Brevet FR2302523A1 — publié le 19760924

La présente invention concerne d'une façon générale un dispositif de contrôle et le cas échéant de commande de machines comportant des pièces et des outils soumis à usure et elle a trait plus particulièrement à un dispositif pour arrêter les machines textiles en cas d'endommagement d'aiguilles, de platines ou de pièces similaires. Dans le domaine de l'industrie textile, on a déjà effectué de nombreuses tentatives pour réduire les fiais en vue de contrôler le fonctionnement correct des machines utilisées pour la mise en oeuvre et le traitement de matières textiles dans le but d'arrêter le plus tôt possible une installation en cas de constatation de défauts. Lors du contrôle du fonctionnement correct de machines de tricotage, de bonneterie et de nouage, on utilise fondamentalement deux procédés différents. L'un des procédé fait intervenir un contrôle des produits, auquel cas des défauts détectés dans les produits donnent lieu a un arrêt de la machine. Cependant ce procédé présente l'inconvénient de laisser se poursuivre la fabrication d'un long métrage de matière avant qu'un défaut ne provoque l'arrêt de la machine. Le produit défectueux est généralement rebuté, ce qui peut augmenter considérablement les frais de fabrication. Pour cette raison, on en est arrivé de plus en plus à l'heure actuelle à un contrôle direct des pièces mobiles de machine qui participent au processus de formation de mailles en contrôlant au moins temporairement,à l'aide de dispositifs d'exploration ou de palpage appropriés, la condition et le mode de fonctionnement de pièces, comme par exemple des aiguilles, des platines, des dents ou des organes similaires. Ce procédé présente l'avantage de pouvoir détecter très tât des défauts dans les machines ou les outillages, de sorte que l'installation peut être arrêtée avant qu'une grande quantité de produits défectueux ait été fabriquée. Pour assurer ce contrôle directs on utilise d'une manière connue des dispositifs optiques à faisceux lumineux qui ne sont cependant pas applicables lorsque des peluches ou des flocons résultant de l'usure du fil mis en oeuvre parviennent dans le faisceau lumineux, ce qui est très fréquemment le cas et ce qui déclenche alors une opération erronée. Les temps d'arrêt résultant d'opérations erronées dans les machines contrôlées de cette manière se traduisent cependant également par des frais importants,qui conduisent à une augmentation du prix de revient des produits ou bien à une réduction de la rentabilité. Par ailleurs, des dispositifs de contrôle optique à faisceaux lumineux sont très compliqués et par conséquent très coûteux du point de vue de la construction. Egalement ils ne peuvent-pas être utilisés, du fait de leur encombrement, pour contrôler tous les éléments d'une machine Pour remédier aux inconvénients des dispositifs de contrôle optique à faisceaux lumineux dans des machines à tricoter, on a mis point récemment un dispositif d'arrêt de nature inductive, qui n'est pas pertubé par des déchets et qui comporte une bobine de contrôle se présentant sous la forme d'une boucle allongée pourvue d'une ouverture étroite en forme de fente au travers de laquelle passent les aiguilles. L'inductance de la bobine varie alors d'une valeur déterminée dont la grandeur est déterminée par la masse magnétique de l'aiguille. En cas de rupture ou d'endommagement de l'aiguille, la masse de celle-ci varie, ce qui produit un écart dans la variation d'inductance de la bobine de contrôle ; l'écart se produisant dans la variation d'inductance est transformé en une impulsion de commande d'arrêt de la machine. Un inconvénient des dispositifs automatiques d'arrêt de machines textiles de ce type connu consiste en ce que la bobine de contrôle a un encombrement assez important, de sorte que, du fait des limitations d'espace existant généralement dans des machines textiles, il n'est souvent pas possible de monter de telles bobines dans la zone des aiguilles à contrôler et qulil n'est par conséquent possible d'effectuer un contrôle que dans le cas de pièces -de machines bien