Brevet FR2577313A1 — publié le 19860814

Système électro-mécanique pour la détection par palpation, d'une discontinuité ou d'une variation d'un etat de surface. La présente invention concerne un système composé de moyens mécaniques et électroniques capable de capter par palpation des vibrations mécaniques et de les transformer en signaux électriques à des moyens électroniques de contrôle. La présente invention a pour objectif principal de surveiller la fabrication de tissus sur machines à tricoter circulaire, mais elle peut également servir dans la fabrication des pièces mécaniques sur machines automatiques, la présence d'un courant d'air, la présence du défilement d'un ou de plusieurs fils, la détection d'étiquettes sur emballeuse automatique, voir même le contrôle de présence des billes dans les roulements à billes au moment de leur montage. Nous savons jusqu'à ce jour qu'il n'existe aucun moyen fiable, capable de donner toutes les informations nécessaires, pour fabriquer du tissus de bonne qualité et facilité la tâche du personnel chargé du fonctionnement des machines à tricoter. Les principaux défauts à la fabrication des tissus sont - Les rangées de mailles "filées" dû à la casse d'une aiguille. - L'intervalle irrégulier des rangées de mailles. - L'insertion des "bourres" soit dans les rangées de mailles ou entre les rangées de mailles. L'insertion des des "bourres" au ni- veau de la mécanique de tricotage provoque la suppression du jeu nécessaire à son bon fonctionnement, sans ce jeu les moyens de tricotage se déforment et s'échauffent d'où intervalles irréguliers entre les rangées de mailles. La présente invention se propose par conséquent de réaliser, par exemple, un système électro-mécanique capable de résoudre tous les problèmes existant lors de la fabrication des tissus sur métier à tricoter circulaire. Le système de détection suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il est composé de plusieurs moyens mécanique et électronique. Les moyens mécaniques sont chargés de transmettre les vibrations provoquées par le défilement du tissus sur un ou des palpeurs directement en contact avec le tissus. Ces vibrations mécaniques sont transmises à des moyens électroniques pouvant entre, soit un piézo-électrique, soit une cellule magnétique, voir même optique, les vibrations sont transformées en signaux électriques. L'élément électrique chargé de transformer les vibrations est fixé à l'autre extrémité du palpeur de tel façon qu'il puisse transformer lesvibrations mécaniques dans les conditions de fonctionnement les plus favorables, (celles-ci seront décrites lors de la présentation des dessins) Cet ensemble premier moyen mécanique et électrique est accouplé à un deuxième moyen mécanique par l'intermédiaire d'un ou deux axes permettant de maintenir une pression toujours constante sur le ou les bouts du ou des palpeurs malgré le déplacement et la rotation du tissus : ces axes sont portés par une autre pièce mécanique dans le but de les maintenir toujours dans la même direction. Cette autre pièce est accouplée par un ou des élastomères pour éviter de transmettre aux éléments convertisseurs les vibrations parasites de la machine ou d'ailleurs. Le ou les élastomères sont accouplés à une patte servant à fixer tous ces ensembles de moyens à la machine de tricotage. Dans cet exemple choisi, nous utilisons deux palpeurs électro-mécaniques un seul palpeur compliquerai le traitement de l'information pour faire la différence entre, les variations faites par la présence d'une t'bourre", d'une rangée de mailles filées ou d'intervalles irréguliers.Les palpeurs sont caractérisés par le fait qu'ils sont regroupés et fixés sur un support commun, mais chacun ayant ses propres moyens mécaniques dans le but de garder leur liberté d'action, les bouts de ces palpeurs sont caractérisés par le fait qu'ils sont en contact avec le tricotage et leur façonnage est élargi et possède un rayon de contact avec le tissus plus ou moins grand suivant le type de fil utilisé et la façon de tricotage choisie.Les deux extrémités des palpeurs sont caractérisées par le fait qu'ils sont alignés par rapport au défilement des rangées de mailles du tissus, l'un est placé en dessous de l'autre, de telle manière que chacun puisse transmettre en même temps le même signal, ainsi lorsqu'un défaut est détecté par le premier palpeur il faudra attendre que ce défaut arrive au deuxième palpeur pour déclencher l'arrêt de la machine. