Brevet FR2329571A1 — publié le 19770527

La presente invention due à la collaboration de MK. G. LEVAIN' et Jean-Pierre LIO est relative à un devidoir motorisé asservi aux besoins d'une machine de deformation a froid telle qu'une machine a decouper et, plus parti culièrement, à un appareil permettant de de rouler de lourdes couronnes de fil ou de feuillard pouvant atteindre des poids aussi élevées que quelques tonnes et d'alimenter une machine fonctionnant de maniere intermittente. On connaît deja un premier mecanisme pour maintenir une bande mobile a une tension determinee comprenant des moyens pour détecter un écart par rapport à une tension prédéterminée et des moyens pour faire varier la vitesse d'avancement de la bande en réponse au moyen de détection pour compenser l'écart dans la tension de la bande. Dans ce mécanisme, un rouleau ou cylindre fait avancer la bande par entrainement par un cylindre élastiquement déformable et dans lequel le contact de pression entre les cylindres détermine la vitesse d'avancement de la bande.Un tel mécanisme convient pour l'alimentation d'une bande en une matiere souple tel que du papier se déplaçant rapidement car il n'utilise pas moins de 8 cylindres intermédiaires dont plusieurs tournent fous et le chemin suivi par le papier au milieu de ces cylindres est relativement complexe. On connatt encore un second mécanisme pour maintenir une bande mobile en déroulement a une tension déterminée basé sur le fait que l'on fait décrire à la bande en déroulement une boucle au fond de laquelle s'appuie-un cylindre danseur pesant d'une maniere réglable sur la bande. Aucun de ces mécanismes ne peut convenir pour commander et contrôler le déroulement dans le cas de lourdes couronnes de fil ou de feuillard car la matiere considérée manque de souplesse pour suivre une trajectoire compliquée au milieu d'une multitude de cylindres conforméinent au premier mécanisme décrit ci-dessus et l'utilisation du second mécanisme conduirait à prévoir une fosse de dimensions prohibitives pour loger la boucle faite par la matiere en déroulement. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant ltievention, le mécanisme pour maintenir une bande mobile à une tension prédéterminée entre un dévidoir et une machine de déformation à froid, qui est du type comportant un moteur d'entratnement en rotation du dévidoir et une génératrice tachymétrique associée, des moyens pour détecter dans la bande un écart par rapport à une tension prédéterminée et un asservissement pour faire varier la vitesse de déroulement de la bande en réponse au moyen détecteur afin de compenser l'écart de tension, est caractérisé en ce que le moyen détecteur comporte un levier sollicité en poussée par un vérin, en ce qu'une extrémite mobile de ce levier comporte des rouleaux de guidage entre lesquels passe la bande mobile en déroulement et en ce qu'un capteur de déplacements angulaires est associé au point fixe autour duquel pivote ledit levier. Avantageusement, le mécanisme suivant l'invention, qui est du type comportant une carcasse fixe supportant à la fois le moteur d'entraînement en rotation et la platine tournante sur laquelle on enfile la bobine qu'il convient de dévider, est caractérisé en ce que le stator du capteur de déplacements angulaires est solidaire de la carcasse fixe et en ce que le vérin est lié, par une de ses extrémités, en un point de la carcasse fixe autour duquel il peut pivoter et, par sa seconde extrémité, en un point du levier compris entre son point de pivotement situé sur la carcasse fixe et son extrémité mobile. Suivant une caractéristique de réalisation, le levier pivote autour d'un point qui est situé en dehors de l'axe de rotation du dévidoir ; le vérin pivote lui aussi autour d'un point qui est situé en dehors de l'axe de rotation du dévidoir et ce vérin est sensiblement perpendiculaire au levier et le rotor du capteur de déplacements angulaires est solidaire du levier. Suivant une autre