Brevet FR2681617A1 — publié le 19930326

ENROULEUR-DEROULEUR DE MATERIAU PLAN, NOTAMMENT TEXTILE, A DOUBLE-SENS ET A TENSION CONTROLEE La présente invention concerne un enrouleur-dérouleur de matériau plan, c'est-à-dire un dispositif qui comporte deux axes d'entraînement capables d'entraîner en rotation l'un des axes à une vitesse déterminée en sorte de réaliser l'enroulement sur cet axe du matériau plan et son déroulement depuis l'autre axe. Ce type de matériel est utilisé toutes les fois où un matériau plan doit défiler en continu pour quelque raison que ce soit, par exemple pour subir un traitement. La présente invention concerne plus particulièrement un enrouleur-dérouleur pour matériau textile, à fonctionnement réversible, c'est-à-dire dans lequel chaque axe est successivement enrouleur et dérouleur. I1 en est ainsi notamment dans les machines de traitement, dénommée jigger, dans lesquelles le tissu, à teindre par exemple, est sous forme d'une roule qui est déroulée, passe dans un bain de traitement grâce a un système d'embarrage, puis est enroulée. Dans de tels enrouleurs-dérouleurs, il importe que la tension qui est donnée au matériau soit maintenue constante pendant tout le déroulement. Cette tension est communiquée par le système d'embarrage qui comporte généralement une tige munie d'un ressort, qu'il est possible de règler en fonction de la tension désirée. Lorsqu'il s'agit de donner au matériau de très fortes tensions, de quelques dizaines de kilogrammes, celle-ci est obtenue par des systèmes mécaniques du type différentiel ou hydraulique permettant de créer un léger écart de vitesse de rotation entre l'axe enrouleur et l'axe dérouleur ou bien de freiner ce dernier. Le demandeur a remarqué, en particulier dans les jiggers, que les dispositifs actuels ne donnaient pas totalement satisfaction. Les systèmes mécaniques ou hydrauliques sont compliqués, coOteux et nécessitent de l'entretien ; de plus ils ne sont pas totalement fiables, notamment lors de l'inversion du sens de rotation des axes, c'est-à-dire lorsqu'il y a un changement de sens du matériau, après déroulage complet de la roule ainsi qu'en cas de variation dimensionnelle du matériau au cours du déroulement. Par ailleurs leur temps de réaction aux variations de tension sont insuffisants pour assurer une réelle homogénéité au traitement subi par le matériau pendant son déroulement. Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer un enrouleur-dérouleur qui pallie les inconvénients précités. Ce but est parfaitement atteint par l'enrouleur-dérouleur de l'invention. Il s'agit d'un enrouleur-dérouleur de matériau-plan, notamment textile, à double sens de fonctionnement, qui comporte deux axes d'enroulement, deux moteurs d'entraînement desdits axes et un ensemble de rouleaux d'embarrage délimitant le parcours et assurant la mise en tension du matériau plan entre les deux axes d'enroulement. De manière caractéristique, l'enrouleur-dérouleur de l'invention comprend - un rouleau d'embarrage qui est monté oscillant par rapport à un axe d'oscillation, autour d'une position de référence, - un vérin pneumatique dont la tige est solidaire dudit rouleau d'embarrage, - un capteur électrique apte à contrâler le positionnement dudit rouleau d'embarrage, - deux variateurs de fréquence et deux moto-réducteurs, branchés respectivement sur chacun des deux moteurs d'entraînement, - un circuit électronique de commande, connecté sur le capteur de position, sur le circuit pneumatique d'alimentation du vérin et sur les deux variateurs de fréquence, et programmé en sorte de a. commander la pression d'alimentation du circuit pneumatique du vérin en fonction de la valeur de consigne de la tension entrée dans le circuit électrique, b. commander le variateur de fréquence correspondant au moteur de l'axe dérouleur, de manière à ce que le rouleau d'embarrage oscillant reste dans la position de référence prise pour ladite valeur de consigne. c. commander en synchronisation, le fonctionnement alterné des moteurs et des variateurs de fréquence. La tension de consigne souhaitée, entrée dans le circuit éléctronique de commande, est obtenue par la traction du rouleau d'embarrage, appliquant sur le matériau plan pendant son déroulement la force constante correspond à la pression du vérin pneumatique. Toute variation de tension, aussi faible soit-elle, entraîne un déplacement dudit rouleau d'embarrage par rapport à sa position de référence ; ce déplacement est repéré par le capteur qui commande aussitôt, par le variateur de fréquence correspondant, une variation de la vitesse de rotation de l'axe dérouleur soit augmentation de vitesse si le déplacement du rouleau d'embarrage par rapport à sa position de référence est dans le sens d'une tension excessive, soit diminution de vitesse dans le cas contraire. Du