EP1811072A1 - Procédé et moyens pour le contrôle du fonctionnement d'une aiguilleteuse - Google Patents

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Publication number
EP1811072A1
EP1811072A1 EP06370033A EP06370033A EP1811072A1 EP 1811072 A1 EP1811072 A1 EP 1811072A1 EP 06370033 A EP06370033 A EP 06370033A EP 06370033 A EP06370033 A EP 06370033A EP 1811072 A1 EP1811072 A1 EP 1811072A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
needling
deformation
instantaneous
support
needling machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06370033A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Francois Noel
François LOUIS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asselin Thibeau SAS
Original Assignee
Asselin Thibeau SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asselin Thibeau SAS filed Critical Asselin Thibeau SAS
Publication of EP1811072A1 publication Critical patent/EP1811072A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles

Definitions

  • the present invention relates to the real-time control of the operation of a needling machine used in the textile field to mechanically consolidate a fibrous product, in particular a nonwoven product.
  • the fibrous nonwoven product passes between two perforated plates, generally made of steel, and is traversed by parallel needles mounted on a support, which is commonly referred to as a needle board, and which is driven by a reciprocating movement parallel to the longitudinal direction of the needles and generally vertical.
  • a support frame generally of welded steel type and steel.
  • the fibers are interlaced by the movement of the needles, which consolidates the structure of the fibrous product.
  • the perforated plate located on the side of the needle removal position is generally called “stripper”.
  • cleaning plate serves to prevent the fibrous product from being driven by the needles during their withdrawal movement.
  • needleling table serves to prevent the fibrous product from being pushed by the needle tips during their penetration movement, and is commonly referred to as a "needling table”. In this text, it will be referred to as a "needling plate”.
  • a first type of dysfunction is linked to excessive needling effort, resulting for example from misalignment of the needles and holes in one of the two perforated plates, excessive fouling of the perforated plates with fibers. , a jam during the advance of the fibrous product, the presence of folds in the structure of the fibrous product. In the case of excessive or repeated needling efforts, it may be detrimental to accidental breakage of certain elements of the needling machine, and in particular needles and welds of the structure. It is therefore essential to be able to prevent this type of dysfunction.
  • a needling machine has the resonant frequency of its own, and it is essential not to make the needling machine work at a rate of needling which would provoke a resonance of the structure of the needling machine. For this reason, for each needling machine, the manufacturers may be required to define needling speed ranges that are prohibited.
  • the vibratory behavior of the needling machine is modified by various factors, the main ones being in particular the type of needled fibrous product (weight, thickness, type of fibers, size) and the type of needles.
  • the structure of the needling machine does not resonate, so which between resonance with another fibrous product having for example a higher weight or canvas.
  • this magnitude [needling force (F) or penetration energy (E)] is used to enslave automatically the position of the tray supporting the fibrous product relative to the end position of the needles, and thereby to automatically adjust in real time the depth of penetration of the needles in the fibrous product, as and when stacking fibrous layers.
  • this quantity is compared with two minimum and maximum thresholds, and it is verified in real time whether it is within the operating tolerance range delimited by these two predefined thresholds.
  • this quantity when this quantity is no longer within the predefined tolerance range, this may be due for example to wear or needle breakage, to a relative positioning defect of the table with respect to needles, or to a non-conforming evolution of the needled product or its strata.
  • the present invention aims to propose a new technical solution to control in real time the operation of a needling machine.
  • the invention thus has for its first object a method for controlling the operation of a needling machine comprising a support frame which supports deburring means and a needling support, at least one set of needles movable in translation in one direction. perpendicular to the needling support, and means for moving the set of needles in a reciprocating motion.
  • the carrier frame undergoes, under repeated needling effort, a variable elastic deformation.
  • the type of deformation depends on the structure of the carrier frame and the location of the carrier frame where this deformation is detected.
  • this deformation results in a variable elastic flexion of the carrier frame, and this flexion is detected. More particularly, bending occurs in a direction substantially parallel to the needling direction. Generally, the direction of needling (direction of movement of the needles) being vertical, preferably a vertical bending of the carrier frame is detected.
  • the deformation of the frame detected in the context of the invention is not necessarily a bending, but may be any other type of mechanical deformation of the frame, and for example a torsion.
  • the detection of the deformation of the support frame provided in step (a) above can be carried out either directly by directly measuring a deformation of the carrier frame, or indirectly by measuring a deformation of a element attached to the carrier frame, and in particular by measuring a deformation of the stripping means or the needling support.
  • the above-mentioned detection step (a) can be performed by different ways, by means of any sensor or set of sensors during the course of needling to detect directly or indirectly variations of deformation of the carrier frame.
  • step (a) the deformation detection is performed in a plane (P) perpendicular to the longitudinal axis of the support frame and substantially centered on the support frame.
  • the invention also has for another object a needling machine comprising a carrier frame which supports debarking means, a needling support, at least one set of needles movable in translation in a direction perpendicular to the needling support, and means allowing to move the set of needles in a reciprocating motion.
  • the needling device comprises at least one sensor making it possible to detect the instantaneous deformation of the carrier frame, and electronic means for processing the signal delivered by this sensor.
  • FIGS. 1 and 2 show a single-handed needling machine 1 which is used to needle any type of fibrous nonwoven product, and for example to needle a nonwoven web delivered upstream of the needling machine by a spreader. lapper.
  • This needling machine 1 is equipped with electronic means 2, which are specific to the invention, and which allow automatic and real-time control of the operation of the needling machine, and if necessary a detection of a malfunctioning of the needling machine 1. needling course. Needling
  • the needling and stripping plates 14 are mounted on the box 100.
  • the mobile beams 11 and their needles 12, as well as the means 13 (motor 131 / crank system 130) for their displacement in vertical translation, are mounted and supported by the two upper beams 102 of the carrier frame 10.
  • the fibrous product to needling (not shown in the figures) is positioned between the needling plates 14 and stripping 15.
  • the motor 131 drives in rotation the shafts 130a and 130b whose rotary movement is transformed into movements vertical translation alternating downwards (penetration of the needles into the fibrous product) and upwards (withdrawal of the needles).
  • the rotational speed of the motor 131 sets the needling speed of the fibrous product.
  • the carrier frame 10 undergoes a variable elastic deformation in the vertical plane (X, Y). translating by vertical variable bending (or more generally in the needling direction) of the box 100 and the upper beams 102.
  • this vertical bending has been exaggerated, it being specified that in fact that it is not visible to the naked eye.
  • the deformation sensor 20 is chosen and positioned on the carrier frame 10 so that it can detect the instantaneous vertical bending (in the vertical plane XY) of the support frame 10.
  • this sensor 20 is fixed on one of the two upper support beams 102 of the support frame, preferably substantially in the center of this beam 102 where the bending variations in progress. needling are the most important.
  • FIG. 6 shows an example of an analog measurement signal 201 obtained during needling by means of a sensor 20 constituted by a piezoelectric strain gage.
  • the variations in the amplitude over time of this measurement signal 201 correspond to the bending stress variations of the carrier beam 102 during needling.
  • the choice of one of the two carrier beams 102 and the substantially central position of the sensor 20 is essentially justified by the simplicity of access to the sensor 20 and the fact that the bending deformation the carrier beam 102 is larger in the center of this beam, and is therefore easier to detect.
  • the invention is however not limited to the implementation of a deformation sensor fixed on one of the upper carrier beams and for detecting the instantaneous bending of this beam, but extends to the implementation of any sensor or set of sensors for generally detecting directly or indirectly the instantaneous deformation of the carrier frame 10 bound to the needling.
  • this deformation of the support frame can be detected by positioning for example the sensor 20 on one of the two supporting beams 102 but at a non-central position of the beam or on other elements of the support frame 10, such as for example at one of the referenced positions (P1), (P2), (P3) and (P4) in FIG.
  • the bending detection of the support frame 10 can be carried out indirectly by measuring the instantaneous elastic deformation of any element which is rigidly fixed to the support frame 10 and whose measured elastic deformation results from the deformation of the carrier frame 10 during needling.