caractéristique de réalisation, le capteur de dé la cements angulaires est une synchromachine fonctionnant en synchrotransmetteur et l'asservissement destiné à faire varier la vitesse de déroulement de la bande comporte en série un démodulateur engendrant un signal proportionnel au sinus de l'angle fait par le levier avec un axe de référence suivi d'un linéarisateur engendrant un signal proportionnel à la variation de longueur de bande dans la boucle déroulée, et suivi à son tour d'un correcteur stabilisant l'asservissement. Suivant une autre caractéristique de réalisation, le mécanisme de l'invention est muni de multiples dispositifs de sécurité parmi lesquels on peut citer : un mano-contact provoquant le démarrage du dérouleur seulement lorsqu'une pression suffisante est établie dans le vérin ; un contact de fin de course provoquant l'arrêt du dévidoir en cas de fonctionnement anormal quand, par exemple, le bras de levier "attaque" les butées mécaniques et deux détecteurs de proximite imposant la vitesse maximale du moteur -respectivement en marche avant et en marche arriere. Grâce au mécanisme suivant l'invention, il est possible de dévider de lourdes couronnes de fil ou de feuillard présentant des inerties considérables en relation avec des machines à découper fonctionnant soit en continu, soit d'une manière intermittente. Tant que le bras de levier oscille dans sa zone de débattement moyenne qui est de l'ordre de 25 degrés, l'asservissement de la machine par son rack de contrôle apporte une correction linéaire à la vitesse du moteur chargé d'entraîner en rotation le dévidoir en communiquant au moteur un couple d'accélération ou de décélération fonction de l'écart angulaire.Sitôt que le bras de levier sort de cette zone d'oscillation moyenne soit dans le sens des petits angles, soit dans le sens des angles exagérés, l'asservissement intervient immediatement pour communiquer au moteur par l'intermédiaire du variateur une vitesse maximale provoquant soit une accélération, soit un freinage plus énergique, et ramene le bras de levier dans la zone centrale de fonctionnement. D'autres caractéristiques ressortiront 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 représente en vue de dessus simplifiée le dévidoir motorisé suivant l'invention, - la figure 2 représente schématiquement l'ensemble de l'installation mécani que et la boucle d'asservissement, - la figure 3 représente schématiquement la partie électrique associée cons tituant l'asservissement, - la figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation d'une partie du circuit de la figure 3. Suivant la figure I, une carcasse horizontale fixe 1 supporte une platine tournante 9 sur laquelle est amenée à l'aide d'un pont roulant une bobine 20 de fil ou de feuillard et qui est serrée sur la platine tournante par un systeme de blocage central 19 qui se rabat sur la face latérale supérieure de la bobine après que celle-ci ait été enfilée sur la platine centrale. L'ensemble est entraîné en rotation autour de son axe 18 par une chaîne 2 reliée à la sortie d'un réducteur 4 mû par un moteur 3 qui est par exemple pour fixer les idées du type "INLAND" (marque déposée) zéro à 1 500 tr/mn. Un levier 5 sollicité en poussée par un vérin pneumatique 10 peut débattre. Le vérin 10 est lié par une de ses extrémités Il à la carcasse fixe 1 et par sa seconde extrémité 12 à un point intermédiaire du levier 5.Le vérin 10 peut tourner autour de son extrémité 11. Le levier peut tourner autour de son extrémité 8 qui est solidaire de la carcasse fixe 1 et, à son extrémité mobile, il possède deux rouleaux de guidage 6 entre lesquels passe le fil ou le feuillard 7. Ce fil ou ce feuillard 7 en cours de déroulement se continue au-delà des rouleaux de guidage jusqu a ce qu' il parvienne à une machine de découpe 24. Le levier 5 est solidaire en son extrémité tourillonnante 14 du rotor d'un capteur 8 de déplacements angulaires dont le stator est solidaire de la carcasse fixe 