Brevet FR2439249A1 — publié le 19800516

L'invention concerne des systèmes et procédés permettant d'amener du fil, dans des conditions réglées, d'une réserve à des moyens d'utilisation tels qu'un métier à tisser sans navette et plus précisément, elle concerne des moyens de commande de la tension et de la vitesse d'amenée du fil qui créent une interface entre une réserve de fil et des moyens d'utilisation consommant ce fil0 Dans le métier classique à navette, le fil de trame est inséré dans la foule par la bobine de trame, elle-mEme portée par la navette. Le processus de déroulement a lieu en meme temps que la bobine passe à travers la foule de sorte qu'on ne rencontre pas de problèmes spécifiques de tension. Les métiers sans navette comportent des modifications nouvelles et tout à fait radicales du système d'insertion de trame, Par exemple, étant donné que la réserve de fil de trame est fixe et située hors du métier, lorsque le fil est retiré de la réserve à chaque duite, il en résulte une acedlération et une décélération alternées de ce fil. Le taux d'accélération est évidemment la conséquence directe du processus de retrait du métier. Pendant l'accélération et la décéldration, le ballon créé lorsque le fil est tiré de la bobine de réserve par le bout s'établit et disparate alternativement0 Par suite, et en l'absence d'un dispositif d'accumulation interm- diaire du fil, il se crée de fortes tensions dans le fil de trame retiré de sa réserve fixe, au cours de la phase d'accélération de chaque duite. Ces fortes tensions peuvent causer un éboulement du fil de trame retiré de la réserve. En outre, il peut se produire des arrêts du métier et des boucles dans le tissu et tout cela réduit le rendement du métier et la qualité du tissu. En conséquence, étant donné la nécessité d'amener sobrement et à grande vitesse du fil venant de réserves à des métiers sans navette ou similaires qui fonctionnent par intermittence en consommant des incréments de fil pendant la duite, comme on vient de le dire, on utilise des dispositifs d'accumulation et de tension à tambour pour tenter de réduire les frisures et les ruptures de fil et d'uniformiser les tensions causées par le fait que le système d'insertion de trame du métier retire du fil par intermittence d'une réserve. Un exemple de ces dispositifs d'accumulation à tambour est décrit par le brevet US 3 776 480. Ces tambours antérieurs ont pour r3le d'amener le fil avec une tension constante du tambour aux moyens de consommation de fil. Il est connu aussi de détecter l'accumulation de fil sur le tambour intermédiaire et de modifier la vitesse de rotation du tambour en le freinant chaque fois que l'accumulation de fil devient excessive, Cette technique est duite par exemple par le brevet US 3 225 446 dans lequel on enclenche un différentiel à plusieurs rapports pour augmenter et diminuer la vitesse du tambour en réponse à la détection d'une diminution ou d'un accroissement correspondants du fil accumulé. Un autre exemple de ce réglage de vitesse est le brevet US 3 796 385 qui utilise un capteur mécanique pivotant de réserve de fil et un interrupteur correspondant à contact électrique pour faire varier la vitesse du tambour en fermant et en ouvrant le circuit à courant alternatif d'excitation du moteur. Les systèmes d'accumulation à tambour de la technique antérieure, visant à régler la tension à l'arrivée aux moyens d'utilisation, sont conçus de telle sorte qu'ils comportent une vitesse continuellement variable du moteur d'entratnement du tambour, établissant des phases d'accélération-décélération à répétition, ou bien qu'ils assurent par nature une variation de la vitesse du moteur quand la charge du- tambour est différente, pour tenter dsassurer un entrainement à couple constant du tambour. Dans un cas comme dans l'autre, les accélérations répétées favorisent I'éboulement du fil à la suite du rétablissement du ballon et/ou la rupture du fixe La-cha-re du tambour et par suite sa vitesse peuvent varier considérablement.On a mesuré une variation de vitesse atteignant 70 due à une