dégagées. En outre on ne peut pas détecter de cette manière des aiguilles déformées, car une telle déformation ne produit généralement aucune modification de la masse de l'aiguille de sorte qu'il ne se produit par conséquent pas de variation d'inductance dans la bobine de contrôle et par conséquent pas de génération d'un signal de commande d'arrêt de la machine. L'invention a en conséquence pour but de fournir un dispositif de contrôle et d'arrêt fonctionnant avec une sécurité absolue, applicable à des machines textiles, éliminant aussi bien le risque d'encrassement des dispositifs de contrôle optique à faisceaux lumineux que les limitations de montage des dispositifs de contrôle inductif et permettant le contrôle de machines et de pièces de machine dans des conditions d'encombrement limité. Ce problème est résolu, selon l'invention, à l'aide d'un dispositif d'exploration fonctionnant capacitivement et dont la variation de capacité est utilisée en cas de défaut constaté dans une aiguille, une platine , une dent ou un organe similaire, pour contrôler, commander et le cas échéant arrêter la machine. Suivant une caractéristique particulière de la présente invention, la capacité du dispositif d'exploration est branchée sous la forme d'un élément de détermination de fréquence dans un oscillateur à haute fréquence. Cet oscillateur à haute fréquence est intégré à la tête d'exploration ou de palpage du dispositif d'exploration et produit l'impulsion de commande nécessaire. De cette manière, il est également possible de contrôler directement des pièces d'accès difficile5 comme par exemple des platines dans des machines à tricoter. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 montre un schéma du circuit d'un dispositif d'arrêt de machine selon l'invention ; - la figure 2 représente un exemple de réalisation d'une tête d'exploration dans deux positions différentes d'exploration en vue du contrôle d'une aiguille - la figure 3 montre I 'agencement diune tete d'exploration selon l'invention en vue du contrôle de platines - les figures 4 et 5 montrent comment s'effectue la localisation d'une aiguille défectueuse ; ; - la figure ó montre l'agencement de principe de la tête d'exploration dans le cas d un mouvement differellt des aiguilles - la figura 7 mont re l'utilisation d la tete d1 exploration selon t ' Invention pour contîôI On va décrire dans la suite iii exemple de réalisation d'un appareil de contrôle fonctionnant de façon capacitive et servant de dispositif d'arrêt de machines de tricotage, de bonneterie ou de nouage, cet appareil réagissant à des défauts d'aiguilles, de platines, de languettes et d'autres parties mobiles de la machine. On a représenté sur la figure 1 un schéma correspondant du circuit du dispositif qui est divi-sé en deux unités séparées, ces unités étant réliées entre elles par l'intermédiaire de conducteurs électriques. Cette strucutre divisée en deux unités se présentant d'une part sous la forme d'une tête d'exploration I et d'autre part sous la forme d'un amplificateur et limitateur d'impulsions II ainsi que d'un circuit de traitement de signaux Iii présente l'avantage que la tête d'exploration 100 (voir figure 2) peut être réalisée avec de très petites dimensions de sorte qu'il est possible de mieux contrôler des pièces de machine cachées ou difficilement accessibles. Dans la tête d'exploration 100, il est prévu un oscillateur HF L qui comporte un circuit oscillant réglable capacitivement et muni d'un condensateur Cl du type ouvert. La surface active C1 du condensateur qui détermine la fréquence de l'oscillateur sort sous la forme d'une broche 101 de la tête d'exploration 100. En regard de cette broche 101 viennent se placer, au cours du fonctionnement de la machine, les pièces à contrôler servant de capacité antagoniste. Le circuit de l'oscillateur HF I représenté sur la figure 1 comprend un transistor HF T1, par exemple du type BC 237 B, fabriqué par la Société Siemens et relié par son collecteur avec une des bornes 1 d'une bobine primaire 2, comportant 9, 5 spires formées d'un fil de cuivre laqué de 0.15 mm de