Brevet FR2504898A1 — publié le 19821105

La présente invention concerne un procédé pour la mesure de la tension d'un fil en mouvement, dans lequel le fil est guidé sur deux cylindres espacés l'un de l'autre et est amené à vibrer entre les deux cylindres par des variations de pression avec un haut-parleur L'invention concerne en outre un dis- positif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est connu de mesurer la tension de fils en mouvement selon diverses méthodes L'une de ces méthodes est basée sur les lois de la mécanique statique: Sur des rouleaux de déviation déter- l Ominés du fil, on mesure la force sur l'organe de guidage et de déviation du fil Dans le cas le plus simple, le fil est dévii de 1800 Cependant, de telles déviations ne se trouvert pas normalement sur un trajet donné de fil De ce fait, les organes de mesure sont équipés de trois cylindres ou trois rouleaux, qui déterminent un trajet défini (fig 1) La force est mesurée sur le cylindre A Le développement de la technique de mesure de la tension de fil s'est limité en principe à l'amélioration de cette méthode: dans la mesure du possible petites déviations du fil avec mesure améliorée de la force sur le cylindre A, stabilité améliorée de l'amplificateur de mesure, indication numérique (digitale), mesure plus rapide etc L'inconvénient de cette méthode pour les fils haute vitesse d'aujourd'hui est manifeste Le déplacement du fil est gêne par la mesure Il y a des cas, o des cassures de fil se produisent lors du processus de mesure, ou les conditions effectives de tension -2 - du fil sont elles-même faussées par l'introduction de l'organe de mesure Lors de la déviation d'un fil sur un cylindre de guidage de fil de, cinq mm de diamètre avec une vitesse de 3500 m/min, il s'exerce sur le fil une accélération, qui corres- pond à 140000 fois l'accélération de la pesanteur Le fil ne pourra pas suivre la déviation prévue, ce qui faussera les résultats de mesure Avec le même fil, on obtiendrait avec un rouleau de 12 mm de diamètre une vitesse angulaire de environ 10010 t/min, ce qui diminuerait la durée de vie du roulement à billes En outre, les frottements dans les roulements ne sont pas constants et cela provoquerait également une erreur de mesure. Il existe encore une-autre méthode connue de mesure de tension de fil en mouvement qui est basée sur le principe de la vibra- tion Un fil peut être considéré comme une corde Une corde vi- bre à une fréquence qui est donné par la libre longueur de la corde, sa masse et sa tension Cette fréquence définie est également nommée fréquence de résonance ou fréquence propre. Si une corde tendue est induite à la vibration dans un champ de force à fréquence variable, alors elle ne vibrera avec une amplitude plus grande, que si la fréquence d'excitation est égale à la fréquence propre ou un multiple de celle-ci (vibra- tions du premier ordre, second ordre ou ordre supérieur). Un fil en mouvement se comporte de manière analogue entre deux éléments de guidage de fil La stimulation à la vibration peut par exemple être produite à l'aide d'un haut-parleur, 3 - dont la membrane est recouverte jusqu'à une fente étroite. Le fil se déplace alors au-dessus ou dans la fente Par varia- tion de la fréquence du haut-parleur à l'aide d'un générateur acoustique, on peut chercher la fréquence de résonance du fil (fig 2) Lorsque cette fréquence est trouvée, on peut alors calculer la tension du fil L'inconvénient de cette méthode est que, premièrement on doit travailler manuellement car pour chaque variation de tension la fréquence propre du fil est à mettre au point à nouveau, deuxièmement des erreurs peuvent provenir du fait que l'oeil ne peut pas toujours discerner très exactement la fréquence de résonance. Dans la technologie du papier la mesure de la tension d'une bande de papier est également de très grande importance Les brevets US 3 854 329 et DE-OS 2907 904 sont basés sur le prin- cipe de la vibration d'une bande de papier à l'aide d'un générateur de vibrations, par exemple un haut-parleur. Cette technologie a cependant ses problèmes spécifiques, qui ne sont pas comparables avec ceux de l'industrie textile et conduisent de ce fait à d'autres solutions. L'invention permet de remédier aux inconvénients-des deux méthodes connues, en permettant de mesurer automatiquement la tension du fil sans le dévier de sa trajectoire rectiligne. L'invention concerne un procédé de mesure de la tension d'un fil en mouvement, das lequel le fil es-guidé sur deux cylindres -4 - espacés l'un de l'autre et est amené à vibrer entre les deux cylindres par des variations de pression avec un haut-parleur, caractérisé en cequ'un amplificateur amplifie un signal gé- néré par un détecteur et dépendant de la position du fil et le transmet au haut-parleur, qui amène ledit fil à sa fréquence de résonance et l'y maintient en permanence et en ceque le détecteur comporte une source