variation de frottement entre le démarrage à froid et l'état de température stable On a aussi mesurer des tensions de bobine qui varient de plusieurs centaines de grammes, Dans les moteurs à courant alternatif, la vitesse de glissement varie avec la charge. La vitesse d'un moteur à courant continu est sensible aux variations de tension aussi bien que de charge. Les systèmes antérieurs, particulièrement les dispositifs d'entraSnement de tambour à couple constant, ont laissé des problèmes non résolus dans de larges gammes de conditions de fonctionnement lorsque le fil venant d'une bobine de réserve s'enroule sur le tambour0 Plus précisément, les variations de charge dues à la tension de la bobine et aux forces de frottement agissant dans le dispositif d'alimentation avec accumulation empochent le fonctionnement à une vitesse correspondant à la vitesse de retrait du métier.Pour tenter de résoudre ce problème, il est usuel dans la technique antérieure de faire fonctionner le tambour d'accumulation à des vitesses notablement supérieures à la vitesse de consommation du fil de trame.Une conséquence en est que le fil venant de la bobine de réserve starrete et se met en mouvement par intermittence, ce qui favorise l'éboulement et la rupture. En conséquence, un but général de l'invention est de résoudre les problèmes posés dans la technique antérieure par un tel système de tension de fil comportant des moyens d'accumulation intermédiaire et de réglage de tension à tambour, en réduisant notablement tout éboulement ou toute rupture résultant bune variation de la vitesse ou de la charge du moteur de tambour. On y parvient en réglant la vitesse du tambour à une grandeur constante qui correspond pratiquement à la vitesse voulue de retrait du fil. En conséquence, l'invention prévoit d'utiliser, pour réaliser cette vitesse d'entranement constante du tambour, un moteur à courant continu à vitesse réglée entraînant le tambour d'accumulation intermédiaire d'un système de tension de fil. On réalise une vitesse d'entraînement constante du tambour en captant la vitesse du moteur en vue d'une régulation par réaction et en maintenant la vitesse d'entrainement effective à une valeur constante. On établit ininialement dans le système une vitesse nominale correspondant à la vitesse de consommation de fil du dispositif utilisateur qui retire le fil accumulé sur le tambour. La solution adoptée par l'invention pour assurer un entraînement à vitesse constante du tambour s'écarte des techniques antérieures de commande de l'entrains- ment du tambour prévoyant une vitesse variable pour régler l'accumulation du fil sur le tambour ainsi que des commandes visant à maintenir constant le couple d'entrainement du tambour. En conséquence, la commande à vitesse constante du tambour en présence de charges variables inévitablement rencontrées dans ces systèmes cause un entrainement à couple variable du tambour, réduisant ainsi la rupture et l'éboulement lors de l'amené née du fil de la bobine de réserve au tambour d'accumulation intermédiaire. La description qui va suivre, en regard des figures annexées données à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés la figure 1 est un schéma par bloc du système, montrant les éléments coopérants permettant d'entratner un tambour à vitesse constante et la figure 2 est un schéma de câblage d'un mode d'exécution préférentiel du système de coml nde e 'e vention. ómae on rut le voir par la disposition de la figure 1, un métier sans navette 10 consomme des incréments de fil Y qu'il retire d'une bobine de réserve 12, à la façon classique d'un métier sans navette, à une ten sion pratiquement constante, sous l'action d'un dispositif intermédiaire d'accumulation et de tension à tambour rotatif 14. Ce dispositif 14 peut prendre la forme et comprendre les détails classiques qui sont décrits dans le brevet US 3 776 480 déåà cité, compre nant un tambour 16 sur lequel s'enroule le fil Y venant de la bobine 12, à mesure qu'il avance vers le métier 10. Le tambour 16 du dispositif d'accumulation et de tension 14 est représenté