Brevet FR2683232A1 — publié le 19930507

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de caractérisation d'un filé. Selon la demande de brevet français n 83 10360 de la demanderesse, on connaît un procédé et un appareil de contrôle automatique de filés. Dans cet appareil sont réunis un certain nombre d'instruments de mesure pour déterminer différentes grandeurs contrôlées : masse linéique, régularité de la masse linéique, torsion, grandeurs dynamométriques. Un ordinateur pilote l'appareil pour effectuer les mesures et présenter les résultats sous forme statistique. Cet appareil a des applications dans les laboratoires de conception de filés et également pour l'utilisateur des filés. En effet, la diversité des procédés de fabrication des filés met en présence, chez les utilisateurs, de filés de caractéristiques pouvant tre très proches mais qui, juxtaposés dans une étoffe, ont des comportements différents, par exemple en teinture où on peut ainsi voir apparaître des stries ou des barres. Actuellement, ce type d'appareil effectue les contrôles précités mais n'est pas adapté pour modifier un paramètre du filé et déterminer 1'effet d'une telle modification sur les grandeurs mesurées. Il fournit donc les mesures de ces grandeurs sans indiquer comment modifier le filé pour les optimiser. Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif pour caractériser un filé fournissant des données permettant d'optimiser les propriétés mécaniques du filé. L'invention propose ainsi un procédé de caractérisation d'un filé, caractérisé en ce qu'on effectue des mesures dynamométriques sur des éprouvettes du filé auxquelles on applique une torsion variable, et on analyse les résultats des mesures dynamométriques pour déterminer une valeur de torsion optimale à appliquer au filé. Ce procédé indique la torsion à appliquer au filé pour lui conférer des propriétés dynamométriques optimisées, contrairement au procédé antérieur évoqué au début, qui fournit les mesures dynamométriques sans modifier l'état de torsion du filé. En général, une grandeur dynamométrique présente un optimum lorsque la torsion du filé varie. Par exemple, lorsqu'on augmente la torsion, la force de rupture commence par augmenter car la torsion tend à comprimer les fibres individuelles constituant le filé et donc à augmenter sa cohésion et sa résistance. En augmentant encore la torsion, la pression entre fibres individuelles devient telle que certaines des fibres se trouvent sectionnées, de sorte que la force de rupture du fil tend alors à décroître. Entre ces deux régimes, la force de rupture passe par une valeur maximale pour une valeur optimale de la torsion appliquée. D'autres grandeurs dynamométriques, comme l'allongement à la rupture ou la capacité de travail, présentent un comportement analogue en fonction de la torsion. Le procédé selon l'invention permet avantageusement de déterminer les torsions optimales à appliquer, et fournit donc des données précieuses pour la conception ou l'utilisation des filés. Dans une version préférée du procédé selon l'invention, on maintient sensiblement constante la tension de chaque éprouvette de filé pendant qu'on lui applique sa torsion. On obtient ainsi une répartition relativement régulière de la torsion appliquée le long de l'éprouvette, ce qui maximise la fiabilité des résultats des mesures. L'invention propose également un dispositif pour la caractérisation d'un filé comprenant deux pinces pour saisir respectivement les deux extrémités d'une éprouvette de filé, l'une des pinces étant commandée en rotation autour de la direction définie par l'éprouvette entre les deux pinces, l'une des pinces étant commandée en translation parallèlement à la direction définie par l'éprouvette entre les deux pinces, le dispositif comprenant en outre un capteur de force pour mesurer la tension de l'éprouvette entre les deux pinces et des moyens de commande pour commander les mouvements des deux pinces et piloter des mesures dynamométriques sur l'éprouvette, caractérisé en ce que les moyens de commande sont agencés pour appliquer une torsion variable à différentes éprouvettes