Brevet FR2291299A1 — publié le 19760611

La présente invention se rapporte à un dispositif de régulation pour cardes ou assortiments de cardes. t existe divers dispositifs pour régulariser le poids par unité de surface du voile de fibres sur une carde ou un assortiment Be cardes. Le plus connu consiste à mesurer la "transparence" ou la "densité" du voile, en un endroit de la carde, à l'aide d'une combinaison source lumineuse et cellule photoélectrique, et à faire varier la vitesse d'alimentation de la carde pour compenser les variations de densité mesurées. la source lumineuse at la cellule sont dans ce cas placées sur une ligne perpendiculaire à la surface du voile t 1. rayonnement lumineux traverse donc l'épaisseur du voile, dans une certaine zone on général assez limitée en largeur, par rapport à la largeur totale. On a décrit également des procédés de régularisation d'une nappe da fibres à l'entrée d'une machine textile, dans lesquels on utilise pour mesurer la densité local. de la nappe une combinaison source radio-active et capteur de rayonnement radio-actif. Dans ce cas également, le rayonnement traverse la nappe ou le voile suivant son épaisseur, la source etle capteur étant placés do part et d'autre du voile sur une ligne perpendiculaire à la surface ou voisine de cette perpendicu- laire. Cette disposition présente à l'expérience deux inconvénients s 1/ la zone mesurée, en général petite par rapport à la largeur totale du voile, n'est pas suffisamment représentative du poids par unité de surface sur toute la largeur du voile 2/ il est difficile d'obtenir un signal représentant correcte- ment la densité dans les cas limites, densité assez faible ou densité très forte. D'une façon générale, les variations d'homogénéité du voile rendent la mesure peu reproductible. On peut imaginer diverses améliorations, dont certaines ont été décrites, pour réduire ces difficultés. Par exemple, on peut répartir sur la largeur du voile ou de la nappe, plusieurs combinaisons source radio-active et capteur, dont on forme alors le signal de sortie moyen, plus représentatif. ou bien, on peut utiliser un système de balayage latéral, dans lequel le système source et capteur se déplace continuellement suivant la largeur de la nappe, de gauche à droite puis de droite à gauche, pendant le déplacement de la nappe. Ces diverses améliorations sont toutefois très coûteuses et Pal entièrement efficaces. La présente invention concerne une disposition particulière permettant, sans augienter le prix de l'installe- tion, de remédier presque totaleent aux inconvénients cités ci-dessus, en réalisant la mesure sur toute la largeur au voile ou de la nappe, cette dernière étant contrôlée d'une manière particulière pour offrir un volume constant bien déterminé au rayonnement. Cette disposition particulière peut être décrite en résumé comme suit : la nappe de fibres à l'entrée de la carde se trouvant dans un plan horizontal, la source radio-active et le capteur sont placés dans le même plan horizontal, de part et d'autre de la nappe (par exemple la source à droite et le capteur à gauche) (figure 3), de telle façon que le rayonnement traverse la nappe de fibres suivant sa largeur, et non plus suivant son épaisseur. En outre, le volume de matière traversé par le rayonnement est parfaitement délimité, par un placement particulier d'un cylindre de pression et d'un tablier ou d'un autre cylindre contrôlant la nappe de fibres dans la zone de mesure. suivant l'invention ce contrôle particulier de la nappe est réalisé comme suit s la nappe est pressée entre un cylindre de pression supérieur, entraîné positivement, et un tablier inférieur qui peut éventuellement être remplacé à cet endroit par un cylindre. la source radio-active est placée entre le cylindre et le tablier, soit directement sur la ligne passant par l'axe du cylindre de pression supérieur et perpendiculaire au tablier (ou éventuellement sur la ligne reliant les axes des deux cylindres de pression), soit légèrement décalée en avant ou en arrière par rapport à cette ligne, de quelques centimètres au plus, de manière à Titre toujours située dans la zone où l'épaisseur de la nappe est parfaitement contrôlée et limitée. Cette disposition particulière est encore améliorée en rapprochant le plus possible l'ensemble cylindre presseur tablier-source radio-active des cylindres alimentaires de la carde (les deux cylindres inférieurs des cylindres alimentaires). Cette disposition améliorée offre en off et deux avantages t 1/ la tension sur la nappe entre le tablier et les cylindres