Brevet FR2891845A1 — publié le 20070413

L'invention se rapporte à un appareil dans une machine de préparation de filature, spécialement dans une machine de cardage, un dispositif de nettoyage, un banc d'étirage, une machine de peignage ou équivalent, ayant au moins un rouleau entraîné par moteur électrique, qui est monté de façon rotative autour de son axe longitudinal, le rouleau étant amené dans cet appareil à tourner au moyen de forces d'un champ magnétique qui agissent sur au moins une face d'extrémité de rouleau. Dans un appareil connu (DE 28 22 712), un entraînement de cylindre est prévu pour une machine textile, spécialement pour une machine de cardage. L'entraînement a une plaque annulaire conductrice ferromagnétique qui est disposée au niveau d'au moins une face d'extrémité du cylindre . La plaque annulaire s'étend à l'opposé d'un moteur linéaire asynchrone. Ce moteur est monté de manière évidente de façon rotative (inclinable) par rapport à l'axe perpendiculaire du cylindre. Un changement dans la vitesse du cylindre est dit être effectué en fonction de l'inclinaison ou de l'angle d'inclinaison 0 . La régulation de la vitesse du cylindre est également dite être possible grâce à ces moyens. Un inconvénient est que, afin d'effectuer une commande, des moyens sont exigés pour l'ajustement ou le déplacement automatique des moteurs, puisqu'un changement de vitesse est possible seulement en modifiant l'angle d'inclinaison des moteurs linéaires. De plus sont également nécessaires des moyens destinés à vérifier la vitesse réelle, ainsi que qu'un dispositif de commande et de régulation. Est particulièrement désavantageux le fait qu'un ou même deux moteurs linéaires ne sont pas capables d'appliquer la puissance très élevée nécessaire et le couple exigé de manière implicite. Un problème particulier est que des bobinages électriques sont présents seulement dans la zone des moteurs linéaires. Le problème sous-tendant l'invention est par conséquent de procurer un appareil du type décrit au début qui évite les inconvénients mentionnés, qui permet plus spécialement une puissance accrue de manière substantielle et un couple et qui permet un ajustement ou une modification de la vitesse. La solution à ce problème est apportée par un appareil du type décrit en introduction, caractérisé en ce qu'il y a des moyens d'entraînement électromoteurs avec un rotor et un stator qui sont intégrés, de manière respective, dans le rouleau et dans un élément de machine fixe associé au rouleau, ou inversement. Les caractéristiques selon l'invention apportent, d'une manière simple, une puissance d'entraînement et une puissance de freinage accrues de manière substantielle et un couple élevé. Un autre avantage est que l'entraînement peut être très facilement modifié sur le plan de la vitesse ou pourvu de moyens de commande de vitesse, par exemple au moyen d'un convertisseur de vitesse. Le moteur entraînant le cylindre est directement intégré dans le panneau latéral du cylindre et dans le cylindre lui-même. Dans un tel agencement, le panneau latéral fixe est, entre autre, le stator et le cylindre est le rotor du moteur d'entraînement. La fonction de moteur est remplie par des aimants permanents qui sont appliqués sur l'intérieur du boîtier de cylindre et par des corps de bobinage, sur lesquels des bobinages ont été enroulés, qui sont fixés sur le panneau latéral. Tous les bobinages sont reliés de manière appropriée l'un à l'autre et ensuite reliés à un système de commande. Le système de commande fait passer un courant à travers les bobinages individuels d'une manière telle qu'un champ rotatif qui amène le cylindre à tourner autour de son axe est formé. Plus spécialement, le rotor peut être intégré dans le rouleau et le stator dans l'élément de machine, ou bien le stator peut être intégré dans le rouleau et le rotor dans l'élément de machine. L'élément de machine fixe peut être un panneau latéral. Il peut y avoir un jeu entre la face d'extrémité de rouleau et le panneau latéral. Le rotor d'un moteur électrique peut être relié directement au cylindre et le stator peut être relié directement au panneau latéral fixe. Le moteur électrique entraînant le composant de travail peut être d'une part intégré directement dans le composant devant être entraîné et d'autre part dans le panneau latéral portant le composant. Le moteur électrique d'entraînement peut être intégré dans un élément relié au moteur électrique. Le moteur électrique entraînant le composant de travail peut se composer d'une plaque, qui est reliée au composant devant être entraîné ou à l'arbre de celui-ci et sur laquelle sont montés les aimants permanents du moteur, et du panneau latéral, qui porte le composant et sur lequel sont fixés des bobinages électriques. Les aimants permanents appartenant au moteur