Brevet FR2320594A1 — publié le 19770304

L'invention concerne un procédé pour la commande de l'entranement de découpeuses utilisables dans l'industrie céramique, permettant de découper un boudin continu de pâte homogénéisée, par coupes individuelles de longueur réglable, en ébauches, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. Dans le cadre de l'industrie céramique, le secteur de la transformation plastique de la trière céramique brute prend une importance considérable. Le procédé le plus répandu de mise en forme à l'état plastique est celui de l'extrusion à la presse à boudiner, qui permet de produire des boudins" ou trains continus de pâte homogène.Ces boudins doivent etre partagés à l'aide de découpeuses en segments de longueur constante et définie A cet effet, on emploie actuellement deux systèmes différents Dans l'un de ces dispositifs connus, habituellement appelé "découpeuse à cordes de piano", un découpage multiple est obtenu en faisant pincer un boudin de pate, préalablement découpé à une longueur approximative, par une grille en fils métalliques, ou en faisant traverser le boudin au repos par ladite grille. Ainsi, la distance qui sépare les fils individuels détermine la longueur des coupes, la tolérance de leurs cotes ne dépendant plus que de la précision avec laquelle les fils sont disposés. A chaque extrémité du boudin se forme une chute qui est ramenée à la presse par une bande transporteuse.Ce dispositif convient surtout dans le cas de débits très rapides, en produisant des coupes relativement courtes, telles qu'on les trouve généralement dans la fabrication de briques réfractaires. Pour les coupes de grande longueur, par exemple dans la fabrication des carreaux fendus de céramique, la mise en oeuvre de ces découpeuses à cordes est scabreuse, voire impossible, compte tenu de la longueur qu'il serait nécessaire de leur donner, surtout pour leur insertion dans des installations existantes. L'autre dispositif connu de découpage, dont la diffusion est bien plus importante, fonctionne sans chutes et exécute généralement chaque coupe de façon individuelle, sauf dans des cas exceptionnels où deux à trois coupes sont exécutées en une seule phase opératoire. Ce dispositif présente un chariot mobile qui porte le mécanisme de découpage proprement dit. Ce chariot est soumis à une commande positive et est mécaniquement accouplé avec le mouvement de sectionnement, de sorte que le processus opératoire se compose sensiblement de trois parties, à savoir - un mouvement d'avance du chariot, à la mOme vitesse que le boudin, de sorte qu'aucun mouvement relatif ne se produit entre le plateau du chariot et le boudin de pate; - le processus de sectionnement proprement dit, survenant pen dant la marche homocinétique.L'homocinétisme est indispensa ble afin que les coupes, effectuées horizontalement ou verti calement, soient perpendiculaires au boudin; - enfin, le retour du chariot à l'origine en vue de sa nouvelle avance. La précision de coupe de ce dispositif de sectionnement dépend avant tout de celle du synchronisme entre l'avance du boudin de pate et celle du chariot. La synchronisation de ces mouvements est obtenue aujourd'hui, presque exclusivement, à l'aide d'accouplements mécaniques commandés par un ruban tachymétrique captant la vitesse du boudin, lesdits accouplements réglant la vitesse du chariot en faisant varier l'adhérence entre la partie entrarnée de l'accouplement et sa partie motrice, de manière à obtenir lté- galité des vitesses. Grâce à ces accouplements mécaniques, on parvient à ce jour, d'une façon générale, à des tolérances de + + -0,75 n à - - sur la longueur des coupes. L'inconvénient que présentent en service ces dispositifs de découpage résulte du soin avec lequel l'accouplement à friction mécanique doit être réglé, ce réglage étant effectué, lorsqu'une grande précision est exigée, par des régleurs spécialement formés à cet effet. S'agissant en l'occurrence d'une main-d'oeuvre qualifiée, il en résulte un surcroit considérable de cotit. Par ailleurs, des'développements en cours depuis quelque temps tendent à réduire au minimum l'épaisseur des carreaux fendus. Il en résulte que le poids du boudin devient insuffisant pour entrainer le ruban tachymétrique sans le faire patiner. Plusieurs