Brevet FR2435427A1 — publié le 19800404

La présente invention se rapporte aux machines dans lesquelles on fait circuler un produit entre deux bobines de stockage, pour lui faire subir un traitementintermédiaire (impression de papier peint, traitement de surface, métallisation, protection d'un matériau en film, . . Généralement, le produit est délacé à vitesse constante au moyen d'un organe d'entraînement comportant deux rouleaux ou galets, dont au moins un moteur, entre lesquels passe le produit pour y être entraîné sans glissement. Cet organe est placé entre les deux bobines et il est nécessaire d'en assurer, outre la vitesse constante, une traction constante au moins entre l'une des bobines et l'or- gane d'entraînement, à l'endroit du traitement. I1 faut donc asservir la vitesse de rotation de la bobine en cause à celle de l'organe moteur. Plus précisément, il est nécessaire de-réguler le couple d'enroulement ou le couple de freinage de la bobine débitrice de manière que 1' effort de traction reste constant, alors que le rayon des bobines varie. La variation du couple à réguler est directement fonction du rayon instantané de la bobine et -certains dispositifs connus de régulation du couple comportent des moyens de mesure directe du rayon (palpeurs) au déplacement desquels on asservit la variation de couple. Ces moyens présentent de nombreux inconvénients, tant en ce qui concerne leur encombrement et leur mise en oeuvre vu'en ce qui concerne leur précision. En outre, agissant par contact o direct avec le produit enroulé, ils peuvent entraîner une détérioration de ce produit, si ce dernier est fragile. De plus, ils s'usent et se dérèglent assez facilement.Enfin, leur conception implique que les bobines contrôlées soient toujours placées de la même façon afin de conserver constantes les caractéristiques géométriques de ces appareils, ce qui limite leur domaine d'emploi à des installations fixes de chargement et déchargement du produit à traiter. La présente invention entend remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de régulation du couple, appliqué à des bobines d'enroulement ou de déroulement d'un produit, donc de sa traction, qui supprime tout palpeur, donc tout contact entre le produit et un instrument de mesure, et qui permet une grande souplesse d'utilisation avec une grande fiabilité. A cet effet, elle a donc pour objet un dispositif de régulation de la traction d'un produit circulant entre une bobine d'enroulement et une bobine de déroulement, la vitesse dudit produit étant déterminée par un organe moteur rotatif placé entre les bobines et sur lequel le produit passe sans glisser, la traction du produit entre ledit organe moteur et l'une des bobines étant assurée au moyen d'un dispositif électromécanique générateur d'un couple sur ladite bobine dont la valeur est proportionnelle à l'intensité d'un courant de commande. Selon l'une des caractéristiques principales de l'invention, le dispositif comprend un premier cap -teur de la vitesse de rotation de l'organe moteur, délivrant en sortie un premier signal (tension) proportionnel à ladite vitesse de rotation, un second capteur de la vitesse de rotation de ladite bobine délivrant un second signal (tension) proportionnel à cette vitesse, un diviseur recevant en entrée lesdits signaux et émettant en sortie un troisième signal proportionnel au quotient de ceux-ci, et un convertisseur recevant le troisième signal et délivrant en sortie un courant d'intensité proportionnelle audit quotient, ce courant constituant ledit courant de commande du dispositif électroméca- nique générateur de couple. Dans une variante préférée d'un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comporte, sur la ligne d'entrée du convertisseur, un commutateur permettant de relier sélectivement l'entrez du convertisseur à un émetteur d'un signal de référence égal à l'unité et à une ligne issue du diviseur susdit, comportant une première branche conduisant ledit troisième signal à l'entrée d'un diviseur secondaire, et une seconde branche comportant une mémoire verrouillable susceptible d'émettre un signal constant correspondant à la valeur initiale du troisième signal en direction de l'entrée dudit diviseur secondaire, la sortie de ce dernier aboutissant audit commutateur. Le convertisseur comporte en outre une entrée pour un s-ignal de commande et de réglage de son étage d'amplification. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une machine à laquelle s'applique le dispositif de régulation selon l'invention - la figure 2 illustre par un schéma le dispositif selon l'invention - la figure 3 montre une variante de réalisation préférée de ce dispositif permettant de enliser des réglages de traction à l'arrêt. Sur la figure 1, on voit un produit 1 circulant entre une bobine de déroulement 2 et une bobine d'enroulement 3. Un organe d'entraînement 4 du produit, constitué par un moteur 4a, un rouleau entrainé 4b et un contre-rouleau 4c est intercalé entre les bobines 2 et 3. L'organe 4 est susceptible de conférer au produit 1 une vitesse constante dans le sens de la flèche A. En outre, entre l'organe 4 et la bobine 3, on a symbolisé une unité 5 de traitement du produit 1. Dans l'exemple représenté, il s'agit de maintenir constante la traction du produit 1 entre l'organe 4 et la bobine 3, c'est-à-dire dans la zone de traitement du produit.La bobine 2 n'est alors que freinée au moyen d'un dispositif 6 connu en lui-mme. Cependant, comme on le verra ci-dessous, l'invention permet également de maintenir constante la traction du produit entre la bobine 2 et l'organe 4. La bobine 3 est ici entrainée par un moteur 7 accouplé à la bobine 3 par le moyen d'un dispositif 8 électromécanique qui est capable de transmettre un couple dont la valeur est uniquement fonction en raison directe -d'un courant électrique de commande amené en 9. C'est notamment le cas des coupleurs électromagnétiques poudre. Dans une variante particulière de réalisation non représentée d'une telle machine, la bobine 3 est entraînée par l'intermédiaire du coupleur 8 par une liaison mécanique reliant le rouleau 4b audit coupleur. On voit bien, comme le montre le schéma, que si la bobine 3 est animée en rotation sous un couple constant, plus le rayon R augmente, plus la traction T du produit diminue. I1 est donc nécessaire dlasservir la valeur de ce couple à celle du rayon, pour maintenir T constante. I1 faut donc une mesure continue du rayon pour réaliser cet asservissement. Or, on sait que le rapport des vitesses de rotation du rouleau 4b (sur lequel le produit 1 passe sans glisser) et de la bobine 3 est proportionnel au rayon R. En effet, la vitesse du produit 1 est un multiple de la vitesse de rotation de 4b tout en étant egale à la vitesse de rotation de la bobine 3 multipliée par R. R est donc égal au rapport de ces vitesses à un coefficient multiplicateur constant près. L'invention, partant de cet état de fait1 comprend un capteur 10 de la vitesse de rotation du moteur 4a, un capteur 11 de la vitesse de rotation de la bobine 3, les signaux émis par ces capteurs étant transmis à une unité de traitement 12 expliquée plus en détail en regard des figures 2 et 3, qui engendre en sortie un signal en direction de l'entrée 9 du coupleur 8, ce signal étant proportionnel au quo- tient des vitesses de rotation, donc significatif du rayon R et compatible avec le paramètre de variation des caractéristiques de transmission du coupleur 8, c'est-à-dire une intensité de courant de commande. Dans le cas od l'on veut réguler la traction du produit 1 entre la bobine 2 et l'organe 4, on placera un capteur 11' de la vitesse de rotation de la bobine 2 dont le signal sera conduit dans une unité 12' semblable à 12 recevant également le signal du capteur 10. En sortie, l'unité 12' émettra un signal proportionnel au rayon R' de la bobine 2. Dans la mesure ou le dispositif 6 est également un coupleur électromagnétique à poudre fonctionnant en frein, c'est-à-dire dont l'organe menant est rendu fixe (ce qui est symbolisé en 6a), le signal au'il recevra--en 9' sera un courant de commande dont l'intensité conditionnera la valeur du couple de freinage appliqué à la bobine 2. L'invention peut également s'appliquer à des machines parfaitement symétriques permettant une circulation du produit dans les deux sens et une unité de traitement telle que 5 placée indifféremment entre l'organe 4 et l'une ou l'autre des bobines. Les dispositifs électromagnétiques 6 et 8 ne sont pas limités au coupleur électromagnétique à poudre, mais comprennent tous les bispositifs connus permettant de transmettre un couple proportionnel à un courant de commande. Enfin, les capteurs 10, il et 11' pourront être de diverses natures. C'est ainsi que, dans le cas où le moteur 4a est un moteur à courant continu, le capteur pourra être une sortie de ce moteur aux bornes de laquelle on recueille la force contre-électromotrice. Bien entendu, une dynamo tachymétrique, un alternateur, un alternateur à force électromotrice proportionnelle à la vitesse de rotation, un capteur optoélectronique ou a réluctance variable, pourront convenir moyennant un adaptateur susceptible de transformer le paramètre de sortie de ces capteurs en oran- deur exploitable par l'unité de traitement 12, par exemple une tension. