Brevet FR2517900A1 — publié le 19830610

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN ENTRAINEMENT PAR MOTEUR ELECTRIQUE La présente invention concerne un dispositif d'entrainement par moteur électrique, en particulier d'une machine à tisser, d'une machine d'emballage, d'un appareil de positionnement ou similaire, comprenant un dispositif d'embrayage et de freinage combinés et des éléments de commande pour activer l'embrayage, respectivement le freinage, une tension d'alimentation étant disponible pour cette activation. Dans les maehinesetappareils mentionnés ci-dessus, il est indispensable de pouvoir enclencher et arrêter très rapidement les mouvements et par conséquent les moyens d'entrainement. En particulier sur les machines à tisser, les organes d'entraînement doivent pouvoir être arrêtés extrêmement rapidement en cas de ruputure d'un fil afin d'éviter des défauts de tissage. De même le lancement de la machine doit s'effectuer avec une accélération très vive. L'impact de la première lame doit s'effectuer à grande vitesse pour éviter les irrégularités dans le tissu. Les mécanismes d'entraînement connus étaient, en raison des tensions d'alimentation et des puissances en jeu élevées, jusqu'à présent toujours équipés de relais électromagnétiques, dont les temps de réponse sont toutefois trop lents. La présente invention se propose de réaliser un dispositif de commande d'un entraînement par moteur électrique, susceptible d'atteintre très rapidement sa vitesse nominale et susceptible, par ailleurs, d'être freiné et arrêté dans un délai extrêmement bref. Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des condensateurs pouvant êtrechargés à une tension plusieurs fois supérieure à la tension d'alimentation de l'embrayage et du frein, et agencés pour pouvoir être déchargés sur commande dans les bobinages de l'embrayage et/ou du frein à travers des transistors thyratrons pour activer ledit embrayage et/ou ledit frein. Ce dispositif présente l'avantage, par rapport aux dispositifs de l'art antérieur, d'être particulièrement économique grâce à une combinaison avantageuse d'éléments semi-conducteurs et de relais mécaniques. Grâce à l'application pendant des intervalles de temps courts d'une puissance électrique élevée au bobinage du frein et/ou de l'embrayage, il est possible d'obtenir des vitesses de réaction très grandes-dudit frein et dudit embrayage. La présente invention et ses principaux avantages seront mieux compris en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé représentant une vue schématique d'une -forme de réalisation préférée du circuit selon l'invention. La présente invention, telle que décrite ci-dessous, est prévue pour être adaptée à un métier à tisser. Toutefois, ce dispositif peut également être adapté à différents autres appareils tels que par exemple une machine d'emballage ou un appareil à positionner. L'alimentation 1 est constituée par une prise de courant 31 d'un réseau électrique 32, constituant par exemple une source d'alimentation altertive de 220 V. La source d'alimentation 1 transmet cette tension alternative aux deux lignes 8 et 9 séparées galvaniquement. En outre, la source de tension 1 fournit une tension alternative, par exemple de 24 V sur la ligne 2. Les moyens d'entraînement du métier à tisser comportent un moteur d'entraînement 3 constitué par exemple par un moteur triphasé connecté, au moyen d'un connecteur de réseau 33, àun réseau triphasé 34. Le couple d'entraînement fourni à la sortie du moteur 3 est transmis à un arbre 30 destiné à entraîner les différents éléments mobiles du métier à tisser par l'intermédiaire d'un embrayage 6. Un frein 4 assure le freinage de l'arbre 30. L'embrayage -6 et le frein 4 sont respectivement activés électromécaniquement par l'intermédiaire des bobinages 7 et 5. Le bobinage 5, respectivement 7, du frein 4, respectivement de l'embrayage 6, est