incorporé au système servant à retirer du fil Y de la bobine de réserve 12 et à l'amener sous une tension constante au métier 10. Le dispositif 14 comprend un arbre principal 20 relié à un moteur électrique à courant continu à vitesse variable 22 de manière à être entratné par celui-ci, l'arbre 20 étant en fait disposé comme induit du moteur 22. Dans l'arbre 20 est fraisée une fente 26 destinée à recevoir un tube à fil de forme coudée 30, comme le montre la figure 1. Le tube 30, étant dépourvu de centre, constitue un moyen de guidage du fil venant de la réserve 12, qui traverse le tube et sort par son extrémité 32 pour s'enrou- ler autour du tambour 16 tandis que l'arbre 20 et le tube 30 sont mis en rotation par le moteur 22.A mesure que le fil s'enroule sur le tambour 16, il avance d'une première extrémité du tambour 16, désignée par la référence générale 38, à une deuxième extrémité opposée désignée par 40, sous l'action d'un mécanisme d'avancement de fil 44 décrit plus complètement dans le brevet US 3 776 480 déjà cité. Le fil est retiré du tambour 40 par le bout et tiré par dessus un nez tronconique 48 monté sur l'arbre 20 et il passe sous une brosse fixe 50 s'appli- quant à la surface du nez 48. Ainsi, la brosse 50 coopère avec les moyens de commande du fil retiré du tambour 16 par le métier 10.Le fil quittant le nez 48 passe par un guide 54 supporté par une équerre 56 fixée à un bâti support 60 du tambour 16 et des pièces associées, puis il est amené au métier 10. Le tambour 16 est maintenu immobile au moyen de plusieurs aiment s 64 tandis que le fil Y s'y enroule et en est retiré, le tambour 16 étant supporté par l'arbre 20 sur des roulements à billes 66 et 68 disposés à ses extrémités opposées pour l'isoler du mouvement de rotation de l'arbre 20. On trouvera d'autres détails sur le dispositif 14 dans le brevet déjà cité. Comme on l'a déjà dit, selon l'invention, le tambour 16 est entraîné par un moteur à courant continu à vitesse variable 22. On peut le remplacer si on le désire par d'autres moyens d'entratnement tels que des engrenages ou une courroie, assurant une vitesse appropriée du tambour en réponse à la vitesse du moteur à courant continu 22. Un système de commande, comprenant le circuit de commande de phase à redresseur commandé à semiconducteur T0 tire de la borne de courant continu de +20 V, 72, une tension continue variable, sur le conducteur de moteur 74, pour régler la vitesse du moteur selon les conditions de charge variables, par exemple la charge de tension intermittente susdite du fil de réserve Y lorsqu'il est tiré de la bobine 12 ou le frottement du système lors du démarrage à froid, ce qui assure dans toutes les conditions de fonctionnement, pendant des temps de fonctionnement longs, une harmonisation de la vitesse à laquelle le fil Y est retiré de la bobine de réserve 12 avec la consommation dans le métier 10. Afin d'assurer l'ajustement de la vitesse nominale du moteur pour l'harmoniser étroitement avec celle que l'on désire pour amener le fil de la bobine 12 sur le tambour 16 à une vitesse moyenne égale à celle de retrait par le métier 10, un dispositif de réglage de vitesse de rotation 78 est prévu pour le réglage manuel sélectif. il permet d'établir la vitesse de retrait du fil du tambour 16, qui est ensuite maintenue continuellement constante par un circuit de réaction comprenant le détecteur de vitesse du moteur 80 et le circuit convertisseur de tension 82 obéissant à la vitesse0 Pour diminuer encore les variations de charge du système, le détecteur 80 est de préférence un détecteur magnétique sans contact du type à effet Hall qui détecte le passage des piles d'une série de six aimants tournants 84 disposés sur le disque 86 mis en rotation par le moteur 22. En conséquence, le circuit convertisseur "fréquence-tension" 82 détecte une fréquence appropriée proportionnelle à la vitesse du moteur 22 pour la convertir en une tension de commande correspondante.Cette tension correctrice de commande, au moyen du circuit de commande de phase à redresseur commandé à semiconducteur 