Brevet FR2288054A1 — publié le 19760514

La présente invention est relative à un dérouleur de fil à grande vitesse équipé d'un dispositif électronique de commande. Dens l'industrie de la filature il est bien ccrmu qu'avant de parvenir à la qualité de fil désirée en vue d'ure fabrication donnée, il convient fréquemment de soumettre le fil parvenu o un certain stade de fabrication à un trai tement chimique par exemple, en le faisant passer dans un bain approprié. A cet effet le fil à traiter est dévidé d'une première bobine, il passe dans le bain de traitement et est rebobiné ensuite sur une bobine terminale. La translation du fil entre bobines initiale et terminale est assurée par un dérouleur placé sur le chemin du fil, en général entre le bain de traitement et la bobine terminale. En relation avec l'utilisation d'un dérouleur trois problèmes se posent 1) il faut assurer un démarrage à vitesse progressivement croissante de l'ensemble du système pour éviter de casser le fil; 2) il faut un freinage rapide car il est inutile de laisser fonctionner llappareil dès que la bobine d'origine est vide; 3) il faut assurer le déroulement du fil à une vitesse constante malgré que le diamètre extérieur du fil enroulé sur les bobines varie au cours de l'opération car il faut que chaque partie alimentaire de fil reste la même quantité de temps dans le bain de traitement. En outre une variation subite de la vitesse de déroulement du fil pourrait en entrainer la rupture. On a par ailleurs tendance à utiliser des dérouleurs fonctionnant à des vitesses de plus en plus élevées pour réduire le temps nécessaire à une opération et pour des dérouleurs fonctionnant à des vitesses de déroulement supérieures à 1000 mètres/minute, il devient impossible de faire appel à des dispositifs purement-mécaniques tels que motovariateurs qui peuvent avoir une action satisfaisante en régime permanent pour des vitesses de déroulement relativement faibles, de l'ordre de 500 mètres/minute mais qui ne sont plus utilisables à grande vitesse, de l'ordre de 1000 mètres/minute, et qui sont sans action en régime transitoire, c'est-à-dire pendant les phases de démarrage et de freinage qui sont les phases les plus délicates de l'opération. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. L'invention concerne un dérouleur à vitesse réglable et contrôlée, permettant des démarrages progressifs afin d'éviter les casses de fils lors de démarrages trop brutaux il est muni en outre d'un système de freinage à deux positions a) arrêt rapide; b) un maintien arrêté permettant la manoeuvre manuelle. Suivant l'invention le dérouleur de fil à grande vitesse qui comporte un arbre menant entraîné par un moteur à vitesse variable et un arbre mené, ces deux arbres étant reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un embrayage à commande électrique dont les deux parties essentielles en regard sont solidaires respectivement de l'arbre menant et de l'arbre mené, l'arbre mené étant équipé en outre d'un frein à commande électrique, est remarquable en ce que le frein et l'embrayage sont de type électromagnétique, et en ce que leurs enroulements de commande respectifs sont insérés dans un circuit électronique de commande comportant trois parties principales dont: la première incorpore un circuit intégrateur et l'enroulement de commande de l'embrayage; la seconde partie est un générateur d'impulsions rectangulaires de dimensions prédéterminées et elle incorpore l'enroulement de comrnande du frein et la troisième partie est un générateur de tension permanente faible et incorpore également l'enroulement de commande du frein. Ainsi équipé, le dérouleur de fil suivant l'invention est assuré : d'un démarrage progressif grâce à la première partie du circuit électronique de commande qui réalise une excitation progressive de l'embrayage et permet au dérouleur de parvenir à une vitesse de régime sans à-coups; d'un freinage rapide grace à la seconde partie du circuit électronique qui permet l'application d'une tension à la fois forte et brève à l'enroulement de commande du frein et finalement d'un freinage permanent grâce à la troisième partie du circuit électronique qui permet l'application d'une tension faible et permanente à l'enroulement de commande du frein pour contre-carrer les couples parasites éventuels. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet on se reportera aux dessins joints dans lesquels La figure 1 illustre un dérouleur de fil à grande vitesse vu de face. La figure 2 illustre le dérouleur vu en bout. La figure 3 est un schéma-bloc illustrant le circuit de commande suivant l'invention. La figure 4 est un diagramme facilitant la compréhension du fonctionnement du circuit de commande de la figure 3 et la figure 5 illustre un mode de réalisation élec tronique du circuit de commande frein-embrayage de la figure 3. Les éléments identiques portent des références numériques identiques sur les différentes figures. Suivant les figures 1 et 2, le dérouleur de fil à grande vitesse comprend un arbre menant 11 et un arbre mené 12. L'arbre menant 11 supporté par un bâti rigide 13 comporte une poulie motrice 3 et la première partie d'un embrayage électromagnétique 4. La poulie motrice 5 est entraînée par un motur à vitesse variable représenté schématiquement a la figure 1 son arbre moteur 1 et une poulie motrice 2. L'arbre mené 12 supporté par un bâti rigide 14 comporte une poulie sur roulement 5, un frein électromagnétique 10 et la seconde partie de ltem brayage électromagnétique 4. Le dérouleur preprement dit est porté par un bâti rigide 15 et comporte deux poulies réceptrices 6 et 7 associées chacune à un galet de roulement 8, 9. Les poulies réceptrices 6 et 7 sont entraînées en rotation par la poulie sur roulement 5 à laquelle elles sont reliées par tout dispositif d'entraînement connu, tel que courroie crantée ou chaîne 16. Le fil qu'il s'agit de dévider d'une première bobine non représentée et de rebobiner sur une seconde bobine non représentée après avoir été soumis à un traitement approprié arrive en 17 sur le dé rouleur et repart en 18 après avoir fait plusieurs fois le tour de l'ensemble des deux galets de roule ment 8 et 9. Un peigne 19 est disposé perpendiculairement à la tangente inférieure commune aux galets 8 et 9. I1 s'étend parallè lement aux axes de ces galets et il est disposé de façon que ses dents séparent les différents brins du fil enroulé sur les galets 8 et 9 pour éviter tout enchevêtrement. Le fonctionnement d'un tel dispositif est évident et n'a pas à être décrit plus avant. Les périodes les plus délicates du fonctionnement sont le démarrage et le freinage. En outre, l'expérience montre que les couples parasites qui résultent de l'utilisation d'éléments électromagnétiques 4 et 10 pour l'embrayage et le freinage incitent à entretenir un freinage faible permanent après exécution du freinage fort pour permettre toute manoeuvre manuelle ultérieure sans danger. La figure 3 illustre sous forme de schémabloc un circuit suivant l'invention permettant de commander 9e façon satisfaisante les différentes opérations du dérouleur illustre- gux figures 1 et 2. Suivant ce mode de réalisation le circuit de commande comprend essentiellement trois parties 20, 21, 22, dont la première 20 est reliée par sa sortie aux bornes de l'enroulement E1 de commande de l'embrayage électromagnétique 4. Cette première partie 20 comprend un interrupteur Cx et un circuit intégrateur dont la constante de temps détermine le temps d'établissement à la vitesse de régime du dérouleur. La seconde partie 21 est reliée par sa sortie aux bornes de l'enroulement F1 de commande du frein électromagnétique 10.Cette seconde partie 21 comprend un générateur d'impulsions rectangulaires de dimensions prédéterminées incorporant une constante de temps déterminant la largeur des impulsions. De plus, l'enroule- ment de commande F1 du frein électromagnétique est relié par une connexion 25 à la première partie de circuit 20 pour interdire le fonctionnement simultané des enroulements E1 et F1. La troisième partie 22 du circuit électronique est reliée également par sa sortie aux bornes de l'enroulement F1 de commande du frein électromagnétique. Cette troisième partie 22 comprend un générateur de tension enmarches d'escalier et il existe une liaison 26 entre les circuits 21 et 22 pour empêcher leur fonctionnement simultané mais successif.Les entrées des trois parties de circuits 20, 21, 22 sont reliées en parallèle à une alimentation 23 comportant un interrupteur général 24. On décrira le fonctionnement du circuit de commande de la figure 3 en se reportant à la figure 4 qui illustre les variations de tension V en fonction du temps T dans les parties respectives du circuit. A la figure 4 les lignes horizontales successives représentent de haut en bas : la tension appliquée par le circuit 20 à l'enroulement de commande E1 d'embrayage; la tension de freinage faible appliquée par le circuit 22 à l'enroulement de commande F1 du frein; la tension de freinage fort appliquée par le circuit 21 à l'enroulement de commande F1 du frein et les périodes d'ouverture et de fermeture respectives de l'interrupteur Cx. Si l'on ferme le contact général 24, les parties de circuits 20, 21 et 22 sont alimentées. L'interrupteur Cx étant ouvert, l'enroulement E1 ne peut êtré alimenté. L'enroulement F est alimenté par la troisième partie de circuit 22 qui établit une trnsion faible permanente sur 1 'enroulement F1 et assure un freinage faible suivant la représentation de la seconde ligne de la figure 4. L'établissement du freinage faible empêche par la connexion 26 le fonctionnement de la seconde partie de circuit. Au temps T0 suivant, on ferme l'interrupteur Cye Le circuit de la figure 5 estwréalisé de façon que la totalité d latension d'alimentation disponible soit absorbée alors par le circuit intégrateur de la première partie de circuit 20 qui applique donc une tension rapidement croissante aux bornes de