tentatives ont, il est vrai, été faites pour remplacer l'accouplement mécanique par une régulation électronique. Ces essais reposaient sur le principe qui consiste à mesurer la vitesse du boudin à l'aide d'un générateur tachymétrique et i commander un moteur à courant continu, -par l'intermédiaire d'un ensemble de réglage électronique, de telle manière que l'arbre moteur du mécanisme du chariot tourne à une vitesse proportionnelle à celle de l'avancement du boudin. Toutefois, ces dispositifs de coupe n'ont pu parvenir à la précision des découpeuses mécaniques. La cause en est surtout l'inertie excessive du système moteur, qui ne peut suivre assez rapidement les accélérations et les décélérations élevées dues au fonctionnement de l'obturateur de la boudineuse. Il convient d'observer à cet égard qu'une régulation de la vitesse ne permet pas de suivre exactement les variations de la vitesse prescrite. L'harmonisation n'est possible que d'une façon approchée, car une telle régulation ne peut intervenir que lorsqu'un écart s'est produit. La précision des coupes résulte alors de l'intégration des différences momentanées de vitesse entre le boudin et la découpeuse sur une longueur égale à celle d'une coupe. Si l'on impose une tolérance maximale de - 0,5 mm pour une longueur de coupe de 200 à 300 mm, on exige de ce fait une précision très élevée. Or, compte tenu des instruments de régulation disponibles et des particularités de la distance de réglage, il n'est pas possible d'atteindre la précision voulue. Le but de l'invention est donc de créer un procédé de commande de l'entraînement des découpeuses utilisables dans l'industrie céramique, ainsi qu'un dispositif d'application correspondant, ne présentant pas les défauts de la régulation de vitesse telle qu'elle a été utilisée jusqu'd présent. Il faut, au contraire, malgré une grande simplicité d'emploi, parvenir à réduire la tolérance sur la longueur d'une ébauche, tout en permettant de mesurer la longueur des coupes en n'absorbant à cet effet qu'une puissance presque nulle. Selon l'invention, le procédé de commande de l'entrai- nement de découpeuses utilisables dans l'industrie céramique, permettant d'atteindre le but visé, est caractérisé par le fait que la découpeuse est entraînée par un moteur à vitesse de rotation réglable par une commande électrique ou électronique et comporte, en outre, un dispositif de commande ou de régulation permettant de sélectionner la position du chariot de découpage sur ladite découpeuse ou de régler la position angulaire de l'ar- bre principal entraînant l'appareil, accouplé mécaniquement à ce chariot, de telle sorte qu'une corrélation soit établie entre la position du chariot de coupe et l'avance du boudin de patte. Pour mesurer l'avance du boudin de pâte, on utilise rationnellement l'angle de rotation d'un galet tachymétrique roulant sur lui, tandis que le positionnement du chariot de coupe de la-découpeuso est determiné par la position angulaire de l'arbre moteur principal de la découpeuse. Quant au dispositif de commande électronique des découpeuses utilisables dans l'industrie céramique, permettant de réaliser d'une maniere simple une régulation ou une commande de positionnement, il est caractérisé en ce que l'entraînement de la découpeuse est assuré par un moteur à vitesse réglable présentant un dispositif de régulation électronique grâce auquel ledit moteur peut etre piloté de telle sorte que l'avance du boudin de patte et le positionnement du chariot de coupe soient synchroni sués. Pour mesurer lsavance du boudin, d'une part-, et la position du chariot, de l'autre, il est avantageux d'utiliser de part et d'autre un générateur synchrone, l'avance du boudin étant mesurée par un galet tachymétrique roulant sur lui et accouplé mécaniquement avec l'un des générateurs synchrones, tandis que le générateur synchrone servant à déterminer la position du chariot de coupe est accouplé mécaniquement avec l'arbre principal de la découpeuse. I1 est utile, en outre, de prendre comme organe de commande du moteur d'entrainement de la découpeuse un redresseur hexaphasé à quatre quadrants, le moteur lui-mOme étant à courant continu et à rotor plat. Par ailleurs, il est avantageux de conjuguer au galet tachymétrique qui roule sur le boudin de patte, de