fait de l'utilisation de moyens strictement électroniques et électriques, le temps de réaction pour corriger les écarts de tension est de l'ordre de 15 millisecondes. On comprend que le vérin pneumatique sert à fixer les conditions normales de traction du rouleau d'embarrage sur le matériau, mais n'est pas mis en oeuvre dans les corrections de tension proprement dites. De préférence, le capteur électrique de position est de type potentiomètre, et est asservi à l'axe d'oscillation, De préférence, l'enrouleur-dérouleur comporte un capteur de la vitesse de rotation d'un second rouleau d'embarrage qui est connecté au circuit électronique de commande ; de plus ledit circuit est programmé pour commander la vitesse du moteur correspondant à l'axe enrouleur en sorte que la vitesse mesurée par le capteur soit égale à la valeur de consigne entrée dans le circuit électronique. Ainsi l'enrouleur-dérouleur possède une régulation de tension et de vitesse, c'est-à-dire des deux paramètres dont la constance doit etre maintenue pour obtenir une bonne homogénéité du traitement pendant son déroulement. L'enrouleur-dérouleur selon l'invention est particulièrment utile dans une machine de traitement de matériau textile, notamment de teinture, dénommée jigger. De manière caractéristique, le rouleau d'embarrage dont le positionnement est commandé par le vérin pneumatique est dans la partie basse de la cuve du jigger, étant immergé dans le bain de traitement en cours de traitement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un jigger équipé d'un enrouleur-dérouleur à tension et vitesse contrôlées, illustré par le dessin annexé dans lequel la figure unique est une représentation schématique en coupe du jigger. Un jigger 1 est une machine de teinture de tissus, chaîne et trame ou maille, dont le principe de fonctionnement repose sur des opérations successives d'imprégnation du tissu par le bain de teinture et de stockage du tissu imprégné dudit bain. Pour cela, la roule 2 de tissu, emmanchée sur un premier axe 3, est déroulée continûment, passe dans le bain d'imprégnation grâce à un système d'embarrage puis est enroulée sur un second axe 4. Lorsque toute la pièce de tissu a été déroulée, le sens de rotation des axes 3,4 est inversé et l'enroulement se fait autour du premier axe 3. Pour une meilleure compréhension de la suite du texte, on appelle axe dérouleur le premier axe 3 et axe enrouleur le second axe 4 lorsque le déplacement du tissu 5 se fait dans le sens de la flèche F, telle qu'elle est montrée sur la figure. L'imprégnation du tissu 5 se fait dans des conditions de température et de pression déterminées, grâce à des moyens connus qui ne sont pas représentés. Le système d'embarrage définissant le parcours du tissu 5 entre les deux axes 3,4 est composé successivement d'amont en aval, d'une première tige fixe de détour 6, d'un premier 7, d'un deuxième 8 d'un troisième 9 rouleaux d'embarrage, libres en rotation autour de leur axe, et d'une seconde tige fixe de détour 10. Les trois rouleaux 7,8,9 sont disposés dans le bas de la cuve 11. L'emplacement des tiges 6,10 est déterminé en sorte que le parcours du tissu 5 depuis la première 6 jusqu'à la seconde tige 10 soit identique quelle que soit la quantité de tissu enroulée sur l'un et l'autre des deux axes 3,4. Chaque axe 3,4 est entraîné en rotation par un moteur respectivement 12,13 équipé d'un ensemble 14,15 moto-réducteur et variateur de fréquence. Le premier rouleau d'embarrage 7 est monté sur un dispositif pendulaire, le rendant capable d'osciller librement autour d'un axe 16 d'oscillation et le rendant solidaire de la tige 21 d'un vérin pneumatique 20 à pression constante. Le dispositif pendulaire en question comprend, à chaque extrémité du rouleau oscillant 7, a) à l'intérieur de la cuve, un premier bras 22 reliant d'un côté l'axe du rouleau oscillant 7 et de l'autre côté l'axe d'oscillation qui est monté libre à travers le montant latéral de la cuve, b) à l'extérieur de la cuve, un second bras 23 reliant d'un côté l'axe d'oscillation 16 et de l'autre côté l'extrémité de la tige 21 du vérin 20. Le premier bras 22 et le second bras 23 sont fixés en position l'un par rapport à l'autre sur l'axe d'oscillation 16. Sur la figure, ils font un anglede900; en pratique, leur disposition est fonction de la place disponible. A l'extérieur de la cuve, un capteur électrique de position 17 est asservi à l'axe d'oscillation 16 ; le capteur est du type potentiomètre et est apte à déceler tout mouvement de rotation de l'axe d'oscillation 16 et donc tout écart angulaire du rouleau oscillant 7 par rapport à une position déterminée. L'asservissement du capteur de position 17 est réalisé par un système multiplicateur 26 destiné à augmenter la précision de la mesure. A l'intérieur de la cuve, la course