alimenté en tension continue 24V par la ligne 2. Ces bobinages peuvent toutefois également être alimentés par une tension plus élevée, afin d'assurer une activation sans temporisation.Dans ce but, on utilise les-condensateurs 17, 18 susceptibles d'être chargés, à travers la ligne 8, à une différence de potentiel plusieurs fois plus élevée que la tension mentionnée précédemment et pouvant atteindre, dans le présent exemple, environ 310 V. Lorsque le métier à tisser est à l'arrêt, c'est-à-dire lorsque l'interrupteur 31 est ouvert, les contacts du circuit sont sensiblement tous dans la position illustrée par le dessin. Après la fermeture de l'interrupteur 31, le processus de mise en route s'effectue de la manière décrite ci-dessous. L'enclenchement du dispositif selon l'invention s'effectue au moment de la fermeture des interrupteurs 31 et 33. Par la fermeture d'un interrupteur 31, la source de tension d'alimentation 1 est raccordée au réseau 32. La fermeture de l'interrupteur 33 assure le raccordement du moteur 3 au réseau triphasé 34. Un interrupteur de demi-alternance, constitué par un transistor thyratron 22, agit sur les contacte initialement fermés llB d'un relais 11, de sorte que le condensateur 18 se charge à la tension de crête transmise par la ligne 8 conduisant une tension alternative de 220 V, c'est-àdire à la différence de potentiel de 310 V. Un thyratron 23, agissant comme commutateur de courant continu, est activé par la fermeture des contacts lOA d'un relais 10 associé au bobinage 5 du frein 4, ce qui assure en fait l'enclenchement du frein. Un thyratron 27 rendu conducteur permet la charge d'un condensateur 19. Un autre contact lOB du relais 10 reste momentanément fermé. Après le délai de temporisation, le relais 10 est enclenché et attire ses contacts lOA et 10B. A ce moment, le dispositif est opérationnel. Lorsque l'opérateur appuie sur une touche 15 (démarrage), un thyratron 24 agissant comme interrupteur de tension continue est activé. La touche 15 retourne dans sa position initiale, pour laquelle le contact est à nouveau ouvert, représentée par la figure. Le condensateur chargé 18 se décharge à travers le thyratron conducteur 24 et le bobinage 7 de l'embrayage 6. Pendant un court espace, le bobinage 7 est alimenté par une tension (par exemp-le de l'ordre de 310 V), dont la valeur est plusieurs fois supérieure à la tension nominale du bobinage, de manière à assurer un embrayage rapide, c'est-à-dire la fermeture rapide de l'embrayage 6. Cette augmentation de la tension du bobinage 7 engendre une élévation très brutale du courant, mais l'accroissement de l'intensité est de courte durée. Après la phase de décharge du condensateur 18, le bobinage 7 de l'embrayage 6 est à nouveau alimenté en tension continue de 24 V par la ligne 2. Lors de l'activation du thyratron 24, une impulsion positive apparaît à sa cathode, cette impulsion étant transmise à la cathode du thyratron 23 au travers d'un condensateur de couplage29.Suite à une augmentation de la tension à cette cathode, ce thyratron est bloqué et l'alimentation du frein 4 à travers le bobinage 5 est interrompue. Simultanément, le relais 11 est alimenté à travers le thyratron 24. Son contact llA ferme le circuit du thyratron 21, ce qui permet d'enclencher la charge du condensateur 17. Le contact 118 s'ouvre ensuite, de sorte que le circuit du thyratron 22 se ferme et que la charge du condensateur 18 estinterrom- pue. Un contact llC du relais 11 s'ouvre, ce qui assure la coupure du circuit du thyratron 27.Simultanément, un contact llD du relais 11 se ferme et ferme le circuit du thyratron 28. Un condensateur 20 est chargé à travers ce thyratron, ce qui permet d'assurer une excitation contraire du bobinage 7 de l'embrayage 6. Un contact llE du relais 11 est inversé, ouvre le circuit d'un thyratron 26 et ferme le circuit d'un thyratron 25. Ceci permet d'exciter de façon