EP2605866A1 - Crible a trois axes - Google Patents

Crible a trois axes

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EP2605866A1
EP2605866A1 EP11755371.9A EP11755371A EP2605866A1 EP 2605866 A1 EP2605866 A1 EP 2605866A1 EP 11755371 A EP11755371 A EP 11755371A EP 2605866 A1 EP2605866 A1 EP 2605866A1
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EP
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drive
motor
angular position
axes
comm
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EP11755371.9A
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EP2605866B1 (fr
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Roland Lamarche
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Chauvin
Original Assignee
Chauvin
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/28—Moving screens not otherwise provided for, e.g. swinging, reciprocating, rocking, tilting or wobbling screens
    • B07B1/284—Moving screens not otherwise provided for, e.g. swinging, reciprocating, rocking, tilting or wobbling screens with unbalanced weights
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/42—Drive mechanisms, regulating or controlling devices, or balancing devices, specially adapted for screens

Definitions

  • the invention relates to sieves, and more particularly to a three-axis unbalance vibration generation system.
  • Figures 1a and 1b show two perspective views, the first showing the front and the second back, of a conventional three-axis screen, such as the model proposed by Chauvin under the name TRIROL.
  • Three unbalance axes generally designated 10a, 10b, and 10c rotate in integral bearings of side walls of a carcass 12 resting on springs placed on a frame 14.
  • the three axes are parallel and arranged in a horizontal plane.
  • the unbalances are formed by a radial eccentricity (not visible) along the length of the axes, and by additional imbalances 16 fixed at the front and rear ends of the axes. As indicated by the positions shown additional unbalance, the two outer axes 10a and 10c have an unbalance of the same orientation, while the central axis 10b has an unbalance oriented differently, here orthogonal to that of the other two axes.
  • This configuration when the axes are rotated in synchronism, allows to impose an elliptical shaking trajectory to the carcass.
  • the long axis of the ellipse is tilting according to the unbalance orientation of the central axis.
  • this indexing is obtained using a toothed belt 18 connecting three toothed pulleys respectively fixed to the rear ends of the three axes.
  • This belt passes under the pulleys of the external axes 10a and 10c and on the pulley of the central axis 10b, so that the external axes are all driven in the same direction of rotation and the internal axis in the opposite direction.
  • a return loop of the toothed belt passes through a tensioning device fixed on the carcass above the central axis 10b. To drive the three axes in rotation, it is sufficient to couple one of the axes to a motor. As can be seen in FIG.
  • the motors must follow the displacement of the carcass at startup. For this, they are mounted on pedestals 22 hinged relative to the frame 14. The motors are powered by a single drive (not shown) that regulates their rotation speed, and therefore the frequency of vibration.
  • Toothed belt systems tend to supplant gear systems today because they are much less expensive. On the other hand, the toothed belt wears out and must be changed according to the conditions of use.
  • a screen will produce noise because of the shocks of the granulate to be screened in the trunk, but the frequency of the shocks of the aggregate is less troublesome for the human being than the higher frequencies produced by the trunk systems. indexing.
  • the indexing system be relatively silent.
  • a vibration generating system for a screen comprising two parallel unbalance axes rotating in synchronism; two motors arranged to respectively drive the two unbalance axes independently mechanically; a first drive arranged to control a first one of the motors, this drive being configured in a master mode where it communicates on an external link the angular position of the first motor; a second drive arranged to control the second motor, connected to said external link and configured in a slave mode where it slaves the angular position of the second motor according to the angular position conveyed on the external link; and DC power lines common to the drives.
  • FIGS. 1 a and 1 b represent two perspective views of a classic screen
  • Fig. 2 is a partial perspective view of a screen, showing an embodiment of an improved indexing system
  • FIG. 3 represents a simplified connection diagram of several variators respectively supplying the motors of the indexing system of FIG. 2.
  • each of the three unbalance axes 10a, 10b, and 10c is driven by a respective motor 20a, 20b and 20c.
  • the motors are controlled by three respective drives (not shown).
  • Each drive is of a type that allows the control of the angular position of the motor that it controls on an external setpoint.
  • One of the motor / drive groups is established as a "master” group and provides the angular position of its motor as a setpoint to the other two groups, which will be called “slave groups”.
  • slave groups the slave drives slave their motor position to the position of the master motor, so that the three motors are indexed in rotation.
  • cardan joints 24 are used. These cardan joints allow the motors to be mounted on the ground, or on a base that is fixed relative to the frame 14, so that these motors are not subjected to the vibrations of the carcass.
  • Figure 3 shows a connection diagram of the three drives to achieve the desired servocontrol of the three motors.
  • drives of the "CFW" series marketed by WEG are used. These drives have all the functions required to achieve the desired indexing system, namely the servo-control of the motor position on an external setpoint.
  • Each CFW drive has a power section on the left and a control section on the right.
  • the power unit comprises a rectifier and filter module 30 fed by the three-phase network.
  • the direct current produced by the module 30 is provided by two lines to a chopper module 32 which produces a three-phase signal modulated in amplitude and frequency to supply the motor 20.
  • the control part of the drive comprises a microcontroller CTRL which controls the various components of the power section according to various internal and external parameters.
  • the microcontroller comprises in particular a POS input for receiving the angular position of the motor, provided by a sensor mounted on the motor shaft, and a communication port COMM intended in particular to exchange operating parameters with the other drives.
  • the COMM ports of the three drives are connected to a common bus.
  • a CFW drive has two modes of operation. The "master" mode is the normal mode, intended for independent operation. In this mode, the drive uses the motor position information to control the rotational speed according to a user command. In addition, it communicates the position of the motor on the communication port COMM.
  • a CFW servo drives the motor position to the position that a master drive on the COMM bus transmits.
  • the position may be changed by a user-adjustable offset on the drive.
  • the slave drive which controls the motor 20b will be set to add 90 ° to the position it receives, while the drive that controls the motor 20c adds 0 °.
  • the operator by adjusting the shift of the drive which controls the central motor 20b, will adjust the unbalance orientation of the central axis 10b, and thus the inclination of the axis of the elliptical trajectory of the vibrations.
  • Such an adjustment could be made, on a conventional machine, only by a relatively heavy mechanical intervention, for example to reposition the toothed belt relative to the pulleys.
  • the lines carrying the DC current in each drive are connected to a DC bus common to all drives. This allows the energy produced by a motor behaving temporarily generator to be redistributed to other engines instead of being taken from the sector.
  • CFW drives have terminals B1 and B2 making the DC lines accessible from the outside, allowing this bus connection without modifying the drives.
  • each drive comprises a terminal B3 provided for connecting an external braking resistor between this terminal B3 and the terminal B1.
  • a transistor 34 connects the terminal B3 to the line connected to the terminal B2.
  • the braking resistor is thus connected between the two DC lines when the transistor 34 is conducting.
  • the transistor 34 is passed through the microcontroller CTRL when it is desired to stop the motor. The energy produced by the motor, then operating as a generator, is dissipated in the resistor.
  • a braking resistor which must be able to dissipate several kilowatts for a few seconds, is an expensive component that must be mounted on a heat sink.
  • the master drive is equipped with a braking resistor 36. Indeed, considering that the direct current lines are common to the three inverters, the transistor of the master drive ensures the management of the braking resistor. unique for all drives.
  • axis indexing system has been described in relation to three unbalance axes, which is its most useful application, but it is generally applicable to any vibration generating system having at least two unbalance axes .

