Brevet FR2399026A1 — publié le 19790223

La présente invention concerne un dispositif perfectionnE, simple,économique, de faible encombrement, permettant de contrôler sans contact la rotation d'un élément tournant, tel qu'un arbre dont la vitesse peut varier dans des limites importantes lors de son fonctionnement et qui peut être de l'ordre de quelques tours par minute à plusieurs milliers de tours par minute. Dans la suite de la description, le dispositif de contrôle de rotation selon l'invention sera décrit appliqué au contrôle de la rotation des arbres tournants utilisés notamment sur les machines de texturation par fausse-torsion et dont la vitesse peut varier de quelques tours par minute lors du renvidage à vitesse lente à plusieurs milliers de tours par minute en fonctionnement normal. Les métiers de texturation par fausse-torsion sont des métiers bien connus qutil est donc inutile de décrire en détail, mais qui comportent un grand nombre d'arbres rotatifs destinés à entrainer les divers organes des métiers tels que les délivreurs, les dispositifs de renvidage . De plus en plus, la transmission du mouvement entre les différents arbres est obtenue sur ces métiers par I'interf médiaire de courroies. Or, ces courroies d'entrainement sont cachées a la vue de l'opérateur et si une courroie vient à casser, il est impératif de détecter instantanément cette anomalie.Jusqu'à ce jour, le contrôle de la rotation de tels arbres était obtenu en équipant l'arbre à contrôler avec un alternateur tachymétrique, qui lors de la rotation de l'arbre produit une tension qui excite un relai relié, par un circuit-electrique approprié,a un système d'alarme au niveau de la machine, l'alarme étant déclenchée en l'absence d'excitation du relai0 Une telle solution donne satisfaction mais elle présente l'inconvénient d'être très coûteuse du fait de l'utilisation d'un alternateur et de plus, elle ne permet de contrôler qu'avec difficulté les arbres dont les vitesses de rotation varient dans des limites importantes lors du fonctionnement.En effet, comme dit précédemment, les métiers de texturation présentent, notamment au niveau du renvidage, des arbres qui doivent tourner à quelques tours par minute, de l'ordre de dix (10) a vingt (20) tours par minute lors de l'opE- ration de renvidage à vitesse lente et qui, en fonctionnement normal, peuvent tourner plusieurs milliers de tours par minute de l'ordre de deux mille à trois mille (2000 à 3000) tours par minute. Or, du fait de ces variations de vitesse, l'alternateur produit des tensions variables, ce qui pose de nombreux problèmes au niveau des relais qui sont étalonnés uniquement que pour certaines gammes de courants. Par suite, de tels dispositifs sont relativement difficiles à mettre en oeuvre. D'autres solutions pourraient être envisagées pour contrôler la rotation des arbres sur les métiers de texturation. Ainsi, il existe des dispositifs dits détecteurs de vitesse zéro qui schématiquement se composent d'un détecteur de proximité excité au moyen d'une palette entrainée en rotation et dont les informations sont transmises a un amplificateur électronique. Ces dispositifs sont colle teux, complexes. Or, on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un dispositif simple, facilement adaptable sur le métier de texturation, économique, de faible encombrement, qui surmonte ces inconvénients et qui surtout permet de détecter avec certitude la rotation d'un arbre pour des gammes de vitesse très différentes pouvant aller de l'ordre de quelques tours par minute a plusieurs milliers de tours par minute. Le dispositif selon l'invention pour le contrôle de la rotation d'un arbre pouvant tourner des vitesses variant dans des limites importantes et qui permet de détecter l'arrêt de la rotation dudit arbre, se caractérise par le fait qu'il comporte: - d'une part, des moyens fixes disposés a proximité de l'arbre, constitués de moyens permettant de créer un circuit magnétique et d'une cellule reliée à une source d'alimentation en courant électrique et à un circuit de commande de l'alarme, ladite cellule émettant des impulsions dans le circuit d'alarme lorsque le flux magnétique varie, - d'autre part, des moyens solidaires de l'arbre en rotation, espacés les uns des autres régulièrement autour dudit arbre, et qui, lorsqu'ils passent a proximité des moyens de formation du champ mar gnétique ferment le circuit magnétique et font varier le flux magnétique à l'intérieur de la cellule précitée. Comme moyen permettant la création du champ magnétique, on utilisera avantageusement un aimant permanent classique, du type a barreau, monté sur un support en acier doux permettant de conduire le champ magnétique. La cellule est une cellule classique a