1. Le capteur angulaire de position 8 utilisé en liaison avec le bras de levier 5 est une synchromachine utilisée en synchrotransmetteur. Le stator qui est constitué par un bobinage triple en étoile dont deux branches seulement sont utilisées est solidaire de la carcasse fixe 1 tandis que le rotor, qui est constitué par un seul enroulement mobile, est monté sur le bras de levier 5 et tourne avec lui de façon à fournir une tension de sortie sinusoidale modulée en amplitude en fonction de l'angle entre rotor et stator. Le vérin 10 est par exemple du type pneumatique. Il est connecté à une capacité pneumatique elle-même en relation avec un réseau d'air comprime. Le vérin 10 étant relié à cette capacité pneumatique ne subit que de faibles variations de pression, la pression de régime pouvant être réglée selon le problème de déroulage à exécuter. Par l'intermédiaire du bras de levier 5, le vérin 10 repousse vers l'extérieur la partie de feuillard 7 en cours de déroulement pour assurer une longueur suffisante à cette partie de feuillard 7 comprise entre la bobine 20 et la machine de découpe 24. La machine de découpe 24 en tirant de façon continue ou par intermittence sur l'extrémité libre du bout de feuillard 7 en cours de développement agit en sens inverse du vérin 10. L'action du vérin 10 est d'assurer une tension résultante aussi constante que possible dans la partie du feuillard 7 en cours de déroulement tout au long de l'opération au fur et à mesure que diminue l'épaisseur du feuillard restant sur la bobine 20. L'installation est prévue également pour que le déroulement de la bobine 20 s'effectue à vitesse sensiblement constante quel que soit le mode de fonctionnement de la machine de découpe 24, de façon intermittente ou continue. La vitesse de rotation du moteur 3 assurant le déroulement de la bobine 20 est contrôlée par une génératrice tachymétrique 29 calée sur l'arbre 30 du moteur 3 (figure 3). Les mêmes références désignant des éléments identiques sur les différentes figures, la figure 3 représente le schéma électrique du circuit d'asservissement associé au dévidoir motorisé. Sur cette figure, le stator 8 du capteur de déplacements angulaires du bras de levier 5, qui est solidaire de la carcasse fixe 1 et disposé a l'extrémité tourillonnante 14 du bras du levier 5, est connecté par les trois extrémités libres de son bobinage en étoile aux trois entrées correspondantes d'un rack de contrôle 21 dont l'agencement interne est fourni à la figure 4. Suivant cette dernière figure, le rack de contrôle 21 comprend la connexion en série d'un démodulateur 22, d'un linéarisateur 23 et d'un correcteur 25, ce dernier étant connecté par sa sortie sur les entrées d'un variateur 26.Suivant la figure 3, le variateur 26 est connecté par ses sorties sur le moteur 3 et sur la génératrice tachymétrique 29. Le démodulateur 22 engendre un signal qui est proportionnel au sinus de l'angle d'orientation du bras de levier 5 par rapport à la position du zéro électrique. Le linéarisateur 23 engendre un signal proportionnel à la variation de longueur du brin de feuillard 7 en cours de déroulement. Suivant la figure 3, la zone d'oscillation moyenne du bras de levier 5 est bordée de part et d'autre par des paires de détecteurs de la façon suivante - une première paire, comportant un détecteur de proximité avant 27 et un dé tecteur de proximité arrière 28 délimitant un angle i à l'intérieur duquel le bras de levier 5 peut débattre sous l'action conjuguée du vérin 10 et de la tension variable communiquée au brin de feuillard 7- en cours de déroule ment. A l'intérieur de cet angle qui dans un mode de réalisation est de l'ordre de 25, l'asservissement fonctionne de façon linéaire, c'est-à-dire que la vitesse du moteur du dévidoir varie linéairement en fonction des variations de tension fournies par la synchromachine, c'est-à-dire le capteur 8.Autrement dit, dans la zone la consigne de vitesse est fonction de l'écart angulaire, c'est-à-dire