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

Un système de génération de vibrations pour un crible comprend deux axes à balourd parallèles (10a, 10b) tournant en synchronisme; deux moteurs (20a, 20b) agencés pour entraîner respectivement les deux axes à balourd de manière indépendante mécaniquement; un premier variateur (CFW) agencé pour commander un premier (20a) des moteurs, ce variateur étant configuré dans un mode maître où il communique sur une liaison externe (COMM) la position angulaire du premier moteur; un deuxième variateur (CFW) agencé pour commander le deuxième moteur (20b), connecté à ladite liaison externe (COMM) et configuré dans un mode esclave où il asservit la position angulaire du deuxième moteur en fonction de la position angulaire véhiculée sur la liaison externe; et des lignes d'alimentation en courant continu (DC-Bus) communes aux variateurs.

Description

CRIBLE A TROIS AXES
Domaine technique de l'invention
L'invention est relative aux cribles, et plus particulièrement à un système de génération de vibrations à trois axes à balourd.
État de la technique
Les figures 1a et 1 b représentent deux vues en perspective, la première montrant l'avant et la deuxième l'arrière, d'un crible à trois axes classique, tel que le modèle proposé par la société Chauvin sous la dénomination TRIROL.
Trois axes à balourd, désignés de façon générale par 10a, 10b, et 10c tournent dans des paliers solidaires de parois latérales d'une carcasse 12 s'appuyant sur des ressorts posés sur un bâti 14. Les trois axes sont parallèles et disposés dans un plan horizontal.
Les balourds sont formés par une excentration radiale (non visible) sur la longueur des axes, et par des balourds additionnels 16 fixés aux extrémités avant et arrière des axes. Comme cela est indiqué par les positions représentées des balourds additionnels, les deux axes externes 10a et 10c présentent un balourd de même orientation, tandis que l'axe central 10b présente un balourd orienté différemment, ici orthogonalement à celui des deux autres axes.
Cette configuration, lorsque les axes sont entraînés en rotation en synchronisme, permet d'imposer une trajectoire de secousse elliptique a la carcasse. Le grand axe de l'ellipse est inclinable en fonction de l'orientation du balourd de l'axe central.
Ainsi, il est important d'indexer les axes en rotation les uns par rapport aux autres. Comme on le voit à la figure 1 b, cette indexation est obtenue à l'aide d'une courroie crantée 18 reliant trois poulies crantées fixées respectivement aux extrémités arrière des trois axes. Cette courroie passe sous les poulies des axes externes 10a et 10c et sur la poulie de l'axe central 10b, de sorte que les axes externes soient tous entraînés dans le même sens de rotation et l'axe interne en sens inverse. Par ailleurs, une boucle de retour de la courroie crantée passe dans un dispositif tendeur fixé sur la carcasse au-dessus de l'axe central 10b. Pour entraîner en rotation les trois axes, il suffit d'accoupler l'un des axes à un moteur. Comme cela est visible à la figure 1a, on a prévu deux moteurs 20 accouplés respectivement aux axes externes 10a et 10c par poulies et courroies trapézoïdales (les courroies ne sont pas représentées). Cette configuration à deux moteurs permet de répartir les contraintes dans la courroie crantée, de sorte qu'elle s'use moins vite à la fatigue.
Les moteurs doivent suivre le déplacement de la carcasse au démarrage. Pour cela, ils sont montés sur des socles 22 articulés par rapport au bâti 14. Les moteurs sont alimentés par un même variateur (non représenté) qui permet de réguler leur vitesse de rotation, et donc la fréquence des vibrations.
Il existe des cribles où l'indexation des axes est faite à l'aide d'engrenages. Les systèmes à courroie crantée ont tendance aujourd'hui à supplanter les systèmes à engrenages, car ils sont nettement moins coûteux. Par contre, la courroie crantée s'use et doit être changée en fonction des conditions d'utilisation.