d'alimentation, avec le pinçage supplémentaire entre les cylindres alimentaires, améliore encore le contr8îe au volume de matière 2/ la mesure étant réalisée très près de l'entrée de la carde, il n'est plus nécessaire de prévoir dans le système d'auto régulation électronique, un délai pour tenir compte du temps écoulé entre l'instant de la mesure et l'entrée de la matière dans la carde. L'invention a donc pour but essentiel de réduire à un niveau négligeable les variations de poids par unité de surface ou "grammage" du voile de carde à long, moyen et court terme, avec les avantages complémentaires suivants sur les systèmes d'autorégulation mesurant à la sortie de la carde : 1 - mesurant la régularité de la nappe d'alimentation génératrice des irrégularités, on corrige le débit de celle-ci avant l'apparition de l'irrégularité dans le ruban ou dans le voile 2 - le retard de la correction disparaît, oe qui 1 d'appli- quer ce réglage à des machines syant pour la matière un grand délai de traversée (on pense ici plus particulièrement aux assortiments composés de deux machines réunies par un appareil transporteur étaleur) 3 - la mesure se faisant sur la nappe à l'entrée, le dispositif de sortie peut être quelconque, c'est-à-dire un ruban, plusieurs rubans, un voile ou un voile divisé. En vue de la réalisation de ce but, le dispositif de régulation, objet de l'invention, comprend d'une part tm organe fixe de mesure de la densité de la nappe fibreuse alimen- tee telle une sonde radio-active, et d'autre part un dispositif de traitement de l'information fournie par cette sonde et d'asservissement des organes d'entrée de la carde ou de l'assor- timent de cardes et il est caractérisé essentiellement on ce qu'il est disposé de telle sorte que le rayonnement traverse la largeur complète de la nappe alimentée afin d'évaluer la densité du produit à traiter sans déplacement de la source radio-active. Cet organe de mesure agit sur la vitesse des cylindres alimen- taires de la carde ou de l'assortiment de cardes de manière à conserver au voile ou au ruban un poids régulier permettant de travailler avec un maximum de rendement pour des vitesses d'organes déterminés et des charges surfaciques optimales de la matière. L'invention sera décrite ci-après en se référent aux dessins à l'aide d'un exemple de réalisation non limitatif. sur ces dessins s la figure 1 représente d'une manière schématique l'ensembie d'une installation munie du dispositif. Les figures 2 et 3 sont des vues de détail explicatives. Lu figures 4 et 5 sont relatives au dispositif électronique. L'installation représentée à la figure 1 comprand successivement : 1/ une chargeuse volumétrique 1 donnée à titre d'exemple préféré d'autres systèmes de chargeuse ou d'autres procédés de forma tion de la nappe pouvant toutefois éventuellement être utilisés 2/ une carde 2 (dont l'agencement est donné à titre d'exemple) 3/ un dispositif 3 d'étalement du voile (le choix de ce dispo sitif est donné à titre d'exemple). La chargeuse volumétrique peut être telle que décrite dans le brevet français 70 30 697 de la demanderesse et mise sous protection par ce brevet, comprenant un caisson d'alimentation avec tablier incliné de chargement, un dispositif pré- vu à la partie supérieure du tablier incliné pour le chargement d'une hotte, des cylindres entraîneurs à la partie inférieure de la hotte avec lesquels coopère un tablier récolteur vers une machine suivante et un dispositif électro-acoustique prévu à la partie supérieure de la hotte en vue de présenter à la machine suivante une matière textile sous forme d'une nappe de densité et de forme aussi uniformesque possible. En 4 (figures 1 et 2) on a représenté cette hotte, en 5-6 sont montrés les cylindres entraîneurs, en 7 le tablier de transport vers la carde et en 8 les cylindres alimentaires. Une telle chargeuse assure une meilleure uniformité de la couche de matière déposée sur le tablier alimentaire 7 aussi bien suivant la largeur de la machine que dans la direction de la marche (mais dans ce dernier cas pendant un temps limité) et permet d'obtenir une beaucoup meilleure régularité du voile délivré par la carde et ce à moyen terme. Conformément à l'invention, une sonde 9 de mesure à isotopes donnée à titre d'exemple est positionnée juste en avant des cylindre alimentaires 8 de la carde ou de l'assor- timent de cardes, de telle sorte que le royonnemnt traverse la largeur complète de la nappe alimentée afin dévaluer la densité du produit à traiter. D'autre part, un cylindre lo (figures 1 et 2) dont la vitesse