que l'on communique au moteur 3 un couple d'accélération ou de décélération fonction de l'écart angulaire. Le vérin 10 qui est, par exemple, un vérin pneumatique relié à une capacité pneumatique 50 (figure 2) est alimenté sous pression constante et équipé dtun mano-contact 33. Le démarrage du dérouleur ne se fait que lorsque la pression de régime est établie dans le vérin 10. C'est le rôle du mano contact 33. Quand le bras de levier 5, au cours de son débattement, vient au contact de l'un ou de l'autre des détecteurs de proximité 27 et 28, ce dernier provoque le fonctionnement en tout ou rien du moteur 3. Le détecteur de proximité avant 27 provoque la commande de la vitesse maximale avant du moteur, tandis que le détecteur de proximité arrière 28 provoque la commande de la vitesse maximale arrière du moteur 3 ; - une seconde paire, 31, 32, de détecteurs de fin de course avant 31 et arrière 32 qui provoque l'arrêt immédiat du fonctionnement du dévidoir en cas de fonctionnement anormal. En effet, pour atteindre l'un de ces détecteurs de fin de course, cela signifie que le bras de levier 5 est sorti de sa zonede fonctionnement linéaire et attaque les butées mécaniques. Quand le bras de levier 5 atteint l'un ou l'autre des détecteurs de fin de course 31 ou 32, le fonctionnement de l'installation est anormal et il convient d'arrêter immédiatement le dévidoir ainsi que la machine de découpe 24. La partie située à droite sur la figure 3 illustre la façon dont sont disposés les différents détecteurs dans l'alimentation électrique de l'installation obtenue par exemple à partir d'un transformateur T1. Entre deux conducteurs 40 et 41 véhiculant le courant alternatif d'alimentation, on trouve en série sur premier conducteur : les détecteurs 31, 32 de fin de course, un contact 42 d'arrêt d'urgence, le contact du mano-contact 33, un contact d'arrêt 43, un contact de marche 44 et le contacteur 45 général de mise sous tension de l'installation. En parallèle, sur ce premier conducteur, se trouvent disposés le détecteur de proximité avant 27 et le détecteur de proximité arrière 28. A ce détecteur de proximité avant 27 et à ce détecteur de proximité arrière 28 sont associés les relais 48 et 49 respectivement dont on retrouve les contacts portant les mêmes références numériques sur la partie gauche du variateur 26. Un sectionneur 47 permet de mettre manuellement sous tension la totalité de l'installation. Le variateur 26 est alimenté en courant alternatif par l'intermédiaire d'un transformateur T2 et le rack de contrôle 21 est alimenté par l'installation générale par l'intermédiaire d'un contacteur 45 alimentant aussi le transformateur T2. Le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir un fonctionnement très satisfaisant du dévidoir motorisé quelle que soit l'inertie des bobines en déroulement. Il est, en outre, équipé de multiples sécurités que l'on ne retrouve nulle part dans les dispositifs analogues de l'art. antérieur. Par exemple, le vérin 10 est prévu pour fonctionner de façon à repousser continuellement le bras de levier 5 et, de ce fait, à assurer une longueur minimale à la partie de feuillard 7 en cours de déroulement. On s'arrange pour fonctionner à tension sensiblement constante et dans ce but on vérifie tout d'abord que la pression dans le vérin est suffisante pour assurer un bon fonctionnement de l'appareil. Si la pression à 11 intérieur du vérin est insuf fisante, la machine s'arrête immédiatement par ouverture du mano-contact 33. Si l'on examine le fonctionnement du bras de levier 5, on voit qu'il existe une zone centrale Dà l'intérieur de laquelle le bras de levier peut débattre librement et qui correspond à un fonctionnement linéaire stabilisé du dévidoir : la quantité à corriger, FBwg le couple appliqué au moteur 3, varie en fonction de l'écart angulaire. Cette zone centrale est bordée par deux zones latérales dans lesquelles, grâce à l'intervention des détecteurs de proximité 27 et 28, on