successivement saisies par les deux pinces, et pour faire effectuer des mesures dynamométriques sur les éprouvettes auxquelles est appliquée la torsion variable. Ce dispositif est conçu pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaitront dans la description cidessous d'un exemple non limitatif de réalisation, lue conjointement aux dessins annexés, dans lesquels : -la figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif selon l'invention ; -la figure 2 est une vue de la partie frontale d'une armoire faisant partie du dispositif de la figure 1 ; -la figure 3 est une vue en coupe partielle de cette armoire, prise selon le plan III-III indiqué à la figure 2 ; et -les figures 4 à 6 sont des graphiques illustrant les variations de grandeurs dynamométriques en fonction de la torsion d'un filé. En référence à la figure 1, un dispositif selon l'invention comprend une armoire de mesures 1, un râtelier 2, et un micro-ordinateur 3 auquel est reliée une imprimante 4. La structure de ce dispositif est analogue à celle décrite dans la demande de brevet français n 83 10360 de la demanderesse, ce dispositif étant amélioré par les programmes de commande stockés dans le micro-ordinateur 3, qui permettent d'effectuer des mesures dynamométriques à torsion variable conformément à la présente invention. Le râtelier 2 supporte des bobines de filé 5. Des tubes flexibles 6 s'étendent entre la partie supérieure du râtelier 2 et la partie supérieure de l'armoire de mesures 1. Des moyens pneumatiques connus non représentés sont prévus pour aspirer dans un tube flexible 6 le filé dévidé depuis l'une de bobines 5 et le faire parvenir à un poste d'alimentation 7 faisant partie d'un groupe de postes d'alimentation 7 situé en partie supérieure de l'armoire 1. L'armoire de mesures 1 est visible à plus grande échelle sur la vue frontale de la figure 2. Les postes d'alimentation 7, un bras manipulateur 10, et des instruments de mesure 11,12,13 sont situés entre une façade 14 formant bâti et une vitre transparente non représentée s'étendant devant la façade 14. De façon connue, une extrémité 15 du bras manipulateur 10 comporte une pince de préhension et un organe coupe-fil. Ce bras manipulateur 10 peut tre animé de mouvements selon trois degrés de liberté par des moteurs pas-à-pas situés derrière la façade 14, pour prélever des éprouvettes de filé aux postes d'alimentation 7 et amener ces éprouvettes aux postes de mesure désirés. Pour faire fonctionner le bras manipulateur 10, le micro-ordinateur 3 adresse des instructions appropriées aux cartes de commande des trois moteurs pas-à-pas mentionnés ci-dessus. De façon connue (voir la demande de brevet français 83 10360), les instruments de mesure de l'armoire 1 comprennent une balance 12 pour mesurer la masse linéique du filé (rapport entre la masse et la longueur de l'éprouvette prélevée) et un capteur 11 de régularité de cette masse linéique. Les valeurs mesurées par la balance 12 et le capteur 11 sont adressées au micro-ordinateur 3 pour traitement. Sur la façade 14 de l'armoire 1 sont montées deux pinces 20,21 destinées à saisir les deux extrémités d'une éprouvette de filé 22 amenée depuis un poste d'alimentation 7 par le bras manipulateur 10. Sous commande d'un moteur pas-à-pas 23, la pince supérieure 20 est mobile en rotation autour de la direction définie par l'éprouvette de filé 22 entre les deux pinces 20,21. La pince inférieure 21 est mobile en translation parallèlement à la direction définie par l'éprouvette 22 entre les deux pinces 20, 21. Le montage de la pince inférieure 21 relativement à la face 14 est illustré sur la vue en coupe partielle de la figure 3. Du côté opposé à l'éprouvette 22, la pince inférieure 21 est montée sur un capteur de force 13 fixé sur un support 26, par exemple au moyen d'une vis 27. Le support 26 s'étend transversalement à la façade 14 et la traverse dans une fente allongée 28 parallèle à la direction définie par l'éprouvette 22 entre les deux pinces 20,21. L'extrémité du support 26 située en arrière de la façade 14 comporte un manchon 29 fileté intérieurement monté sur une vis 30 parallèle à la fente 