  • the deformation detection of the support frame 10 can be carried out indirectly by measuring the vertical bending of the needling plate 14 or of the stripping plate 15.
  • the deformation detected by the sensor 20 of Figure 1 is a bending of the frame in the direction of needling (in this case vertical bending).
  • the deformation detected during needling is not necessarily a bending, but may be any other type of mechanical deformation, and for example a twist.
  • the deformation detected will be designated "flexion", it being specified that the invention is not limited to a bending detection and that the teaching hereafter can be transposed to any other type of mechanical deformation of the carrier frame during needling.
  • this detection is preferably, but not necessarily, carried out at a point where the deformation is maximum, that is to say preferably in the case of the frame.
  • the first electronic means 21 for processing the measurement signal 201 essentially comprise an amplifier 210 for the amplification of the measurement signal 201, analog measurement means 212 delivering a secondary measurement signal 213 from the amplified signal 211 delivered by the amplifier 210, and an analog-to-digital converter 214 for sampling the secondary measurement signal 213.
  • the first electronic means 21 mentioned above are preferably positioned near the sensor 20, and are, for example, housed in a protective casing B fixed on the carrying beam 102.
  • the connection between the sensor 20 and the electronic means for the transmission of the measurement signal 201 is made wired by means of a short cable C ( Figure 3).
  • the transmission of the measurement signal 201 could also be made by means of a wireless link (for example RF communication).
  • the period of time ( ⁇ ) is greater than the duration of a needling pass (duration of rise and descent of the needles), and preferably the duration of a needling pass at the starting speed of the needling, because a malfunction can also occur during the starting phase of the needling machine during which the needling rate is still low.
  • the period of time ( ⁇ ) must not be too long, so as not to unnecessarily delay the detection of a malfunction with respect to its instant of appearance.
  • the aforementioned information [Min) and / or (Max) and / or (A max )] were measured over a period of time ( ⁇ ) of 2 seconds.
  • This information [(Min) and / or (Max) and / or (A max )] is transmitted in real time to the converter 214 by means of the signal 213.
  • this information [(Min) and / or (Max) and / or (A max )] is transmitted to the second electronic processing means 22, by means of a communication bus and for example to the using a "CAN-OPEN" communication protocol.
  • the measuring means 212 could be deleted; in this case the signal 201 delivered by the sensor 20 and representative of the instantaneous bending of the carrier frame 10 is directly sampled by the converter 214, after having possibly been amplified and / or filtered, and the digital signal 215 which results from this sampling is transmitted to the second electronic means of treatment 22.
  • the comparison module 220 receives from the first electronic processing means 21 a single type of parameter designated S, namely for example: the data (Min), the data (Max), the data (A maX ) or the data corresponding to the instantaneous bending detected in the case of the simplified variant mentioned above.
  • the second electronic processing means 22 will now be described essentially from a functional point of view. They are mainly implemented as a program executed by the processor of the central control unit of the needling machine.
  • this operating program of the second electronic processing means comprises a comparison module 220 and a control module 221.
  • this operating program of the second electronic processing means also comprises a module 222 for monitoring the loading the needling machine.
  • the comparison module 220 is parameterized with at least one threshold, and more particularly, in the preferred embodiment which will now be detailed, with three increasing thresholds S1, S2 and S3 predefined (S1 ⁇ S2 ⁇ S3).
  • the comparison module 220 is designed to compare the value of the parameter S measured, which is transmitted to it by the first electronic processing means 21, with the three thresholds S1, S2 and S3; the control module 221 is designed to trigger the predefined actions described hereinafter, depending on the result of this comparison transmitted to it by the comparison module 220.
  • the module 222 for tracking the loading of the needling machine is independent of the other two modules 220 and 221 and can therefore in a simplified version of the electronic control means 2, that is to say deleted, or be implemented alone without the other modules 220 and 221.
  • Modules 220 and 221 Management of thresholds S1, S2, and S3
  • the needling machine 1 operates correctly, and the control module 221 is inactive.
  • the control module 221 automatically triggers an alarm for the operator (for example an audible alarm in the form of a siren or ringing and / or visual in the form of a warning light or sending an alert message to a remote receiver).
  • an alarm for the operator for example an audible alarm in the form of a siren or ringing and / or visual in the form of a warning light or sending an alert message to a remote receiver.
  • This alarm is active as long as the value S remains in the range [S1; S2].
  • this alarm remains active for at least one predefined duration, for example 2 minutes, this corresponds to the detection of a malfunctioning of the needling machine 1, and the control module 221 automatically triggers a synchronous stopping of the needling machine 1, c i.e. a synchronized measurement stop 211 with the other machine or machines of the production line to which the needling machine 1 belongs.
  • This synchronous stop is obtained by means of a predefined command sent by the control module 221. to the automaton supervising the operation of the production line to which the needling machine 1 belongs.
  • the control module 221 automatically and immediately triggers a synchronous stopping of the needling machine 1 and an alarm for the operator ( detecting a malfunction of the needling machine 1).
  • the control module 221 automatically and immediately triggers an immediate and asynchronous emergency stop of the needling machine 1 and an alarm for the operator (detection a significant dysfunction of the needling machine 1).
  • the malfunction is recorded with the date, the time and the value of the parameter S making it possible to detect the malfunction, which then makes it possible to have a history of the operation of the needling machine.
  • the value of the parameter S derived from a measurement of the bending of the carrier frame 10 of the needling machine 1 is representative of the forces to which the needling machine 1 is subjected, and thus provides an indication of the load of the needling machine 1.
  • An abnormal and excessive needling effort results, for example, from a misalignment of the needles 12 and the holes of one of the perforated or needling perforated plates 14 or of excessive fouling by fibers. or other of one of the two needling plates 14 or 15, padding during the advance of the fibrous product between the two needling plates 14 and cleaning 15, the presence of pleats in the structure of the fibrous product.
  • An abnormal and excessive oscillation of the carrier frame 10 of the machine may be linked to the fact that the needling speed is too close to the resonance frequency in the vertical bending mode of the machine. structure of the needling machine 1.
  • thresholds S1, S2, S3 makes it possible to graduate the importance of the malfunction that is detected and thus to adapt the resulting measurements (delayed synchronous stop, immediate synchronous stop, immediate asynchronous emergency stop). ).
  • the needling machine 1 has needling speeds ranges that are prohibited for reasons related to the vibratory behavior of the needling machine.
  • forbidden needling speed ranges correspond to striking frequencies that are multiples of the frequency of the vertical bending mode of the support frame 10.
  • these forbidden needling speed ranges correspond to the harmonics 3, 4 and 5 of the vertical bending mode of the carrier frame 10 with a width of +/- 3 Hz around the resonance frequency.
  • the electronic control means 2 are designed to manage these ranges of prohibited needling speeds in the following manner.
  • the required needling speed range or ranges, for a given needling machine 1 are calculated from a measurement of the vertical flexing mode of the needling machine and are stored in a memory of the electronic control means 2, and more particularly second electronic processing means 22.
  • control module 221 is designed to perform the following operations automatically, possibly resulting in a modification of the needling speed.
  • the needling machine is allowed to operate at any needling speed, including, if necessary, at a needling speed within a so-called forbidden range.
  • the module 221 takes no action to change the needling rate of the needling machine.
  • the control module 221 checks whether the needling speed is within a forbidden range parameterized in memory, and in the affirmative automatically triggers an alarm for the operator.
  • This alarm is active as long as the value S remains in the range [S1; S2] and that the needling speed is within a forbidden range.
  • control module 221 detects a malfunction and sends the controller controlling the needling machine a shifting control for maximum acceleration or deceleration of the needling speed (maximum acceleration or deceleration of the motor 131) until the needling speed is outside the forbidden range.
  • the control module 221 checks whether the needling speed is within a forbidden range parameterized in memory, and in the 'affirmative' (detection of a malfunction) immediately sends the controller controlling the needling machine a shift control to obtain maximum acceleration or deceleration of the needling speed (maximum acceleration or deceleration of the engine 131) to Needling speed is outside the forbidden range.
