vitesse de rotation du rouleau fou est en général inférieur, en cas de cassure au delà du rouleau entrainé, au taux de réduction de la vitesse en cas de cassure avant le rouleau entrainé. En conséquence, on préfère selon l'invention utiliser un dispositif réglable de manière à avoir la sensibilité nécessaire à la fois.- pour les accroissements et les réductions des vitesses ' defrotation. Comme cité précédemment, il est de pratique courante de. rendre minimal le glissement d'un fil lors de son passage autour d'un rouleau fou, en le faisant passer plusieurs fois autour du rouleau entrainé et d'un rouleau fou. Dans ce type de procédé, le rouleau fou est souvent appelé rouleau séparateur, car il est monté dans de nombreux cas de manière que son axe ne soit pas parallèle à celui du rouleau entrainé, si bien que le fil, dans ses divers trajets entre les deux rouleaux, ne se chevauche pas. On constate que le procédé de l'invention est facile à mettre en oeuvre; par contrôle de la vitesse de rotation du rouleau séparateur, et qu'on peut facilement modifier la machine classique de traitement pour permettre cette opération. On peut utiliser tout procédé convenable pour contrôler la vitesse de rotation du rouleau fou. On préfère cependant utiliser un procédé selon lequel un courant alternatif est créé par là rotation du rouleau fou. Par exemple, on peut utiliser une cellule photoélectrique ou un capteur magnétique, mais on préfère selon l'invention disposer deux petits aimants sur l'ensemble du rouleau séparateur, une bobine étant disposée à proximité d'eux, si bien que les variations du champ magnétique dues à la rotation du rouleau fou provoquent la création d'un courant électrique alternatif dans la bobine d'induction. La fréquence de ce courant dépend de la fréquence des variations du champ magnétique qui dépend elle-même de la vitesse de rotation du rouleau fou. Un autre procédé préférable de 72 17626 4 2138019 création d'un courant alternatif consiste à monter deux aimants sur un organe fixe, à proximité d'une partie rotative du rouleau fou ; ces deux aimants sont associés par une tige ferromagnétique autour de laquelle est enrou-5 lée une bobine d'induction. De cette manière, toute variation du flux magnétique le long de la tige ferromagnétique assure la création d'un courant dans la bobine d'induction. Une série de pôles ferromagnétiques sont alors placés régulièrement autour du rouleau fou, l'espacement de ces pôles 10 étant tel que deux pôles adjacents coïncident avec les deux aimants. Ainsi, lorsque le rouleau tourne, les pôles ferromagnétiques, du rouleau viennent progressivement en face des aimants puis s'en éloignent. Lorsqu'ils sont en face, il existe un champ magnétique intense dans les aimants," dans 15 la tige ferromagnétique, dans les pôles ferromagnétiques du rouleau et dans ce dernier. Le champ est cependant beau- ' coup plus, faible lorsque les pôles ne sont pas en face des aimants. Ainsi, la rotation du rouleau assure la création d'un champ magnétique variable transformé en courant aïter-20 na-feif dans la bobine d'induction. La fréquence de ce courant dépend de la vitesse de rotation du rouleau et du nombre de pôles que porte celui-ci. Lorsque le procédé de détection consiste à créer un courant alternatif dépendant de la vitesse de rotation 25 du rouleau, on préfère selon l'invention que le courant alternatif ainsi créé à fréquence f^ soit amplifié et combiné à un , second courant alternatif de fréquence qui . peut être fourni par tout oscillateur local dont la fréquence est fixée en fonction de la vitesse normale du 30 fil et de la sensibilité voulue du détecteur aux variations de la vitesse de rotation du rouleau fou. La combinaison de ces deux fréquences assure la production de deux fréquences dont l'une est la somme des deux et l'autre leur différence. Ces deux fréquences combinées sont alors intro-35 duites dans un circuit d'accord ou de résonance qui peut être réglé préalablement de manière à ne choisir qu'une seule fréquence d'entrée, c'est-à-dire la fréquence de résonance du circuit, toutes les autres fréquences étant rejetées. 72 17626 5 2138019 Ainsi, iin signal électrique est créé par le circuit d'accord seulement lorsque cette fréquence prédéterminée de résonance est appliquée, et ce signal électrique peut être amplifié et il peut commander le dispositif d'alarme et 5 d'interruption d'alimentation du fil. Comme décrit, toute variation dans la rotation du rouleau fou introduit les fréquences somme et différence dans le circuit détecteur, et la fréquence de résonance peut être créée lorsque la vitesse du rouleau fou est supérieure ou inférieure à la 10 fréquence de référence de l'oscillateur local. Le détecteur peut en conséquence signaler à la fois les augmentations et les réductions de la vitesse du rouleau fou, indiquant ainsi les ruptures du fil d'un côté