l'en- roulement de commande E1 jusqu'à l'établissement d'un état de régime permanent correspondant à une tension donnée V1, donc à une rotation à vitesse fixe des galets d'entraînement 8 et 9 du dérouleur. La connexion 25 de la première partie de circuit 20 avec l'enroulement de commande du frein F1 empêche le fonctionnement des parties de circuit 21 et 22 quand le circuit 20 fonctionne. Le frein F1 est totalement désexcité tant que l'embrayage est en fonctionnement. Si l'on ouvre le contact Cx au temps T1, la première partie de circuit 20 s' arrête immédiatement de fonctionner, l'embrayage s'ouvre et toute la tension de la source d'alimentation se reporte sur la seconde partie du circuit 21 qui engendre et applique instantanément une impulsion électrique rectangulaire de grande ampleur à l'enroulement de commande F1 du frein qui réagit par un freinage fort qui arrête le dévideur. La liaison 26 entre les parties de circuits 2 et 3 empêche pendant ce temps le fonctionnement de la troisième partie de circuit 22.L'impulsion de freinage fort appliquée à l'enroulement de commande F1 du frein par la partie de circuit 21 se terminant au temps T2, du fait de la connexion 26 entre les parties de circuits-21 et 22, une tension de freinage faible permanente engendrée par la troisième partie de circuit 22 se substitue au freinage fort précédent et s'applique en permanence à l'en- roulement de commande du frein F1 pour empêcher toute rotation du dérouleur sous l'influence de couples parasites transitoires. Cette situation se prolonge aussi longtemps que le contact général 24 est fermé et le contact Cx ouvert. Un processus identique à celui qui vient d'être décrit se produit à nouveau dès que l'on ferme le contact Cx. On voit ainsi à la lumière de la description qui vient d'être faite que grâce au circuit de commande de l'invention, dès que l'on ferme le contact Cx, le dé rouleur se met à tourner à une vitesse qui croit régulièrement et progressivement, sans à-coups jusqu'à ce qu'il prenne une vitesse de régime qu'il conserve uniformément jusqu'au moment où l'on ouvre le contact Cx Alors il se produit un freinage instantané, assez brutal qui immobilise complètement le dérouleur, mais c'est sans inconvénient car la totalité du fil a alors été déroulée et rebobinée sur la bobine finale, si bien que ce freinage rapide ne risque pas d'entraîner de rupture de fil.Ce freinage quasi instantané une fois effectuée, il s'établit un freinage faible permanent sur l'arbre mené 12 qui permet toutes manipulations sans danger sur le dérouleur comme par exemple la pose d'un nouveau fil sur les galets 8 et 9. La figure 5 illustre un mode de réalisation d'un circuit électronique mettant en application les principes de fonctionnement décrits à l'aide des figures 3 et 4. On retrouve à la figure 5 les différentes parties de circuits illustrées à la figure 3 comme suit - la première partie 20 correspond à la partie de circuit comprise entre le contact Cx et ltenroulement E1 de l'embrayage. Elle comprend successivement:un étage amplificateur à transistor T1; un étage intégrateur à transistor T2 et un étage amplificateur à transistor T3 > d'enroulement E1 de l'embrayage étant dans le circuit de l'émetteur du transistor T3 en série avec une résistance variable Rc Le temps d'établis sement de la tension de régime V V1Tl aux bornes de l'enroulement de commande E1 de l'embrayage dépend de la constante de temps de l'étage intégrateur qui comprend trois résistances en série P1, R5 et R6 dont une variable P1 et un condensateur à la masse C1. La pente de la courbe d'établissement de la vitesse de régime du dérouleur dépend de la valeur de P1. - la seconde partie 21 comporte une constante de temps à l'entrée composée d'une résistance fixe R1OJ d'une résistance variable P2 en parallèle et d'un condensateur C2, constante de temps dont dépend la largeur de l'impulsion donc la durée du freinage fort, Cette constante de temps est suivie par un double étage à transis tors T4, T5 adaptateur d'impédance et à émetteur suiveur puis par un étage préamplificateur à transistor T6 et par un étage ampli ficateur terminal à transistor l'enroulement F1 du frein étant dans le circuit du collecteur du transistor T en série avec une 7 résistance variable Rg. On notera que cet enroulement F1 de commande du frein est également dans le circuit du collecteur du transis tor T3 de l'étage terminal de. la première partie du circuit 20 en série avec une résistance Rg. L'existence de diodes D4 et D10 en parallèle sur chacun des enroulements E1 et F1 et en sens inverse par rapport au transistor T3 empêche l'écoulement simultané de courant dans les deux enroulements. - la troisième partie 22 comprend essentiellement deux étages amplificateurs en série à transistors T7 et T8, le premier étage étant commun à la seconde partie 21 et à cette troisième partie, le second étage amplificateur T8 étant connecté sur la sortie du premier T7 par l'intermédiaire d'un diviseur de tension