d'oscillation du rouleau oscillant 7 est limitée par deux butées 24,25. Le troisième rouleau d'embarrage 9 est équipé d'un capteur de vitesse 18. Les deux ensembles 14,15 moto-réducteur/variateur de fréquence, le capteur de position 17, le capteur de vitesse 18 et le circuit d'alimentation en air comprimé du vérin pneumatique 20 sont connectés sur un circuit électronique de commande 19, qui est en fait un automate de commande avec écran et clavier, comprenant une carte électronique. Les différentes fonctions du circuit électronique apparaîtront clairement dans la description qui va être faite du fonctionnement du jigger 1 selon l'invention. L'opérateur introduit à l'aide du clavier les deux valeurs de consigne correspondant d'une part à la vitesse de déplacement du tissu 5 et d'autre part à la tension exercée sur le tissu 5 pendant son déplacement. Au commencement du traitement, tout le tissu 5 à traiter est sur la roule 2 montée sur l'axe dérouleur 3. C'est l'axe enrouleur 4 qui est maître, c'est-à-dire qui va donner du tissu 5 sa vitesse nominale égale à la valeur de consigne. Le troisième rouleau d'embarrage 9 est libre en rotation et a un déplacement périphérique qui est égal à la vitesse du tissu 5. Si la vitesse du rouleau 9 mesurée par le capteur de vitesse 18 diffère de la valeur de consigne, le circuit électronique 19 transmet au variateur de vitesse 15 correspondant à l'axe enrouleur 4 une commande destinée à corriger cet écart, soit en accélérant la rotation de l'axe si l'écart est négatif soit en la décélérant s'il est positif. Cette comparaison et cette correction sont faites à des intervalles de temps très rapprochées, de telle sorte que la vitesse du tissu est sensiblement constante, pendant tout le déroulement du tissu et ce, malgré la variation du diamètre de l'axe enrouleur 4. En ce qui concerne la mise en tension du tissu, elle est réalisée alors que le tissu 5 est encore à l'arrêt, par les opérations suivantes. Dans un premier temps, on commande le circuit d'alimentation en air comprimé du vérin pneumatique 20, en lui donnant la valeur de consigne correspondant à une tension prédéterminée. Cette valeur de consigne correspond à une certaine pression de l'air comprimé envoyée dans la chambre du vérin 20, cette pression étant ensuite maintenue constante, grâce à un système connu de soupape d'échappement progressif à la supression et à une alimentation adéquate en air comprimé. Cette mise en pression du vérin 20 fait sortir la tige 21, ce qui, par le biais des bras 23 et 22, fait osciller le rouleau d'embarrage oscillant 7 autour de l'axe d'oscillation 16 jusqu a la butée 24. Dans un second temps, on agit sur les axes d'entraînement 3,4 en sorte de tendre le tissu 5, qui jusque là était à l'état relaché par rapport au système d'embarrage. Plus précisèment on entraîne en rotation l'axe enrouleur 4, tout en maintenant bloqué l'axe dérouleur 3, jusqu a ramener le rouleau oscillant 7 dans le plan vertical passant par l'axe d'oscillation 16, entre les deux butées 24,25. Un tel déplacement du rouleau oscillant 7 ne peut être obtenu que par la rentrée de la tige 21 du vérin 20 sous l'action des forces de tension correspondantes, appliquées sur le tissu 5. On comprend que les différents paramètres : pression d'alimentation du vérin 20, course entre la butée 24 et le plan de référence (ici plan vertical passant par l'axe d'oscillation 16) sont déterminées en sorte que la tension effectivement exercée sur le tissu soit égale à la valeur de consigne. L'enroulement proprement dit peut alors commencer. Dès le démarrage de l'enroulement et même pendant le laps de temps, de l'ordre de 15 à 20 secondes, nécessaire pour que le tissu atteigne sa vitesse de consigne, la tension du tissu est contrôlée. Ce contrôle est obtenu grâce au capteur de position 17 asservi à l'axe 16 d'oscillation. Toute variation de la tension se traduit par un déplacement, si minime soit-il, du premier rouleau 7 par rapport à la position de référence. Ce déplacement du rouleau 7 provoque un déplacement angulaire de l'axe 16 d'oscillation qui est décelé par le capteur de position 17. Cet écart est transmis au circuit électronique 19 qui commande une action corrective du variateur de fréquence de l'axe dérouleur 3, c'est-à-dire une action d'accélération de l'axe dérouleur 3si l'écart correspond à une augmentation de la tension par rapport à la valeur de consigne, et une action de décélération dans le cas contraire. La détection de l'écart et la correction sont obtenues en un temps de l'ordre de 5 à 15 ms. En fin de cycle, lorsque le tissu 5 est enroulé sur l'axe enrouleur 4, le circuit électronique 19 commande la décélération progressive des deux axes 3,4 , puis leur arrêt. Puis le circuit commande la rotation des deux axes 3,4 dans le sens inverse à celui du cycle