mOme qu'au moteur d'entraînement de la découpeuse, des générateurs tachymétriques dont les signaux de sortie servent respectivement de valeur de consigne et de valeur réelle pour un régulateur de vitesse pilotant le moteur d'entraînement, le signal émanant de ce régulateur pouvant alors agir, en sus du signal émanant d'un régulateur de position sensible aux signaux des générateurs synchrones, sur l'organe de commande ou de réglage du moteur d'entraînement. Entre le galet tachymétrique et le générateur synchrone de position angulaire, d'une part, et le générateur tachymétrique, d'autre part, il y a lieu, en outre, d'interposer une trans mission réglable de façon progressive. Selon un autre mode de réalisation du dispositif de réglage, la découpeuse peut recevoir un moteur pas-à-pas ou un moteur comportant une transmission pas-à-pas, pouvant être commandé en fonction de l'avance de la pâte, le pilotage du moteur ou de sa transmission pas-à-pas étant assuré utilement par un générateur d'impulsions rotatif accouplé avec un galet tachymétrique qui roule sur le boudin de pâte Enfin, il est judicieux de relier le moteur pas-à-pas à un dispositif hydraulique de démultiplication du couple, et d'intercaler entre le générateur d'impulsions rotatif et le galet tachymétrique une transmission variable de façon progressive. Ainsi, dans le procédé selon l'invention et le dispositif pour sa mise en oeuvre, la régulation basée sur la vitesse est remplacée par une régulation ou une commande de la position. On obtient ainsi une corrélation entre l'avance du boudin de pate et celle de la découpeuse ou avec la position angulaire de l'arbre primaire d'entraînement de celle-ci. De ce fait, la précision de la longueur de coupe ne dépend plus que de l'écart momentané de position au moment du processus de sectionnement. On a donc l'assurance d'éviter un cumul des écarts, tel qu'on le trouve dans une régulation de vitesse. Le synchronisme entre l'avance du boudin et la position angulaire de l'arbre primaire de la découpeuse peut alors etre obtenu de manière simple, soit par une régulation, soit par une commande. Les deux commandes de la découpeuse selon l'invention se différencient, en fait, par la précision qu'elles permettent d'atteindre. Le système de régulation de position selon l'invention permet d'obtenir à coup sQr, sans moyens onéreux, des tolérances ne dépassant pas - 0,5 mm. I1 nty a aucune difficulté à augmenter encore la précision, grâce à un moteur pas-à-pas, mais il convient d'observer que, dans bien des cas, la réduction de la tolérance en-deçà de i 0,5 mm n'apporte aucun avantage véritable de fabrication et ne justifie donc plus le surcroît de coQt correspondant à la commande par moteur pas-à-pas. Tous les autres avantages, tels que la simplicité d'utilisation et la mesure sans dépense d'énergie, sont communs aux deux systèmes. Dans la commande de découpage selon l'invention, on ne tente plus, comme par le passé, de synchroniser les vitesses du boudin et de la découpeuse, maison synchronise leurs positions respectives. Ainsi, la précision de la coupe ne dépend plus de différences de vitesse survenant pendant un processus de coupe, mais uniquement de la variation de position à l'instant du sectionnement. Etant donné que, pour mesurer la différence angulaire de position entre'dieux arbres, il existe dans le commerce des générateurs synchrones, il est rationnel de transformer l'indication de la position d'un boudin de pâte, donnée par un galet roulant sur lui, en une indication de position angulaire.Etant donné que la découpeuse peut entre entraînée, de toute manière, par un arbre moteur dont une révolution complète correspond généralement à une coupe, cette mesure de la position ne présente aucune difficulté de principe. I1 suffit de s'assurer, à l'aide d'une transmission à rapport variable, qu'une révolution du galet tachymétrique va correspondre avec précision à la longueur de coupe souhaitée. Les générateurs synchrones visés sont généralement agencés de manière à émettre un signal proportionnel à l'écart angulaire entre les deux générateurs, le signe dudit signal variant selon le sens du décalage (avance ou retard). Dès lors, si l'on introduit un tel signal dans un ensemble de régulation électronique recevant une