Brevet FR2901562A1 — publié le 20071130

les dispositifs de réglage ou de régulation de vitesse et les moteurs, dans le cas de l'agencement décrit, une augmentation de la consommation de puissance des moteurs, par exemple déclenchée par un palier défectueux, un point dur du système complet ou une certaine autre forme de surcharge, devient évidente seulement lorsque la limite de courant maximum du dispositif de réglage ou de régulation de vitesse est atteinte ou dépassée. Dans ce cas, cependant, il est généralement déjà trop tard pour le moteur, spécialement du fait que cela implique habituellement une surcharge qui commence lentement et persiste sur une longue durée. Dans la plupart des cas, le moteur, ou d'autres éléments d'entraînement associés à celui-ci, a pendant ce temps déjà été endommagé ou détruit de façon permanente. Le problème sous-tendant l'invention est par conséquent de procurer un appareil du type décrit au début qui évite les inconvénients mentionnés et qui, en particulier, contrôle automatiquement le moteur d'entraînement de telle sorte qu'un endommagement ne se produit pas, même dans le cas de conditions de fonctionnement différentes. Ce problème est résolu par un appareil du type décrit en introduction, caractérisé en ce qu'il y a un dispositif destiné à déterminer automatiquement la charge du moteur d'entraînement pendant le fonctionnement, qui est relié à un dispositif pour comparaison avec des valeurs prédéterminées pour la charge, auquel est relié un dispositif d'affichage et/ou un dispositif de commutation, qui peuvent recevoir des signaux électriques dans le cas d'écarts. Au moyen de l'appareil selon l'invention, la charge de moteur (par exemple le courant de moteur) à un instant particulier quelconque peut être déterminée dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse, transmise à une unité de commande, qui peut être par exemple le dispositif de commande de machine électronique respectif, et, en fonction de la situation de fonctionnement en question, connue du dispositif de commande, vérifiée dedans pour savoir si la charge est dans la plage de limites connues et prédéterminées. Dans le cas d'écarts par rapport à ces limites, des rapports d'erreur sont délivrés et/ou le moteur est arrêté ou bien la machine complète est amenée à s'arrêter. Un avantage particulier est que le contrôle du moteur d'entraînement se fait automatiquement. Dans le cas d'un moteur électrique commandé en vitesse ou régulé en vitesse, la circulation de courant, par exemple, depuis les convertisseurs de fréquence jusqu'au moteur est de préférence contrôlée par rapport à sa taille et en fonction de la situation de fonctionnement en question. Ce contrôle est effectué au moyen de logiciels et peut être réalisé à la fois dans le dispositif de commande de machine (SPS) et dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse respectif. Il est possible, en particulier, de prendre en compte différentes situations de fonctionnement, des états de fonctionnement spéciaux et équivalent. Au moyen du dispositif selon l'invention, il est possible entre autre, par exemple, que des surcharges, un point dur et équivalent soient reconnus et indiqués de manière spécifique et soient rapportés avant qu'un endommagement supplémentaire apparaisse. Aucun élément additionnel n'est exigé pour les mesures prises selon l'invention. Les avantages de l'invention peuvent être obtenus exclusivement par une conception soigneuse du logiciel. Selon l'invention, la charge mécanique peut être déterminée, notamment par mesure de la consommation de puissance, par mesure de couple, par exemple sur un rouleau, par mesure de la sortie effective, par mesure du déphasage, par mesure d'une réduction de la vitesse du moteur d'entraînement de rouleau, par mesure d'une réduction de la vitesse d'un rouleau ou par mesure du glissement d'un entraînement à courroie. Pendant le fonctionnement, la charge du moteur d'entraînement peut être déterminée automatiquement et comparée à des valeurs prédéterminées et dans le cas d'écarts par rapport à celles-ci, une réponse prédéterminée peut se produire. Les valeurs prédéterminées peuvent dépendre des états opérationnels particuliers de la machine. La détection de la charge de moteur peut être effectuée dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse associé. L'évaluation de la charge de moteur peut être effectuée dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse ou bien dans le système de commande électronique de la machine. Les limites pour la charge possible des moteurs peuvent être accordées automatiquement et en fonction de l'état opérationnel particulier de la machine. Lorsque les limites de charge préétablies sont dépassées, un message de rapport et/ou une autre réponse peut être émis, par exemple l'arrêt de la machine. La charge sur les moteurs peut être déterminée de manière continue ou à des intervalles de temps