diamètre, d'un transformateur, tandis que l'autre borne 3 de cette bobine 2 est reliée par l'intermédiaire d'un transformateur C2 d'une capacité de 2,2 nF, à la base du transistor T1.En outre la base du transistor T1 est reliée,par l'intermédiaire d'une résistance R1 de 10 kohms,à un point de jonction 4 lui-même relié à une borne de connexion 5 d'une prise 6 de la bobine 2, qui part après 6 spires de son extrémité 1, ainsi qu'a une extrémité 7 d'une bobine secondaire 8 du transformateur, cette connexion étant mise à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur électrolytique C3 d'une capacité de 10 AF. La bobine secondaire 8 du transformateur est reliée par son autre extrémité 9 au condensateur ouvert C1 de détermination de fréquence et d une capacité d'environ 15 pF.La bobine secondaire 8 comporte 285 spires d'un fil de cuivre à isolation en laque et d un diamètre de 0,07 mm, lesdites spires étant bobinées avec les spires de la bobine primaire 2 sur un corps du type PL-7, fabriqué à partir de la matière connue sous la dénomination FXC3Hl par la Société Valvo. I'inductance de ce transformateur est égale, dans l'exemple considéré, à 130 mH (millihenry). Le collecteur du transistor T1 est en outre relié à une douille 10, tandis que son émetteur est relié à une douille 11 et en outre également à la masse. L'oscillateur HF décrit ci-dessus oscille à une fréquence d'environ 200 kHz et il est logé dans un corps cylindrique d'un diamètre d'environ 12 mm et diune longueur de 52 mm, le condensateur de détermination de fréquence Cl sortant sous la forme de la broche 101 à la partie inférieure du carter. La fréquence de travail de 200 kHz peut cependant être modifiée dans de larges limites sans altérer la capacité de fonctionnement du dispositif d'arrêt. L'oscillateur HF constitue la tète d'exploration désigné & ar 100 sur les figures 2 à 7 et qui est reliée électriquement, par l'intermédiaire d'un câble flexible à trois brins 104, à une seconde unité qui sera décrite de façon plus détaillée dans la suite. Le brin du câble I04, qui est connecté à la douille 11 et qui relie les douilles li et 12, est agencé en forme de blindage flexible qui entoure les deux autres brins électriques reliant entre elles les douilles 10 et 13 et 5 et 14. De cette manière on empêche que des signaux perturbateurs parviennent dans le circuit par l'intermédiaire du câble de liaison 104 et influencent le dispositif d'arrêt. La tête d'exploration 100 n'a pas besoin d avoir obligatoirement une forme de cylindre et elle peut avoir tout autre profil approprié pour l'application envisagée Les différ-ent: éléments de commande peuvent également avoir des formes géomé- triques variables en fonction de l'application envisagée.Ainsi le carter de la tête d'exploration 100 peut avoir une forme de cube, dè parallélépipède, de sphère ou toute autre forme géomé- trique apçropriée. Egalement la broche 101 formant le ccndensateur ouvert C1 peut avoir une forme différente. par exemple celle indiquée en 106 sur la figure 7. Egalement la broche peut être prolongée et recourbée d'une manière appropriée afin de pouvoir se rapprocher de la meilleure façon possible des éléments à contrôler - En série avec-l > oscillateur HF I il est prévu un étage d'amplification et de limitation Il à l'aide duquel le signal sinusoidal de l'oscillateur HF est amplifié et est converti en un signal rectangulaire d'amplitude constante. Les deux groupes de circuits sont reliés entre eux par l'intermédiaire du câble flexible à 3 brins 104 précité. L'étage d'amplification et de limitation il comporte un transistor T2, également du type BC 237 B et dont la base est reliée,par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage C4 d'une capacité de 500 pF, au collecteur du transistor Tl et simultanément, par l'intermédiaire d'une résistance R2 de 10 kohms, a l'émetteur du transistor Tl et à la masse. Alors que l'émetteur du transistor T2 est relié directement à la masse, le collecteur est relié,par l'intermédiaire d'une résistance R3 de 2,2 kohms, au conducteur positif 15 qui est en outre relié, par l'intermédiaire