  • the control module 221 automatically and immediately triggers an immediate and asynchronous emergency stop of the needling machine 1 and an alarm for the operator (detection of a major malfunction).
  • This module 222 is designed to display for an operator, on a control screen 223, the measured value of the parameter S characteristic of the load of the needling machine, or preferably of a parameter derived from it such as, for example, the percentage charge of the needling machine (S / S1).
  • This display allows the operator to quickly know an indicator of the operation of the needling machine, so that it can more easily monitor the proper functioning of the needling machine by detecting a malfunction (for example when the load ratio displayed is higher). 100%), and take the necessary measures (eg manual control by the operator of the synchronous or asynchronous shutdown of the needling machine.
  • the module 222 also stores in a memory the different successive values measured for the parameter S, or the different successive values of the load ratio (S / S1), in order to constitute a history of the evolution of the load or the rate of charge of the needling machine.
  • the invention is not limited to the preferred embodiments which have just been described with reference to the appended figures.
  • the invention can be implemented with any type of needling structure, and in particular is not limited to a needling machine whose support frame has the particular structure of FIG. 3.
  • the invention does not is not limited to a needling machine comprising respectively a needling table and a stripping plate made by means of perforated plates 14,15, said perforated plates 14 and 15 can indeed be replaced by equivalent means fulfilling the same functions respectively of support needling and stripping.
  • the perforated needling plate 14 may be replaced by a needling support made by means of brushes or strips.
  • the invention is not limited to needling type needling, but can also be applied to control the operation of a needling machine with several strikes.

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Abstract

On contrôle en cours d'aiguilletage le fonctionnement d'une aiguilleteuse (1) comportant un bâti porteur (10) qui supporte des moyens de débourrage (15), un support d'aiguilletage (14), au moins un ensemble d'aiguilles (12) mobile en translation dans une direction perpendiculaire au support d'aiguilletage (14), et des moyens (3) permettant de déplacer l'ensemble d'aiguilles selon un mouvement alternatif, de la manière suivante : (a) on détecte une déformation instantanée du bâti porteur (10), et par exemple une flexion, au moyen par exemple d'un capteur (20), et (b) on utilise ladite déformation pour détecter le cas échéant un dysfonctionnement de la machine d'aiguilletage.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne le contrôle en temps réel du fonctionnement d'une aiguilleteuse utilisée dans le domaine textile pour consolider mécaniquement un produit fibreux, notamment un produit non-tissé.
    • Art antérieur
  • Dans le domaine textile de la production de non-tissés, il est usuel d'utiliser une aiguilleteuse pour consolider mécaniquement une bande non-tissé (monocouche ou multicouche) de fibres ou une nappe non-tissé de fibres issue d'un étaleur-nappeur.
  • De manière usuelle, dans une aiguilleteuse le produit fibreux non-tissé passe entre deux plaques perforées, généralement en acier, et est traversé par des aiguilles parallèles montées sur un support, qui est communément désigné planche à aiguilles, et qui est animé d'un mouvement alternatif parallèle à la direction longitudinale des aiguilles et généralement vertical. Ces différents éléments (plaques perforées, planche à aiguilles et moyens d'entraînement motorisé pour le mouvement alternatif des aiguilles) sont supportés par un bâti porteur généralement de type mécano soudé et en acier.
  • Pendant le mouvement de pénétration des aiguilles, les fibres sont entrelacées entre elles par le mouvement des aiguilles, ce qui permet de consolider la structure du produit fibreux. Lorsque les aiguilles sont retirées du produit fibreux et sont amenées dans leur position dite de retrait, on avance automatiquement, d'un pas d'avance prédéfini, le produit fibreux entre les deux plaques perforées. La plaque perforée située du côté de la position de retrait des aiguilles est généralement appelée « débourreur ». Dans le présent texte, elle sera désignée « plaque de débourrage » ; elle sert à empêcher le produit fibreux d'être entraîné par les aiguilles lors de leur mouvement de retrait. L'autre plaque perforée sert à empêcher le produit fibreux d'être poussé par les pointes des aiguilles lors de leur mouvement de pénétration, et est communément désignée « table d'aiguilletage ». Dans le présent texte, elle sera désignée « plaque d'aiguilletage».
  • Dans un premier type connu d'aiguilleteuse dite « simple frappe », et décrite par exemple dans la demande de brevet internationale WO96/21763 ou dans la demande de brevet européenne EP 1 384 804 , le produit fibreux est aiguilleté par pénétration des aiguilles dans une seule de ses deux faces. Dans un autre type connu d'aiguilleteuse dite « double frappe » et décrite par exemple dans la demande de brevet internationale WO 94/12715 , le produit fibreux est aiguillé par pénétration des aiguilles dans ses deux faces. Une aiguilleteuse « double frappe » met en oeuvre deux ensembles d'aiguilles en vis-à-vis disposés de part et d'autre du produit fibreux. Dans une aiguilleteuse « double frappe », la plaque de débourrage (respectivement la plaque d'aiguilletage) associée à un premier ensemble d'aiguilles fait office de plaque d'aiguilletage (respectivement de plaque de débourrage) pour l'autre ensemble d'aiguilles.
  • En cours d'aiguilletage, plusieurs dysfonctionnements de l'aiguilleteuse peuvent se produire.
  • Un premier type de dysfonctionnement est lié à un effort d'aiguilletage trop important, découlant par exemple d'un mauvais alignement des aiguilles et des trous de l'une des deux plaques perforées, d'un encrassement trop important des plaques perforées par des fibres, d'un bourrage lors de l'avance du produit fibreux, de la présence de plis dans la structure du produit fibreux. En cas d'efforts d'aiguilletage trop importants ou répétés, on peut aboutir de manière préjudiciable à une casse accidentelle de certains éléments de l'aiguilleteuse, et notamment des aiguilles et des soudures de la structure. Il est donc essentiel de pouvoir prévenir ce type de dysfonctionnement.
  • Un autre type de dysfonctionnement est lié au comportement vibratoire de la structure de l'aiguilleteuse. Une aiguilleteuse possède en effet une fréquence de résonance qui lui est propre et il est essentiel de ne pas faire travailler l'aiguilleteuse à une vitesse d'aiguilletage qui provoquerait une résonance de la structure de l'aiguilleteuse. Pour cette raison, pour chaque aiguilleteuse, les constructeurs peuvent être amenés à définir des plages de vitesse d'aiguilletage qui sont interdites. Or le comportement vibratoire de l'aiguilleteuse est modifié par différents facteurs, dont les principaux sont notamment le type de produit fibreux aiguilleté (poids, épaisseur, type de fibres, ensimage) et le type d'aiguilles. Il en résulte par exemple que pour une même aiguilleteuse, et une même vitesse d'aiguilletage donnée, pour un produit donné la structure de l'aiguilleteuse n'entre pas en résonance, alors quelle entre résonance avec un autre produit fibreux présentant par exemple un poids plus élevé ou un canevas.