communique au moteur 3 une vitesse maximale de façon à ramener immédiatement le bras de levier 5 à l'intérieur de la zone centrale X de fonc- tionnement stable.Enfin, si sous l'influence d'éléments extérieurs incontrôlables le bras de levier 5 au lieu de revenir à l'intérieur de la zone centrale DCde fonctionnement stable tend à continuer a s'écarter du zéro électrique, un des détecteurs de fin de course 31, 32 provoque l'arrêt total de la machine, jusqueset y compris la machine de découpe 24. L'existence du correcteur 25 dans le rack de contrôle 21 permet d'augmenter la stabilité du système d'asservissement et de diminuer l'amplitude des oscillations du bras de levier 5. Le correcteur 25 est du type PD, c'est-à-dire qu'il comprend un nombre d'étages suffisant pour réaliser une action proportionnelle et une action différentielle. Ce dispositif fonctionne comme suit A la mise en marche du dévidoir, une fois qu'une bobine de feuillard 20 a été disposée sur la platine tournante portée par la carcasse horizontale fixe 1 et une fois que le début du feuillard a été déroulé de façon à passer entre les galets de roulement 6 et à parvenir jusqu'à la machine de découpe 24 qui en happe l'extrémité libre, on gonfle alors le vérin 10. Le vérin en se gonflant repousse le bras de levier 5 et, de ce fait, également le brin de feuillard 7 qui commence à se dérouler de la bobine 20 et tend à prendre une bonne incurvation. Quand le vérin 10 est suffisamment gonflé, il ferme au passage le contact de son mano-contact 33 et toute l'installation électrique du dévidoir se met en fonctionnement, ce qui entraîne aussi le fonctionnement du dévidoir mécanique. Si la machine de découpe 24 fonctionne de manière continue, on peut supposer que toute la machine fonctionne de façon correcte, le bras de levier 5 se contentant d'osciller lentement à l'intérieur de sa zone 4 de fonctionnement linéaire centrale. En cas d'incident ou d'accident, les différentes sécurités, dont est muni l'appareil, sont là pour stopper immédiatement l'appareil. Si la machine de découpe 24 fonctionne par à-coups, ce qui est lthypo- thèse la plus défavorable, cette dernière stoppe donc périodiquement le déroulement du feuillard puis, un instant après, tire au contraire violemment sur l'extrémité du brin de feuillard 7 qu'elle tient pour en faire passer une certaine quantité entre ses mâchoires avant de stopper à nouveau le déroulage. Quand la machine de découpe 24 cesse brusquement de tirer sur le bout de feuillard, ne serait-ce que du fait de l'inertie élevée de la bobine 20, celle-ci continue un moment à se dérouler. La longueur de feuillard libre 7 augmente et dans le cas d'anomalie le bras de levier 5 sort vers l'extérieur de sa zone i de fonctionnement linéaire centrale. Au passage, il provoque le fonctionnement du détecteur de proximité arrière 28 qui a pour effet de communiquer instantanément la vitesse maximale de marche arrière au moteur 3 qui stoppe la rotation de la bobine 20. Quand la machine de découpe 24 tire à nouveau l'instant d'après sur l'extrémité du feuillard 7 qu'elle tient entre ses mâchoires, elle a pour effet de diminuer la longueur de la boucle de feuillard libre 7. Ce faisant, elle déplace le bras de levier 5 en sens inverse. Ce dernier a donc alors tendance à quitter sa zone 0 centraleO( de fonctionnement linéaire jusqu1à ce que la machine de découpe 24 cesse à nouveau de fonctionner. En cas d'incident ou d'accident, les diverses sécurités dont est muni 11 appareil assurent l'arrêt Immédiat de son fonctionnement. Quand tout le feuillard porté par la bobine 20 est déroulé, le levier 5 sous l'action du vérin 10 est amené à pivoter en s'éloignant de sa position centrale de repos et provoque le fonctionnement du détecteur de fin de course arrière 31 qui stoppe immédiatement le fonctionnement du dévidoir. vgX o 1 ) Mécanisme pour maintenir une bande mobile à une tension prédéterminée entre un dévidoir et une machine de déformation à froid du type