d'une autre résistance R4 de 200 ohms, a l'oscillateur HF.Le collecteur du transistor T2 est en outre mis à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur C5 de 15 pF et d'une diode Dl du type 1N4 148 fabriqué par la Société Siemens. Le point 16 de jonction du condensateur C5 et de la diode Dl fournit le signal utile qui est converti en des impulsions de commande par le circuit de traitement III suivant. La variation ce courant se produisant au point 16 par suite d'une variation de fréquence de l'oscillateur I provoquée par une modification de capacité du condensateur Cl est amplifiée par le transistor T3. Celui-ci est relié par son émetteur au point 16 et par son collecteur, d'une part par l'intermédiaire d'une résistance R5 de 220 kohms au conducteur positif 15 et d'autre part par l'intermédiaire d'un condensateur C6 de 560 nF à la masse. La base du transistor T3 est reliée directement à la masse. Le transistor T3 est également du type BC 237 B comme les transistors T4 et T5 branchés avec émetteur suiveur. Le transistor T4 est relié directement par sa base au collecteur du transistor T3,tandis que son collecteur est relié au conducteur positif 15.L'émetteur du transistor T4 est relié à la base du transistor T5 et simultanément, par l'intermédiaire d'un condensateur C7 de 2,2 nF, à la masse. Le collecteur du transistor T5 est relié directement au conducteur positif 15 qui est lui-même stabilisé à une tension de 8,2 volts à l'aide d'une diode Zener Z1 du type ZF 8,2 fabriqué par la Société Siemens. Dans ce but, il st prévu en amont de la diode Zener Z1 dans le conducteur positif 16 une résistance R6 de 100 ohms et la diode Zener Z1 est branchée entre le conducteur positif 15 et la masse.L'émetteur du transistor T5 est, d'une part relié par l'intermédiaire d'une résistance R7 de 2,2 kohms à la masse, et d'autre part par l'intermédiaire d'un condensateur C8 de lOjiF et d'une résistance R8 branchée en série et de 2,2 kohms7â l'entrée d'un composant IC 1 du type SN 741 fabriqué par la Société Siemens ou Valvo.L'alimentation en courant du composant IC 1 s'effectue par l'intermédiaire d'un conducteur de dérivation 17qui part du conducteur positif 16 stabilisé à une tension de 12 volts par la diode Zener Z2 du type ZF 12 de la Société Siemens,ainsi que par l'intermédiaire d'un second conducteur de dérivation 19 partant du pôle négatif 18 d'une source de tension stabilisée, avec interposition d'une résistance-série R9 de 200 ohms, ce second conducteur de dérivation étant en outre stabilisé à une tension de 12 volts par rapport à la masse à l'aide d'une troisième diode Zener Z3 de type ZF12. Le composant SC 1 est en outre mis à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R10 de 2,2 kohms.L'entrée et la sortie du composant 1C 1 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un potentiomètre d'équilibrage Rîl desl megohm,ainsi que d'un condensateur C9, branché en parallèle et d'une capacité de 6,8 nF.La sortie du composant IC 1 est reliée, par l'intermédiaire d'un autre condensateur C10 de 10 XF et d'une résistance R12 branchée en série et de 2,2 kohms, à l'entrée d'un second composant lC 2 qui est lui-même relié, par l'intermédiaire d'une résistance R13 de 2,2 kohms, à la masse et en outre, par l'intermédiaire d'un conducteur de dérivation 20 et d'une résistance-série R14 de 200 ohms, au pôle positif 21 d'une source de tension stabilisée et, par l'intermédiaire d'un second conducteur de dérivation 22, au pôle négatif 18 de cette source de tension. L'entrée et la sortie du composant IC 2 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une résistance R15 de 1 megohm.En outre la sortie du composant SC 2 est reliée à la borne 23 à laquelle est appliquée l'impulsion de commande d'arrêt de l'installation en cas de détection d'un défaut. Comme indiqué ci-dessus, le circuit oscillant I à réglage capacitif et comportant un condensateur ouvert Cl est logé dans la tête d'exploration 100 (voir figures 2 à 7), auquel cas la surface active de condensateur Cl qui détermine la fréquence du circuit oscillant sort sous la forme d'une