  • On a par ailleurs déjà proposé dans la demande de brevet internationale WO 03/000978 , un procédé de contrôle en temps réel d'un type particulier d'aiguilleteuse, utilisé pour réaliser des produits fibreux multicouches constitués d'un empilement de strates. Dans ce type d'aiguilleteuse, on empile les strates fibreuses sur un plateau perforé faisant office de plaque d'aiguilletage, et au fur et à mesure de l'empilement des strates successives on réalise un aiguilletage du produit. La distance entre les aiguilles et le plateau qui supporte le produit fibreux doit être augmentée d'un pas donné à chaque empilement d'une nouvelle strate fibreuse. Dans cette publication, il est enseigné de mesurer l'effort instantané (f) exercé lors de la pénétration des aiguilles, et d'évaluer une grandeur représentant un effort d'aiguilletage (F) ou une énergie de pénétration (E) par intégration de l'effort instantané mesuré. La mesure de l'effort instantané (f) exercé lors de la pénétration des aiguilles est par exemple réalisée au moyen de jauges de contrainte de type piézo-électrique, qui sont réparties sous la face inférieure du plateau supportant le produit fibreux et sont interposées entre ledit plateau et les tiges des vérins utilisés pour le déplacement vertical de ce plateau. Dans une variante de réalisation, cette grandeur [effort d'aiguilletage (F) ou une énergie de pénétration (E)] est utilisée pour asservir automatiquement la position du plateau supportant le produit fibreux par rapport à la position de fin de course des aiguilles, et par là même pour régler automatiquement et en temps réel la profondeur de pénétration des aiguilles dans le produit fibreux, au fur et à mesure de l'empilement des strates fibreuses. Dans une autre variante illustrée par la figure 4 de cette publication, cette grandeur est comparée à deux seuils minimum et maximum, et on vérifie en temps réel si elle se trouve comprise dans la plage de tolérance de fonctionnement délimitée par ces deux seuils prédéfinis. Selon l'enseignement de cette publication, lorsque cette grandeur ne se trouve plus dans la plage de tolérance prédéfinie, cela peut être du par exemple à une usure ou une casse d'aiguille, à un défaut de positionnement relatif de la table par rapport aux aiguilles, ou encore à une évolution non conforme du produit aiguilleté ou de ses strates.
  • La mesure de l'effort instantané (f) exercé lors de la pénétration des aiguilles qui est décrite dans cette publication WO 03/000978 pourrait éventuellement être utilisée pour détecter certains dysfonctionnements du premier type précité et liés à un effort d'aiguilletage trop important, mais elle ne permet pas de détecter le deuxième type précité de dysfonctionnement lié au comportement vibratoire de la structure de l'aiguilleteuse. En outre cette méthode ne permettrait pas de détecter de manière fiable tous les dysfonctionnements du premier type précité, et notamment les bourrages entre la plaque d'aiguilletage et la plaque de débourrage.
    • Objectif de l'invention
  • La présente invention vise à proposer une nouvelle solution technique pour contrôler en temps réel le fonctionnement d'une aiguilleteuse.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention a ainsi pour premier objet un procédé de contrôle du fonctionnement d'une aiguilleteuse comportant un bâti porteur qui supporte des moyens de débourrage et un support d'aiguilletage, au moins un ensemble d'aiguilles mobile en translation dans une direction perpendiculaire au support d'aiguilletage, et des moyens permettant de déplacer l'ensemble d'aiguilles selon un mouvement alternatif.
  • Conformément à ce procédé, en cours d'aiguilletage :
    1. (a) on détecte une déformation instantanée du bâti porteur,
    2. (b) on utilise ladite déformation pour détecter le cas échéant un dysfonctionnement de la machine d'aiguilletage.
  • En cours d'aiguilletage, le bâti porteur subit, sous l'effort d'aiguilletage répété, une déformation élastique variable. Le type de déformation dépend de la structure du bâti porteur et de l'endroit du bâti porteur où cette déformation est détectée.
  • La plupart du temps, mais pas nécessairement, cette déformation se traduit par une flexion élastique variable du bâti porteur, et on détecte cette flexion. Plus particulièrement encore une flexion se produit dans une direction sensiblement parallèle à la direction d'aiguilletage. Généralement, la direction d'aiguilletage (direction de déplacement des aiguilles) étant verticale, on détecte de préférence une flexion verticale du bâti porteur.
  • La déformation du bâti détectée dans le cadre de l'invention n'est pas nécessairement une flexion, mais peut être tout autre type de déformation mécanique du bâti, et par exemple une torsion.
  • La détection en temps réel de cette déformation permet avantageusement et de manière simple d'obtenir un paramètre qui peut avantageusement être utilisé pour contrôler automatiquement le bon fonctionnement de l'aiguilleteuse.
  • Dans le cadre de l'invention, la détection de la déformation du bâti porteur prévue à l'étape (a) ci-dessus peut être réalisée soit directement en mesurant directement une déformation du bâti porteur, soit indirectement en mesurant une déformation d'un élément fixé au bâti porteur, et notamment en mesurant une déformation des moyens de débourrage ou du support d'aiguilletage.
  • L'étape (a) de détection précitée peut être réalisée de différentes façons, au moyen de tout capteur ou ensemble de capteurs permettant en cours d'aiguilletage de détecter directement ou indirectement les variations de déformation du bâti porteur.
  • Par exemple et de préférence :
    • dans une première variante particulière de mise en oeuvre de l'invention, l'étape (a) est réalisée en détectant une contrainte mécanique de déformation du bâti porteur ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage ou du support d'aiguilletage;
    • dans une deuxième variante particulière de mise en oeuvre de l'invention, l'étape (a) est réalisée en détectant un déplacement du bâti porteur lié à sa déformation ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage ou du support d'aiguilletage;
    • dans une troisième variante particulière de mise en oeuvre de l'invention, l'étape (a) est réalisée en détectant une vitesse de déformation du bâti porteur ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage ou du support d'aiguilletage;
    • dans une quatrième variante particulière de mise en oeuvre de l'invention, l'étape (a) est réalisée en détectant une accélération de déformation du bâti porteur ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage ou du support d'aiguilletage.
  • De préférence, mais non nécessairement, à l'étape (a), la détection de déformation est réalisée dans un plan (P) perpendiculaire à l'axe longitudinal du bâti porteur et sensiblement centré sur le bâti porteur.
  • Plus particulièrement, et de manière facultative selon l'invention, le procédé de contrôle met en oeuvre les caractéristiques additionnelles ci-après, prises isolément ou en combinaison les unes avec les autres, et caractéristiques de l'étape (b) précitée :
    • on détermine au moins un paramètre (S) à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ) prédéfinie ; plus particulièrement, ce paramètre (S) est obtenu en déterminant la valeur algébrique minimale (Min) de la déformation instantanée, et/ou la valeur algébrique maximale (Max) de la déformation instantanée, et/ou l'écart (Amax) entre les valeurs algébriques maximale (Max) et minimale (Min) de la déformation instantanée ;
    • on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec au moins un seuil prédéfini (S1, S2, S3) ;
    • on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec un seuil (S1), et en cas de dépassement de ce seuil on déclenche une alarme, et le cas échéant un arrêt synchrone différé de l'aiguilleteuse ;
    • on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec un seuil (S2), et en cas de dépassement de ce seuil (S2) on commande immédiatement un arrêt synchrone de l'aiguilleteuse ;
    • on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec un seuil (S3), et en cas de dépassement de ce seuil (S3) on déclenche un arrêt d'urgence immédiat de l'aiguilleteuse ;
    • pour détecter un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse, on prend en compte également la vitesse d'aiguilletage.
    • lorsque la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou, le cas échéant, le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), dépasse au moins un seuil (S1, S2) et la vitesse d'aiguilletage est comprise dans une plage de vitesses d'aiguilletage interdite, on déclenche une alarme et/ou on modifie la vitesse d'aiguilletage ;
    • on affiche sur un écran la déformation instantanée détectée ou un paramètre (S ; S/S1) obtenu à partir de la déformation instantanée détectée ;
    • de préférence, mais non nécessairement, la déformation détectée à l'étape (a) est une flexion.
  • L'invention a également pour autre objet une aiguilleteuse comportant un bâti porteur qui supporte des moyens de débourrage, un support d'aiguilletage, au moins un ensemble d'aiguilles mobile en translation dans une direction perpendiculaire au support d'aiguilletage, et des moyens permettant de déplacer l'ensemble d'aiguilles selon un mouvement alternatif.
  • Selon l'invention, l'aiguilleteuse comporte au moins un capteur permettant de détecter la déformation instantanée du bâti porteur, et des moyens électroniques pour le traitement du signal délivré par ce capteur.