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre non limitatif quelques modes de réalisation de I'invetion. - La figure 1 représente une vue de face du montage de deux palpeurs accouplés ensemble pour la détection des défauts du tissus. - La figure 2 représente une vue de dessus de la figure 1 en partie éclatée pour bien monter les éléments principaux. - La figure 3 représente une autre façon de monter les palpeurs. - La figure 4 représente le schéma synoptique correspondant à l'exemple citélors de la réalisation de l'invention accouplé aux deux palpeurs, capable de détecter les variations d'amplitude avec la possibilité de les garder momentanément en mémoire fugitive. - La figure 5 représente une sorte de pale'dont la grandeur ainsi que la surface peut varier suivant les objets à détecter pouvant aller de l'impact d'un objet, à la détection d'un courant d'air. - La figure 6 représente un exemple pour compter le nombre de filets dans une pièce taraudée, ou la présence d'une gorge dans une pièce usinée sur machine automatique d'usinage ou d'assemblage. - La figure 7 représente un autre exemple permettant de contrôler le passage d'un ou de plusieurs fils, celui-ci ou ceuxci faisant vibrer le bout de la tige. - La figure 8 représente un autre exemple permettant de détecter le début et la fin d'un objet, dans cet exemple la détection d'étiquettes pour machine à emballer automatiquement. - La figure 9 représente le signal provoqué par le manque d'une rangée de mailles sur métier à tricoter circulaire. - La figure 10 représente le signal provoqué par la présence de bourre" dans les aiguilles d'un métier à tricoter ou par des aiguilles tordues. - La figure Il représente une autre variante permettant le montage de deux palpeurs dans un seul boiter. - La figure 12 représente un aménagement permettant un réglage sur piézo-électrique pour le rendre plus ou moins sensible aux vibrations. - La figure 13 représente un aménagement permettant une autre façon de réglage sur le piézo-électrique par une masse rappor tée que l'on peut glisser le long de celui-ci. La figure 1 représente une vue de face du montage mécanique de deux palpeurs A et B accouplés sur un même support (11) mais chacun conserve sa liberté dans le sens d'où viennent les vibrations, cette liberté est dû au jeu mécanique entre la-pièce (11) et les axes (9) et (9'). Chacun des capteurs sont maintenus par la pièce (7) et (7') soit par une vis, soit par un montage dit en force ou par collage sur l'axe (9) et(9'). Chacun des palpeurs A et B dispose d'un ressort (10) et (10') portés par la pièce (8) et (8') avec la possibilité de tendre les ressorts, assurant la pression constante de l'élément de contact avec le tissus.La pièce (11) est elle-même accouplée à la pièce (13) par l'intermédiaire d'un ou de deux élastomères (12) dont leur fonction est de participer à isoler les vibrations venant de la machine et à conserver les vibrations venant du tissus. La pièce (13) est elle-même fixée sur le bâti du métier à tricoter circulaire. La figure 2 représente une vue de dessus de la fig.1 éclatée pour mieux comprendre le montage mécanique. Les palpeurs A et B sont identiques donc l'explication d'un seul palpeur facilitera la compréhension. La tige (i) chargée de palper le tissus sera élargie dans un sens et par ce fait amincie dans l'autre sens. Cet élargissement est prévu pour augmenter la surface de contact dans le but de toucher plusieurs fils pour partager la pression sur chacun des fils et aussi pour mieux palper le relief du tissus, celui-ci sera d'autant mieux perçu par le fait que le bout du palpeur possèdera un rayon plus ou moins grand suivant le type de fils tricotés ainsi que les façons de tricotage. La pièce (2) est la pour justifier et mieux comprendre l'échantillon des variantes du système de l'invention. Cette pièce (2) fait la liaison mécanique entre la tige (i) et ltélément piézo-électrique (4) et elle-même, maintenue par un élastomère (3) pouvant être surmoulé ou usiné, ou genre joint torique dont la dureté sera déterminée suivant l'application dans laquelle il sera utilisé, Le piézo-électrique (4) est maintenu par l'autre extrémité de la pièce (2) soit comme le dessin l'indique par une sorte d'étau, la surface de contact sera plus ou moins grande par rapport à la surface du piézo-électrique restant libre suivant la sensiblité que l'on désire obtenir soit en ampitde, soit en fréquence. Suivant la figure 2, les fils (14) et (15) sont directement soudés sur le piézo-électrique le plus près possible de l'étau et pour ne pas créer des vibrations secondaires, un logement pour les fils est prévu dans la pièce (2) le plus près possible de l'élastomère. Dans certain cas, comme l'indique la figure 12, les fils seront soudés sur une plaquette (77) et (78) conductrice, du côté de ltélément piézo-électrique et isolante du cbte- de la pièce (75) sur la figure 12 ou de la pièce (2) figure2. Le montage du piézo-électrique(4) est caractérisé, d'une part la majeure partie de l'élément se trouve dégagé de toute contrainte mécanique ceci lui permettant de réagir à la vibration transmise par la tige de palpation (1), d'autre part, le montage mécanique de la pièce (1) et (2) suivant la figure 2 ainsi que la figure 11, il est aisé de comprendre