Brevet FR2702227A1 — publié le 19940909

"Ensemble de commande, notamment pour câbleuse, à frein d'arbre contrôlé par un variateur de vitesse" La présente invention concerne d'une manière générale la commande d'un arbre destiné à l'entraînement d'un ou plusieurs éléments tournants. Elle vise plus particulièrement, mais non nécessairement exclusivement, le cas ou cet arbre d'entraînement appartient à une câbleuse. Ainsi qu'on le sait, une câbleuse met en oeuvre plusieurs éléments tournants, qui doivent être commandés en synchronisme, et dont certains au moins présentent une forte inertie. Pour l'entraînement de l'arbre correspondant il est usuel de mettre en oeuvre de nos jours un ensemble de commande comportant un moteur à courant continu dont l'alimentation en courant est sous le contrôle d'un variateur de vitesse. I1 est usuel également, fût-ce dans d'autres techniques, qu'un tel ensemble de commande comporte un frein à disque dont le disque est solidaire en rotation de l'arbre du moteur à courant continu, éventuellement par l'intermédiaire d'une transmission. L'un des problèmes à résoudre dans la mise en oeuvre d'un tel ensemble de commande dans une câbleuse tient à ce que si, au démarrage, la montée en vitesse peut se faire relativement lentement, il importe, au contraire, que, en cas d'incidents, et par exemple dans le cas où l'un des fils constitutifs du câble en cours d'assemblage vient à casser, l'arrêt intervienne aussi rapidement que possible, pour minimiser la longueur de câble alors perdue. Par exemple, si le démarrage peut se faire en 80 secondes, il importe que l'arrêt puisse se faire en moins de 6 secondes. Si l'arrêt est assuré par le seul moteur à courant continu, cela conduit à surdimensionner celui-ci, au détriment des coûts. Ce surdimensionnement est d'autant plus regrettable qu'il n'est mis à profit que de manière temporaire, à chaque arrêt, et qu'il impose à l'usager de disposer de manière dispendieuse de la puissance correspondante. Avec le frein à disque se posent par ailleurs des problèmes de synchronisme. La présente invention a pour objet un ensemble de commande permettant de surmonter de manière très simple ces difficultés. Cet ensemble de commande, qui est du genre comportant un moteur à courant continu dont l'alimentation en courant est sous le contrôle d'un variateur de vitesse et un frein à disque dont le disque est solidaire en rotation de l'arbre du moteur à courant continu, éventuellement par l'intermédiaire d'une transmission, est d'une manière générale caractérisé en ce que l'alimentation du frein à disque est elle-même sous le contrôle du variateur de vitesse par l'intermédiaire d'une vanne proportionnelle branchée sur la sortie de commande, normalement non utilisée, de ce variateur de vitesse. Pendant la période d'arrêt, le moteur à courant continu fonctionne globalement en frein, et il est alors avantageusement aidé en cela par le frein à disque, avec tout le synchronisme nécessaire. Par exemple, il est fait en sorte que, au freinage, la puissance de freinage due au frein à disque soit multiple de celle due au moteur à courant continu, suivant par exemple un facteur de proportion de l'ordre de 3 à 4. La puissance du moteur à courant continu à mettre en oeuvre, et donc son coût, se trouvent alors avantageusement réduits dans des proportions similaires. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma de principe de l'ensemble de commande suivant l'invention la figure 2 est un diagramme illustrant le fonctionnement de cet ensemble de commande. Tel que schématisé sur la figure 1, l'ensemble de commande 10 suivant l'invention comporte un moteur à courant continu 11 dont l'alimentation 12 en courant est sous le contrôle d'un variateur de vitesse 13, et un frein à disque 14 dont le disque 15 est solidaire en rotation de l'arbre 16 du moteur à courant continu 11, éventuellement par l'intermédiaire d'une transmission non représentée. De manière connue en soi, le variateur de vitesse 13 comporte une boucle de régulation de vitesse 18, qui est sous le contrôle d'une dynamo tachymétrique 19 calée sur l'arbre 16 du moteur à courant continu 11, et une boucle de régulation de courant 20. Il présente en outre une sortie de commande de courant 21 entre sa boucle de régulation de vitesse 18 et sa boucle de régulation de courant 20. Un tel variateur de vitesse 13 étant bien connu par lui-même, et ne relevant pas en propre de la présente invention, il ne sera pas décrit plus en détail ici. Préférentiellement, le frein à disque 14 est un frein pneumatique. Suivant l'invention, son alimentation 22, et il s'agit donc d'une alimentation en air sous pression, est