  • De préférence, mais non nécessairement, l'aiguilleteuse de l'invention comporte les caractéristiques additionnelles ci-après, prises isolement ou en combinaison les unes avec les autres :
    • le capteur permet de détecter une flexion instantanée du bâti porteur ;
    • le capteur de déformation est choisi parmi le groupe de capteurs suivant: jauge extensométrique piézo-électrique, jauge de contrainte, capteur de déplacement, vélocimètre, accéléromètre ;
    • le bâti porteur comporte au moins une poutre porteuse supérieure, et le capteur est positionné en sorte de détecter la déformation instantanée de cette poutre ;
    • le capteur de déformation est positionné dans un plan (P) perpendiculaire à l'axe longitudinal du bâti porteur et sensiblement centré sur le bâti porteur ;
    • les moyens de traitement électroniques sont conçus pour détecter automatiquement un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse, à partir du signal délivré par le capteur de déformation.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après d'une variante préférée de réalisation de l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et non exhaustif de l'invention, et en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue de face d'une aiguilleteuse simple frappe dont l'une des deux poutres supérieures du bâti porteur est équipée d'un capteur pour la détection de sa flexion dans un plan vertical,
    • la figure 2 est une vue en coupe transversale de l'aiguilleteuse selon le plan de coupe II-II de la figure 1,
    • la figure 3 est une vue en perspective du bâti porteur de l'aiguilleteuse des figures 1 et 2,
    • la figure 4 est une représentation schématique et exagérée d'un exemple de déformée de l'aiguilleteuse liée au mode de flexion verticale lors d'un aiguilletage,
    • la figure 5 est un synoptique d'un exemple de réalisation de moyens électroniques de l'invention permettant le contrôle en temps réel du fonctionnement d'une aiguilleteuse, et
    • la figure 6 est un exemple de signal électrique délivré par le capteur des moyens électroniques de contrôle de la figure 5, en cours d'aiguilletage.
    Description détaillée
  • On a représenté sur les figures 1 et 2 une aiguilleteuse 1 simple frappe qui est utilisée pour aiguilleter tout type de produit fibreux non-tissé, et par exemple pour aiguilleter une nappe de non-tissé délivrée en amont de l'aiguilleteuse par un étaleur-nappeur.
  • Cette aiguilleteuse 1 est équipée de moyens électroniques 2, qui sont spécifiques de l'invention, et qui permettent un contrôle automatique et temps réel du fonctionnement de l'aiguilleteuse, et le cas échéant une détection d'un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse 1 en cours d'aiguilletage. Aiguilleteuse
  • La structure et le fonctionnement de l'aiguilleteuse 1 sont connus et sont par conséquent décrits succinctement ci-après.
  • L'aiguilleteuse 1 comporte un bâti porteur 10 de type mécano soudé en acier supportant :
    • deux poutres 11 longitudinales et parallèles, qui sont mobiles en translation verticale par rapport au bâti porteur 10, et qui supportent une pluralité d'aiguilles 12 verticales (sur la figure 1, par soucis de clarté, on a représenté seulement quelques aiguilles) ;
    • des moyens 13 qui permettent de déplacer, selon un mouvement alternatif vertical, les poutres 11 et leurs aiguilles 12 embarquées ; dans l'exemple illustré ces moyens 13 comportent un ensemble 130 de type bielle-manivelle et comportant deux arbres 130a et 130b rotatifs dont les sens de rotations sont inversés (un arbre pour chaque poutre mobile 11), et un moteur 131 couplé aux arbres 130a et 130b en sorte de les entraîner en rotation ;
    • deux plaques en acier perforées 14 et 15 horizontales et espacées, dont les perforations sont alignées verticalement avec les aiguilles 12, et qui forment respectivement la plaque d'aiguilletage et la plaque de débourrage de l'aiguilleteuse 1 ; la plaque d'aiguilletage 14 et la plaque de débourrage 15 sont supportées par le bâti porteur 10 par l'intermédiaire de vérins verticaux 16, qui permettent un réglage de leur position en hauteur par rapport aux aiguilles 12, et de ce fait un réglage de la profondeur de pénétration desdites aiguilles dans le produit fibreux aiguilleté.
  • Plus particulièrement, dans l'exemple illustré sur la figure 3, et de manière non limitative de l'invention, le bâti porteur 10 comporte :
    • une structure porteuse inférieure posée au sol et formée d'un caisson inférieur 100 et de deux flancs verticaux latéraux 101 fixés de part et d'autre du caisson 100,
    • une structure porteuse supérieure formée de deux poutres parallèles 102, qui s'étendent selon l'axe longitudinal (Y) de l'aiguilleteuse 1, et qui sont supportées à leurs deux extrémités par la structure porteuse inférieure, en particulier par les deux flancs latéraux verticaux 101.
  • Les plaques d'aiguilletage 14 et de débourrage 15 sont montées sur le caisson 100. Les poutres mobiles 11 et leurs aiguilles 12, ainsi que les moyens 13 (moteur 131/ système bielle-manivelle 130) pour leur déplacement en translation verticale, sont montés et supportés par les deux poutres supérieures 102 du bâti porteur 10.
  • Le produit fibreux à aiguilleter (non représenté sur les figures) est positionné entre les plaques d'aiguilletage 14 et débourrage 15. En cours d'aiguilletage, le moteur 131 entraîne en rotation les arbres 130a et 130b dont le mouvement rotatif est transformé en mouvements de translation verticaux alternés vers le bas (pénétration des aiguilles dans le produit fibreux) et vers le haut (retrait des aiguilles). La vitesse de rotation du moteur 131 fixe la vitesse d'aiguilletage du produit fibreux.
    • Moyens électroniques de contrôle (2)
  • En référence à la figure 5, les moyens électroniques de contrôle 2 comportent :
    • un capteur de déformation 20 délivrant un signal de mesure analogique 201,
    • des premiers moyens électroniques 21 de traitement du signal de mesure 201, lesdits moyens 21 délivrant un signal 215,
    • des deuxièmes moyens électroniques 22 de traitement du signal 215 délivré par les premiers moyens électroniques 21.
    Capteur 20
  • En référence à la figure 4, en cours d'aiguilletage, le bâti porteur 10 subit dans le plan vertical (X,Y) une déformation élastique variable se traduisant par une flexion variable verticale (ou plus généralement dans la direction d'aiguilletage) du caisson 100 et des poutres supérieures 102. Sur la figure 4, par soucis de clarté, cette flexion verticale a été exagérée, étant précisé qu'en réalité celle-ci n'est pas visible à l'oeil nu.
  • Le capteur de déformation 20 est choisi et positionné sur le bâti porteur 10 de telle sorte qu'il permet de détecter la flexion verticale instantanée (dans le plan vertical XY) du bâti porteur 10.
  • Le capteur 20 est par exemple et de préférence :
    • une jauge extensométrique piézo-électrique ou une jauge de contrainte permettant de mesurer la contrainte mécanique de flexion verticale instantanée du bâti porteur 10,
    • un capteur de déplacement permettant de mesurer le déplacement instantané en flexion du bâti porteur 10,
    • un capteur de vitesse (vélocimètre) permettant de mesurer la vitesse instantanée de flexion du bâti porteur 10,
    • un capteur d'accélération (accéléromètre) permettant de mesurer l'accélération instantanée de flexion du bâti porteur 10.
  • Plus particulièrement, dans l'exemple illustré sur les figures annexées, ce capteur 20 est fixé sur l'une des deux poutres porteuses supérieures 102 du bâti porteur, de préférence sensiblement au centre de cette poutre 102 où les variations de flexion en cours d'aiguilletage sont les plus importantes.
  • On a représenté sur la figure 6, un exemple de signal de mesure analogique 201 obtenu en cours d'aiguilletage au moyen d'un capteur 20 constitué par une jauge extensométrique piézo-électrique. Les variations de l'amplitude dans le temps de ce signal de mesure 201 correspondent aux variations de contrainte en flexion de la poutre porteuse 102 en cours d'aiguilletage.
  • Le choix de l'une des deux poutres porteuses 102 et la position sensiblement centrale du capteur 20 se justifient essentiellement par la simplicité d'accès au capteur 20 et par le fait que la déformation en flexion de la poutre porteuse 102 est plus importante au centre de cette poutre, et est de ce fait plus facile à détecter.