valeur de consigne égale à zéro, la régulation agira sur la vitesse de rotation du moteur d'entraînement de manière à faire disparaître le décalage. Etant donné qu'il s'agit de processus très rapides, une commande à redresseur hexaphasé à quatre quadrants avec moteur à rotor plat s'est avérée rationnelle. En ce qui concerne la stabilité de cette régulation, il est avantageux de la combiner avec une régulation de vitesse, de telle sorte que la régulation de position n'intervienne qu'au cas où, sous l'effet de l'inertie du circuit de régulation de vitesse, des décalages de position se produisent. Etant donné que ladite régulation de position ne peut, par principe, avoir qu'une précision limitée, les écarts ne peuvent pas être complètement évités, mais ils sont nettement plus faibles que dans les découpeuses à commande mécanique et, en tout état de cause, suffisamment faibles pour la plupart des applications. Si la précision requise augmente, il convient donc d'abandonner le système de régulation pour utiliser un circuit de commande qui, même sur un petit intervalle de temps, n'admet que des écarts de valeur définie. Un tel circuit se compose d'un générateur d'impulsions rotatif, ainsi que d'un moteur pas-à-pas et de son système électronique de commande. Un choix approprié de ce moteur pas-à-pas permet alors d'avoir l'assurance que chaque impulsion émise va être transformée en un pas angulaire correspondant. Au cas où le couple propre du moteur ne suffirait pas à répondre aux accélérations imposées, il est utile d'installer une amplification hydraulique permettant de démultiplier le couple du moteur pasà-pas. tant donné que l'arbre primaire d'entrainement de la découpeuse effectue généralement une révolution complète par coupe, la tolérance peut être déterminée de manière simple en choisissant un nombre de pas par révolution qui corresponde au quotient de la longueur de coupe par la tolérance. Ainsi par exemple, si pour une coupe de 250 mm de longueur une tolérance de 0,1 mm est requise, il en résulte que le nombre de pas doit entre de 2500 par révolution. Etant donné qu'à l'heure actuelle, il n'existe pas dans le commerce de moteur ayant un tel nombre de pas, on doit interposer entre le moteur et la découpeuse une transmission appropriée.En admettant que, dans un montage cor rect de l'installation, chaque pas commandé soit exécuté fidèlement, on a l'assurance que la précision obtenue est réalisée sur une seule longueur de coupe et qu'elle se trouve, par conséquent, dans les limites d'une tolérance angulaire définie de l'arbre d'entraînement de la découpeuse. Pour piloter ce moteur, on utilise rationnellement un générateur d'impulsions rotatif accouplé avec un galet tachymétrique qui roule sur le boudin continu. En ayant soin de donner audit galet une circonférence correspondant exactement à la lon gueur d'un pas et de faire correspondre le nombre d'impulsions au nombre exact de pas du moteur pour une longueur de coupe, on obtient une commande fonctionnant avec une longueur de coupe et une tolérance exactement définies. Si l'on interpose entre le galet et le générateur d'impulsions une transmission à rapport réglable, on peut commander d'une façon simple la longueur de la coupe pe. Il suffit à cet effet, tout comme pour la régulation de position, de modifier le rapport de la transmission de commande, ce que tout ouvrier non qualifié peut faire. Le procédé selon l'invention pour ia commande de l'en traînement des découpeuses utilisables dans l'industrie céramique, ainsi que les différents modes de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, permettent donc, avec un minimum de dépenses de construction, de réduire la tolérance de longueur des coupes, tout en rendant possible une manipulation simple et une mesure de longueur effectuée pratiquement sans dépense d'énergie, ce qui procure des avantages considérables par rapport aux régulations de vitesse, utilisées jusqu'à présent. D'autres détails ressortent des exemples de réalisation du dispositif de commande d'une découpeuse, décrits de façon plus détaillée dans la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif et sur lesquels La fig. r est une vue d'une découpeuse associée à une boudineuse à vis et dont les déplacements sont pilotés en fonction de