contraire le bobinage 5 du frein 4. Le condensateur 19 qui a été chargé pendant la phase de freinage se décharge à présent à travers le bobinage 5 du frein 4 et le thyratron 25. Le courant de décharge est orienté de telle manière qu'il soit orienté dans le sens opposé au courant d'excitation ayant circulé précédemment dans le bobinage 5 du frein 4. Ce moyen de procéder permet de compenser les courants de Foucault dans l'armature de l'embrayage et d'assurer la constitution accélérée du champ magnétique du bobinage 5. Il en résulte que l'ouverture du frein 4 s'effectue beaucoup plus rapidement en l'absence d'un courant d'excitation contraire. Un contact 11F du relais 11 commute sur une résistance connectée en amont du relais ce qui permet une adaptation à des valeurs de fonctionnement modifiées. Ces différentes phases de commande se succèdent rapidement, les contacts des relais se ferment toutefois dans le délai de temporisation, de sorte que lorsque l'opérateur enfonce la touche 15 (démarrage), le frein 4 est libéré très rapidement et l'embrayage 6 permet l'obtention rapide d'un couple d'entraînement élevé sur l'arbre 30. Le freinage du mécanisme d'entraînement, lors de la rupture d'un fil de trame ou de chaîne, est commandé par un dispositif de contrôle 12 du fil associé à un contact 12A qui se ferme lors de la rupture d'un fil. Parallèlement au contact 12A, une touche 13 (arrêt) permet de commander l'arrêt de l'arbre 30, c'est-à-dire l'arrêt manuel du mécanisme d'entraînement. L'arrêt de l'arbre 30 devrait toujours être réalisé de telle manière que cet arbre se retrouve à l'arrêt dans une position prédéterminée. Dans ce but, le dispositif comporte un détecteur de position 16 connecté en série avec le contact 12A du dispositif de surveillance 12 du fil et avec la touche 13 (arrêt) pour assurer la fermeture du circuit de commande du thyratron 23. Lors de l'adaptation de ce dispositif sur une autre machine tel que par exemple une machine d'emballage ou un appareil de positionnement, le dispositif de surveillance du fil peut être remplacé par un détecteur différent tel que par exemple un dispositif permettant de signaler un défaut de fonctionnement ou une surcharge de l'appareil. Pour assurer le freinage de l'arbre 30, le thyratron 23 est commandé par la fermeture du contact 12A du dispositif de surveillance 12 du fil ou de la touche 13 ou du contact 10B du relais 1O..L'activation effective du thyratron 23 ne s'effectue toutefois que lorsque le contact du détecteur de position 16 se ferme également. De ce fait, le condensateur 17, qui est chargé à une tension plusieurs fois supérieure à la tension nominale du bobinage 5 du frein 4 (par exemple une tension de l'ordre de 310 V), est déchargé de telle manière que le frein 4 bloque pratiquement instantanément l'arbre 30. Après la décharge du condensateur 17, le bobinage 5 du frein 4 est à nouveau alimenté par la tension continue de 24 V à travers la ligne 2.Par l'activation du thyratron 23, l'impulsion positive, apparaissant à sa cathode, est transmise à la cathode du thyratron 24 par le condensateur de couplage 29. Cette impulsion engendre un blocage du thyratron 24. Le champ magnétique disparaît, l'embrayage 6 s'ouvre et déconnecte l'arbre 30 du moteur 3. Etant donné que le thyratron 24 est à présent bloqué, le relais 11 s'ouvre et ses contacts llA, L1B, 11C, 11D, llE et 11F reprennent leur position initiale illustrée par le dessin. Le circuit de commande du thyratron 28, responsable de la charge du condensateur 20, est interrompu par l'ouverture des contacts llD. Le circuit de commande du thyratron 26 est fermé par l'inversion des contacts llE. Le thyratron 26 connecte de ce faitlecondensateur 20 au bobinage 7 de l'embrayage 6 qui se décharge par le bobinage 7. Le courant traversant le bobinage 7 circule par conséquent dans le sens opposé à travers ce bobinage. Grâce à cette circulation