broche 101 ou 106 de cette tête d'exploration. Pour le contrôle des éléments de la machine, on agence la tete d'exploration 100 de manière que la broche 101 ou 106 vienne se placer en regard des éléments de machine à contrôler afin de coopérer alternativement et capacitivement, au moins temporairement, avec lesdits éléments. Sur la figure 2, on a mis en évidence deux possibilités d'agencement d'une tête d'exploration 100,dans laquelle la broche 101 est placée au voisinage immédiat de l'aiguille 102 à contrôler. Dans ce cas la broche 101 constitue une des surfaces du condensateur Cl, tandis que l'aiguille 102 ou son extrémité constitue l'autre surface du condensateur. Lorsqu'une aiguille 102 se rapproche de la broche 101 de la tête d'exploration 100, la capacité du condensateur C1 varie, de même que par conséquent la fréquence d'oscillation de l'oscillateur I. La disposition de la tête d'exploration 100 et l'agencement de la broche 101 sont réalisés de manière que, comme indiqué sur la figure 6, la broche 101 constituant l'une des moitiés du condensateur Cl coopère chaque fois avec plusieurs, mais cependant au moins deux, têtes d'aiguilles 107 passant devant la broche lors de leur mouvement de sortie. De cette manière, les têtes d'aiguilles 107 constituent une seconde surface de condensateur essentiellement constante de sorte qu'il ne se produit qu'une modification peu importante de fréquence de l'oscillateur I. Ce n'est que lorsqu'une aiguille endommagée 102 passe devant la broche 101, comme indiqué par exemple sur les figures 4 et 5, qu'il se produit une variation de capacité du condensateur Cl engendrant alors une impulsion d'arrêt correspondante.De cette manière, on peut, non seulement contrôler l'état correct des aiguilles,mais également le mouvement correct de sortie des aiguilles. En outre il est possible, comme indiqué sur la figure 3, de contrôler l'état correct de platines 103. Des platines enfoncées, étirées ou autrement déformées provoquent également dans ce cas une variation de capacité qui conduit à un arrêt de la machine à tricoter. On a représenté sur la figure 7 une autre possibilité d'utilisation du dispositif de contrôle capacitif, dans laquelle la position des languettes 105 des aiguilles 102 est surveillée à l'aide de la broche 106 formant une surface du condensateur C1. Le contrôle de la position des languettes s'effectue dans ce cas de la même manière que décrit ci-dessus pour le contrôle des aiguilles. Les nombreuses possibilités de contrôle à l'aide du dispositif selon l'invention, en vue de détecter les défauts les plus différents se manifestant dans des machines, sont basées sur le fait qu'une variation de capacité du condensateur C1 est provoquée aussi bien dans le cas des différences de rapprochement des aiguilles 102, 107, des platines 103, des languettes d'aiguille 105 ou d'autres éléments de la machine formant la capacité antagoniste et imputables à des déformations, des incurvation ou à un mouvement incorrect desdits éléments qu'à des différences de masse desdites pièces dûes à des ruptures, ce qui produit une modification correspondante de la surface antagoniste du condensateur CI. Un avantage particulier de ce circuit consiste en ce qu'il est possible de combiner plusieurs têtes d'exploration i et de les relier au circuit d'amplification et de traitement LI ou iii. En outre, en fonction des conditions d'encombrement existantes, on peut donner à la tête d'exploration 100 une position et un agencement différents par rapport aux organes à contrôler. A l'aide de la tête d'exploration 100 de faible encombrement, on peut effectuer le contrôle d'éléments de la machine par exemple également dans des zones où ils n'arrivent pas dans leur position limite et sont par conséquent difficilement accessibles. Dans le circuit représenté sur la figure l et correspondant a un dispositif d'arrêt d'une machine à tricoter, il est prévu dans l'étage de traitement de signaux III un circuit de comptage en vue d'éviter des opérations erronées dûes à ce qu'on appelle des "aiguilles sortantes". L'étage de comptage fonctionne de