l'avance du boudin continu de pate. La fig. 2 est un schéma du circuit électronique du dispositif selon la fig. 1, montrant la transmission des signaux. La fig. 3 montre une découpeuse pourvue d'un moteur pas-à-pas, avec sa commande. Dans le dispositif de coupe illustré sur la fig. 1 et désigné par la référence 1, une boudineuse à vis 2 produit un boudin de pdte 3 qulune bande transporteuse 4 achemine jusqu'à une découpeuse 5. Le boudin continu arrive alors sur un chariot de coupe mobile 6 sur lequel se trouve le mécanisme de sectionnement 7. Par une-autre bande transporteuse 8, les ébauches 9 ainsi découpées quittent le mécanisme 7. L'entraînement du chariot 6 et du mécanisme de section nement 7 est assuré par un moteur 11 à rotor plat à courant continu relié à ia découpeuse 5 par l'intermédiaire d'une transmission 12. La vitesse de rotation du moteur il est mesurée à l'aide d'un générateur tachymétrique 13. Sur 11 arbre primaire 14 de la découpeuse 5 est monté un générateur synchrone 15 destiné à mesurer la position angulaire, tandis que sur le boudin 3 roule, en aval de la boudineuse 2, un galet tachymétrique 16, relié, par l'intermédiaire d'une transmissipn à rapport variable 17, à un générateur tachymétrique 18 mesurant la vitesse du boudin et à un générateur synchrone 19 donnant la position angulaire. Le schea de régulation 21 qui illustre ce dispositif fait l'objet de la fig. 2. On obtient dans une logique électronique 22 qui, par l'intermédiaire d'un conducteur 23, alimente le générateur synchrone 19 monté sur le galet tachymétrique 16 avec une tension alternative d'environ 400 Hz, et en raison de la tension 24 aux bornes de l'enroulement du rotor du générateur synchrone 15 monté sur l'arbre primaire 14 de la découpeuse 5, un signal 25 dû à l'écart de position angulaire entre les deux générateurs 19 et 15. Dans ce montage, les enroulements des stators desdits générateurs synchrones 19 et 15 sont connectés par un conducteur 26. Ce signal de position 25 parvient à un régulateur de position angulaire 27 qui fonctionne comme un régulateur à consigne zéro, en émettant un signal 28. A ce dernier vient s'ajouter un autre signal 30 émanant d'un régulateur de vitesse 29. La valeur de consigne 31 dudit régulateur 29 résulte du signal de sortie 33 du générateur tachymétrique 18 accouplé avec le galet 16, amplifié par un amplificateur 32. La valeur réelle 34 de ce même régulateur 29 est donnée par le signal 36 du générateur tachymétrique 13 monté sur l'arbre 14 du moteur à rotor plat 11, amplifié par un amplificateur 35. La somme 37 des deux signaux de régulation émis 28 et 30 arrive à un redresseur hexaphasé à thyristors 38, qui produit la tension 39 appli quée aux bornes du rotor du moteur 11. Selon la figez 3, le dispositif de coupe désigné par 4 comporte un circuit de commande destiné à augmenter la précision. Le boudin 3 produit dans la boudineuse 2 est amené ici encore par une bande transporteuse 4 à la découpeuse 5 et arrive sur le chariot mobile 6 de celle-ci pour y etre sectionné par le mécanisme 7. En aval, la bande transporteuse 8 évacue les ébauches 9 sortant de la découpeuse 5. Un moteur pas-à-pas 42, pourvu ou non dtune transmission selon la tolérance requise et le nombre de pas, entralne l'arbre primaire 43 de la découpeuse 5. La détection de la longueur de coupe prévue est assurée par un galet tachymétrique 44, accouplé mécar.Squement par l'intermédiaire d'une transmission à rapport réglable 45 avec un générateur d'impulsions rotatif 46. Les impulsions 47 émises par ledit générateur 46 arrivent dans une logique électroniquede commande 48 du moteur pas à-pas 42, ladite logique tirant de sa tension d'alimentation 49 une séquence d'impulsions 50 alimentant les trois enroulements du moteur 42, de telle manière que chaque impulsion émise par le générateur 46 déclenche un pas correspondant du moteur 42. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation et de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATICNS 1.