préétablis. Le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse ou l'unité de commande électronique de la machine peuvent être configurés de telle sorte qu'ils sont capables d'apprendre, stocker et réutiliser la charge de moteur pour certains états opérationnels ou transmettre cette information de charge de moteur à d'autres éléments de commande. Ils peuvent également être configurés de telle sorte qu'ils sont capables de manière indépendante d'influencer les limites de charge possibles pour le moteur, en fonction de données empiriques. Toutes les valeurs souhaitées et valeurs limites pour la charge des moteurs peuvent être déterminées une fois et déposées (stockées) de manière appropriée dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse ou l'unité de commande électronique de la machine et peuvent être rappelées à tout moment pour l'opération de contrôle. Le contrôle du moteur ainsi que des éléments d'entraînement et éléments d'actionnement associés peut être suspendu pendant certains états opérationnels. Le moteur d'entraînement peut entraîner un rouleau régulé en vitesse ou commandé en vitesse d'une machine de cardage, le cylindre d'une machine de cardage ou au moins un avant-train d'une machine de cardage. Enfin, le moteur d'entraînement peut être un servomoteur à courant alternatif. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant à des formes de réalisation d'exemple représentées dans les dessins. La figure 1 est une vue de côté schématique d'une carde à chapeau ayant l'appareil selon l'invention; La figure 2a est un schéma de fonctionnement avec des moteurs d'entraînement pour la carde à chapeau, le dispositif d'alimentation de carde et l'empoteur selon la figure 1; La figure 2b est un schéma de fonctionnement avec des moteurs d'entraînement pour l'empoteur selon la figure 1 et un mécanisme d'étirage de carde; La figure 3 montre un moteur d'entraînement régulé en vitesse pour le cylindre et un avant-train d'une carde à chapeau; La figure 4 est un schéma de principe avec un dispositif de commande et de régulation de machine électronique, des dispositifs de commande et de régulation de moteur électronique et des moteurs d'entraînement régulés en vitesse de la machine. La figure 5 montre la consommation de puissance du moteur en fonction du temps, c'est-à-dire la charge du moteur en fonction de différents états opérationnels; La figure 6 montre la consommation de puissance du moteur en fonction de la quantité produite par unité de temps, c'est-à-dire la charge du moteur en fonction de la production; La figure 7 est un schéma de principe fonctionnel de l'appareil selon l'invention et La figure 8 montre la variation de charge et de vitesse en fonction de différents états opérationnels. La figure 1 montre une carde à chapeau K, par exemple une carde à chapeau 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 10, des rouleaux d'évacuation 11, 12, une partie supérieure de carde rotative 13 avec des rouleaux de guidage de partie supérieure de carde 13a, 13b et des chapeaux 14, un pot 15 et un empoteur 16 avec une plaque d'empoteur 16a. Les sens de rotation des rouleaux sont indiqués par des flèches courbes. La référence M désigne le point central (axe) du cylindre 4. La référence 4a indique la garniture et la référence 4b indique le sens de rotation du cylindre 4. La référence C indique le sens de rotation de la partie supérieure de carde rotative 13 dans la position de cardage et la référence B indique la direction de transport de retour des chapeaux 14. La référence 17 désigne un rouleau de nettoyage pour le rouleau débourreur 6 et la référence 18 désigne un dispositif d'alimentation de carde. La figure 2 montre un exemple d'un concept d'entraînement. Différents moteurs d'entraînement et éléments de transition forment ensemble la solution d'entraînement pour la carde à chapeau TC 03. Des servomoteurs à usage spécial entraînent le cylindre 4 et l'avant-train 3. Des courroies à usage spécial sans entretien assurent une durée de vie importante. L'évacuation de nappes dans le cas de la carde TC 03 est équipée d'un entraînement séparé pouvant être régulé. Il est ainsi possible de sélectionner l'étirage idéal pour chaque vitesse. Même pendant l'accélération et le freinage, l'étirage approprié pour la vitesse à un instant particulier quelconque est établi par le dispositif de commande. Ceci a pour résultat des rubans plus uniformes du premier au dernier mètre dans le pot. Les moteurs pour le rouleau d'avance 1, le peigneur 5 et l'évacuation de nappe sont des servomoteurs à usage spécial. Il n'y a pas de pignons à maintenance élevée, par exemple dans l'entraînement de peigneur. Ils sont sans balai et par conséquent totalement sans entretien. Ils se distinguent par de très bonnes propriétés dynamiques et ainsi une variation de vitesse indépendante de la charge. Il en résulte que l'uniformité à ondulation courte (valeur Uster) des rubans de carde est améliorée. Dans le cas d'un réglage