70, est établie à une grandeur de réaction qui tend à maintenir constant9 la vitesse du moteur à courant continu, à la grandeur établie par le dispositif de réglage de tension 78, en présence de variationsde charge, de tension ou dgautres facteurs. Ce fonctionnement à vitesse constante du tambour 16 sert à empocher les phases fréquentes d'accélération et de décélération qui causent l'éboulement ou la rupture du fil Y amené de la réserve 12 au tambour 16. Pour un fonctionnement approprié du tambour d'accumulation intermédiaire 16, la quantité de fil accumulée sur le tambour 16 est captée par un élément ferreux pivotant 90. Ce captage s'effectue sans frottement ni charge supplémentaires, comme pour la vitesse du moteur, au moyen d'un détecteur magnétique du type à effet Hall 92 et entre en action chaque fois que la quantité de fil sur le tambour devient excessive, par le fait que l'élément 90 s'écarte en pivotant du détecteur 92 ou inversement. Cela actionne un circuit de commande marche-arrêt 94 du moteur 22, de manière à empêcher un excès de fil sur le tambour 16 pour une rai'son quelconque telle qu'un arrtt du métier 10. Donc, en service, on règle les moyens de commande de vitesse de rotation 78 de façon que la vitesse du tambour 16 soit très proche de celle qu'il faut pour correspondre au retrait de fil du tambour par le métier 10 mais dépasse très légèrement cette vitesse0 Donc, la commande marche-arret 94 a seulement besoin de fonctionner peu fréquemment pour corriger de façon courante l'excès de fil, de sorte que les phases nécessaires d'accélération-décélération causées par l'arrêt et le redémarrage du moteur sont réduites au minimum, évitant les problèmes correspondants de tension et de ballonnement lorsque le ballon de fil 98 est retiré de la bobine de réserve 12 et amené sur le tambour 16. Comme on peut donc le comprendre, à part ces écarts peu fréquents, le tambour 16 est entratné à vitesse constante en service de manière à amener continuellement du fil Y de la bobine de réserve 12 sur le tambour 16 à une vitesse correspondant à la vitesse moyenne de retrait du métier 10. Donc, il ne se produit pas de variation de la vitesse du tambour dans le fonctionnement usuel du système. La configuration des circuits électriques de commande est indiquée par le schéma de câblage de la figure 2 où l'on utilise les mimes références pour des éléments similsires. Le détecteur magnétique de vitesse 80 du moteur est un dispositif à effet Hall qui détecte les six piles magnétiques par tour du disque 86 de la figure 1 de manière à fournir une fréquence appropriée d'impulsions dans le réseau d'entrée 64 pour leur traitement dans le circuit convertisseur fréquence-tension 82. La tension continue de fonctionnement du circuit de + 12 V qui règne à la borne 100 ainsi que la tension continue d'excitation du moteur de + 20 V, qui règne à la borne 72, sont fournies par une source appropriée de courant continu non repré sentée. Tous les paramètres de circuit sont indiqués et les divers éléments représentés sous forme de bloc sont des composants commerciaux classiques identifiés ci-après. La tension de sortie variable obtenue, proportionnelle à la vitesse effective de rotation du tambour, apparaît sur le conducteur 104 pour la commande d'entrée de la borne 106 du circuit de commande de vitesse du moteur à redresseur à semiconducteur 70, avec une grandeur qui ajuste la vitesse du moteur 22 pour compenser les variations de charge, de tension etc.. rencontrées en service, en commandant le dispositif à redresseur commandé à semiconducteur 110 relié en série au moteur 22 dans le parcours d'amenée de tension de fonctionnement qui part de la borne 72. Le signal de vitesse du moteur, tiré du détecteur 80, est amené à un circuit convertisseur fréquencetension 82 qui transforme les impulsions de sortie du détecteur 80 en tension continue, Le niveau de cette tension continue est réglé par le dispositif de réglage de tension 78 qui établit la vitesse nominale du moteur 22 et il est donc établi de manière à harmoniser la vitesse de rotation