ou de l'autre du rouleau entrainé. La sensibilité relative du dispositif 15 à l'augmentation et à la réduction de la vitesse du rouleau fou peut être déterminée par la fréquence de commande fournie par l'oscillateur local. Par exemple, la fréquence de commande peut être réglée de manière que la fréquence de résonance du circuit soit atteinte pour une réduction 20 de la vitesse de la rotation du rouleau qui est supérieure à l'augmentation, ou vice-versa. On peut choisir la nature du signal d'alarme en fonction d'impératifs particuliers, de manière par exemple qu'il commande une cloche ou éclaire une lampe de manière 25 à indiquer une rupture du fii. Dans une variante, le signal d'alarme commande un couteau qui coupe le fil au niveau de son alimentation et qui peut simultanément éclairer une lampe d'avertissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-30 tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente l'ensemble à rouleaux de l'invention ; - la figure 2 est une coupe détaillée du rouleau 35 séparateur ; - la figure 3 montre le montage de l'aimant du rouleau séparateur ; et - la figure 4 est un circuit électrique utilisé 72 17626 6 2138019 pour contrôler la vitesse de rotation du rouleau fou. La figure 1 représente m appareil qui comprend vin rouleau 1 d'alimentation qui introduit le fil 2 vers un rouleau entrainé 3 en forme de galette. Un rouleau sépara-5 teur 4 est monté à proximité de la galette et au-dessus de celle-ci, son axe 5 étant incliné par rapport à l'axe 6. Comme représenté, le fil 2 passe plusieurs fois entre la galette 3 et le rouleau 4 de manière à rendre minimal le glissement du fil autour de la galette. De cette manière, 10 le rouleau séparateur est entrainé par le fil et sa vitesse de rotation peut être contrôlée pour la détection des ruptures du fil. La construction du rouleau 4 apparaît en détails sur la figure 2. Il est monté sur la machine, sur un axe 7 15 sur lequel il est maintenu par l'écrou 8, la rondelle 9 et la vis 10. Le manchon externe 11 est ainsi libre de tourner autour de l'axe 7, sur les roulements à billes 12. Un flasque 13 est aussi monté sur l'axe 7» et il comporte une cavité destinée à loger l'extrémité du manchon 11. Deux ai-20 mants dont l'un est représenté en 14, sont montés dans une cavité formée dans le flasque 13» et ils sont associés par une tige ferromagnétique autour de laquelle est enroulée une bobine 16 d'induction. Le flasque 13 ne tourne pas avec le rouleau. Sa forme et le logement de l'aimant 14 et de la 25 bobine 16 sont représentés en détails sur la figure 3. Une série de pôles ferromagnétiques 15 est montée à l'extrémité du manchon 11, de manière que les pôles ad-. jacents se trouvent en face des deux aimants 14 lorsque le rouleau tourne. Ainsi, lorsque ce rouleau tourne, les pôles 30 15 viennent successivement en face des deux aimants 14 puis s'en éloignent, en créant un flux magnétique variable dans la tige ferromagnétique associant les aimants 14. De cette manière, il se créée -un courant alternatif de fréquence fn dans la bobine 16 qui se trouve dans le champ magnétique. 35 Les bornes 18 qui sont logées dans une gorge 17 formée dans le flasque 13 sont reliées à la bobine 16 et transmettent le courant f^ au circuit détecteur représenté sur la figure 4. Dans ce circuit, le courant dû à.la rotation du rouleau 72 17626 7 2138019 séparateur, à la fréquence f ^, est d'abord amplifié par le transistor Tr^ puis combiné à uné fréquence f2 dans la diode D. La diode transmet la combinaison des fréquences et fg de manière que les fréquences correspondant à 5 (f^ ~ f?) ou (^2 ~ '^1^ en Par"ticulier parviennent au circuit résonant LC qui est accordé à une fréquence f^. De cette manière, il n'existe un signal que lorsque f^ - f2 ~ ^3 ou lorsque f"2 ~ ^ = £3» 'et ce signal est transmis par le transistor amplificateur Tr2 qui commande le dispositif 10 d'alarme. Les valeurs des fréquences f2 de l'oscillateur local et de résonance peuvent être modifiées de manière que le dispositif soit très sensible aux variations de f^j - ou f2 - f-|, de façon indépendante, comme voulu. 15 Par exemple, si les fréquences f2 et f^ sont prédéterminées. d'e manière que la fréquence f ^ , au cours de la marche normale, soit plus proche dé f2 + f^ que de f2 - f^, le dispositif est plus sensible aux accroissements de la vitesse du rouleau fou qu'à ses diminutions. Cette caracté-20 ristique est particulièrement avantageuse, car, lorsqu'une' . rupture du "fil se produit au delà de la galette et que le fil s'enroule autour de celle-ci de manière indésirable, le nombre de tours du rouleau 4 croît' initialement relativement lentement, si bien que dans ce cas, il est souhai-25 table que la fréquence de résonance du circuit oscillant soit atteinte"rapidement. Si cependant il se produit une rupture entre le rouleau 1 et là galette 3, le nombre de tours du rouleau 4 tombe rapidement à une valeur nulle, si "bien qùe la fréquence f^ diminue de façon très brutale. 