lumineuse et un récepteur de lumière. La vibration de résonance est donnée par la formule suivante: f = N F 2 x jA x la longueur libre de vibration en m. Le détecteur de fil comporte une source lumineuse et un ré- cepteur de lumière telle qu'une barrière lumineuse réfléchis- sante ou une barrière lumineuse Le haut-parleur amène le fil en mouvement en vibration, mais l'utilisation d'une électrode haute tension est également possible. Le détecteur émet un rayon lumineux qui est réfléchi lorsqu'il frappe le fil en mouvement Cette lumière réfléchie induit alors dans le récepteur un signal électrique qui après amplification amène la membrane du hautparleur en mouvement Ce mouvement induit à travers l'air la vibration du fil en mouvement On peut conformément au procédé selon invention amener le fil en vibration et l'y maintenir. L'ordre N lors de l'excitation d'un fil avec un haut-parleur disposé à peu près au milieu de la longueur libre de fil x ne peut théoriquement être qu'un nombre impair Compte tenu du libre couplage entre le haut-parleur et le fil, il est difficile d'atteindre la valeur trois L'ordre N peut de ce fait être considéré comme égal à un. La formule ( 1) peut alors être écrite pour des grandeurs textiles usuelles 158 F ( 2) dans laquelle f est la fréquence de vibration en Hz, x la longueur en mètre T le titre du fil en dtex et F la tension du fil en c N. La fréquence peut être mesurée numériquement avec un compteur et la tension du fil calculée conformément à la formule ( 2). Le titre du fil T est à prendre comme titre effectif, c'est- à-dire en y incluant l'application éventuelle d'ensimage et -6- en prenant en considération une éventuelle diminution du titre à la suite d'un étirage élastique en raison de la tension du fil Les variations de titre sont mesurées La dernière formule montre que la fréquence est dépendante de la tension spécifique F ce qui limite le domaine de fréquence pour les titres gros et fins, un avantage qui simplifie les appareils pour les éva- luations analogues La mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion est automatisable. L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé mentionné ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un corps comportant une fente longitudinale pour le passage du fil en mouvement, ledit corps comprenant un haut-parleur et un détecteur sur le côté de la fente longitudi- nale qui sont reliés par un amplificateur Le corps est dis- posé à peu près au milieu de la longueur libre du fil. Comme déjà mentionné ci-dessus, le détecteur de fil est une barrière lumineuse réfléchissante et la barrière lumineuse. La barrière lumineuse réfléchissante ou une barrière lumineuse comportent une source lumineuse dans le domaine UV, IR ou visible, par exemple une diode IR et un récepteur de lumière, par exemple un phototransistor Le détecteur est disposé perpendiculairement au plan de vibration du fil. Le dispositif selon l'invention comporte en outre un fré- quence-mètre qui permet de mesurer directement la fréquence. A la place ou en combinaison avec ce fréquence-mètre, le dis- $ 2504898 positif comporte un transformateur de fréquence, un filtre et un amplificateur, un multiplicateur et un moyen pour l'indi- cation de la tension La fonction de ces éléments est la suivante: Le transformateur de fréquence convertit la fré- quence en une tension analogue Cette tension est ensuite filtrée et amplifiée et doit être élevée au carré selon la formule ( 2) dans le multiplicateur, de sorte que cette grandeur correspond linéairement à la tension du fil Si un étalonnage correspondant a été fait au préalable, on peut directement lire la tension du fil sur le moyen d'indication de la tension Ce moyen est normalement un voltmètre. Le dispositif selon l'invention donne la possibilité soit de lire la fréquence numériquement et de calculer la tension du fil manuellement selon la formule ( 2), soit de lire directement l 5 sans calcul la tension du fil. La précision de la mesure numérique de fréquence est très élevée, des changements dans l'amplificateur,-la barrière lumineuse réfléchissante, la barrière lumineuse ou le haut-parleur ne dérangent pas La précision dans l'obtention analogue demesures est meilleure que dans les procédés actuels car aucune modi- fication n'a lieu dans l'organe de mesure, mais seuls de petits écarts: dans la caractéristique des amplificateurs peuvent déranger, lesdits écarts appartenant à l'évaluation de la fréquence. -8- L'invention est expliquée de manière plus précise ci-dessous en relation avec les figures, strlesquelles: Fig 1 et 2 représentent des dispositifs de mesure de tension de fil conformément à l'état de la technique. Fig 3 une vue du dispositif selon l'invention dans une première forme de réalisation. Fig 4 une vue dans la direction y de la Fig 3. Fig 5 une représentation schématique du dispositif selon l'invention dans une seconde forme de réalisation. Les deux dispositifs des fig 1 et 2 sont déjà mentionnés dans le début de la description Le fil 1 est dévié sur deux cylindres fixes B, C et sur un cylindre mobile A La force F, c'est-à-dire la tension du filest mesurée sur le cylindre A. Selon la seconde méthode de l'état de la technique (fig 2), un fil 2 est amené en vibration à l'aide d'un haut-parleur 3 en cherchant avec un générateur acoustique 4 la fréquence propre du fil La longueur libre x de vibration est définie par les deux cylindres 5, 6 On peut alors avec la formule ( 1) calculer la tension du fil en prenant N = 1. 