précédent et une nouvelle action éventuelle du vérin 20 en fonction d'une nouvelle valeur de consigne pour la tension, si elle est différente de la valeur du cycle précédent, et simultanément l'action de surveillance des deux capteurs de position 17 et de vitesse 18. Grâce à l'enrouleur-dérouleur de l'invention il est possible de maintenir la constance de la vitesse et de la tension du matériau plan avec une très grande précision, l'écart instantané n'excédant pas 1 %, et ceci dans toutes les phases du cycle. S'agissant d'un matériau textile, soumis à un traitement comme une teinture dans un jigger, il permet d'appliquer des tensions comprises entre 1 et 100 kg pour un tissu de 1,6 m de large, et d'absorber instantanément toute éventuelle variation dimensionnelle du tissu. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple non exhaustif. En particulier, l'enrouleur-dérouleur de l'invention peut être appliqué dans d'autre domaine que le textile et notamment que dans un jigger, toutes les fois où il est nécessaire de maintenir précisément constante la tension, exercée sur un matériau pendant des cycles répétés d'enroulement et de déroulement entre deux axes. REVENDICATIONS 1. Enrouleur-dérouleur de matériau plan, notamment textile, à double sens de fonctionnement, comportant deux axes alternativement enrouleur (4) et dérouleur (3), deux moteurs d'entraînement (12,13), et un ensemble de rouleaux d'embarrage délimitant le parcours du matériau plan entre les deux axes, caractérisé en ce qu'il comprend - un rouleau d'embarrage (7) qui est monté oscillant par rapport à un axe d'oscillation (16), autour d'une position de référence, - un vérin pneumatique (20) dont la tige (21) est solidaire dudit rouleau d'embarrage (7), - un capteur électrique (17) apte à contrôler le positionnement dudit rouleau d'embarrage (7), - deux ensembles variateur de fréquence / moto-réducteur (14,15) branchés respectivement sur chacun des deux moteurs d'entraînement (12,13), - un circuit électronique de commande (19), connecté sur le capteur de position (17), sur le circuit pneumatique d'alimentation du vérin(20) et sur les deux variateurs de fréquence, et programmé en sorte de a. commander la pression d'alimentation du circuit pneumatique du vérin en fonction de la valeur de consigne de la tension entrée dans le circuit électrique, b. commander le variateur de fréquence correspondant au moteur de l'axe dérouleur (3), de manière à ce que le rouleau d'embarrage (7) oscillant reste dans la position de référence prise pour ladite valeur de consigne. c. commander en synchronisation, le fonctionnement alterné des moteurs et des variateurs de fréquence. 2. Enrouleur-dérouleur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend, à chaque extrémité du rouleau oscillant (7) a) un premier bras (22), reliant l'axe du rouleau oscillant (7) et l'axe d'oscillation (16), b) un second bras (23), reliant l'axe d'oscillation (16) à l'extrémité de la tige (21) du vérin (20) pneumatique, et en ce que le premier et le second bras (22,23) sont fixes en position l'un par rapport à l'autre sur l'axe d'oscillation (16). 3 Enrouleur-dérouleur selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le capteur électrique (17) apte à contrôler le positionnement du rouleau oscillant (7) est du type potentiomètre et est asservi à l'axe d'oscillation (16), de préférence par un système multiplicateur de l'écart angulaire (26). 4. Enrouleur-dérouleur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend deux butées (24,25) de part et d'autre du rouleau oscillant (7), qui délimitent une zone d'oscillation dont la partie médiane correspond à la position de référence. 5. Enrouleur-dérouleur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de vitesse (18) solidaire d'un autre rouleau d'embarrage (9) et connecté au circuit électronique de commande (19) et en ce que ledit circuit est programmé pour commander la vitesse du moteur correspondant à l'axe enrouleur en sorte que la vitesse mesurée par le capteur de vitesse soit égale à la valeur de consigne entrée dans le circuit électronique. 6. Machine de traitement de matériau textile, du type jigger,comportant une cuve dans laquelle est placée un enrouleur-dérouleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau d'embarrage (7) dont le positionnement est commandé par le vérin pneumatique est dans la partie basse de la cuve, étant immergé dans le bain de traitement. 7. Machine, selon la revendication 6, comportant un enrouleur dérouleur selon la revendication 2 caractérisé en ce que le premier bras (22) est à l'intérieur de la cuve (11), le second bras (23), le vérin (20) et le capteur de position (17) sont à l'extérieur de la cuve (11) et en ce que l'axe d'oscillation est monté de manière étanche dans le montant latéral de la cuve.