que le piézo-élec; trique(4) sera beaucoup plus sensible à toutes les vibrations venant de gauche et allant vers la droite et vice versa, plutôt que les vibrations venant de haut en bas et vice versa. La figure 4 est un schéma synoptique du système électrique qui permet d'obtenir une détection automatique et l'arrêt de la machine lorsque les défauts cités auparavant ap paraissent. Les fils (14) et (15) du palpeur viennent se brancher en (20) et (28), les fils (16) et (17) viennent se brancher en (40 et (29).Les amplificateurs (21) et (39) sont lâ pour fixer un gain par l'intermédiaire des résistances ajustables (27) et (38), les amplificateurs (22) et (37) sont agencés en détecteurs de seuil et en mémoires fugitives, les triggers de Schimt (23)et (35) sont la pour avoir une mise en forme des signaux et commander les leds (24) et(31) placées à cet endroit elles contribuent à effectuer le ré age du système, moyens mécaniques et électriques, les triggers de Schmit (23) et (35) transmettent aussi leurs signaux à une porte logique ET(32). Dans certaines applications il faut inhiber la détection d'une ou de plusieurs rangées de mailles filées car le défaut est voulu techniquement, il est prévu pour cela un dispositif de type opto-coupleur et les diodes (26) et (36) interdisant le passage des signaux, lorsque l'entrée est connectée par une sorte de contact extérieur synchronisé avec les rangées de mailles "filées" et mis à la masse (46) le- temps suffisant pour que les palpeurs soient inhibés lors de la palpation du défaut. Lorsque le système de détection arrête le métier à tricoter circulaire sur un défaut et que l'opérateur à réparer sa machine, pour la remise en route de celle-ci il est prévu une temporisation (43) réglable par la résistance ajustable (44), d'inhiber la détection pendant quelques tours de métier, le ou les défauts seront présent jusqu'à l'arrivée du tissus sans défaut.Cette temporisation peut être commandée par un bouton manuel (45) ou automPtiquement par un contact appartenant à la machine actionné en même temps que la mise en route par l'opérateur.La fin de cette temporisation remet à zéro la mémoire (34) par l'intermédiaire de la liaison (62). Cette mémoire (34) est chargée de commander le relais (58) par l'intermédiaire du transistor (57) et la porte logique ou(56). Sur les plots (59) et (60) vient se raccorder en série sur les contacts du relais, l'auto-maintient du métier à tricoter. Sur ces mêmes branchements (59) et (60) vient se brancher un interrupteur celui-ci participe à faire les réglages du système sans arrêter la machine. La led (33) est là pour visualiser le défaut, mais aussi pour le mettre en mémoire (34).Dans ce système automatique de détection au niveau des palpeurs un fil électrique, un ressort peuvent casser ou tout autre phénomène mécanique ou électrique, pour palier à ces risques il est prévu pour chaque palpeur une sécurité électrique, celle-ci est activée par un prélèvement d'une partie du signal par les condensateurs (47) et (50) à la sortie des amplificateurs (21) et (39), cette partie du signal est intégrée par les dispositifs (48) et (51), un seuil est détermine par les comparateurs (49) et (52), tous deux actionnant une led (55) pour signaler le défaut et en même temps activer les entrées de la porte logique oU(56). Lorsque les vibrations sont absentes ou trop faibles la porte ou(56) est actionnée ainsi la sécurité de détection des palpeurs est assurée : la machine est arrêtée. La figure 11 représente une variante de deux palpeurs sur une même pièce (72) et logés dans un même boitier (73) tout en gardant leur polarisation mécanique, comme le montre le dessin, l'axe (74) est monté avec le jeu convenable dans sa bague de fonctionnement ainsi la pression de contact des palpeurs(lj et (1') sur le tissus est également partagé. La figure 12 indique un autre moyen permettant de rendre le piézo-electrique plus ou moins sensible n vibrations lorsque l t os positionnera le curseur (76) soit plus près ou plus loin du point d'attache ou noeud de la vibration de la pièce (75) elle-même identique a la pièce (2) mais avec le porte-curseur en plus. Les éléments (77) et (78) représentent une plaquette isolante du côté de la pièce(2) et conductrice du côté piézo-électrique, les éléments sont conçus de tel façon qu'ils dépassent ltélément sensible ainsi que la pièce (2), ce dépassement permet de souder les fils conducteurs. La figure 13 représente une autre façon de faire pour rendre plus ou moins sensible l'élément piézo-électrique. Un cavalier (80) représente une charge, il pourra être serti ou collé ou vissé à l'endroit le plus favorable suivant l'application souhaitée. Bien entendu, la présente invention 'est nullement limité aux modes de réalisations décrits et représentés, elle est succeptible de nombreuses variantes accessiblesà