comportant un mo teur d'entratnement en rotation du dévidoir et une génératrice tachymétrique associée, des moyens pour détecter dans la tension de la bande un écart par rapport à une tension prédéterminée et un asservissement pour faire varier la vitesse de déroulement de la bande en réponse au moyen détecteur afin de compenser l1écart de tension, caractérisé en ce que le moyen détecteur comporte un levier (5) sollicité en poussée par un vérin (10), en ce qu'une extrémité mobile de ce levier comporte des rouleaux de guidage (6) entre lesquels passe la bande mobile en déroulement (7) et en ce qu'un capteur de déplacements angulaires (8) est associé au point fixe (14) autour duquel pivote ledit levier (5). 20) Mécanisme suivant la revendication 1 du type comportant une carcasse fixe supportant à la fois le moteur d'entraînement en rotation et la platine tournante sur laquelle on enfile la bobine qu'il convient de dévider, carac térisé en ce que le stator du capteur de déplacements angulaires (8) est solidaire de la carcasse fixe (1) et en ce que le vérin (10) est lié par une de ses extrémités (11) en un point de la carcasse fixe (1), autour duquel il peut pivoter et par sa seconde extrémité (12) en un point du levier (5) compris entre son point de pivotement (14) situé sur la carcasse fixe (1) et son extrémité mobile (6). 30) Mécanismesuivant la revendication 2 caractérisé en ce que-le levier (5) pivote autour d'un point (14) qui est situé en dehors de l'axe de rotation (18) du dévidoir, en ce que le point fixe (11) autour duquel pivote le vérin (10) est situé également en dehors de l'axe de rotation (18) du dévi doir, en ce que le vérin (10) est disposé sensiblement perpendiculaire au levier (5) et en ce que le rotor du capteur (8) de déplacements angulaires est solidaire du levier (5). 40) Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications précédentes caracte risé en ce que le capteur (8) de déplacements angulaires est une synchro machine utilisée en synchrotransmetteur dont le stator est solidaire de la carcasse fixe (1) tandis que le rotor est solidaire du levier (5) en son point de pivotement (14). 5 ) Mécanisme suivant la revendication I caractérisé en ce que l'asservissement destiné à faire varier la vitesse de déroulement de la bande (7) comporte en série un demodulateur (22) engendrant un signal proportionnel au sinus de l'angle fait par le levier (5) avec un axe de référence, un linéarisateur (23) engendrant un signal proportionnel à la variation de longueur de bande dans la boucle déroulée (7) et un correcteur (25). 6 ) Mécanisme suivant la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que le vérin (10) de type pneumatique est associé à une capacité pneumatique (50) ainsi qu'à un mano-contact (33) déclenchant le fonctionnement du dévidoir lorsque la pression à l'intérieur du varin a atteint une valeur prédéterminée et, inversement, mettant hors service le dévidoir lorsque la pression est insuf fisante à l'intérieur du vérin (10). 70) Mecanisme suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractéri sé en ce que le débattement angulaire du bras de levier (5) est délimité par une paire de détecteurs de proximité(27, 28)dont l'un, le détecteur de proximité avant (27), provoque la commande de la vitesse maximale avant du moteur (3) tandis que l'autre, le détecteur de proximité arrière (28), pro voque la commande de la vitesse maximale arrière du moteur (3). 80) Mécanisme suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le débattement angulaire du bras de levier (5) est délimité par une paire de détecteurs de fin de course (31, 32) formant avec le point de pivotement (14) du bras de levier un angle supérieur à celui que forment avec ledit point de pivotement (14) les détecteurs de proximité (27, 28) et en ce que les détecteurs de fin de course (31, 32) sont disposés à l'intérieur de l'angle formé par les détecteurs de proximité (27, 28) avec le point de pivotement (14).