2 O Les fig 3 et 4 montrent le dispositif selon l'invention dans une première forme de réalisation Ce dispositif comporte un corps 7, qui présente une fente 9 Sous la fente 9 est disposé un haut-parleur 8 et sur le côté de cette fente une barrière -9- lumineuse réfléchissante 10 La barrière 10 est reliée à une source de courant 11 et au haut-parleur 8 par l'intermédiaire de l'amplificateur 12 Le fil 13 se déplace dans la fente 9. La barrière lumineuo réfléchissante comporte une diode IR (source lumineuse) 14 et un phototransistor (récepteur de lumière) 15 La source lumineuse 14 émet une lumière qui con- verge dans la fente 9 Lorsque le fil en mouvement 13 se trouve dans le faisceau de rayons de lumière, la lumière est réfléchie et le récepteur de lumière produit un signal électrique, qui est traité dans l'amplificateur 12 Ce signal amplifié amène la membrane 16 du haut- parleur en mouvement, laquelle induit à travers l'air la vibration du fil en mouvement 13 en direction de la flèche 19 La longueur libre x de vibration du fil est définie par les deux cylindres 17 et 18 De cette manière le fil est amené en vibration et y est maintenu: La membrane est amenée à se déplacer chaque fois que la lumière de la diode IR est réfléchie, cad chaque fois que le fil se trouve dans le faisceau de rayons Toute la méthode de mesure ne nécessite absolument aucune mise au point manuelle, de sorte que les erreurs humaines sont exclues. Fig 5 montre le dispositif selon l'invention dans une seconde forme de réalisation, celui-ci comportant en comparaison avec les fig 3 et 4 des éléments additionnels pour le calcul et la lecture de la tension du fil Un fréquence-mètre numérique 20 permet la lecture directe de la fréquence du fil, de sorte que la tension du fil peut être calculée à l'aide de la for- mule ( 2). lo - Il est également possible d'obtenir directement la tension du fil: Le dispositif comporte dans ce cas en outre un transformateur de fréquence 21, qui convertit la fréquence en une tension analogue, un filtre et amplificateur 22, un multiplicateur 23, qui élève au carré la tension amplifiée, de sorte que cette grandeur définit la tension du fil On peut alors lire directement la tension du fil sur un volt- mètre 24. Le dispositif selon l'invention est totalement automatisé et permet une détermination de la tension du fil sans dé- vier ledit fil de sa trajectoire rectiligne Ce dispositif est approprié pour toutes les mesures de tensions de fil, aussi bien les titres fins que les titres gros et peut être placé sur n'importe quelle machine textile, pour laquelle une telle mesure présente un intérêt. O 94898 11 - Revendications 1 Procédé pour la mesure de la tension d'un fil en mouvement, dans lequel le fil est guidé sur deux cylindres espacés l'un de l'autre et est amené à vibrer entre les deux cylindres par des variations de pression avec un haut-parleur, caractérisé en celqu'un amplificateur amplifie un signal généré par un détecteur et dépendant de la position du fil et le transmet au haut-parleur, qui amène ledit fil à sa fréquence de résonance et l'y maintient en permanence et en cehue le détecteur comporte une source lumineuse et un récepteur de lumière. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur est une barrière lumineuse réfléchissante ou une barrière lumineuse. 3 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en cejqu'il comprend un corps comportant une fente longitudinale pour le passage du fil en mouvement, ledit corps comprenant un haut-parleur et un- détecteur sur le côté de la fente longitudinale qui sont reliés par un amplificateur. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le détecteur est une barrière lumineuse réfléchissante ou une barrière lumineuse. 12 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, la barrière lumineuseréfléchissante et la barrière lumineuse comportent une diode IR et un récepteur de lumière. 6 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un fréquence-mètre numérique. 7 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en ligne un transformateur de fréquence, un filtre et un amplificateur, un multiplicateur comme élément pour élever au carré et un moyen pour l'indication de la tension. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le moyen pour l'indication de la tension est un volt-mètre.