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement l'unité de traitement 12 objet de l'invention. Les capteurs 10 et Il émettent en direction d'un adaptat-eur 10a, lia un signal proportionnel à la vitesse de rotation des éléments 4a et 3 respectivement correspondants. A la sortie desdits adaptateurs, on dispose de tensions U1 et U2 également proportionnelles à ces vitesses de rotation, qui sont introduites dans un appareil diviseur 13 émettant donc-un signal Q en sortie qui est une tension significative du quotient de U1 par U2. Ce signal Q est reçu en entrée par un convertiseur 14 tension/intensité qui délivre en sortie un courant I dont l'intensité est proportionnelle au quotient Q susdit. Ce courant est directement envoyé en tant que courant de commande, à l'entrée 9 du dispositif d'accouplement 8. Ce cour rant est d'intensité proportionnelle à la valeur du rayon R de la bobine 3, ce qui fait que le couple transmis varie donc en fonction de ce rayon. On aura bien entendu pris toute disposition pour que l'intensité de ce courant augmente en même temps que le rayon, afin de conserver la traction du produit constante. Au moyen d'un dispositif à commande manuelle 15, on agit sur l'intensité du courant I en lui affectant un facteur multiplicateur dont la valeur est réolable manuellement en fonction de la traction réelle que l'on désire obtenir. En d'autres termes, par le régalage 15, on agit sur un étage amplificateur du convertisseur 14. Sur la figure 3, on a schématisé une unité de traitement plus perfectionnée permettant de procéder au réglage de la traction du produit à maintenir, à l'arrêt de la machine. Les éléments déjà décrits ci-dessus et se retrouvant dans cette figure portent les mêmes références. C'est ainsi qu'à l'entrée du convertisseur 14, on a placé un commutateur C manuel permettant de relier cette entrée soit à la liane issue du diviseur 13, soit à un émetteur 16 d'un signal de référence Qo se présentant sous la forme d'une tension unité. Lorsque l'émetteur 16 est, comme dans le cas de la figure, relié à l'entrée du convertisseur 14, le courant reçu par le coupleur 8 est d'une intensité significative de cette unité. Cependant, sa valeur peut être ajustée au moyen du dispositif de réglage 15, de manière que le couple transmis à la bobine 3 soit compatible avec la valeur de traction recherchée. Par ailleurs, la ligne issue du diviseur 13 et aboutissant à l'autre borne du commutateur C, eomporte une première branche allant du diviseur 13 à une mémoire 17 verrouillable, susceptible de conserver la valeur du signal Qi émis par le diviseur 13 au moment du lancement de la machine, c'est-à-dire du moteur 4a. La sortie de cette mémoire 17 est reliée à un diviseur secondaire 18. Une seconde branche issue dudit diviseur 13 est également reliée audit diviseur secondaire 18, ce dernier émettant en sortie le quotient de la valeur du signal Q issu du diviseur 13 par la valeur du signal initial Qi maintenu dans la mémoire 17. C'est ce signal Q/Qi qui est admis à l'entrée du convertisseur 14, lorsque l'on a basculé le commutateur C. Ainsi donc, après avoir régle la traction du produit à sa valeur recherchée, le moteur 4a étant à l'arrêt1 on lance la machine. Les capteurs 10 et îl commencent à débiter et en sortie du diviseur 13 est émis un signal Qi que l'on peut considérer comme restant sensiblement constant pendant un certain temps du fait que la machine, étant dans sa phase de lancement, tourne à faible vitesse, ce qui n'entraîne pas de variation signficative du rayon de la bobine 3. Ce temps pendant lequel on considère Qi constant est suffisant pour ouvrir la mémoire 17, y placer Oi, et la verrouiller dans cette position. On fait ensuite basculer le commutateur C.On remarquera, à ce propos, que le commutateur C peut être lié au commutateur de lancement de la machine avec une temporisation adéquate, ou, au- contraire, etre commandé manuellement. Le signal reçu par le convertisseur 14 est alors égal au quotient Q/Qi. Q étant très voisin de Qi, ce signal est sensiblement égal à l'unité, ce qui montre qu'il est compatible avec la valeur du signal de référence au moyen duquel on a réalisé le réglage initial de la traction du produit. Par cette disposition, on a pu rendre possible un régla- ge de la traction et le maintien de ce réglage, en meconnaissance des valeurs réelles des rayons des bobines. Enfin, la figure 3 montre un interrupteur 19 destiné à arrêter la transmission du couple, lorsqu' il faut arrêter la machine ou tenir compte d'une rupture ou d'un incident survenu intempestivement. Cet