inverse du courant provenant du condensateur 20 à travers le bobinage 7, on obtient une contre-excitation qui assure une ouverture très rapide et quasiment instantanée de l'embrayage 6. Simultanément, à l'interruption du circuit de commande du thyratron 25, le circuit de commande du thyratron 27 se ferme. De ce fait, le condensateur 19, responsable de l'excitation inverse dans le bobinage 5 du frein 4, peut à nouveau être chargé. Simultanément, le circuit de commande du thyratron 21 est interrompu, tandis que le thyratron 22 est rendu conducteur par la fermeture du contact llB. La coupure du circuit du thyratron 21 empêche que le courant soit transmis au bobinage 5 du frein 4. Par la suite, le condensateur 18 est chargé à travers -le thyratron conducteur 22, ce qui permet un embrayage rapide. En cas de panne de courant, le mécanisme d'entraînement ne doit pas s'arrêter dans n'importe quelle position. Le relais 10 est agencé de telle manière que ses contacts lOA et 10B se ferment en cas de panne de courant. Le thyratron 23 devient conducteur lorsque le contact du détecteur de position 16 se ferme. Un courant provenant du condensateur 17 traverse le thyratron 23 à travers le bobinage 5 du frein 4 qui se ferme. Le condensateur 17 est conçu de telle manière que la charge qu'il contient suffit pour assurer le processus de freinage même en cas de panne de courant. Au moment de l'arrêt de l'arbre 30, le frein 4 s'ouvre du fait de la disparition du champ magnétique dans son bobinage 5. Le contact 10A du relais 10 fait- qu'à la fin de la panne de courant, c'est-à-dire lorsque le courant réapparaît dans le réseau 32,' lorsque l'interrupteur 31 est enclenché, le thyratron 23 laisse passer le courant de façon à fermer à nouveau le frein 4. Revendications 1. Dispositif de commande d'un entraînement par moteur électrique, en particulier d'une machine à tisser, d'une machine d'emballage, d'un appareil de positionnement ou similaire, comprenant un dispositif d'embrayage et de freinage combinés et des éléments de commande pour activer l'embrayage, respectivement le freinage, une tension d'alimentation étant disponible pour cette activation, caractérisé en ce qu'il comporte des condensateurs (17, 18) pouvant être chargés à une tension plusieurs fois supérieure à la tension d'alimentation de l'embrayage (6) et du frein (4), et agencés pour pouvoir être déchargés sur commande dans les bobinages (5, 7) de l'embrayage (6) et/ou du frein (4) à travers des transistors thyratrons (23, 24) pour activer ledit embrayage et/ou ledit frein. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux autres condensateurs (19, 20) pouvant également être chargés à une tension supérieure à la tension nominale du bobinage (5) du frein (4) et du bobinage (7) de l'embrayage (6), ces condensateurs, préalablement chargés, étant connectés aux bobinages correspondants (5, 7) pour libérer le frein (4), respectivement ouvrir l'embrayage (6), de telle manière que le courant de décharge des condensateurs (19, 20) soit opposé au courant d'excitation dans les bobinages correspondants (5, respectivement 7). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cathode des transistors thyratrons (23) du frein et la cathode des transistors thyratrons (24) de l'embrayage sont raccordés par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage (29). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un relais(10) dont les contacts (lOA, 10B) se ferment en cas de coupure de courant et assurent un allumage préférentiel de l'un des transistors thyratrons (23), au travers duquel le condensateur chargé (17) est couplé au bobinage (5) du frein (4) et se décharge à travers ce bobinage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins l'un des contacts (lOA, 10B) du relais (10) comporte un détecteur de position (16), agencé pour arrêter le dispositif dans une position définie en ligne.