d'entraînement peuvent être montés sur l'intérieur du boîtier de cylindre, au niveau de la paroi d'extrémité du cylindre ou au niveau d'une plaque ou équivalent qui est reliée directement au composant de travail ou à l'arbre de celui-ci. Les bobinages électriques appartenant au moteur électrique peuvent être montés au niveau du panneau latéral portant le composant de travail. Le moteur d'entraînement peut être mis en oeuvre avec un convertisseur de fréquence. Les moyens d'entraînement électromoteurs peuvent être utilisés comme moyens de freinage électromagnétiques. Le rotor du moteur électrique peut être relié directement au cylindre et le stator du moteur électrique peut être relié directement au panneau latéral fixe. Les moyens d'entraînement et/ou de freinage électriques peuvent être directement associés au rouleau et au bâti de machine. Les moyens d'entraînement et/ou de freinage peuvent être intégrés dans des composants rotatifs du rouleau et dans le bâti de machine fixe. Le moteur électrique et le moteur linéaire peuvent avoir un stator et un rotor. Un système de bobinage se composant d'une multiplicité de bobinages peut être utilisé. Un système d'aimant se composant d'une multiplicité d'aimants peut être utilisé. Les aimants sont des aimants permanents. Enfin, un champ magnétique rotatif peut être présent. Un champ rotatif peut être généré dans les bobinages dans le but de réduire la vitesse par freinage. Pendant le freinage, des tensions alternatives peuvent être formées dans les bobinages. Un dispositif de commutation des moyens d'entraînement vers les moyens de freinage et vice-versa peut être prévu. Le moteur électrique peut être un moteur asynchrone ou un moteur sans balai. L'invention va être décrite plus en détail dans ce qui suit en se référant à des formes de réalisation d'illustration représentées dans les dessins, dans lesquels : La figure 1 est une vue de côté schématique, en coupe, d'une carde à chapeaux ayant l'appareil selon l'invention, La figure 2 est une coupe partielle 1-1 à travers 30 la carde à chapeaux selon la figure 1, La figure 3 est une vue de côté du panneau latéral fixe, d'une partie du bâti de machine et de la partie supérieure de carde rotative selon la figure 1, La figure 4a montre un panneau latéral comme stator et le cylindre comme rotor, avec les aimants permanents et les bobinages qui s'étendent à l'opposé l'un de l'autre parallèles à l'axe, La figure 4b est une coupe II-II à travers le cylindre selon la figure 4a, La figure 5 montre un panneau latéral comme stator et le cylindre comme rotor, avec les aimants permanents et les bobinages qui s'étendent à l'opposé l'un de l'autre dans une direction radiale, La figure 6 montre un dispositif de commande et de régulation destiné à commander les moyens d'entraînement électromoteurs, La figure 7 montre un panneau latéral comme stator, et une plaque ou équivalent, en association latérale avec le cylindre, comme rotor, La figure 8 montre une partie d'un agencement ayant des aimants permanents disposés à l'intérieur et des bobinages disposés à l'extérieur et un raccordement des bobinages à une alimentation en courant rotative, La figure 9a montre une forme de réalisation avec un boîtier autour du rotor et du stator, et La figure 9b est une vue de côté selon une coupe III-III de l'agencement selon la figure 9a. La figure 1 montre une carde à chapeaux, par exemple une carde à chapeaux Trützschler TC 03, ayant un rouleau d'avance 1, une table d'avance 2, des avant-trains 3a, 3b, 3c, un cylindre 4, un peigneur 5, un rouleau débourreur 6, des rouleaux de pincement 7, 8, un élément de guidage de nappe 9, un entonnoir à nappe 10, des rouleaux d'évacuation 11, 12, une partie supérieure de carde rotative 13 ayant des rouleaux de guidage de partie supérieure de carde 13a, 13b, et des chapeaux 14, un pot 15 et un empoteur 16. Les sens de rotation des rouleaux sont indiqués par des flèches courbes. La lettre M désigne le centre (axe) du cylindre 4. La référence 4a désigne la garniture et la référence 4b le sens de rotation du cylindre 4. La lettre B désigne le sens de rotation de la partie supérieure de carde rotative 13 dans la position de cardage et la lettre C désigne la direction de transport de retour des chapeaux 14; les références 27', 27" désignent des éléments de cardage fixes et la référence 26 désigne un capot sous le cylindre 4. La flèche A désigne la direction de travail. La figure 2 montre une partie du cylindre 4 avec une surface cylindrique 4f du boîtier 4e et avec des bases de cylindre 4c, 4d (éléments de support radial). La surface 4f est pourvue d'une garniture 4a qui, dans cet exemple, est prévue sous la forme d'un fil avec des dents de scie. Le fil à dent de scie est monté sur le cylindre 4, c'est-à-dire qu'il est enroulé entre des flasques latéraux (non