interrupteur agit de manière à laisser sous tension l'unité de traitement 12, afin de ne pas effacer la valeur contenue dans la mémoire re 17, c'est-à-dire en court-circuitant la valeur du signal émis à l'entrée du convertisseur 14. Ce signal étant égal à zéro, le courant produit en sortie sera égal à zéro. On n'a pas représenté, sur cette figure, les convertisseurs analogique-numerique et numerique-analovi- que nécessaires au traitement des signaux et notamment à leur mise en mémoire. Par ailleurs, ne sont pas représentés non plus ni les sécurités, celle notamment limitant l'intensité émise en sortie du convertisseur 14, ni les dispositifs correcteurs prenant en compte le décalage de la caractéristique de fonctionnement du coupleur 8 (existence d'un couple résiduel transmis lorsque l'intensité de commande est nulle). Les figures 2 et 3 ont pour objet undispositif de régulation de la traction du produit entre l'organe d'entraînement 4 et une bobine d'enroulement 3. Pour réaliser cette régulation entre la bobine debitrice 2 et ledit organe 4, il convient de doubler, en théorie, le dispositif décrit. Cependant, afin de réduire le nombre des composants mis en oeuvre et notamment celui des diviseurs qui sont onéreux, on utilisera un dispositif de multiplexage associé à des mémoires tampons et une horloge (de manière connue) pour ne mettre en oeuvre qu'un seul diviseur opérant sur des grandeurs sélectionnées consécutivement par le dispositif de mul- tiplexage. L'invention comporte de nombreux avantages grâce à sa conception qui permet de s1affranchir de palpeurs ou capteurs mécaniques, optiques ou électriques, encombrants et devant être placés à proximité du produit. Ainsi, l'invention trouve une application intéressante dans de nombreux domaines (industrie du papier peint, métallisation sous vide, traitement des produits filamenteux, en bande, ou en nappe, ...). Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. R-E V E N n I C A T I O N S 1 - Dispositif de régulation de la traction d'un produit circulant entre une bobine d'enroulement et une bobine de déroulement, la vitesse dudit produit étant déterminée par un organe moteur rotatif placé entre les bobines et au niveau duquel- le produit passe sans glisser, la traction du produit entre ledit organe moteur et l'une des bobines étant assurée au moyen d'un dispositif électromécanique générateur d'un couple sur ladite bobine dont la valeur est proportionnelle à l'intensité d'un courant de commande, caractérisé en ce qu'il comprend un premier capteur de la vitesse de rotation de l'organe moteur délivrant en sortie un premier signal (tension) proportionnel å ladite vitesse, un second capteur de la vitesse de rotation de ladite bobine délivrant un second signal (tension) proportionnel à ladite vitesse, un diviseur recevant en entrée lesdits signaux et émettant en sortie un troisième signal proportionnel au quotient de ceux-ci, et un convertisseur recevant ledit troisième signal et délivrant en sortie un courant d'intensité nro-ortion- nelle audit quotient, ce courant constituant ledit courant de commande du dispositif électromécanique générateur de couple. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple créé sur la bobine d'enroulement est un couple moteur, alors que le couple créé sur la bobine de déroulement est un couple résistant. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un système de réglage de la traction du produit, émettant en direction du convertisseur un signal de commande, de valeur manuellement réglable, modificateur du facteur de proportionnalité du convertisseur. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte, sur la ligne d'entrée du convertisseur, un commutateur permettant de relier sélectivement l'entrée -du convertisseur à un émetteur d'un signal de référence éoal à l'unité et à une ligne issue du diviseur susdit, comportant, en sortie dudit diviseur une premiere branche conduisant ledit troisième signal à l'entrée d'un diviseur secondaire et une seconde branche comportant une me- moire verrouillable, susceptible d'émettre un signal constant correspondant à la valeur initiale dudit troisième signal, en direction de l'entrée dudit diviseur secondaire, la sortie de ce dernier aboutissant audit commutateur. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électromagnétique générateur de couple est constitué par un coupleur magnétique à poudre dont l'élément mené est attelé à la bobine correspondante et dont l'élément menant est attelé à un organe moteur lorsque la bobine est la bobine d'enroulement et à un organe fixe lorsque la bobine est la bobine de déroulement.