séparé optimal d'un empoteur et d'un dispositif de changement (voir la figure 2b), un servomoteur est utilisé de manière additionnelle. Selon la figure 2a, les rouleaux suivants sont entraînés par un moteur régulé en vitesse 21, un moteur d'entraînement électrique 22, par exemple un servomoteur à courant alternatif : le cylindre 4 par un moteur 22; les avant-trains 3a, 3b, 3c par un moteur 23; le rouleau d'avance 1 de la carde à chapeau K par un moteur 24; le peigneur 5, le rouleau débourreur 6 et les rouleaux de pincement 7, 8 par un moteur 25; les rouleaux d'évacuation 11, 12 par un moteur 26; le rouleau de guidage de partie supérieure de carde arrière 13a et le rouleau de nettoyage 19 par un moteur 27; la paire de rouleaux d'entrée et médian du système d'étirage de carde 32 par un moteur 28; la paire de rouleaux de sortie du système d'étirage de carde 32 ainsi que des rouleaux d'évacuation et la plaque d'empoteur 16a par un moteur 29; la plaque rotative de pot par un moteur 30 et le rouleau d'entrée 39 du dispositif d'alimentation de carde 18 par un moteur 31. Selon la figure 3, le cylindre 4 est entraîné par un moteur régulé en vitesse 22 et l'avant-train 3 est entraîné par le moteur régulé en vitesse 23. Sur l'arbre du moteur 22 est disposée une poulie de courroie 35 et sur l'arbre du cylindre 4 est disposée une poulie de courroie 36, autour desquelles une courroie sans fin 37 est enroulée à des fins d'entraînement. Le côté extérieur de la courroie 37 est en engagement avec un rouleau de guidage 38 et un rouleau de tension 39. Sur l'arbre du moteur 23 est disposée une poulie de courroie 40 et sur l'arbre de l'avant-train 3 est disposée une poulie de courroie 41, autour desquelles une courroie sans fin 42 est enroulée à des fins d'entraînement. Le moteur régulé 23 est relié de manière électronique à un dispositif de commande et de régulation de machine électronique 44 (voir la figure 4) au moyen d'un dispositif de commande et de régulation de moteur électronique 432, et le moteur régulé 22 est relié de manière électronique au dispositif de commande et de régulation de machine électronique 44 (voir la figure 4) au moyen d'un dispositif de commande et de régulation de moteur électronique 431 (voir la figure 4). La figure 4 montre l'agencement de commande avec un dispositif de commande et de régulation de machine électronique 44, un convertisseur de fréquence et les moteurs 22 à 25. Selon la figure 4, une multiplicité de dispositifs de commande et de régulation de moteur électronique 431, 432, 433, 434, par exemple des régulateurs d'asservissement, est présente. Un moteur d'entraînement, par exemple les moteurs 22, 23, 24, 25, est relié à chaque régulateur d'asservissement 431, 432, 433, 434 respectivement. Les régulateurs d'asservissement 431, 432, 433, 434 sont reliés au dispositif de commande et de régulation de machine électronique 44, par exemple un dispositif Trützschler TMS 2. La référence 45 désigne une unité d'actionnement et d'affichage qui est reliée au dispositif de commande et de régulation de machine 44. Le dispositif de régulation de vitesse est un composant intégral du système de commande et de régulation. Plus particulièrement, la fonction de régulation de vitesse des dispositifs de commande et de régulation de moteur est utilisée pour l'invention. Il est possible d'utiliser des dispositifs de régulation de vitesse disponibles dans le commerce. Il est également possible d'utiliser des dispositifs de régulation d'asservissement adaptés spécialement à la machine K. Les dispositifs de régulation d'asservissement peuvent être actionnés directement par des signaux numériques par l'intermédiaire d'un système de buse, par exemple CANbus. L'ensemble est mis en oeuvre avec rétroaction de la valeur de vitesse réelle. La figure 5 montre la variation de charge et les limites de charge prédéterminées pour des états opérationnels différents. Le graphique montre schématiquement la consommation de puissance I (A) par rapport au temps t (seconde). La zone avec un gradient positif représente la période d'accélération, la zone constante médiane représente le fonctionnement et la zone avec un gradient négatif représente la période de ralentissement. La référence a désigne la valeur souhaitée, la référence b désigne une limite inférieure et la référence c désigne une limite supérieure. Les limites pour les valeurs de charge souhaitées sont calculées et prédéterminées en fonction de l'état opérationnel particulier de la machine. La figure 6 montre la charge et les limites de charge associées en fonction du taux de production d'une machine. Les valeurs pour un taux de production de 80 kg/h sont représentées à titre d'exemple. Le graphique montre schématiquement la consommation de puissance I (A) par rapport au taux de production (kg/h). La référence d désigne la valeur souhaitée, la référence e désigne une limite inférieure et la référence f désigne une limite supérieure. Les