effet Hall reliée a une source d'alimentation électrique et disposée en regard du support de l'aimant, cette cellule émettant des impulsions lorsqu'elle est soumise à des variations de flux magnétique, ces impulsions étant envoyées dans un circuit d'amplification relié un relai de commande de l'alarme. Une cellule qui convient particulièrement bien est une cellule commercialisée par la Société HONEYWELL du type 613 SS 16. I1 est évident, que d'autres types de cellules pourraient être utilisées sans sortir du cadre de l'invention, Les moyens fixes sur l'arbre én rotation et qui, lors de leur passage devant la cellule, permettent de faire varier le flux magné- tique dans ladite cellule, sont avantageusement constitués par des barreaux en acier doux montés sur un support non magnétique tel qu'un support en aluminium, en matière plastique, etc., ledit support étant fixé sur l'arbre. L'invention sera cependant mieux comprise grâce l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif et non limitatif et qui est illustrée par les schémas annexés dans lesquels - la figure 1 illustre schématiquement en vue de face un dispositif réalisé conformément à l'invention, - la figure 2 est une coupe selon la ligne AA de la figure 1 - la figure 3 illustre en coupe le montage de l'aimant créant le champ magnétique et de la cellule, - les figures 4 et 5 montrent respectivement en vue de face et vue de côté l'ensemble d'un dispositif conforme à l'invention. - la figure 6 présente le schéma de cablage des différents élé- ments du dispositif selon l'invention. Dans le mode de réalisation préférentiel illustré par les schémas annexés le dispositif réalisé conformément à l'invention se compose essentiellement d'un manchon en aluminium 1 ou en toutes autres matières amagnétiques équivalentes comportant, noyés dans ledit manchon, sur sa périphérie, régulièrement répartis, quatre barreaux 2 cylindriques, le manchon 1 étant monté sur l'arbre 3 dont on doit contrôler la rotation. Des noyaux 2 -en acier doux sont avantageusement incorporés dans des évidements correspondants pratiqués à la périphérie du manchon 1 et leur surface externe est usinée, par exemple par fraisage, de manière à présenter une surface plane en acier apparente sur l'extérieur du manchon. Par ailleurs, au regard du manchon 1 comportant les barreaux 2 est disposé un ensemble fixe constitué essentiellement par un aimant 4 monté sur un support 5 en acier doux et une cellule 6 à effet Hall. Cet ensemble forme un bloc 7 qui, d'une part est relié a une source d'alimentation en courant électrique et d'autre part, à un circuit de commande de l'alarme. La disposition de l'élément 4, du bloc-support en acier doux 5 et de la cellule à effet Hall 6 est représentee sur la figure 3, qui montre en coupe la manière dont ces éléments sont disposés les uns par rapport aux autres et sont maintenus grâce à un support 7 en matière amagnétique par exemple en aluminium. Comme dit précédemment et ainsi que celà est mieux montré aux figures 4 et 5, l'ensemble 7 est, d'une part relié à une source d'alimentation en courant électrique et, d'autre part, à un circuit de commandede l'alarme. Selon ce mode de réalisation, le circuit d'alimentation en courant électrique de la cellule à effet Hall et le circuit de commande de l'alarme comportent les éléments suivants :: - des résistances 10,11,12,13 de respectivement un kilo ohm (1 KJ > , un et demi kilo ohm (1,5 K ) et dix kilos ohm (1OK-R - des condensateurs 14,15 de cent micro farrad (100 y F), - un condensateur 16 de mille micro farrad (1000 M F), - des diodes 17,18,19 delN 4148 et des transistors 20,21 de 2N 1711. -Par ailleurs, le dispositif comporte également un redresseur 22 de un ampère (lA), douze volts (12v), ainsi qu'un transformateur 23 de deux cent vingt/ douze volts (220/12v) et un relai miniature 24 de douze volts (12 v). Ces éléments sont montés sur un circuit imprime 25 dont le cablage est représenté en détail à la figure B.De préférence, apres montage des éléments sur le circuit imprimé 25, l'ensemble est noyé dans de la résine telle qu'une résine polyester de manière à former un bloc compact, résistant et indéréglable. Comme dit précédemment, ce dispositif est relié d'une part à une source d'alimentation en courant électrique et d'autre part, à un circuit d'alarme. Cet ensemble est monté de manière fixe par tout moyen approprié sur le bâti de métier de telle sorte que la cellule 6 se trouve placée directement en regard des barreaux 2 et le plus proche possible de ceux-ci, cette distance étant comprise de préférence entre un millimètre (Imm) et deux millimètres et demi (2,5mm). Dans un mode de réalisation, les barreaux 2 en acier doux sont avantageusement disposés à une distance d'environ un millimètre (îmm) de la cellule 6. Comme cellule, on utilisera de préférence une cellule Honey well du type 613 SS46. