Brevet FR2536426A1 — publié le 19840525

" Broche à arrêt pour machine textile ". L'invention concerne une broche à arrêt pour machine-textile, par exemple métier à filer ou retordeuse, cette broche comprenant un disque magnétique- ment conducteur qui peut se déplacer entre le système de giration et la garniture de freinage, derrière lequel est monté l'électro-aimant. Dans les mabhines textiles connues jus- qu'ici, on utilise différents modes de construction de broches pour communiquer la torsion aux fils textiles et pour enrouler simultanément le fil enroulé sur le type de bobine choisi Les broches à arrêt rendent possible l'arrêt de ces broches pendant le fonctionnement de la machine textile et, sont de construction, soit mécanique, soit électrique. Avec les broches à arrêt mécaniques, la broche est arrêtée par exemple par un mécanisme-de renver- sement de marche compliqué qui est disposé séparément de la broche proprement dite Le mécanisme d'inversion est mis dans son état initial par la force exercée par des ressorts inverses La broche est mise en action en exer- çant une force sur le mécanisme à leviers qui est bloqué sous tension par engagement du cliquet Au moment néces - saire, la broche est arrêtée par désengagement du cliquet, mécaniquement ou électromécaniquement, par exemple au moyen d'un électro-aimant, à la suite de quoi la broche est freinée par l'action des ressorts inverses Dans les broches à arrêt électriques, la broche est commandée par un électro-aimant qui est un composant du système de bro- che à arrêt L'électro-aimant agit sur le système d'accou- plement du frein qui commande la broche Quand l'électro- aimant de la broche n'est plus sous tension, la broche est entraînée par la giration et tourne Si l'on applique à une tension d'alimentation à la bobine de l'électro- aimant, le système d'accouplement du frein se déplace sous l'effet du flux magnétique, de sorte que la broche se désengage de la giration motrice et est freinée par l'action de l'électro-aimant au moyen de surfaces de freinage à friction. Les principes de base de la construction des broches à arrêt connues jusqu'ici font preuve princi- palement des inconvénients suivants Les broches à arrêt mécaniques sont très encombrantes Par suite, les méca- nismes de déplacement sont très rapprochés les uns des autres, ce qui est désavantageux du point de vue du ser- vice et de l'entretien, en raison des difficultés d'accès des composants séparés de la broche à arrêt L'importance du nombre des éléments reliés ensemble est cause de gran- des exigences du point de vue de leur fabrication et du réglage de la machine au cours du montage Les mécanismes d'inversion sont sujets à un taux élevé de défaillances qui est dû particulièrement à la vibration de la machine. Dans les broches à arrêt électriques, la bobine de l'électro-aimant doit avoir un grand nombre de tours, cette bobine étant habituellement sous tension pendant toute la durée du freinage de la broche, et chauffe sous l'effet de la tension d'alimentation Afin de réduire le chauffage de la bobine ainsi que la consommation d'énergie, il est bon de prévoir des circuits auxiliaires pour la commande de la broche qui réduisent temporairement le débit passant par la bobine électromagnétique, et ainsi la consommation totale d'énergie. Ces désavantages représentent un facteur économique dans le prix de la machine, du fait que la broche à arrêt est un, des éléments multiples d'une machine textile. Les inconvénients mentionnés ci-dessus sont atténués ou totalement éliminés, par la broche à arrêt suivant l'invention qui consiste en ce que -la gar- niture de frein, qui est faite d'une matière magnétique- ment non-conductrice, est montée entre lesmasses polai- res d'un aimant permanent. Les avantages de la broche à' arrêt propo- sée par l'invention résident dans les effets économiques du gain réalisé au cours de la fabrication de la broche, ainsi qu'au cours de la fabrication des composants impli- qués dans l'action de la broche à arrêt Un autre avan- tage réside dans la-faible consommation d'énergie de la broche à arrêt La broche à arrêt n'a besoin d'aucune énergie, ni durant le freinage, ni pendant que la broche est en service La construction de cette broche est sim- ple et comprend un nombre minimum de composants-mobiles. La broche à arrêt suivant l'inventionest très fiable et rend possible une commande par ordinateur. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, repré- sentant des exemples de réalisation de l'invention, des- sins dans lesquels: la figure 1 représente un mode de réalisation de base, la figure 2 est une variante avec des surfaces d'accouplement coniques, _ la figure 3 est un graphique illustrant le rapport tension de commande et temps, en fonction du graphique rotation de la broche et temps, la figure 4 est une représentation du transfert de torsion à'la broche freinée, la figure 5 représente le transfert du moment de freinage à la broche freinée. Dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple de la broche à arrêt suivant l'invention, la tige 1 de la broche est montée rotative dans le montage élastique de son support 2 L'entraîneur 3 est monté fixe sur la tige 1 Sur la circonférence de l'entraîneur 3 sont formées des saillies radiales 31 entre lesquelles passent des saillies axiales 41 d'un manchon 4, ce der- nier étant monté mobile axialement sur l'entraîneur 3. Un disque circulaire 5 qui agit comme élément d'embrayage est relié à l'extrémité inférieure du manchon 4, soit fixe, comme dans l'exemple de réalisation illustré, soit élastiquement Sur l'entraîneur 3 est monté rotatif au moyen de paliers 6, le rotor 7 sur lequel est monté fixe le collet 8. Sur la partie inférieure de l'entraîneur 3 est monté un ressort de poussée 9 dont une extrémité s'appuie sur une bague 10 de fixation qui est fixée elle- même sur l'extrémité inférieure de l'entraîneur 3, pen- dant que l'autre extrémité s'appuie sur la surface fron- tale du manchon 4 Le ressort de poussée 9 est destiné à pousser le disque circulaire 5, qui est relié avec le manchon 4, fixement ou élastiquement, contre le collet 8 du rotor 7. Le support 2 est monté mobile, avec la possibilité d'être fixé dans la position choisie, en connexion avec une bague magnétiquement conductrice 11, qui est fixée sur une plaque de base 12 magnétiquement conductrice, par l'intermédiaire de laquelle l'ensemble du système de la broche à arrêt est ajusté, ou éventuel- lement fixé sur le porte-broches 13 d'une machine textile qui n'est pas représentée. Sur la plaque de base-12, il est fixé au moins un aimant permanent 14, de forme annulaire par exemple, pendant qu'entre sa cage intérieure et la surface extérieure de la bague 11 magnétiquement conductrice, il se trouve une fente d'air, ou une autre fente 15 non conductrice La plaque de base 12, magnétiquement conduc- trice et la bague magnétiquement conductrice qui y est fixée forment une masse polaire de l'aimant permanent 14. La seconde masse polaire est formée par un manchon annulaire 16 magnétiquement conducteur, monté fixe sur le front supérieur de l'aimant permanent 14. Dans le manchon annulaire 16 est montée une bobine avec un noyau, qui constitue l'électro-aimant 17 Dans la par- tie supérieure, entre le manchon 16 annulaire magnétique- ment conducteur et la bague 11 magnétiquement conductrice est fixée lagarniture de frein 18, magnétiquement non conductrice. Entre la bague Il magnétiquement conduc- trice et le manchon 16 annulaire, magnétiquement conduc- teur, est formée une fente, magnétiquement non conductri- ce, par exemple une fente d'air 15. Dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple dans la figure 2, le collet 8 du rotor 7 est pourvu d'une surface intérieure conique pendant qu'il est formé sur le disque circulaire 5, une surface exté- rieure conique dont le sommet forme un angle égal. La fente d'air 15 entre la surface exté- rieure