30 Ainsi, même dans le cas d'un dispositif amorti, la fréquence de résonance (f2 - f^) est atteinte pratiquement sans aucun retard lorsqu'une cassure a lieu au delà de la galette. Le circuit oscillant LC lui-même ne doit pas nécessairement être de qualité élevée, et on constate "qu'une courbe rela-35 tiveinent plate de résonance suffit. Dans un exemple non limitatif de mise en oeuvre de l'invention, à l'aide d'un dispositif du type représenté sur les dessin$ le courant créé par la rotation du rouleau 72 17626 2138019 fou a une fréquence de 5 000 Hz, lorsque la machine fonctionne normalement. Il est souhaitable que le détecteur émette un signal d'alarme lorsque la fréquence soit augmente à 5 040 Hz, soit diminue à 3 820 Hz. Ainsi, si la fréquence 5 de l'oscillateur local est f2 et la fréquence de résonance du circuit d'accord est f^, il faut que : f2 + f3 = 5 040 et f2 - f^ = 3 820, si bien que f2 = 4 430 Hz et f^ = 610 Hz. 10 Ainsi, on voit dans cet exemple qu'on peut 'choisir les valeurs de f^ et f2 de manière à assurer l'émission d'un signal d'alarme pour toute combinaison prédéterminée d'augmentation et de réduction de la vitesse du rouleau fou. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence,à 15 des fils textiles, elle s'applique aussi à la détection des cassures de toutes sortes d'autres fils mobiles. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses 20 éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées 4 i 72 17626 2138019 REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection d'une cassure dans un fil mobile, du type qui comprend un rouleau entrainé et un rouleau fou entre lesquels passe le fil, le rouleau fou étant 5 entrainé par le déplacement du fil, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un contrôleur de la vitesse de rotation du rouleau fou, émettant un signal lorsque la vitesse varie d'une quantité prédéterminée au moins, indiquant ainsi' une cassure dans le fil. 10 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau fou lui-même constitue le contrôleur de sa vitesse de rotation. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif créant un courant alter- 15 natif lors de la rotation du rouleau fou, la fréquence de ce courant dépendant de la vitesse de rotation du rouleau, si bien que la vitesse de rotation est contrôlée par contrôle de la fréquence du courant alternatif. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé 20 en ce.qu'il comprend un ou plusieurs aimants destinés à tourner avec le rouleau fou et une bobine d'induction montée de manière à transformer le champ magnétique créé par l'aimant en un couianfcalternatif, si bien que les variations de la vitesse de rotation du rouleau fou apparaissent sous 25 forme de variations de la fréquence du courant. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de courant alternatif comprend deux aimants séparés par une tige ferromagnétique autour de laquelle est enroulée une bobine d'induction, les aimants 30 étant fixés au rouleau fou, une série de pôles ferromagnétiques reliés étant montés autour du rouleau fou de manière que des pôles adjacents se trouvent périodiquement en face des aimants lors de la rotation du rouleau fou, la fréquence du courant alternatif induit dans la bobine étant con-35 trôlœde manière à contrôler la vitesse de rotation du rouleau. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le courant alternatif 72 17626 10 2138019 créé par le rouleau, fou est combiné à un courant à fréquence étalonnée et introduit dans un dispositif d'accord sensible à une différence prédéterminée entre la fréquence d'entrée et la fréquence étalonnée. 5 7. Procédé de détection des cassures de fils mobiles selon lequel le fil passe entre un rouleau entrainé et un rouleau fou entrainé par le déplacement du fil, caractérisé en ce qu'on contrôle la vitesse de rotation du rouleau fou. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en 10 ce que la rotation du rouleau fou crée- un courant alternatif dont la fréquence est contrôlée, si bien que les variations de cette fréquence indiquent les variations de la vitesse du rouleau. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en 15 ce que le courant alternatif est combiné à tin courant à fréquence étalonnée, la combinaison des courants étant introduite dans tin circuit à résonance accordé sur certaines fréquences correspondant à l'augmentation ou à la diminution prédéterminée de la vitesse du rouleau. 20 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fréquence étalonnée et la fréquence de résonance du circuit résonnant sont fixées de manière que l'accroissement prédéterminé de la vitesse du rouleau auquel est sensible le circuit est inférieure à la réduction prédé-25 terminée à laquelle il est sensible.