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. Lorsque la cellule est traversée par un champ magnétique, le point A indiqué sur la figure 6 qui montre un circuit de connection des différents éléments entre eux ,se trouve amené à la masse et le condensateur 15 se décharge par la diode 19 en bloquant le transistor 21, lequel bloque le transistor 20 et le relai n'est plus alimenté. Lorsque le champ quitte la cellule 26, le point A est iso-lé de la masse et le condensateur 15 se charge à travers la base de 21 en le débloquant. Son courant d'émetteur débloque alors le-transistor 20 et le relai 24 colle. Lorsque le condensateur 15 est chargé, le courant base du transistor 21 est supprimé, donc le transistor 21 se bloque et bloque le transistor 20.Par suite, le relai n'est plus alimenté et retombe lorsque la décharge du condensateur 15 atteint une tension insuffisante pour le maintenir collé. Par suite, Si on fait une succession d'établissements et de ruptures de champs magnetiques sur la cellule, le condensateur 16 est soumis à un série d'impulsions. Celui-ci intègre ces impulsions et établit aux bornes du relai 24 une tension moyenne qui maintient celui-ci collé. En cas d'arrêt, quel que soit l'état du champ (ouvert ou fermé sur la cellule) le relai 24 se retrouvera au repos puisque c'est seulement la charge du condensateur 15 qui engendre le blocage du transistor 21. En d'autres termes, lorsque le champ magnétique est fermé, c'est-à-dire lorsqu'un barreau se trouve au regard de l'aimant, le condensateur 15 est en décharge, ainsi que le condensateur 16 et par suite, le relai 24 tombe. Lorsque le champ est ouvert, le condensateur 15 charge, ainsi que le condensateur 16, le relai 24 colle et lorsque le condensateur 15 est chargé, le condensateur 16 se décharge et le relai 24 tombe. Lors de la rotation de l'arbre 3f les barreaux en acier doux 2 montés sur le manchon en aluminium I passent successivement devant la cellule 6, et l'aimant 4, le champ magnétique est fermé. En revanche, lorsque la partie uniquement en aluminium du manchon 2 passe au regard de la cellule 6 et de l'aimant 4, le champ ne peut pas se refermer et la cellule 6 n'est plus soumise au flux. On fait donc apparaître ainsi les variations de flux nécessaires au collage permanent du relai 24. Un tel dispositif permet de contrôler la rotation d'un arbre, que cette rotation soit très faible de l'ordre de quelques tours par minute, ou au contraire qu'elle soit très élevée, de l'ordre de plusieurs milliers de tours par minute. Par ailleurs, un tel dispositif permet également de détecter l'arrêt de l'arbre, meme si un barreau en acier doux se trouve juste en face de l'aimant et de la cellule. En effet, dans ce cas, au bout d'un temps déterminé, le relai tombe et le signal est émis a un circuit d'alarme. Un tel dispositif se présente sous une forme très compacte et est très sur et surtout d'un coût très peu élevé. Par ailleurs, ce dispositif travaille sans contact et absorbe une quantité négligeable d'énergie sur l'arbre en rotation. R E V- E N Df T I A. T - O N S 1/ Dispositif pour le contrôle sans contact de la rotation d'un arbre pouvant tourner à des vitesses variant dans des limites importantes et qui permet de détecter l'arrêt de la rotation dudit arbre, caractérisé par le fait qu'il comporte : - d'une part, des moyens fixes disposés-à proximité de l'arbre 3, constitués de moyens 4-5 permettant de créer un circuit magnétique et d'une cellule 6 reliée à une source d'alimentation en courant électrique et à un circuit de commande de l'alarme, ladite cellule 6 émettant des impulsions dans le circuit d'alarme lorsque le flux magnétique varie, - d'autre part, des moyens 2, solidaires de l'arbre 3 en rotation, espacés les uns des autres régulièrement autour dudit arbre, et qui, lorsqu'ils passent à proximité des moyens de formation du champ magnétique, ferment le circuit magnétique et font varier le flux magnétique à l'intérieur de la cellule 6 précitée. 2/ Dispositif selon la revendication I, caracterise par le fait que les moyens permettant la creation du champ magnétique sont constitués par un aimant permanent 4 monté sur un support en acier doux 5. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ét 2, caracte- risé par le fait que la cellule 6 est une cellule à effet Hall reliée à une source d'alimentation électrique et disposée en regard du support 5 de l'aimant 4, cette cellule émettant des impulsions lors qu'elle est soumise à des variations de flux magnétique, ces impulsuions étant envoyées dans un circuit d'amplification relié à un relai de commande de l'alarme.