limites pour les valeurs de charge souhaitées sont calculées et prédéterminées en fonction du taux de production particulier de la machine. Selon la figure 7, le dispositif d'actionnement et d'affichage 45, un dispositif de commutation 49, par exemple un dispositif d'arrêt, et le dispositif de commande et de régulation de moteur 431 (régulateur d'asservissement) sont reliés au dispositif de commande et de régulation de machine 44. Le dispositif de commande et de régulation de moteur 431 comprend un dispositif de régulation ou de réglage de vitesse 48, en aval duquel sont disposés un amplificateur de puissance 46 et un capteur de charge 47. Le capteur de charge 47 est relié au moteur 22, au dispositif de régulation ou de réglage de vitesse 48 et au dispositif de commande et de régulation de machine 44. Le moteur 22 est relié (d'une manière non représentée) à trois phases (L1, L2, L3). Le graphe I/t selon la figure 5 montre la consommation de puissance dans le temps. La consommation de puissance I, par exemple dans une ligne d'alimentation, est transformée en aval dans un transformateur (non représenté) et au moyen de bobinages. Un capteur de charge 47 convertit le courant d'entrée en une tension. La tension variable correspond à la charge (valeur réelle). La tension est délivrée au dispositif de régulation ou de réglage de vitesse 48 et au dispositif de commande et de régulation de machine 44. Dans le dispositif de régulation ou de réglage de vitesse 48, la valeur réelle de la charge est comparée à la valeur souhaitée de la charge, qui est prédéterminée par le dispositif de commande et de régulation de machine 44. De cette manière, on crée, sous la forme du capteur de charge 47, un dispositif destiné à déterminer automatiquement la charge des moteurs d'entraînement 21, 22 à 31 pendant le fonctionnement, qui est relié au dispositif, sous la forme du dispositif de régulation ou de réglage de vitesse 48, pour comparaison avec des valeurs préétablies (valeurs souhaitées/valeurs limites) pour la charge. Lorsque les moteurs électriques 22 à 31 sont mis en œuvre avec des dispositifs de réglage ou de régulation de vitesse et les données de sortie du moteur et du dispositif ne correspondent pas exactement, dans certains cas, une surcharge considérable des moteurs peut apparaître. Le fait que les données de sortie ne correspondent pas exactement peut être relativement intentionnel, et même nécessaire. Exemple : Un moteur est conçu pour une sortie de puissance maximum de 7,5 kW. Ceci correspond à un courant nominal de 16 A. Il est mis en œuvre avec un convertisseur de fréquence qui peut délivrer 30 A. Si le moteur consomme alors davantage de puissance (par exemple 25 A), par exemple du fait du point dur dans le système d'entraînement, le convertisseur de fréquence délivre ce courant sans que rien soit noté. La conséquence serait cependant une surcharge considérable du moteur. deviendrait trop chaud. Par conséquent, ceci pourrait éventuellement même avoir pour résultat un endommagement permanent et finalement une panne. Ces inconvénients sont évités avec l'appareil selon l'invention. Le dispositif de commande et de régulation peut être configuré de telle sorte qu'il peut assurer le contrôle de la charge de moteur indépendamment et en fonction de la situation de fonctionnement en question. Dans ce but, il possède des moyens appropriés pour la communication avec l'unité de commande électronique de la machine. Le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse ainsi que l'unité de commande électronique de la machine peuvent également être configurés de telle sorte qu'ils sont capables de manière indépendante d'influencer les limites de charge possibles pour le moteur en fonction de données empiriques. La figure 8 montre dans deux graphes la variation de charge et de vitesse en fonction d'états opérationnels différents. La figure montre entre autres la possibilité éventuelle d'arrêt du contrôle. Dans certaines situations, le contrôle peut être arrêté pendant une courte période, par exemple pendant une opération de freinage. Le contrôle est mis en marche dans la zone I, arrêté dans la zone II et mis en marche dans la zone III. L'appareil selon l'invention procure entre autres les avantages suivants : 1. Aucun appareil ou module additionnel n'est exigé pour la mise en œuvre d'un système selon l'invention. 2. Une surcharge et l'endommagement résultant des moteurs peuvent être empêchés de façon fiable. 3. L'usure ou d'autres défauts dans des paliers des moteurs ou d'autres éléments d'entraînement reliés à ceux-ci peuvent être reconnus et rapportés ou affichés. 4. Une lenteur peut être déterminée et rapportée ou affichée. 5. Lorsque les limites de puissance prédéterminées sont dépassées, ceci indique par exemple une rupture de courroie 5 ou un défaut similaire. 