de rotation est synchronisée à celle du tablier d'alimentation 7 et dont la position est réglable en hauteur vis-à-vis du tablier alimentaire 7 et en distance par rapport aux cylindres 8, détermine un volume dans lequel toute la musse fibreuse est contenue t cette géométrie particulière offre au rayonnement radio-actif une masse concentrée dont la densité doit être mesurée. Une caractéristique importante est que la source 9 à isotopes donnée ici à titre d'exemple reste fixe d'un côté de la machine et que son rayonnement se fait dans un plan horizontal et perpendiculairement à la direction d'avance- ment de la matière fibreuse. Le rayonnement amorti par la masse à mesurer est capté de l'autre c8té de la machine par un tube à scintilla- tions 11 qui fournit une tension électrique, fonction de la densité mesurée par unité de volume de masse. Dans ces conditions, une variation de densité de la masse fibreuse alimentée se traduit par une variation de la tension électrique délivrée par le tube à scintillations. Cette tension est le premier paramètre pris en considération par le bottier électronique de contrôle. Un atténuateur de rayonnement 12, constitué par un disque d'acier à épaisseur progressivement variable peut éventuellement ttre inséré sur le trajet du rayonnement pour régler l'intensité de ce dernier, mais n'est pas indispensable. La figure 3 montre également l'intérêt du positionnement de la source 9 et du tube à scintillations il permettant d'obtenir la masse volumique d'une tranche T de ma tière parfaitement perpendiculaire à la direction d'avancement de cette masse. Ceci établit une différence importante par rapport au cas où la source ainsi que le tube à scintillations se déplaceraient d'après un trajet ou travelling suivant la largeur de la matière à mesurer. Dans ce cas, la section mesurée se présente suivant une oblique T1, inclinée en fonction de la résultante des deux mouvements (avancement de la matière combiné à la translation latérale de la source). Cette tranche oblique T1 dont la densité est mesurée ne permet pas une correction exacte parce qu'elle ne représente pas avec précision la densité de la nappe au moment ou elle entre dans la machine. La col-nde des cylindres alimentaires 8 se fait par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse 13. Ce variateur est équipé d'une dynamo ou d'un alternateur tachymé- trique 14 fournissant une tension électrique proportionnelle à la vitesse des cylindres alimentaires 8. Cette deuxième tension analogique proportion- nelle à la vitesse des cylindres est le deuxième paramètre pris en considération par le bottier électronique de contrôle. Le dispositif électronique de régulation fonctionne comme suit t Uhe tension analogique 15 de la densité de la nappe fournie par le tube Il à scintillations est transmise à un circuit d'intégration i6 lequel forme une moyenne mobile de la densité de la nappe fibreuse. Parallèlement une tension analogique 17 de la vitesse des cylindres alimentaires 8 est amenée par un fil L7 à un module électronique 18 t celui-ci reçoit d'autre part par 19 la tension électrique proportionnelle à la densité qui a été tout d'abord intégrée en 16 durant un temps sélectionné par un réglage accessible à l'opérateur (commande "AVERAGING"). Ce module électronique 18 combine d'une part le signal de mesure densité et d'autre part deux autres signaux prédéterminés par l'opérateur en début de partie la densité initiale et la vitesse initiale, pour former une "consigne de vitesse 20 transmise au bottier de commande ou d'autorégulation 21, qui asservit la vitesse des cylindres alimentaires de la carde à cette "consigne de vitesse" 20, variable à chaque instant suivant la densité mesurée. Le bottier de commande ou d'autorégulation 21 se termine par un amplifica- teur 23 qui actionne les relais 24 enclenchant dans un sens ou dans l'autre le servomoteur 22, agissant sur le variateur 13 pennettant de modifier la vitesses des cylindres alimentaires 8 de la carde. La figure 4 représente en détail le module électronique 18, qui forme à partir des trois signaux t densité mesurée, densité initiale, vitesse initiale, le signal "consigne de vitesse1. La figure 5 représente en détail le bottier de commande ou d'autorégulation 21. Ce système d'autorégulation électronique est donné à titre d'exemple non limitatif, Mis comporte certains dispositifs originaux améliorant le fonctionnement du système et procurant une grande facilité de manipulation. Le signal densité Sd, obtenu en 19 à la sortie de l'intégrateur 16 formant une moyenne mobile