  • L'invention n'est cependant pas limitée à la mise en oeuvre d'un capteur de déformation fixé sur l'une des poutres porteuses supérieures et permettant de détecter la flexion instantanée de cette poutre, mais s'étend à la mise en oeuvre de tout capteur ou ensemble de capteurs permettant d'une manière générale de détecter directement ou indirectement la déformation instantanée du bâti porteur 10 lié à l'aiguilletage.
  • En particulier dans le cas de la structure particulière du bâti porteur 10 des figures annexées, cette déformation du bâti porteur peut être détectée en positionnant par exemple le capteur 20 sur l'une des deux poutres porteuses 102 mais à une position non centrale de la poutre ou sur d'autres éléments du bâti porteur 10, tel que par exemple à l'une des positions référencées (P1), (P2), (P3) et (P4) sur la figure 1.
  • Egalement, dans une autre variante de l'invention, la détection de flexion du bâti porteur 10 peut être réalisée de manière indirecte en mesurant la déformation élastique instantanée de tout élément qui est fixé rigidement au bâti porteur 10 et dont la déformation élastique mesurée découle de la déformation du bâti porteur 10 en cours d'aiguilletage. Par exemple, et de manière non limitative et non exhaustive de l'invention, la détection de déformation du bâti porteur 10 peut être effectuée indirectement en mesurant la flexion verticale de la plaque d'aiguilletage 14 ou de la plaque de débourrage 15.
  • La déformation détectée par le capteur 20 de la figure 1 est une flexion du bâti dans la direction d'aiguilletage (en l'espèce flexion verticale). Dans d'autres variantes de réalisation de l'invention, et notamment avec d'autres structures de bâti porteur, la déformation détectée en cours d'aiguilletage n'est pas nécessairement une flexion, mais peut être tout autre type de déformation mécanique, et par exemple une torsion.
  • Dans la suite de la présente description, la déformation détectée sera désignée « flexion », étant précisé que l'invention n'est pas limitée à une détection de flexion et que l'enseignement ci-après peut être transposé à tout autre type de déformation mécanique du bâti porteur en cours d'aiguilletage.
  • Quelle que soit la solution retenue pour la détection de la déformation du bâti porteur, on réalise de préférence, mais non nécessairement, cette détection à un endroit où la déformation est maximale, c'est-à-dire de préférence dans le cas du bâti des figures annexées dans un plan P (figure 3) perpendiculaire à l'axe longitudinal (Y) du bâti porteur 10 de l'aiguilleteuse et sensiblement centré sur ce bâti porteur 10.
    • Premiers moyens électroniques de traitement 21
  • En référence à la figure 5, les premiers moyens électroniques 21 de traitement du signal de mesure 201 comportent essentiellement un amplificateur 210 pour l'amplification du signal de mesure 201, des moyens de mesure analogiques 212, délivrant un signal de mesure secondaire 213 à partir du signal amplifié 211 délivré par l'amplificateur 210, et un convertisseur analogique/numérique 214 permettant d'échantillonner le signal de mesure secondaire 213.
  • En référence aux figures 1, 3 et 4, les premiers moyens électroniques 21 précités sont de préférence positionnés à proximité du capteur 20, et sont par exemple logés dans un boîtier de protection B fixé sur la poutre porteuse 102. De préférence la liaison entre le capteur 20 et les moyens électroniques pour la transmission du signal de mesure 201 est réalisée de manière filaire au moyen d'un câble court C (figure 3). Dans une autre variante, la transmission du signal de mesure 201 pourrait être faite également au moyen d'une liaison sans fil (par exemple communication RF).
  • En référence à la figure 5, les moyens de mesure 212 sont conçus pour détecter en temps réel et sur des périodes de temps successives (τ) de durée prédéfinie:
    • la valeur algébrique minimale (Min) du signal de mesure 211 et/ou
    • la valeur algébrique maximale (Max) du signal de mesure 211 et/ou
    • l'amplitude maximale crête à crête (Amax = Max-Min) du signal de mesure 211.
  • La période de temps (τ) est supérieure à la durée d'une passe d'aiguilletage (durée de montée et descente des aiguilles), et de préférence à la durée d'une passe d'aiguilletage à la vitesse de démarrage de l'aiguilleteuse, car un dysfonctionnement peut également se produire au cours de la phase de démarrage de l'aiguilleteuse pendant laquelle la vitesse d'aiguilletage est encore faible. De préférence, la période de temps (τ) ne doit pas non plus être trop longue, afin de ne pas retarder inutilement la détection d'un dysfonctionnement par rapport à son instant d'apparition.
  • A titre indicatif uniquement, dans un exemple de réalisation les informations précitées [Min) et/ou (Max) et/ou (Amax)] étaient mesurées sur une période de temps (τ) de 2 secondes.
  • Ces informations [(Min) et/ou (Max) et/ou (Amax)] sont transmises en temps réel au convertisseur 214 au moyen du signal 213.
  • Apres conversion numérique par le convertisseur 214, ces informations [(Min) et/ou (Max) et/ou (Amax)] sont transmises aux deuxièmes moyens électroniques de traitement 22, au moyen d'un bus de communication et par exemple au moyen d'un protocole de communication « CAN-OPEN ».
  • Dans une autre variante de réalisation simplifiée de l'invention, les moyens de mesure 212 pourraient être supprimés ; dans ce cas le signal 201 délivré par le capteur 20 et représentatif de la flexion instantanée du bâti porteur 10 est directement échantillonné par le convertisseur 214, après avoir éventuellement été amplifié et/ou filtré, et le signal numérique 215 qui résulte de cet échantillonnage est transmis aux deuxièmes moyens électroniques de traitement 22.
  • Dans la suite de la description, on considère que le module de comparaison 220 reçoit des premiers moyens électroniques de traitement 21 un seul type de paramètre désigné S, à savoir par exemple : les données (Min), les données (Max), les données (AmaX) ou les données correspondant à la flexion instantanée détectée dans le cas de la variante de réalisation simplifiée précitée.
    • Deuxièmes moyens électroniques de traitement 22
  • Les deuxièmes moyens électroniques de traitement 22 vont à présent être décrits essentiellement d'un point de vue fonctionnel. Ils sont implémentés principalement sous la forme d'un programme exécuté par le processeur de l'unité centrale de commande de l'aiguilleteuse.
  • En référence à la figure 5, ce programme de fonctionnement des deuxièmes moyens électroniques de traitement comporte un module de comparaison 220 et un module de commande 221. Accessoirement, ce programme de fonctionnement des deuxièmes moyens électroniques de traitement comporte également un module 222 de suivi du chargement de l'aiguilleteuse.
  • Le module de comparaison 220 est pàramétré avec au moins un seuil, et plus particulièrement, dans l'exemple préféré de réalisation qui va être à présent détaillé, avec trois seuils croissants S1, S2 et S3 prédéfinis (S1 <S2<S3).
  • Le module de comparaison 220 est conçu pour comparer la valeur du paramètre S mesuré, qui lui est transmise par les premiers moyens électroniques de traitement 21, avec les trois seuils S1, S2 et S3 ; le module de commande 221 est conçu pour déclencher des actions prédéfinies et décrites ci-après, en fonction du résultat de cette comparaison qui lui est transmis par le module de comparaison 220.
  • Le module 222 de suivi du chargement de l'aiguilleteuse est indépendant des deux autres modules 220 et 221 et peut donc dans une version simplifiée des moyens électroniques de contrôle 2, soit être supprimé, soit être mis en oeuvre seul sans les autres modules 220 et 221.
    • Modules 220 et 221 /Gestion des seuils S1, S2, et S3 Seuil S1 :
  • Tant que la valeur du paramètre S est inférieure au seuil S1, l'aiguilleteuse 1 fonctionne correctement, et le module de commande 221 est inactif.
  • Lorsque le module de comparaison 220 détecte que la valeur du paramètre S est supérieure au seuil S1 mais est inférieure au seuil S2, le module de commande 221 déclenche automatiquement pour l'opérateur une alarme (par exemple alarme sonore sous la forme notamment d'une sirène ou sonnerie et/ou visuelle sous la forme notamment d'un témoin lumineux ou envoi d'un message d'alerte vers un récepteur déporté).