de la bague 11 magnétiquement conductrice, et la cage intérieure du manchon 16 ainsi que l'aimant perma- nent 14, est plus petite que la fente d'air 10 qui est entre la bague magnétiquement conductrice 11 et le man- chon 16 annulaire magnétiquement conducteur ainsi que la surface de freinage du disque 5 quand la broche n'est pas freinée. Quand ce freinage se produit, la fente 19 entre les extrémités libres de la bague 11 magnétiquement conductrice et le manchon 16 annulaire magnétiquement conducteur ainsi que la surface de freinage du disque annulaire 5 est plus petite que la fente d'air 15 qui se trouve entre la surface extérieure de la bague Il magnéti- quement conductrice et la cage intérieure du manchon 16 annulaire,magnétiquement conducteur, ainsi que l'aimant permanent 14. Le rotor 7 est entraîné par une courroie continue qui n'est pas représentée Quand la broche n'est pas freinée, ce rotor 7 entraîne le disque circulaire 5 qui est serré contre lui par le ressort de poussée 9 En même temps que le disque circulaire 5, le manchon 4 est aussi entrainé en rotation et à son tour fait tourner l'entraîneur 3 de la tige 1 de la broche. Le circuit magnétique de l'aimant perma- nent 14 annulaire est fermé dans ce cas depuis un pôle de cet aimant permanent 14, en passant par la plaque de base 12 magnétiquement conductrice, la bague Il magnétiquement conductrice, la fente d'air 15, le manchon annulaire 16, magnétiquement conducteur, pour arriver au second pôle de l'aimant permanent 14 Le flux magnétique de l'aimant permanent 14 est fermé aussi en passant par la fente d'air 19 et le disque annulaire 5 magnétiquement conducteur Si on considère le rapport de largeur de la fente d'air 15 entre la circonférence intérieure du manchon annulaire 16 et l'aimant permanent 14 annulaire, et la circonférence extérieure de la bague 11 magnétiquement conductrice par rapport à la fente d'air 19 entre les extrémités libres de la bague Il magnétiquement conductrice et le manchon 16 annulaire, magnétiquement conducteur, et les surfaces de freinage du disque annulaire 5 quand la broche n'est pas freinée, l'effet de puissance de l'aimant permanent 14 sur le disque circulaire 5 est faible, et il est sur- passé par la force du ressort de poussée 9 Le disque circulaire 5 est poussé contre le collet 8 et agit comme un embrayage pour transférer le couple entre le rotor 7 et la tige 1 de la broche. La représentation du transfert de couple cquand la broche n'est pas freinée est donnée dans la figure 4, dans laquelle la direction du transfert est représentée par un trait plein. En fournissant une impulsion de courant continu d'une certaine polarité, au moyen de conducteurs d'alimentation qui ne sont pas représentés, à la bobine de l'électro-aimant 17, les flux magnétiques de l'électro- aimant 17 et-de l'aimant permanent 14 s'additionnent - L'effet de puissance dans la fente d'air 19 entre les ex- trémités libres de la bague 11 magnétiquement conductrice et le manchon 16 magnétiquement conducteur, ainsi que les surfaces de freinage -du disque circulaire 5 est augmenté, la force magnétique agissant sur ce disque circulaire 5 surpasse la force du ressort 9, de sorte que le manchon 4 est déplacé axialement et comprime le ressort 9 Le dis- que circulaire 5 s'appuie contre la surface de la garni- ture de frein 18, de sorte que la tige 1 de la broche est freinée En même temps, le disque circulaire 5 est écarté du collet 8 du rotor 7, désengageant ainsi le système d'embrayage et rendant possible la libre rotation du rotor 7 La tige 1 de la broche reste freinée même après disparition de l'impulsion électrique de manoeuvre, car la fente d'air 19 entre les extrémités libres de la bague 11 magnétiquement conductrice et le manchon 16 annulaire, magnétiquement conducteur, ainsi que la surface de frei- nage du disque circulaire 5 devient plus petite, et que le rapport entre les fentes 15 et 19 est changé d'une manière telle que la fente 19 