sur un temps choisi, est une fonction de la densité d de la nappe de matière textile mesurée, mais n'est pas proportionnel à cette densité d, définie comme le poids par unité de volume de la nappe. (rn notera que l'épaisseur de la nappe étant maintenue fixe à l'endroit de la mesure, le poids par unité de volume détermine le poids par unité de surface). On remédie à cet inconvénient de non-proportion- nalité en utilisant un circuit de correction, appelé "conformateur" 25 en figure 4, qui transforme la fonction non-linéaire Sd = f(d) en une fonction linéaire t Sdc Sdc étant le signal densité corrigé obtenu à la sortie du con- formateur, et K une constante. Le circuit conformateur est réalisé par exemple avec un amplificateur non linéaire, à gain variable en fonction de l'amplitude du signal d'entrée. cet amplificateur non linéaire est réalisé par exemple par un amplificateur opérationnel avec résistance de feedback entre sortie et entrée, l'entrée étant reliée au signal Sd à travers un réseau non linéaire constitué par plusieurs branches en parallèle, chaque branche comportant en série une diode, une résistance et une source de tension. La "linéarisation" est ainsi obtenue de manière suffisaient approchée, par une série de segments de droite successif s (une dizaine de segments environ). A la sortie du conformateur 25, on a donc un signal Sdc proportionnel à la densité d, nul lorsqu'il n'y a pas de matière, maxima et égal à .10 V par exemple lorsque l'on atteint la plus grande densité de matière. D'autre part, la vitesse des cylindres alimentaires 8 de la carde est représentée par le signal Sv fourni par l'alternateur tachymétrique 31 après redressement par le circuit 32. Enfin, deux autres groupes de circuits 26,27, 28 et 33,34,35 fournissent respectivement deux autres signaux, la densité initiale Sdi et la vitesse initiale Svi. Ces signaux sont déterminés en début de partie par l'opérateur et mémorisés sur les potentiomètres 27 et 34, de la façon suivante t Au départ, l'autorégulateur est mis hors service, la vitesse de sortie et la vitesse des alimentaires de la carde sont réglées manuellement pour obtenir un voile possédant le poids par unité de surface et la qualité désirés. Lorsque la carde est en régime, on peut alors fixer et mémoriser la vitesse initiale Svi et la densité initiale Sdi qui correspondent aux conditions de fabrication choisies. Dans ce but, on utilise un "sommateur de densité" 26 qui additionne le signal de mesure densité corrigé Sdc et le signal provenant du curseur du potentiomètre 27 "Density Level", L'opérateur manoeuvre le potentiomètre "Density Level" jusqu'à ce que le voltage Sdi obtenu sur le curseur de ce potentiomètre soit identique au signal densité Sdc mesuré à cet instant. A ce moment, la somme Sdc + [-Sdi] est nulle, ce que l'opérateur peut vérifier sur le voltmètre à zéro central 25. Lorsque ce résultat est obtenu, l'opérateur bloque la position du curseur du potentiomètre 27 ,qui mémorise ainsi le signal "densité initiale" Sdi. L'opérateur manoeuvre immédiatement après le potentiomètre 34 "Speed Level" de la même manière, de façon que le signal vitesse initiale Svi fourni par ce potentiomètre soit identique au signal vitesse Sv mesuré à cet instant. Lorsque le sommateur 33 réalisant l'opération Sv + [-Sv] donne une sortie nulle, vérifiée sur le voltmètre 35 à zéro central, l'opérateur bloque le curseur du potentiomètre 34 qui mémorise le signal "vitesse initiale" Svi. Ces trois signaux Sdc (densité mesurée après linéarisation) Sdi (densité initiale) et Svi sont transmis à un circuit multiplicateur-diviseur 30. Le signal Sdc traverse préalablement un ampli- ficateur avec intégration 29, de gain G = -1, qui réalise à nouveau une moyenne mobile sur un temps fixé du signal Sdc, tandis que le signal Svi traverse un inverseur 36 (G = -1). Le multiplicateur-diviseur 30 calcule en permanence la "consigne de vitesse ou vitesse de référence Svr qui varie continuellement en fonction de la densité mesurée en en appliquant la formule g Sdi Svr = x Svi Cette consigne de vitesse Svr est alors utilisée comme référence dans le boîtier de commande 21, pour asservir la vitesse des cylindres alimentaires de la carde, représentée par le signal Sv. Le bottier de commande 21, avec les organes suivants 23, 24, 22, 13 est représente en détail è la figure 5. Il comporte un amplificateur différentiel 37, calculant la tension d'erreur # de l'autorégulateur : # = Sv - Svr Cette tension d'erreur est appliquée à un second amplificeteur différentiel 3 , dont la seconde entrée est