28 et s'étendant sur pratiquement toute la longueur de la fente 28. Les deux extrémités de la vis 30 sont montées pivotantes dans des paliers respectifs 31,32 fixés chacun à une pièce de montage 33, 34 solidaire de la façade 14. L'extrémité inférieure de la vis 30 est reliée, par l'intermédiaire d'un cardan 36, à l'arbre de sortie, d'un moteur pas-à-pas 35 dont le corps est fixé à la pièce de montage 34. Lorsque le moteur pas-à-pas 35 est commandé par une instruction issue du micro-ordinateur 3, il fait tourner la vis 30, ce qui fait coulisser le support 26 le long de la fente 28, et déplace en translation la pince inférieure 21. Le capteur de force 13 est disposé de façon à mesurer la tension de l'éprouvette de filé 22 entre les deux pinces 20, 21. Son signal de sortie est adressé au micro-ordinateur 3 par l'intermédiaire de l'électronique embarquée. Pour effectuer des mesures dynamométriques sur une éprouvette de filé 22, ayant ses deux extrémités saisies dans les pinces 20,21, on peut procéder de la manière suivante, sous le contrôle du micro-ordinateur 3 : a) commander le moteur pas-à-pas 35 pour qu'il applique successivement des translations élémentaires vers le bas à la pince inférieure 21, jusqu'à la rupture de l'éprouvette 22 ; et b) à chaque translation élémentaire, enregistrer l'allongement de l'éprouvette 22 (donné par la somme cumulée des translations élémentaires) et la tension de l'éprouvette (donnée par le capteur de force 13). Les mesures effectuées à la dernière translation élémentaire donnent alors l'allongement à la rupture et la force de rupture de l'éprouvette 22. Le micro-ordinateur 3 déduit ensuite la capacité de travail de l'éprouvette 22 (énergie à fournir sous forme de traction pour rompre l'éprouvette) par exemple en calculant la somme cumulée des tensions mesurées multipliées par les translations élémentaires correspondantes. Suivant l'invention, de telles mesures dynamométriques sont effectuées sur différentes éprouvettes de filé 22 issues d'une mme bobine 5 après qu'on a appliqué des torsions variables à ces éprouvettes. Pour appliquer une torsion à une éprouvette 22 préalablement aux mesures dynamométriques, on saisit les deux extrémités de 1'éprouvette 22 dans les pinces 20,21 et par une instruction du micro-ordinateur 3, on commande le moteur pas-à-pas 23 de façon qu'il applique à la pince supérieure 20 une rotation d'un nombre de tours correspondant à la torsion désirée. L'utilisateur fournit les valeurs de torsion à appliquer aux éprouvettes successives et, pour chaque éprouvette 22, le microordinateur 3 calcule le nombre de tours de la pince 20 en multipliant la valeur de torsion correspondante par la longueur de l'éprouvette prise entre les deux pinces 20, 21 (typiquement 50 cm). De préférence, pendant qu'on applique la torsion à une éprouvette 22 avant les mesures, on maintient sensiblement constante la tension de cette éprouvette. On peut obtenir cette tension sensiblement constante en appliquant la torsion à l'éprouvette 22 par rotations élémentaires successives de la pince supérieure 20, chaque rotation élémentaire étant suivie d'une translation de la pince inférieure 21 destinée à compenser la variation de tension résultant de la rotation. En effet, on sait que l'application d'une torsion à un filé tend à modifier proportionnellement sa longueur : raccourcissement de l'éprouvette en cas d'augmentation de la torsion, allongement en cas de réduction de la torsion. Les translations de compensation de la pince inférieure 21 servent à s'adapter à ces légères modifications de longueur et à éviter ainsi qu'elles se traduisent par une variation de la tension de l'éprouvette 22. Le micro-ordinateur 3 peut tre programmé pour que l'application de la torsion à tension sensiblement constante s'effectue en répétant successivement le cycle constitué par les étapes suivantes : -mesure de la tension de l'éprouvette 22 par le capteur de force 13 avant chaque rotation élémentaire, la valeur mesurée étant adressée au micro-ordinateur 3 puis mise en mémoire ; -commande du moteur pas-à-pas 23 pour qu'il applique une rotation élémentaire (par