  • Cette alarme est active tant que la valeur S reste comprise dans la plage [S1 ; S2].
  • Si cette alarme reste active pendant au moins une durée prédéfinie, par exemple 2 minutes, cela correspond à la détection d'un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse 1, et le module de commande 221 déclenche automatiquement un arrêt synchrone de l'aiguilleteuse 1, c'est-à-dire un arrêt synchronisé de mesure 211 avec la ou les autres machines de la ligne de production dont fait partie l'aiguilleteuse 1. Cet arrêt synchrone est obtenu au moyen d'une commande prédéfinie envoyée par le module de commande 221 à l'automate supervisant le fonctionnement de la ligne de production dont fait partie l'aiguilleteuse 1.
    • Seuil S2 :
  • Lorsque le module de comparaison 220 détecte que la valeur du paramètre S est supérieure au seuil S2 mais est inférieure au seuil S3, le module de commande 221 déclenche automatiquement et immédiatement un arrêt synchrone de l'aiguilleteuse 1 et une alarme pour l'opérateur (détection d'un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse 1).
    • Seuil S3 :
  • Lorsque le module de comparaison 220 détecte que la valeur du paramètre S est supérieure au seuil S3, le module de commande 221 déclenche automatiquement et immédiatement un arrêt d'urgence immédiat et asynchrone de l'aiguilleteuse 1 et une alarme pour l'opérateur (détection d'un dysfonctionnement important de l'aiguilleteuse 1).
  • De préférence, à chaque détection d'un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse 1, on enregistre le dysfonctionnement avec la date, l'heure et la valeur du paramètre S ayant permis de détecter le dysfonctionnement, ce qui permet ensuite d'avoir un historique du fonctionnement de l'aiguilleteuse.
  • La valeur du paramètre S dérivée d'une mesure de la flexion du bâti porteur 10 de l'aiguilleteuse 1 est représentative des efforts auxquels est soumise l'aiguilleteuse 1, et de ce fait fournit une indication sur la charge de l'aiguilleteuse 1.
  • En fonctionnement normal de l'aiguilleteuse, ces efforts sont inférieurs à un niveau donné caractérisé par le seuil S1. Un dépassement de ce seuil S1 caractérise :
    • un effort d'aiguilletage anormal et trop important,
      et/ou
    • une oscillation trop importante du bâti porteur 10 de la machine.
  • Un effort d'aiguilletage anormal et trop important découle par exemple d'un mauvais alignement des aiguilles 12 et des trous de l'une des deux plaques perforées respectivement d'aiguilletage 14 ou de débourrage 15, d'un encrassement trop important par des fibres ou autre de l'une des deux plaques respectivement d'aiguilletage 14 ou de débourrage 15, d'un bourrage lors de l'avance du produit fibreux entre les deux plaques respectivement d'aiguilletage 14 et de débourrage 15, de la présence de plis dans la structure du produit fibreux.
  • Une oscillation anormale et trop importante du bâti porteur 10 de la machine peut être liée au fait que la vitesse d'aiguilletage est trop proche de la fréquence de résonance en mode de flexion verticale de la structure de l'aiguilleteuse 1.
  • En contrôlant automatiquement et en temps réel la flexion verticale du bâti porteur 10 de l'aiguilleteuse 1 et en comparant automatiquement cette flexion avec au moins un seuil prédéfini S1, S2 ou S3, on peut avantageusement détecter un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse 1 et intervenir suffisamment tôt sur l'aiguilleteuse pour éviter la production d'un produit fibreux de mauvaise qualité, et dans le pire des cas pour éviter une casse de l'aiguilleteuse 1.
  • La mise en oeuvre de plusieurs seuils S1, S2, S3 permet de graduer l'importance du dysfonctionnement qui est détecté et de ce fait d'adapter les mesures qui en découlent (arrêt synchrone différé, arrêt synchrone immédiat, arrêt d'urgence asynchrone immédiat).
  • Il revient au constructeur de l'aiguilleteuse 1 ou à son utilisateur, pour une aiguilleteuse donnée, de caractériser les seuils S1, S2 et S3, par exemple par des essais préalables de fonctionnement de l'aiguilleteuse.
    • Modules 220 et 221 / Gestion des plages de vitesses d'aiguilletage interdites
  • De manière connue en soi, l'aiguilleteuse 1 possède des plages de vitesses d'aiguilletage qui sont interdites pour des raisons liées au comportement vibratoire de l'aiguilleteuse.
  • Ces plages de vitesses d'aiguilletages interdites correspondent à des fréquences de frappe sous multiples de la fréquence du mode de flexion verticale du bâti porteur 10.
  • Plus particulièrement, ces plages de vitesses d'aiguilletage interdites correspondent aux harmoniques 3, 4 et 5 du mode de flexion verticale du bâti porteur 10 avec une largeur de +/- 3Hz autour de la fréquence de résonance.
  • Par exemple, si l'aiguilleteuse possède un mode de flexion verticale à 50Hz, il est préférable, au moins pour certains types de produits à aiguilleter (notamment produits lourds), d'interdire les trois plages de fonctionnement suivantes :
    • (50-3)*60/5 = 564 coups/minute < Plage 1 <(50+3)*60/5 = 636 coups/minute
    • (50-3)*60/4 = 705 coups/minute < Plage 2 <(50+3)*60/4 = 795 coups/minute
    • (50-3)*60/3= 940 coups/minute < Plage 3 <(50+3)*60/3 = 1060 coups/minute
  • Dans une variante préférée de l'invention, les moyens électroniques de contrôle 2 sont conçus pour gérer ces plages de vitesses d'aiguilletages interdites de la manière suivante.
  • La ou les plages de vitesses d'aiguilletages interdites, pour une aiguilleteuse 1 donnée, sont calculées à partir d'une mesure du mode de flexion verticale de l'aiguilleteuse et sont stockées dans une mémoire des moyens électroniques de contrôle 2, et plus particulièrement des deuxièmes moyens électroniques de traitement 22.
  • Le module de commande 221 précité est conçu pour réaliser automatiquement les opérations suivantes, se traduisant le cas échéant par une modification de la vitesse d'aiguilletage.
  • Tant que la valeur du paramètre précité S est inférieure au seuil S1 précité, l'aiguilleteuse est autorisée à fonctionner à une vitesse d'aiguilletage quelconque, y compris le cas échéant à une vitesse d'aiguilletage comprise dans une plage dite interdite. Dans ce cas, le module de 221 ne prend aucune mesure pour modifier la vitesse d'aiguilletage de l'aiguilleteuse.
  • Lorsque le module de comparaison 220 détecte que la valeur du paramètre S est supérieure au seuil S1 mais est inférieure au seuil S2, le module de commande 221 vérifie si la vitesse d'aiguilletage est comprise dans une plage interdite paramétrée en mémoire, et dans l'affirmative déclenche automatiquement pour l'opérateur une alarme.
  • Cette alarme est active tant que la valeur S reste comprise dans la plage [S1; S2] et que la vitesse d'aiguilletage est comprise dans une plage interdite.
  • Si cette alarme reste active pendant au moins une durée prédéfinie (par exemple 2 minutes), le module de commande 221 détecte un dysfonctionnement et envoie à l'automate contrôlant l'aiguilleteuse une commande de changement de vitesse pour obtenir une accélération ou décélération maximale de la vitesse d'aiguilletage (accélération ou décélération maximale du moteur 131) jusqu'à ce que la vitesse d'aiguilletage soit en dehors de la plage interdite.
  • Lorsque le module de comparaison 220 détecte que la valeur du paramètre S est supérieure au seuil S2 mais est inférieure au seuil S3, le module de commande 221 vérifie si la vitesse d'aiguilletage est comprise dans une plage interdite paramétrée en mémoire, et dans l'affirmative (détection d'un dysfonctionnement) envoie immédiatement à l'automate contrôlant l'aiguilleteuse une commande de changement de vitesse pour obtenir une accélération ou décélération maximale de la vitesse d'aiguilletage (accélération ou décélération maximale du moteur 131) jusqu'à ce que la vitesse d'aiguilletage soit en dehors de la plage interdite.