l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'e-car- ter pour cela du cadre de l'invention, voici quelques manières de la présente invention pouvant être employées La figure 5 représente un palpeur sous forme de panneau (63) maintenu par la pièce (64) dans le nez (2), pièce représentant ensemble du palpeur de la figure 2, capable de détecter un courant d'air (65), celui-ci le faisant vibrer comme une feuille d'arbre, ces vibrations mécaniques seront transforméés par les éléments sensibles électriques (4).Ce panneau (63) peut servir à définir la densité d'une pluie, il peut servir à compter ou à vérifier si une pièce est bien éjectée d'une machine par choc sur celui-ci. La figure 6 représente un ensemble pour compter le nombre de filets ou la présence d'une gorge dans une pièce usi née(66) ou montée sur des machines automatiques. La tige La figure 7 montre un palpeur (68) en forme de V dans lequel un ou plusieurs fils défileront, le contact de ceux-ci avec le palpeur provoquant des vibrations mécaniques qui sont ensuite transformées en signaux électriques. ta figure 8 représente un palpeur (69) prévu pour détecter le défilement d'étiquettes sur machine automatique d'emballage, mais peut servir à détecter des billes dans un roulement lorsque celui-ci est monté sur une machine automatique. Suivant les applications, les palpeurs sont fabriqués dans différentes matières soit métallique, soit plastique, ou autre. La figure 3 représente une autre façon d'équiper un ou plusieurs ensembles de détection. Les tiges de palpation (1) et (1') sont maintenues par la pièce (19), elle-même montée libre sur l'axe (lu), lui-même maintenu par la pièce (2) de chaque ensemble de détection A ou B. Ce dispositif permet une autre façon de sélectionner les rangées de mailles du tissu Certains métiers à tricoter circulaires sont équipés d'une pièce mécanique en forme d'anneau, celle-ci est fixée sur la partie centrale du métier et elle est en contact avec la partie"face intérieure" du tissu tricoté. Cette pièce mécanique a pour but de maintenir une tension égale sur chaque fil dans le but d'obtenir une meilleure qualité. Pour certain type de fil à détecter il est préférable de garder cette pièce, elle participe aussi P obtenir un très bon résultat de contrôle,soit des rangées de mailles mal alignées ou des rangées de mailles filantes. REVENDICATIONS 1) Système élec*ro-mécanique de détection par palpation d'une variation, d'une discontinuité d'un état de surface caractérisé en ce qu'il comporte des moyens electro-mécaniques accouplés entre eux, associés à des moyens électroniques et électriques, destinés en particulier à la surveillance automatique de la fabrication du tissu sur métier à tricoter circulaire et en général dans l'industrie de fabrication ou de montage de certaines pièces sur machines automatiques. 2) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que les palpeurs A et B (fig.1) peuvent être utilisées seul ou ac- couplés tout en gardant leur indépendance de détection. 3) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tige (1), la pièce (2) et l'élément piEzo-électrique (4) sont maintenus ensemble et orientés de tel façon que la polarisation mécanique du montage favorise la détection des vibrations dans un sens plutôt que dans l'autre. 4) Système selon la revendication 2 caractérisé en ce que les palpeurs A et B (Fig.1) sont regroupés en un seul boîtier (73)(Fig.11). Le boitier (73) pivote sur l'axe (74) et permet d'assurer l'équilibre des pressions sur les bouts des tiges (1) et (1') de palpation. 5) Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'élément sensible piézo-électrique (4) est en contact seulement avec la pièce (2) que lton peut considérer comme un des bouts de la tige (1). 6) Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que la pièce (2) est maintenue et isolée par un élastomère dont la dureté sera fixée suivant les applications. 7) Système selon la revendication i caractérisé en ce que la pression appliquée sur le tissu est définie par le ressort (10). 8) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le ou les palpeurs A et B pivotent dans la pièce (11) par l'intermédiare des axes (9) et (9'). 9) Système selon la revendication 8 carctérisé en ce que la pièce (11) est accouplée par un ou des élastomères (12) sur le bai de la machine par l'intermédiaire de la pièce (13). 10) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il faudra pour déclencher l'arrêt de la machine, la présence des signaux venant des premiers moyens électro-mécaniques A et B issus des triggers de Schmitt (23) et (35), ou l'absence de signaux issus des amplificateurs (21) et (39). 11) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le piézo-électrique (4) possède la possibilité d'être étalonné et réglé pour répondre à différentes fréquences de vibrations par le déplacement des pièces (76) et (80).