représenté) en enroulements juxtaposés de manière serrée afin de former une surface de travail cylindrique équipée de pointes. Les fibres doivent être traitées aussi uniformément que possible sur la surface de travail (garniture). Le cardage est réalisé entre les garnitures s'étendant de manière opposée 18 et 4a. Il est affecté de manière appréciable par la position d'une garniture par rapport à l'autre et par l'espacement de garniture a entre les pointes des dents des deux garnitures 18 et 4a. La largeur de travail du cylindre 4 forme la base pour tous les autres éléments de travail de la carde à chapeaux, spécialement pour la partie supérieure de carde rotative 13 ou des chapeaux de carde fixes 27', 27" (figure 1) qui, avec le cylindre 4, cardent les fibres uniformément sur toute la largeur de travail. Afin de pouvoir obtenir un cardage uniforme sur toute la largeur de travail, les réglages des éléments de travail (incluant des éléments additionnels) doivent être maintenus sur la largeur de travail. Le cylindre 4 lui-même peut cependant être déformé du fait du fil de garniture qui est étiré, à cause de la force centrifuge ou à cause de l'échauffement par le processus de cardage. Les tourillons d'arbre 23a, 23b du cylindre 4 sont montés dans des paliers 25a, 25b, qui sont montés sur le bâti de machine fixe 24a, 24b. Le diamètre, par exemple 1250 mm, de la surface cylindrique 4f, c'est-à-dire deux fois le rayon r1, est une dimension importante de la machine. Les panneaux latéraux 19a, 19b sont fixés sur les deux bâtis de machine 24a et 24b respectivement. Sur les panneaux latéraux 19a, 19b sont fixés les coudes flexibles 17a et 17b respectivement. La vitesse circonférentielle du cylindre 4 est par exemple de 35 m/s. Selon la figure 3, il y a entre des avant-trains 3 et un rouleau de guidage de partie supérieure de carde 13a trois éléments de cardage fixes 27a, 27b, 27c et des éléments de boîtier de cylindre sans garniture 28a, 28b, 28c. Les éléments de cardage fixes 27 ont une garniture qui s'étend à l'opposé de la garniture de cylindre 4a. Les éléments de cardage fixes 27a à 27c sont fixés au moyen de vis et les éléments de capot 28a à 28c sont fixés au moyen de vis (non représentées) sur un coude d'extension 29a à 29b (dans la figure 3, seul le coude d'extension 29a sur un côté de la carde à chapeaux est représenté), qui est à son tour fixé au moyen de vis sur le panneau de carde à chapeaux 19a et 19b (dans la figure 3, seul le 19a est représenté) de chaque côté de la carde à chapeaux. Les coudes flexibles 17a, 17b (dans la figure 3, seul le 17a est représenté) sont fixés au moyen de vis sur les panneaux latéraux 19a et 19b, respectivement. La référence 24a désigne le bâti de machine. Selon les figures 4a, 4b, une multiplicité d'aimants permanents 30a à 30n est disposée dans une zone latérale du cylindre rotatif 4 et une multiplicité de bobinages électromagnétiques 31a à 31n est disposée dans une zone latérale d'un panneau latéral fixes 19a. Les aimants permanents 30a à 30n et les bobinages 31a à 31n s'étendent à l'opposé l'un de l'autre parallèlement à l'axe. Les bobinages électromagnétiques 31a à 31n sont reliés à une alimentation en courant électrique (voir la figure 8). De cette manière, le panneau latéral avec les bobinages 31a à 31n forment le stator et le cylindre 4 avec les aimants permanents 30a à 30n forment le rotor des moyens d'entraînement électromoteurs. La figure 5 montre une autre forme de réalisation possible de l'entraînement selon l'invention. Dans cet agencement, les aimants permanents 30 sont montés sur la paroi latérale 4c du cylindre. Les bobinages 31 sont disposés sur le panneau latéral 19a, décalés de 90 par rapport à un agencement selon les figures 4a, 4b. Les aimants permanents 30 et les bobinages 31 s'étendent à l'opposé l'un de l'autre dans la direction axiale. La figure 6 montre une configuration de système de commande avantageuse pour un entraînement selon l'invention. La commande des moyens d'entraînement électromagnétiques 32 est effectuée par un dispositif de commande et/ou de régulation 33, par exemple un convertisseur de fréquence. La référence 34 désigne un système émetteur, la référence 35 un système de commande et la référence 36 un dispositif d'opérateur et d'affichage. La figure 7 montre un agencement selon la figure 5 ayant un panneau latéral 19a avec des bobinages 31 comme stator, mais dans lequel une plaque rotative 37, qui est en association latérale avec le cylindre 4, avec des aimants permanents 30 est présente comme rotor. La plaque 37 est montée sur le tourillon d'arbre 23a pour une rotation conjointe avec celui-ci. La plaque 37 peut également être reliée (d'une manière non représentée) à la paroi latérale de cylindre 4c. Selon la figure 8, une ligne de courant rotatif est pourvue d'un