du tambour 16 pour qu'elle coïncide avec la vitesse moyenne de consommation de fil dans le dispositif d'utilisation, comme indiqué plus haut. Le détecteur magnétique à effet Hall 92, qui détecte le niveau d'accumulation du fil sur le tambour 16, commande le circuit électronique de commutation transistorisé 110 qui, par l'intermédiaire du transistor 112, sert à établir sélectivement au conducteur 105 un niveau de potentiel pratiquement égal à celui de masse de manière à empêcher le courant du moteur de passer par le dispositif à redresseur commandé à semiconducteur 110 et à arrêter le moteur.Dans le mode préférentiel, on arrête complètement le moteur de sorte que le circuit répond de manière à arrtter le tambour en réponse à des défaillances d'amenée du fil etc.. et a en outre pour rôle de contrôler la capacité d'accumulation du tambour 16 pour assurer qu'il ne soit pas rempli excessivement0 il suffit de détecter la capacité de surremplissage pour la commande du tambour partout ou rien de manière à accomplir la fonction de contrdle d'accumulation si la commande de vitesse de rotation 78 est réglée pour donner au tambour une vitesse très légèrement supérieure à celle qui est nécessaire pour alimenter le dispositif utilisateur et dans ce mode, le nombre de variations de la vitesse du moteur est rendu minimal, contrairement à la technique antérieure où il est nécessaire de modifier de façon répétée la vitesse du tambour et donc d'augmenter notablement les risques de ballonnement et de rupture du fil. En outre, d'autres avantages de ce mode d'exécution sont d'assurer des commandes efficaces conçues de manière à ne charger aucunement les parcours d'entratne- ment du tambour ou du fil et à ne pas déranger les équilibres délicats qui sont nécessaires pour travailler le fil à grande vitesse sans perturbations et de façon prolongée, On y parvient gracie au mode d'exécution comportant un circuit capteur électronique-magnétique qui, en outre, a une longue durée sans usure mécanique ni autres problèmes de contact électrique.En outre, les paramètres de fréquence de captage et les constantes de temps du circuit électronique, tels qu'ils sont établis par les réseaux R-C, conviennent idéalement pour assurer une réponse rapide aux conditions intermittentes de charge instantanée rencontrées lorsqu'on retire du fil d'une bobine, ou à cause du frottement du système etc.., qui ne peuvent pas titre suivies par des moyens de dét?c- tion actionnés mécaniquement ni par des organes de commande déplacés mécaniquement. Bien que la technologie des circuits soit en elle-même classique, en dehors de ce système particulier, et puisse prendre d'autres formes, le mode d'exécution préférentiel, qui assure une combinaison de caractéristiques de fonctionnement perfectionnées et coopérantes, est formé des composants suivants qui se trouvent dans le commerce moteur 22 modèle 12 FP fabriqué par la Printed Motor Division, gollmorgen Corporation, Glen Cove, New York détecteur à effet Hall 80 et 92 modèle UGN-3020T fabriqué par Sprague Electric Company, Concord, New Hampshire convertisseur fréquencetension, circuit intégré pièce oTO RC4151NB fabriquée par Raytheon, Semi-Conducteur Division, Mountain View, California redresseur commande à semiconducteur, vitesse du moteur, circuit intégré de commande modèle NO L 12031 fabriqué par SGS - Ates Semiconducteur Corporation, Newtonville, Massachusetts il est donc évident, par la description de l'invention et d'un mode d'exécution préférentiel, que l'on fournit ici un système nouveau et perfectionné permettant de régler la tension et les conditions d'amenée d'un fil d'une bobine de réserve à des moyens d'utilisation tels qu'un métier à tisser, En réglant la vitesse de rotation du dispositif d'accumulation intermédiaire et de tension à tambour pour réaliser une vitesse constante harmonisée avec la vitesse moyenne de consommation continue de fil par le métier, on diminue notablement la fréquence des phases d'accélération-décélération du tambour qui tendent à causer un éboulement ou une rupture du fil, relativement