est maintenant plus petite que la fente 15 L'effet de puissance du flux magnétique de l'aimant permanent 14 est conservé par le disque cir- culaire 5 qui est poussé contre la garniture de frein 18. Le transfert du moment de freinage à la broche freinée est illustré dans la figure 5, o le trait gras représente la direction du transfert. Le débrayage de la tige 1 de la broche est réalisé en envoyant une impulsion de courant électrique continu dans la bobine de l'électro-aimant 17, cette im- pulsion ayant la polarité inverse de celle de l'impulsion destinée à freiner la tige 1 de la broche Le flux magné- tique de la bobine de l'électro-aimant 17 supprime l'effet du flux magnétique de l'aimant permanent 14 et le ressort 9 repousse axialement le manchon 4, le disque circulaire étant ainsi écarté de la garniture de frein 18, de sorte qu'il se forme une fente d'air 19 qui évite que l'attraction du disque circulaire 5 vers la garniture de frein 18 se répète sous l'effet de la force de l'aimant permanent 14 Le disque circulaire 5 est poussé par la force du ressort 9 contre le collet 8 du rotor 7, mettant ainsi en action le système d'embrayage entraînant la tige 1 de la broche, sur laquelle est montée une bobine qui n'est pas représentée. Dans la figure 3, la course des impulsions de commande-est théoriquement représentée dans les coor- données temps/tension, de même que les conditions de transition de la broche à arrêt commandé dans les coor- données nombre de tours/temps Les impulsions de tension positive 20 d'une largeur définie 21 font démarrer la tige 1 de la broche La broche accélère pendant la durée de démarrage 22 jusqu'à ce qu'elle atteigne la même vitesse de rotation que le rotor 7 Pendant la durée 23, la tige 1 tourne en synchronisme avec le rotor 7 Quand on envoie une impulsion de tension de polarité opposée 24, la rotation du rotor 7 est ralentie par le freinage. La durée du freinage 25 est la durée pendant laquelle le nombre de tours de la tige 1 de la broche est ramené à zéro Dans l'intervalle de temps 16, la tige 1 de la bro- che est dans une position de repos et est freinée en permanence jusqu'à la prochaine impulsion de commande qui fait démarrer le fonctionnement de la broche - Les intervalles de temps de freinage et de démarrage peuvent être modifiés dans la mesure néces- saire en choisissant la matière de friction à utiliser et en changeant la constante du ressort. R E V E N D I C A T I O N S ) Broche à arrêt pour machines texti- les particulièrement métiers à filer et retordeuses, comprenant un élément d'embrayage magnétiquement conduc- teur, qui peut se déplacer axialement entre le rotor et la garniture de frein, derrière lequel est monté un électro-aimant, caractérisée en ce que la garniture de frein ( 18), qui est faite d'une matière magnétiquement non conductrice est montée entre les masses polaires de l'aimant permanent ( 14). 2 ) Broche à arrêt suivant la revendica- tion 1, caractérisée en ce que l'électro-aimant ( 17) est monté entre les masses polaires de l'aimant permanent ( 14). 30) Broche à arrêt suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, entre les masses polaires de l'aimant permanent ( 14), il est inter- posé une résistance magnétique dont la force est plus faible que celle de la résistance magnétique de la fente d'air ( 19) formée entre le disque circulaire ( 5), magné- tiquement conducteur et axialement mobile, et les masses polaires de l'aimant permanent ( 14) pendant le fonction- nement de la broche. 4 ) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la résistance magnétique qui se trouve entre les masses polaires de l'aimant permanent ( 14) est constituée par une fente d'air ( 15), dont la largeur entre ces masses polaires est plus étroite que la largeur maximum de la fente d'air ( 19) qui se forme entre le disque circulaire ( 5) et les masses polaires, et plus large que la distance minimum qui sépare le dis- que circulaire ( 5) des masses polaires.