système triphasé branché en étoile. Les bobinages 31a à 31c sont reliés au moyen d'un convertisseur 42 à une alimentation en courant rotatif (phases L1, L2, L3). Les bobinages 31a à 31c (et tous les bobinages jusqu'à 3ln) sont fixés sur le panneau latéral 19a, par exemple par collage ou équivalent. Les aimants permanents 30a à 30c (et tous les aimants permanents jusqu'à 30n) sont fixés sur le panneau latéral 4c, par exemple par collage ou équivalent. Comme cela résulte du fait que les trois courants indépendants sont conduits dans chacun des trois bobinages de champ fixes et les aimants permanents sont fixés sur un axe, le cylindre 4 est amené à tourner au moyen des aimants permanents (voir la flèche 4b). Comme cela résulte des trois courants alternatifs décalés en phase, un champ magnétique résultant (champ tournant) qui tourne entre les bobinages avec la fréquence du courant alternatif est généré. Le courant triphasé générant le champ tournant est un courant rotatif. Selon les figures 9a, 9b, le boîtier 38 du rotor, dans lequel des aimants permanents 30a à 30n sont disposés sur la totalité de la circonférence, est relié de façon fixe sur le cylindre 4. Le stator avec les bobinages électriques 31a à 3ln et les connexions de ceux-ci sont montés de façon fixe au niveau du panneau latéral 19a. Il y a un petit jeu 40 entre le rotor et le stator. La référence 39 désigne le boîtier du stator et la référence 41 désigne des éléments de fixation. Selon une forme de réalisation de l'invention, le moteur 32 entraînant le cylindre 4 est directement intégré dans le panneau latéral 19a du cylindre 4 et dans le cylindre 4 lui-même. Dans cet agencement, le panneau latéral fixe 19a constitue, entre autres, le stator et le cylindre 4 constitue le rotor du moteur d'entraînement (figures 4a, 4b, 5). La fonction de moteur est remplie par des aimants permanents 30a à 30n qui sont montés sur l'intérieur dans la zone de bord du boîtier de cylindre 4, par des corps de bobinage 31a à 31n, sur lequel des bobinages ont été enroulés, qui sont fixés sur le panneau latéral 19a, et par tous les bobinages qui sont reliés l'un à l'autre selon des règles particulières et qui sont ensuite reliés à un système de commande approprié. Le système de commande envoie un courant à travers les bobinages individuels d'une manière telle qu'un champ rotatif qui amène le cylindre 4 à tourner autour de son axe M est obtenu. Puisque l'entraînement selon l'invention est directement intégré dans les éléments de machine déjà présents, aucun espace additionnel n'est exigé. Si cela est exigé, l'entraînement peut être installé des deux côtés du cylindre 4. L'entraînement est commandé par un dispositif de régulation et de commande 33, par exemple un convertisseur de fréquence. Le dispositif de régulation et de commande 33 est formé de telle sorte qu'il est capable à la fois de commander la vitesse du cylindre 4 et de réduire la vitesse du cylindre de nouveau de la manière souhaitée par freinage. Le cylindre 4 est équipé d'un système émetteur 34 qui est capable d'émettre vers le dispositif de régulation et de commande 33 des données concernant la position et la vitesse courantes du cylindre 4. Selon les agencements décrits, le cylindre (figures 4a, 4b, 5) peut, ou avec l'aide d'une plaque (figure 6) reliée au cylindre 4 peut, avoir une multiplicité d'aimants permanents, qui forment le rotor du moteur. Dans une autre variante, un rotor portant les aimants permanents est relié directement au cylindre 4. De manière avantageuse, une multiplicité de bobinages électriques est fixée sur le panneau latéral 19a sur la totalité de la circonférence du cylindre 4. Selon un autre développement, un stator portant les bobinages est relié directement au panneau latéral du cylindre 4. Les moyens d'entraînement selon l'invention peuvent avantageusement être modifiés dans leur vitesse ou pourvus d'une commande de vitesse d'une manière très simple au moyen d'un convertisseur de fréquence. Des moyens qui rendent possibles un changement mécanique de position du stator afin de changer la vitesse ne sont pas exigés. L'invention a été expliquée au moyen d'un exemple dans lequel des aimants permanents sont disposés à l'extérieur et des bobinages à l'intérieur. Avec le même mode de fonctionnement, l'entraînement peut en principe être construit de la manière opposée, c'est-à-dire avec le rotor avec les aimants permanents et avec le stator avec les bobinages à l'extérieur (voir la figure 8). REVENDICATIONS 1. Appareil dans une machine de préparation de filature, spécialement dans une machine de cardage, un dispositif de nettoyage, un banc d'étirage, une machine de peignage ou équivalent, ayant au moins un rouleau (4) entraîné par moteur électrique, qui est monté de façon rotative autour de son axe longitudinal (M), le rouleau (4) étant amené dans cet appareil à tourner au moyen de forces d'un champ magnétique qui agissent sur au moins une face d'extrémité de rouleau (4), caractérisé en ce qu'il y a des moyens d'entraînement électromoteurs (30, 31) avec un rotor et un stator qui sont intégrés, de manière respective, dans le rouleau (4) et dans un élément de machine fixe (19a) associé au rouleau (4), ou inversement. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor est intégré dans le rouleau (4) et le stator est intégré dans l'élément de machine (19a). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le stator est intégré dans le rouleau (4) et le rotor est intégré dans l'élément de machine (19a). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de machine fixe (19a) est un panneau latéral. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il y a un jeuentre la face d'extrémité de rouleau (4) et le panneau latéral. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rotor d'un moteur électrique est relié directement au cylindre (4) et le stator est relié directement au panneau latéral fixe (19a). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur électrique entraînant le composant de travail est d'une part intégré directement dans le composant devant être entraîné et d'autre part dans le panneau latéral (19a) portant le composant. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moteur électrique d'entraînement est intégré dans un élément relié au moteur électrique. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moteur électrique entraînant le composant de travail se compose d'une plaque (37), qui est reliée au composant devant être entraîné ou à l'arbre de celui-ci et sur laquelle sont montés les aimants permanents (30a à 30n) du moteur, et du panneau latéral (19a), qui porte le composant et sur lequel sont fixés des bobinages électriques (31a à 31n). 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les aimants permanents (30a à 30n) appartenant au moteur d'entraînement sont montés sur l'intérieur du boîtier de cylindre (4). 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les aimants permanents (30a à 30n) appartenant au moteur d'entraînement sont montés au niveau de la paroi d'extrémité du cylindre (4). 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les aimants permanents (30a à 30n) appartenant au moteur d'entraînement sont montés au niveau d'une plaque (37) ou équivalent qui est reliée directement au composant de travail ou à l'arbre de celui-ci. 5 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les bobinages électriques (31a à 31n) appartenant au moteur électrique sont montés au niveau du panneau latéral (19a) portant le composant de travail. 20 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement est mis en œuvre avec un convertisseur de fréquence. 15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement électromoteurs sont utilisés comme moyens de freinage électromagnétiques. 16. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le rotor du moteur électrique est relié directement au cylindre (4) et 25 30le stator du moteur électrique est relié directement au panneau latéral fixe (19a). 17. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement et/ou de freinage électriques sont directement associés au rouleau (4) et au bâti de machine. 18. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement et/ou de freinage sont intégrés dans des composants rotatifs du rouleau (4) et dans le bâti de machine fixe. 19. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le moteur électrique et moteur linéaire ont un stator et un rotor. 20. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu'un système de bobinage se composant d'une multiplicité de bobinages est utilisé. 21. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'un système d'aimant se composant d'une multiplicité d'aimants est utilisé. 22. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que les aimants sont des aimants permanents. 23. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce qu'un champ magnétique rotatif est présent. 24. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce qu'un champ rotatif est généré dans les bobinages dans le but de réduire la vitesse par freinage. 25. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que, pendant le freinage, des tensions alternatives sont formées dans les bobinages. 26. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, caractérisé en ce qu'un dispositif de commutation des moyens d'entraînement vers les moyens de freinage et vice-versa est prévu. 27. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que le moteur électrique est un moteur asynchrone. 28. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 27, caractérisé en ce que le moteur électrique est un moteur sans balai.