manière qu'il se produise un arrêt de la machine seulement dans le cas de la génération répétée d'un signal périodique de défaut, alors que, dans le cas-d'un signal de défait isolé, qui n'est pas répété et qui peut par exemple être produit par une "aigu 1 I i e sortante", aucun signal d'arrêt n'est transmis à I 'étage d relais dans le cas où il n'est suivi par aucun autre signal de défaut périodique. Du fait de cet agencement du circuit. on obtient que la machine ne soit arrêtée que dans le cas ne se produit pas de temps d'arrêt inutiles de I 'installation. Bien entendu, l'invention n est pas limitée à I 'exemple de réalisation ci-dessus (i t' cri t e t représenté à partir duquel on pourra prévoir d 'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif de contrôle de pièces mobiles d'une machine, caractérisé en ce qu'un condensateur (cri) du type ouvert est disposé de manière que sa surface active (101, 106) coopère alternativement et capacitivement au moins temporairement avec les parties (102, 103, 107) de machine à contrôler et en ce que ce condensateur ouvert (cri) est branché sous la forme d'un élément de détermination de fréquence dans le circuit de commande d'un oscillateur haute fréquence (I) lui-même branché en série avec un circuit d'amplification haute fréquence et de limitation de signaux (II) ainsi qu'avec un circuit de traitement de signaux (III). 20) Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur HF (I) est logé sous la forme d'un ensemble unitaire dans une tête d'exploration (100), en ce que la surface active de détermination de fréquence du condensateur C1 sort de la tête d'exploration (100) sous la forme d'une broche (îot) et en ce que la sortie (5, 10, 11) de l'oscillateur HF (I) logé dans la tête d'exploration (100) est reliée à l'aide d'un câble flexible à trois brins (104) à l'entrée (12, 13, 14) du circuit d'amplification HI- et de limitation de signaux (II) branchés en série. 30) Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le condensateur (cri) présente une surface active telle qu'il coopère alternativement èt capacitivement simultanément avec plusieurs, mais cependant au moins deux, parties de machine (102, 103, 105, 107) à contrôler. 40) Dispositif de contrôle selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'oscillateur HF (I) d'une part et l'amplificateur HF (Il) ainsi que le circuit de traitement (III) d'autre part sont agences sous la forme d'unités de commande séparées spacialement les unes des autres et reliées entre elles par l'intermediaire d'un câble électrique flexible (104). 50) Dispositif de contrôle seLon l'une quelconque des revendications 1à 5, caractérisé en ce que l'oscillateur HF (I) se compose d'un circuit oscillant présentant un condensateur de détermination de fréquence (C1), d'une inductance (2, 8) et d'un transistor (T1). 60) Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fréquence d'oscillation fondamentale de l'oscillateur HF est égale à 200 kHz 70) Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1à 6, caractérisé en ce que la fréquence d'oscillation fondamentale de l'oscillateur HF peut être choisie à volonté dans les limites comprises entre 40 kHz et 800 kHz. 80) Dispositif de contrôle selon L'une quelconque des revendications 1à 7, caractérisé en ce que le circuit de traitement de signaux (III) comporte un étage de comptage en fonction du temps qui ne fournit une impulsion de commande que lors de l'application d'un signal périodique de défaut. 90) Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est applicable, dans le cas de machines de tricotage, de bonneterie et de nouage, au contrôle de platines (103), de languettes d'aiguille (105), de têtes d'aiguille (107), d'aiguilles (102) ainsi que de leur mouvement de sortie. 100) Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, lors de l'apparition d'un défaut dans une aiguille (102), une platine (103), une languette d'aiguille (105), il se produit dans le condensateur (cri) une variation de capacité agissant sur la fréquence d'oscillation de l'oscillateur HF (I) et provoquant un arrêt de la machine.