R24' ltenroulement de commande F1 du frein étant commun aux deux circuits des collecteurs des transistors T7 et T8 et connecté en série avec ceux-ci par l'intermédiaire de résistances variables respectives S et RA. Des diodes D7, % , D11 D et D12 permettent d'écrêter les tensions appliquées pour leur donner la valeur ainsi que la polarité requises. L'entrée de l'étage T7 et ltentrée de l'étage T8 sont reliées à la masse par l'intermédiaire de diodes Dll et D12. L'interconnexion nécessaire des parties de circuits 21 et 22 est obtenue à l'aide de l'étage T7 commun à ces deux parties de circuits. Ce circuit fonctionne exactement comme il a été mentionné à l'aide des figures 3 et 4. La connexion 25 illustrée à la figure 3 correspond à l'insertion de l'enroulement de commande F1 du frein en série avec le collecteur du transistor T3 dont 1' émetteur comprend en série l'enroulement de commande E1 de l'embrayage. L'alimentation nta pas été représentée. On indiquera simplement que le circuit ci-dessus fonctionne de façon satisfaisante avec une source de tension continue de 24 volts appliquée entre les points B et C. Tous les transistors dans cette réalisation sont de type n-p-n. I1 est bien évident qu'une telle indication ne saurait être considérée comme une quelconque limitation et qu'il serait à la portée de l'homme de l'art de réaliser des modes d'exécution avec des éléments actifs autres que des transistors n-p-n d'après les indications données ci-dessus. REVENDICATIONS 1.- Dérouleur de fil à grande vitesse comportant un arbre menant entraîné par un moteur à vitesse variable et un arbre mené, oas deux arbres étant reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un embrayage à commande électrique dont les deux parties essentielles en regard sont solidaires respectivement de 11arbre menant et de l'arbre mené, l'arbre mené étant équipé en outre d'un frein à commande électrique, dérouleur caractérisé en ce que le frein et l'embrayage sont de type électromagnétique eX en ce que leurs enroulements de commande respectifs sont insérés dans un circuit électronique de commande comportant trois parties principales dont : la première (20) incorpore un circuit intégrateur et l'enroulement de commande (E1) de l'embrayage; la seconde (21) incorpore un générateur d'impulsion rectangulaire de dimensions prédéterminées et l'en- roulement de commande (F1) du frein, la troisième (22) comprend un générateur de tension permanente et également l'enroulement de commande (F1) du frein. 2.- Dérouleur de fil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement de commande du frein (F1) est en outre relié (25) à une sortie de la première partie (20) du circuit électronique de commande et en ce que des diodes (D4, D10) sont connectées en parallèle respectivement sur les enroulements de commande d'embrayage (E1) et de frein (F1) de telle façon que le courant ne puisse s'écouler que dans un de ces deux enroulements à un instant donné. 3.- Dérouleur de fil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage terrninal de la seconde partie du circuit (21) est commun àcette seconde partie (21) et à la troisième partie (22) et en ce que l'étage terminal de la troisième partie qui est également relié à l'enroulement de commande du frein (F1) est connecté à l'étage terminal de la seconde partie par l'intermédiaire d'un diviseur de tension (R23 R24). 4. - Dérouleur de fil suivant 1 'une des revendi cations 1 à 3, caractérisé en ce que l'enroulement de commande du frein (F1) est en série avec la même électrode des éléments actifs (T7 et T8) terminaux des seconde (21) et troisième (22) parties et en ce que l'enroulement de commande (E1) de l'embrayage est en série avec une autre électrode de l'élément actif (T3) du premier circuit (20). 5.- Dérouleur de fil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément actif (T3) de la première partie du circuit électronique (20) incorpore ltenroulement de commande d'embrayage (E1) en série avec l'une de ses électrodes et l'enroulement de commande du frein (F1) en. série avec une seconde électrode. 6.- Dérouleur de fil Euivent la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie du circuit électronique (20) comprend en série un circuit intégrateur (T2) et au moins un circuit amplificateur (T1, T7) et en ce que la partie du circuit intégrateur qui détermine le temps d'intégration comporte une résistance variable en série (P1). 7.- Dérouleur de fil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde partie du circuit électronique (21) comprend une constante de temps (P2C2) déterminant la largeur de l'impulsion incorporant une résistance variable (P2) en parallèle sur une résistance série (Rlo) fixe. 8.- Dérouleur de fil suivant l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande incorpore des éléments actifs qui sont tous de même nature. 9. - Dérouleur de fil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ces éléments actifs sont des transistors qui sont tous de même type.