aux systèmes antérieurs comportant une commande de vitesse du tambour. Ainsi, l'invention fournit un système plus fiable d'amenée de fil à long terme permettant de régler la tension du fil fourni à un métier tout en réduisant l'éboulement et la rupture, dans une large gamme de grosseurs du fil et de vitesses d'amenée. REVENDICAXIONS 1. Système d'amenée de fil entre une réserve de fil et des moyens d'utilisation de fil tels qu'une machine textile nécessitant une amenée de fil à une vitesse pratiquement constante, caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison, un dispositif d'alimentation à tambour qui reçoit le fil de la source et l'enroule autour du tambour pour l'amener ensuite aux moyens d'utilisation, un moteur d'entraSnement à courant continu à vitesse variable servant à faire tourner le dispositif d'alimentation de manière à retirer le fil de la réserve à une vitesse déterminée par la vitesse de rotation du dispositif d'alimentation, des moyens de commande de vitesse programmés de manière à établir une vitesse constante du moteur à courant continu en réponse à des données de réaction d'entrée, des moyens d'entrée de tension réglables sélectivement, couplés aux moyens de commande de vitesse et établissant une vitesse d'amenée de fil pratiquement égale à ladite vitesse moyenne prédéterminde, des moyens de détection à réaction qui tirent un signal proportionnel à la vitesse de rotation du moteur et sont branchés de manière à maintenir la vitesse du moteur à la valeur prédéterminée quand les conditions de charge varient en faisant varier la tension et le couple du moteur de sorte qu'une rotation continue du dispositif d'alimentation est maintenue pour amener le fil au dispositif d'utilisation à ladite vitesse moyenne d'amenée de fil pendant des temps relativement longs, réduisant ainsi les cycles d'accélération et de décélération du dispositif d'alimentation à tambour et par suite les problèmes dts à l'éboulement et à la rupture du fil. 20 Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de détection de surcharge fournissent des données aux moyens de commande de vitesse de manière à réduire la vitesse du dispositif d'alimenta tion, uniquement pour empêcher une accumulation de fil en excès sur le tambour. 3. Système selon la revendication 1, caractéris en ce que les moyens de commande de vitesse règlent la tension continue fournie au moteur. 4. Système d'amenée de fil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection à réaction dérivent une tension variable en réponse aux changements de vitesse effective pour modifier la tension continue du moteur. 5. système d'amenée de fil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un détecteur magnétique sans contact fournit la tension de réaction variable en réponse aux changements de vitesse0 6. Procédé de contrdle de la vitesse d'amenée de fil entre une réserve de fil et des moyens d'utilisation consommant le fil à une vitesse moyenne pratiquement constante caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : de commander un dispositif d'alimentation pour extraire le fil de la réserve de fil, le réglage du dispositif d'alimentation à une vitesse d'alimentation du fil pratiquement constante pour bobiner le fil à une vitesse correspondant à la vitesse d'alimentation moyenne constante des moyens d'utilisation, de maintenir la vitesse d'alimentation du dispositif d'alimentation constante par utilisation de moyens de contre à réaction répondant à la vitesse d'alimentation actuelle 70 Procédé selon la revendication 6, comprenant l'étape consistant à commander un dispositif d'alimentation à une vitesse pratiquement constante, caractérisé par les étapes d'actionntrle dispositif d'alimentation par un moteur continu à vitesse variable et de commander la tension délivrée au moteur pour obtenir une vitesse d'alimentation constante. 8. Procédé selon la revendication 6, caractéris-6 en ce qutil comporte une étape de changement du couple moteur transmis au dispositif d'alimentation lorsque des variations de charge intermittentes sont détectées.