elle-même sous le contrôle du variateur de vitesse 13, par l'intermédiaire d'une vanne proportionnelle 23 branchée sur la sortie de commande de courant 21 de celui-ci. Ainsi qu'on le sait, une vanne proportionnelle laisse passer une pression proportionnelle à la tension qui lui est appliquée. Une telle vanne proportionnelle étant elle aussi bien connue par elle-même, et ne relevant pas en propre de la présente invention, elle ne sera pas non plus décrite plus en détail ici. En pratique, entre la sortie de commande de courant 21 du variateur de vitesse 13 et la vanne proportionnelle 23 intervient une diode d'orientation 24 dont il résulte que le frein à disque 14 ne fonctionne qu'en courant positif. Ainsi qu'on le sait, un moteur à courant continu fonctionne en moteur ou en frein suivant le sens de courant qui lui est appliqué. En pratique, il fonctionne en moteur lorsque la tension à la sortie de commande de courant 21 est négative, et en frein lorsqu'elle est positive. Suivant l'invention, lorsque le moteur à courant continu 11 est ainsi commandé en frein, le frein à disque 14 intervient conjointement, en ajoutant de manière proportionnelle ses effets aux siens propres, grâce à l'asservissement en boucle fermée entre sa commande et celle du moteur à courant continu 11 assuré par le variateur de vitesse 13. Tel que l'illustre le diagramme de la figure 2, sur lequel est porté en abscisses le temps t et en ordonnées la vitesse V, le temps de freinage nécessaire pour ramener l'ensemble à l'arrêt peut ainsi avantageusement être sensiblement réduit par rapport au temps nécessaire à sa montée en régime. Au démarrage, seul intervient, du temps tl au temps t2, pour la montée en régime, le moteur à courant continu 11. Il en est de même en régime normal, du temps t2 au temps t3. Au freinage, du temps t3 au temps t4, le frein à disque 14 développe à son tour ses effets. Pour une montée en régime de 80 secondes par exemple, le temps de freinage peut être ramené à 6 secondes. Bien entendu, suivant l'évolution du courant, l'intervention du frein à disque 14 n'est pas nécessairement permanente. Elle s'interrompt en effet à chaque fois que la tension à la sortie de commande de courant 21 devient négative, c'està-dire à chaque fois que, par exemple, le balourd de la mécanique entraînée exige un fonctionnement temporaire en moteur. En pratique, des résultats particulièrement intéressants ont été obtenus lorsque, par construction, il est fait en sorte que, au freinage, la puissance de freinage due au frein à disque 14 soit multiple de celle due au moteur à courant continu 11. Par exemple, le rapport entre la puissance de freinage due au frein à disque 14 et celle due au moteur à courant continu 11 peut alors avantageusement être de l'ordre de 3 à 4. Bien entendu, la présente invention ne se limite cependant pas à la forme de réalisation décrite et représentée, ni à la valeur numérique précisée, mais englobe toute variante d'exécution. Son domaine d'application n'est pas non plus limité à celui des seules câbleuses. REVENDICATIONS 1. Ensemble de commande, notamment pour câbleuse, du genre comportant un moteur à courant continu (11) dont l'alimentation (12) en courant est sous le contrôle d'un variateur de vitesse (13) et un frein à disque (14) dont le disque (15) est solidaire en rotation de l'arbre (16) du moteur à courant continu (11), éventuellement par l'intermédiaire d'une transmission, caractérisé en ce que l'alimentation (22) du frein à disque (14) est elle-même sous le contrôle du variateur de vitesse (13) par l'intermédiaire d'une vanne proportionnelle (23) branchée sur la sortie de commande de courant (21) de celui-ci. 2. Ensemble de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le frein à disque (14) est un frein pneumatique. 3. Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que la sortie de commande de courant (21) du variateur de vitesse (13) intervient entre la boucle de régulation de vitesse (18) de celui-ci et sa boucle de régulation de courant (20). 4. Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, entre la sortie de commande de courant (21) du variateur de vitesse (13) et la vanne proportionnelle (23), intervient une diode d'orientation (24). 5. Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, par construction, il est fait en sorte que, au freinage, la puissance de freinage due au frein à disque (14) soit multiple de celle due au moteur à courant continu (11). 6. Ensemble de commande suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le rapport entre la puissance de freinage due au frein à disque (14) et celle due au moteur à courant continu (11) est de l'ordre de 3 à 4.