6. Lorsqu'un problème est identifié, l'entraînement ou la machine complète peut être arrêté. REVENDICATIONS 1. Appareil dans une machine de salle de filature, spécialement une machine de préparation de filature, par exemple une carde à chapeau, une carde à rouleau ou équivalent, destiné à contrôler un moteur d'entraînement électrique, qui est relié à un dispositif de réglage et/ou de régulation de vitesse électronique et auquel est relié un élément d'actionnement rotatif, caractérisé en ce qu'il y a un dispositif (47) destiné à déterminer automatiquement la charge du moteur d'entraînement (21; 22 à 31) pendant le fonctionnement, qui est relié à un dispositif (48) pour comparaison avec des valeurs prédéterminées pour la charge, auquel est relié un dispositif d'affichage (45) et/ou un dispositif de commutation (49), qui peuvent recevoir des signaux électriques dans le cas d'écarts. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge mécanique peut être déterminée. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la charge peut être déterminée par mesure de la consommation de puissance. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la charge peut être déterminée par mesure de couple, par exemple sur un rouleau. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la charge peut être déterminée par mesure de la sortie effective. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la charge peut être déterminée par mesure du déphasage. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la charge peut être déterminée par mesure d'une réduction de la vitesse du moteur d'entraînement de rouleau. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la charge peut être déterminée par mesure d'une réduction de la vitesse d'un rouleau. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la charge peut être déterminée par mesure du glissement d'un entraînement à courroie. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement, la charge du moteur d'entraînement peut être déterminée automatiquement et comparée à des valeurs prédéterminées et dans le cas d'écarts par rapport à celles-ci, une réponse prédéterminée se produit. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les valeurs prédéterminées dépendent des états opérationnels particuliers de la machine. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la détection de la charge de moteur est effectuée dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse associé. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'évaluation de la charge de moteur est effectuée dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'évaluation de la charge de moteur est effectuée dans le système de commande électronique de la machine. 15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les limites pour la charge possible des moteurs peuvent être accordées automatiquement et en fonction de l'état opérationnel particulier de la machine. 16. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que, lorsque les limites de charge préétablies sont dépassées, un message de rapport et/ou une autre réponse est émis, par exemple l'arrêt de la machine. 17. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la charge sur les moteurs est déterminée de manière continue. 18. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la charge desmoteurs est déterminée à des intervalles de temps préétablis. 19. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse ou l'unité de commande électronique de la machine sont configurés de telle sorte qu'ils sont capables d'apprendre, stocker et réutiliser la charge de moteur pour certains états opérationnels ou transmettre cette information de charge de moteur à d'autres éléments de commande. 20. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse et l'unité de commande électronique de la machine sont configurés de telle sorte qu'ils sont capables de manière indépendante d'influencer les limites de charge possibles pour le moteur, en fonction de données empiriques. 21. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que toutes les valeurs souhaitées et valeurs limites pour la charge des moteurs sont déterminées une fois et déposées (stockées) de manière appropriée dans le dispositif de réglage ou de régulation de vitesse ou l'unité de commande électronique de la machine et peuvent être rappelées à tout moment pour l'opération de contrôle. 22. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que le contrôle du moteur ainsi que des éléments d'entraînement et éléments d'actionnement associés est suspendu pendant certains états opérationnels. 23. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement entraîne un rouleau régulé en vitesse ou commandé en vitesse d'une machine de cardage. 24. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement entraîne le cylindre d'une machine de cardage. 25. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement entraîne au moins un avant-train d'une machine de cardage. 26. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement est un servomoteur à courant alternatif.