  • Lorsque le module de comparaison 220 détecte que la valeur du paramètre S est supérieure au seuil S3, quelle que soit la vitesse d'aiguilletage, le module de commande 221 déclenche automatiquement et immédiatement un arrêt d'urgence immédiat et asynchrone de l'aiguilleteuse 1 et une alarme pour l'opérateur (détection d'un dysfonctionnement important).
    • Module 222/ Suivi du chargement de l'aiguilleteuse
  • Ce module 222 est conçu pour afficher pour un opérateur, sur un écran de contrôle 223, la valeur mesurée du paramètre S caractéristique de la charge de l'aiguilleteuse, ou de préférence d'un paramètre qui en est dérivé tel que par exemple le pourcentage de charge de l'aiguilleteuse (S/S1). Cet affichage permet à l'opérateur de connaître rapidement un indicateur du fonctionnement de l'aiguilleteuse, de pouvoir ainsi surveiller plus facilement le bon fonctionnement de l'aiguilleteuse en détectant le cas échéant un dysfonctionnement (par exemple lorsque le taux de charge affiché est supérieur à 100%), et de prendre les mesures qui s'imposent (par exemple commande manuelle par l'opérateur de l'arrêt synchrone ou asynchrone de l'aiguilleteuse.
  • De préférence, le module 222 enregistre également dans une mémoire les différentes valeurs successives mesurées pour le paramètre S, ou les différentes valeurs successives du taux de charge (S/S1), afin de constituer un historique de l'évolution de la charge ou du taux de charge de l'aiguilleteuse.
  • L'invention n'est pas limitée aux exemples préférés de réalisation qui viennent d'être décrits en référence aux figures annexées. En particulier, l'invention peut être mise oeuvre avec tout type de structure d'aiguilleteuse, et notamment n'est pas limitée à une aiguilleteuse dont le bâti porteur possède la structure particulière de la figure 3. Plus généralement, l'invention n'est pas limitée à une aiguilleteuse comportant respectivement une table d'aiguilletage et une plaque de débourrage réalisées au moyen de plaques perforées 14,15, lesdites plaques perforées 14 et 15 pouvant en effet être remplacées par des moyens équivalents remplissant les mêmes fonctions respectivement de support d'aiguilletage et de débourrage. Par exemple, on peut remplacer la plaque d'aiguilletage 14 perforée par un support d'aiguilletage réalisé au moyen de brosses ou de lamelles. Egalement, l'invention n'est pas limitée aux aiguilleteuses du type simple frappe, mais peut également être appliquée au contrôle du fonctionnement d'une aiguilleteuse avec plusieurs frappes.

Claims (23)

  1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'une aiguilleteuse (1) comportant un bâti porteur (10) qui supporte des moyens de débourrage (15), un support d'aiguilletage (14), au moins un ensemble d'aiguilles (12) mobile en translation dans une direction perpendiculaire au support d'aiguilletage, et des moyens (3) permettant de déplacer l'ensemble d'aiguilles selon un mouvement alternatif, caractérisé en ce qu'en cours d'aiguilletage :
    (a) on détecte une déformation instantanée du bâti porteur (10), et
    (b) on utilise ladite déformation pour détecter le cas échéant un dysfonctionnement de la machine d'aiguilletage.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) est réalisée en détectant une contrainte mécanique de déformation du bâti porteur (10) ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage (15) ou du support d'aiguilletage (14).
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) est réalisée en détectant un déplacement du bâti porteur (10) lié à sa déformation ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage (15) ou du support d'aiguilletage (14).
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) est réalisée en détectant une vitesse de déformation du bâti porteur (10) ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage (15) ou du support d'aiguilletage (14).
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) est réalisée en détectant une accélération de déformation du bâti porteur (10) ou d'un élément fixé au bâti porteur, notamment des moyens de débourrage (15) ou du support d'aiguilletage (14).
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'à l'étape (a), la détection de déformation est réalisée dans un plan (P) perpendiculaire à l'axe longitudinal (Y) du bâti porteur (10) et sensiblement centré sur le bâti porteur (10).
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), on détermine au moins un paramètre (S) à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ) prédéfinie.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le paramètre (S) est obtenu en déterminant la valeur algébrique minimale (Min) de la déformation instantanée, et/ou la valeur algébrique maximale (Max) de la déformation instantanée, et/ou l'écart (Amax) entre les valeurs algébriques maximale (Max) et minimale (Min) de la déformation instantanée.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec au moins un seuil prédéfini (S1, S2, S3).
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec un seuil (S1), et en cas de dépassement de ce seuil on déclenche une alarme, et le cas échéant un arrêt synchrone différé de l'aiguilleteuse.
  11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec un seuil (S2), et en cas de dépassement de ce seuil (S2) on commande immédiatement un arrêt synchrone de l'aiguilleteuse.
  12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), on compare la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou le cas échéant le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), avec un seuil (S3), et en cas de dépassement de ce seuil (S3) on déclenche un arrêt d'urgence immédiat de l'aiguilleteuse.
  13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que pour détecter un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse, au cours de l'étape (b), on prend en compte également la vitesse d'aiguilletage.
  14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), lorsque la déformation instantanée détectée à l'étape (a) ou, le cas échéant, le paramètre (S) obtenu à partir des valeurs de déformation instantanée prises sur une période de temps (τ), dépasse au moins un seuil (S1, S2) et la vitesse d'aiguilletage est comprise dans une plage de vitesses d'aiguilletage interdite, on déclenche une alarme et/ou on modifie la vitesse d'aiguilletage.
  15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), on affiche sur un écran (223) la déformation instantanée détectée ou un paramètre (S ; S/S1) obtenu à partir de la déformation instantanée détectée.
  16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la déformation détectée à l'étape (a) est une flexion.
  17. Aiguilleteuse (1) comportant un bâti porteur (10) qui supporte des moyens de débourrage (15), un support d'aiguilletage (14), au moins un ensemble d'aiguilles (12) mobile en translation dans une direction perpendiculaire au support d'aiguilletage (14), et des moyens (3) permettant de déplacer l'ensemble d'aiguilles selon un mouvement alternatif, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un capteur (20) permettant de détecter une déformation instantanée du bâti porteur (10), et des moyens électroniques (21, 22) pour le traitement du signal (201) délivré par ce capteur (20).
  18. Aiguilleteuse selon la revendication 17, caractérisée en ce que le capteur (20) permet de détecter une flexion instantanée du bâti porteur (10).
  19. Aiguilleteuse selon la revendication 17 ou 18, caractérisée en ce que le capteur (20) de déformation est choisi parmi le groupe de capteurs suivant : jauge extensométrique piézo-électrique, jauge de contrainte, capteur de déplacement, vélocimètre, accéléromètre.
  20. Aiguilleteuse selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que le bâti porteur (10) comporte au moins une poutre porteuse supérieure (102), et en ce que le capteur (20) de déformation est positionné en sorte de détecter la déformation instantanée de cette poutre (102).
  21. Aiguilleteuse selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisée en ce que le capteur (20) de déformation est positionné dans un plan (P) perpendiculaire à l'axe longitudinal (Y) du bâti porteur (10) et sensiblement centré sur le bâti porteur (10).
  22. Aiguilleteuse selon l'une des revendications 17 à 21, caractérisée en ce que les moyens de traitement électroniques (21, 22) sont conçus pour détecter automatiquement un dysfonctionnement de l'aiguilleteuse (1), à partir du signal (201) délivré par le capteur (20) de déformation.
  23. Aiguilleteuse selon la revendication 22, caractérisée en ce que les moyens de traitement électroniques (21, 22) sont conçus pour réaliser automatiquement l'étape (b) visée à l'une quelconque de revendications 7 à 16.
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