Une tension de feedback ramenée de la sortie des amplifica teurs de commande de relais 23A et 23B à travers le réseau de correction @roportionnel - Intégral 4@. Les potentiomètres 42 et 43 servent à fixer la valeur des seuils positif et négatif (par exemple +2 % et -2 %) au-delà desquels les comparateurs 39 ou 40 basculeront, déclenchant alors les amplis de commande des relais 23A ou 23B qui provoqueront via les relais correspondants 24A et 24B une rotation dans un sens ou dans l'autre du servomoteur 22. Ce dernier commande le variateur de vitesse 13, du type PTV ou analogue de manière à modifier la vitesse dans le sens convenable pour annuler la tension d'erreur #. La régulation du type proportionnel-intégral ainsi réalisée donne une stabilité optimale de l'autorégulateur. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniqunt à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation pour carde ou assortiment de cardes ou autres machines textiles alimentées par une nappe de matière fibreuse, utilisé en vue de réduire à un niveau négligeable les variations de poids par unité de surface du produit, ce dispositif cceorenant d'une part un système fixe de mesure de la densité de la nappe fibreuse alimentée, tel un ensemble source radioactive et capteur de rayonnement radioactif et d'autre part un dispositif de traitement de l'information fournie par ce système de meure et d'asservissement des organes d'entrée de la carde ou de l'assortiment de cardes, caractérisé en ce que le système de mesure, comprenant par exemple la source radio-active et le capteur de rayonnaient radio-actif, se trouve dans le neme plan que la nappe fibrease, la source et le capteur étant placés de part et d'autre do la nappe de manière à ce que le rayonnement traverse toute la largeur de la nappe la Mesure se faisant en outre dans un volume bien déterminé de matière, grâce à l'utilisation d'un cylindre de pression au-dessus du tablier alimentaire le rayonnement du système de mesure traversant la matière située directement sous ce cylindre de pression ou dans son voisinage immédiat. 2. Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce que l'ensemble source-capteur mesure et le cylindre de pression sont placés immédiatement en avant des cy- lindres alimentaires de manière à éviter l'introduction d'un délai dans la chaîne d'autorégulation. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le poids par unité de surface du produit est maintenu constant par une mesure de densité de la nappe fibreuse d'entrée et d'une correction de la vitesse des organes alimentaires en fonction des variations de cette densité, cette correction étant commandée par un système d'autorégulation par exemple électronique utilisant quatre signaux S la densité Mc mesurée à chaque instant, la vitesse des cylindres alimentaires Sv mesurée à chaque instant, la densité initiale Sdi choisie en début de partie et la vitesse initiale Svi choisie en début de partie. 4. Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce que le signal de mesure direct de la densité Sd, fonction non linéaire de la densité est transformé en un signal linéaire Sdc = Kd, Sdc étant donc un signal proportionnel à la densité qui est utilisée pour calculer la consigne de vitesse, d étant la densité et K une constante. 5. Dispositif suivant la revendication l, comprenant un système de mesure et de mémorisation de la densité initiale Sdi et de la vitesse initiale Svi dboisies en début de partie, comprenant un potentiomètre avec blocage de la posltion, un sommateur et un voltmètre de mesure de zéro. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une consigne de vitesse Svr variable en fonction de la densité mesurée, est calculée continuellement par un système de calcul multiplicateur-diviseur à partir des trois signaux Sdi (densité initiale), Sdc (densité mesurée linéarisée) et Svi (vitesse initiale) en appliquant la relation : Sdi Sv@ = x Sv@ sa 7. Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce qu'une boucle ferrée d'asservissement de vitesse appliquant par exemple une correction du type proportionnel intégral, asservit la vitesse des cylindres alimentaires,mesurée par le signal Sv obtenu par exemple par une dynamo ou un alterna- teur tachymétrique, à la consigne de vitesse calculée Svr. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que pour éviter des corrections inutiles de petite amplitude, la boucle d'asservisse- ment réalise des corrections uniquement lorsque le signal d'erreur dépasse deux seuils positif et négatif fixés, par exemple +2 % et -2 %.