- Procédé pour la commande de l'entraînement de découpeuses utilisables dans l'industrie céramique, permettant de découper un boudin continu de pate par coupes individuelles de longueur réglable, pour former des ébauches, caractérisé en ce que la découpeuse (5) est entraînée par un moteur (11,42) à vitesse de rotation réglable par une commande électrique ou électronique, et en ce que ledit moteur est pourvu d'un dispositif de commande ou de régulation permettant de régler la position du chariot de coupe (6) sur la découpeuse (5), ou la position angulaire de l'arbre primaire (14,43) de ladite découpeuse accouplé à ce chariot, de telle façon aucune correlation s'établisse entre la position du chariot de coupe (6) et l'avance du boudin (3). 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur mesurée pour déterminer l'avance du boudin (3) est l'angle de rotation d'un galet tachymétique (16, 44) qui roule sur lui. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur mesurée pour déterminer la position du chariot de coupe (6) de la découpeuse (5) est la position angulaire de l'arbre primaire (14,45) de ladite découpeuse (5). 4.- Dispositif pour la commande électronique de l'entraînement de découpeuses utilisables dans l'ndustrie ceramique, permettant de découper un boudin de pâte continu par coupes individuelles de longueur réglable, pour former des ébauches, caractérisé en ce que llentrainement de la découpeuse (5) est assuré par un moteur à vitesse réglable (11;; pourvu d'un dispositif de réglage électronique (21) permettant de piloter le moteur (11) de telle manière que 11 avance du boudin (3) et la position du chariot de coupe (6) soient synchronisses 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le signal indiquant l'avance du boudin (3) et celui donnant la position du chariot de coupe (o) sont émis par des générateurs synchrones respectifs (19,15). 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'avance du boudin (3) est déterminée par un galet tachymétrique (16) qui roule sur lui et qui est mecaniquement accouplé avec l'un des générateurs synchrones (19). 7.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le générateur synchrone (15) destiné au positionnement du chariot de coupe (6) de la découpeuse (5) est accouplé mécaniquement avec l'arbre primaire (14) de ladite découpeuse (5). 8.- Dispositif suivant itune quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'organe de régulation du moteur { entraînant la découpeuse (5) est un redresseur hexaphasé à quatre quadrants. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le moteur (11) entraînant la découpeuse (5) est un moteur à rotor plat fonctionnant sur courant continu. 10,- Dispositif suivant llune quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que deux générateurs tachymétri ques (18,13) sont affectés respectivement au galet tachymétrique (16) qui roule sur le boudin (3) et au moteur (11) entraînant la découpeuse (5), les signaux émanant de ces générateurs servant respectivement de grandeur de consigne (31) et de grandeur réelle (34) à l'entrée d'un régulateur de vitesse (29) chargé de piloter la vitesse de rotation du moteur d'entraSnement (11), le signal de sortie (30) dudit régulateur (29), augmenté du signal de sortie 28) dtun régulateur de position (27) influencé par les générateurs synchrones (15,19) agissant sur l'organe de réglage (38) dudit moteur (11). 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'entre le galet tachymétrique (16) et le générateur synchrone (19) donnant la position angulaire, d'une part, et le générateur tachymétrique (13) donnant la vitesse du boudin, d'autre part, est interposée une transmission (12) à réglage progressif. 12.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que laorgane de commande de la découpeuse (5) est un mo teur pas-à-pas (42) ou un moteur pourvu d'une transmission pas-a pas, dont le fonctionnement est réglé par l'avance du boudin. 13.- Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le déclenchement des pas du moteur (42) ou de la transmission du moteur pas-à-pas est assuré par un générateur d'impulsions (46) accouplé avec un galet tachymétrique (44) qui roule sur le boudin (3). 14.- Dispositif suivant la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le moteur pas-à-pas (42) est relié à un dispositif hydraulique destiné à en renforcer le couple. 15.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'entre le générateur d'impulsions (46) et le galet tachymétrique (44) est interposée une transmission (45) à réglage progressif.