exemple d'un demi tour) à la pince supérieure 20 ; -mesure de la tension de l'éprouvette 22 par le capteur de force 13 après cette rotation élémentaire, la valeur mesurée étant adressée au micro-ordinateur ; -calcul de la différence entre les deux valeurs de tension mesurées avant et après la rotation élémentaire ; et -commande du moteur pas-à-pas 35 pour qu'il applique une translation de compensation à la pince inférieure 21, cette translation de compensation étant préalablement calculée proportionnellement à la différence calculée à l'étape précédente (translation vers le haut en cas d'augmentation de la tension et vers le bas en cas de diminution). Ce cycle est répété jusqu'à ce que la somme des rotations élémentaires soit égale à la rotation totale à appliquer pour obtenir la torsion désirée de l'éprouvette 22. En appliquant ainsi la torsion à tension sensiblement constante, on assure une répartition relativement régulière de la torsion le long de l'éprouvette 22. On évite ainsi que la torsion se concentre excessivement en certains points de l'éprouvette, ce qui pourrait affecter la fiabilité des mesures dynamométriques. La valeur de la tension sensiblement constante de l'éprouvette lorsqu'on lui applique sa torsion peut tre sélectionnée au préalable. Dans ce cas, on applique la torsion comme expliqué ci-dessus, en commandant les moteurs pas-à-pas de façon que la tension mesurée reste sensiblement égale à la valeur sélectionnée. En sélectionnant successivement différentes valeurs de tension, on peut ainsi déterminer les conditions de tension optimales pour l'application d'une torsion donnée. Chaque éprouvette 22 ayant reçu une torsion donnée fait l'objet de mesures dynamométriques telles que décrites précédemment. Les résultats obtenus peuvent tre visualisés sous forme de courbes sur l'écran 40 du microordinateur 3 ou sur l'imprimante 4. Les figures 4 à 6 donnent des exemples de telles courbes 50,51,52 (interpolations polynômiales à partir d'un ensemble de points de mesure) obtenues par la demanderesse dans 1'exemple d'un filé de coton fabriqué par filature à rotors. Les grandeurs dynamométriques mesurées : force de rupture (courbe 50), allongement à la rupture exprimé en pourcentage de la longueur initiale de l'éprouvette (courbe 51), et capacité de travail (courbe 52), passent chacune par un maximum pour une certaine valeur t1, t2, t3 de la torsion appliquée aux éprouvettes. A partir de ces valeurs de torsion t1, t2, t3, l'utilisateur peut déterminer une valeur de torsion optimale à appliquer au filé testé. La grandeur dynamométrique retenue comme critère pour cette optimisation peut tre l'une quelconque de celles représentées aux figures 4 à 6, ou un compromis entre celles-ci, selon l'application ultérieure du filé et les machines utilisées pour cette application. Pour choisir la torsion à appliquer au filé, l'utilisateur pourra également tenir compte de critères économiques. Notamment, on sait que lorsque la torsion d'un filé augmente, la quantité d'étoffe pouvant tre fabriquée à partir de ce filé diminue. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un exemple de réalisation particulier, on comprendra que diverses variantes et modifications peuvent tre apportées à cet exemple sans sortir du cadre de la présente invention. On notera également que, dans le cadre de l'invention, l'expression"torsion"vise indifféremment les"surtorsions"correspondant aux augmentations par rapport à la torsion nominale du filé, et les "détorsions", de sens contraire, correspondant aux diminutions par rapport à la torsion nominale du filé. REVENDICATIONS 1. Procédé de caractérisation d'un filé, caractérisé en ce qu'on effectue des mesures dynamométriques sur des éprouvettes (22) du filé auxquelles on applique une torsion variable, et on analyse les résultats des mesures dynamométriques pour déterminer une valeur de torsion optimale à appliquer au filé. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les mesures dynamométriques comprennent, pour chaque éprouvette (22), une mesure de la force de rupture. 3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les mesures dynamométriques comprennent, pour chaque éprouvette (22), une mesure de l'allongement à la rupture. 4. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les mesures dynamométriques comprennent, pour chaque éprouvette (22), une mesure de la capacité de travail. 5. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on maintient sensiblement constante la tension de chaque éprouvette de filé (22) pendant qu'on lui applique sa torsion. 6. Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'on sélectionne une valeur de tension, et en ce qu'on applique la torsion à l'éprouvette de filé (22) en maintenant la tension de l'éprouvette sensiblement égale à ladite valeur de tension sélectionnée. 7. Procédé conforme à l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que, pour appliquer une torsion donnée à une éprouvette de filé (22), on saisit les deux extrémités de l'éprouvette (22) dans deux pinces respectives (20,21), l'une des pinces (20) étant commandée en rotation autour de la direction définie par l'éprouvette (22) entre les deux pinces (20,21), l'une des pinces (21) étant commandée en translation parallèlement à la direction définie par l'éprouvette (22) entre les deux pinces (20,21), un capteur de force (13) étant prévu pour mesurer la tension de l'éprouvette (22) entre les deux pinces (20,21), et on répète un cycle comprenant les étapes suivantes : -mesure d'une première tension de l'éprouvette (22) par le capteur de force (13) ; -application d'une rotation élémentaire à la pince commandée en rotation (20) ; -mesure d'une seconde tension de l'éprouvette (22) par le capteur de force (13) ; -calcul de la différence entre la première tension mesurée et la seconde tension mesurée ; -application d'une translation de compensation à la pince commandée en translation (21), cette translation de compensation étant proportionnelle à la différence calculée entre les première et seconde tensions mesurées. 8. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'analyse des résultats des mesures dynamométriques comprend un tracé d'au moins une courbe (50,51,52) représentant les variations d'une grandeur dynamométrique mesurée en fonction de la torsion appliquée aux éprouvettes de filé (22). 9. Dispositif pour la caractérisation d'un filé comprenant deux pinces (20,21) pour saisir respectivement les deux extrémités d'une éprouvette de filé (22), l'une des pinces (20) étant commandée en rotation autour de la direction définie par l'éprouvette (22) entre les deux pinces (20, 21), l'une des pinces (21) étant commandée en translation parallèlement à la direction définie par l'éprouvette (22) entre les deux pinces (20,21), le dispositif comprenant en outre un capteur de force (13) pour mesurer la tension de l'éprouvette (22) entre les deux pinces (20,21) et des moyens de commande (3) pour commander les mouvements des deux pinces (20,21) et piloter des mesures dynamométriques sur l'éprouvette (22), caractérisé en ce que les moyens de commande (3) sont agencés pour appliquer une torsion variable à différentes éprouvettes (22) successivement saisies par les deux pinces (20, 21), et pour faire effectuer des mesures dynamométriques sur les éprouvettes (22) auxquelles est appliquée la torsion variable. 10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que, pour appliquer une torsion donnée à une éprouvette de filé (22), les moyens de commande (3) sont agencés pour commander les mouvements des deux pinces (20,21) de manière à maintenir sensiblement constante la tension de l'éprouvette (22). 11. Dispositif conforme à l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'affichage (4,40) pour visualiser au moins une courbe (50,51,52) représentant les variations d'une grandeur dynamométrique mesurée en fonction de la torsion appliquée aux éprouvettes de filé (22). 12. Dispositif conforme à l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend une armoire (1) comportant les deux pinces (20,21) et le capteur de force (13), cette armoire (1) comportant en outre des moyens (11,12) pour mesurer la masse linéique et/ou la régularité de masse linéique d'au moins une éprouvette de filé.