Par ailleurs, les systèmes d'indexation connus pour les cribles se révèlent bruyants du fait des chocs entre les dents ou crans venant en prise et du rattrapage des jeux dans les éléments de transmission. On tente aujourd'hui d'améliorer les conditions de travail des opérateurs, et notamment de réduire les nuisances sonores produites par les machines.
Quoiqu'on fasse, un crible produira du bruit du fait des chocs du granulat à cribler dans le coffre, mais les fréquence des chocs du granulat sont moins gênantes pour l'être humain que les fréquences, plus élevées, produites par les systèmes d'indexation.
Résumé de l'invention
On constate qu'on a besoin d'un système d'indexation réglable en rotation de plusieurs axes nécessitant peu d'opérations de maintenance.
On souhaite en outre que le système d'indexation soit relativement silencieux.
On tend à satisfaire ces besoins en prévoyant un système de génération de vibrations pour un crible comprenant deux axes à balourd parallèles tournant en synchronisme ; deux moteurs agencés pour entraîner respectivement les deux axes à balourd de manière indépendante mécaniquement ; un premier variateur agencé pour commander un premier des moteurs, ce variateur étant configuré dans un mode maître où il communique sur une liaison externe la position angulaire du premier moteur ; un deuxième variateur agencé pour commander le deuxième moteur, connecté à ladite liaison externe et configuré dans un mode esclave où il asservit la position angulaire du deuxième moteur en fonction de la position angulaire véhiculée sur la liaison externe ; et des lignes d'alimentation en courant continu communes aux variateurs.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l'aide des dessins annexés, dans lesquels : les figures 1 a et 1 b, précédemment décrites, représentent deux vues en perspective d'un crible classique ; la figure 2 représente une vue en perspective partielle d'un crible, révélant un mode de réalisation de système d'indexation amélioré ; et la figure 3 représente un schéma simplifié de connexion de plusieurs variateurs alimentant respectivement les moteurs du système d'indexation de la figure 2.
Description d'un mode de réalisation préféré de l'invention
Afin de réduire les nuisances sonores, on prévoit de supprimer l'indexation mécanique des axes, et de la remplacer par une indexation électronique. Cela permet par ailleurs l'élimination de pièces de transmission susceptibles d'usure, notamment les courroies crantées.
A la figure 2, chacun des trois axes à balourd 10a, 10b, et 10c est entraîné par un moteur respectif 20a, 20b et 20c. Les moteurs sont commandés par trois variateurs respectifs (non représentés). Chaque variateur est d'un type permettant l'asservissement de la position angulaire du moteur qu'il commande sur une consigne externe.
L'un des groupes moteur/variateur est établi en tant que groupe « maître » et fournit la position angulaire de son moteur comme consigne aux deux autres groupes, que l'on désignera « groupes esclaves ». Il en résulte que les variateurs esclaves asservissent la position de leurs moteurs sur la position du moteur maître, de sorte que les trois moteurs se trouvent indexés en rotation.
Comme c'est l'indexation en rotation des axes à balourd que l'on recherche, on préférera relier les moteurs aux axes par une transmission directe, empêchant toute rotation relative de l'axe à balourd par rapport au rotor du moteur. On utilise pour cela, par exemple, des joints de Cardan 24. Ces joints de Cardan permettent le montage des moteurs sur le sol, ou sur un socle fixe par rapport au bâti 14, de manière que ces moteurs ne soient pas soumis aux vibrations de la carcasse.
La figure 3 représente un schéma de connexion des trois variateurs afin de réaliser l'asservissement souhaité des trois moteurs. Pour réduire le coût de conception et faciliter la maintenance, on préférera utiliser des variateurs d'usage courant disponibles dans le commerce. Dans cet exemple, on utilise des variateurs de la série « CFW » commercialisés par la société WEG. Ces variateurs disposent de toutes les fonctions requises pour réaliser le système d'indexation souhaité, à savoir l'asservissement de la position du moteur sur une consigne externe.
Chaque variateur CFW comprend une partie puissance, à gauche, et une partie commande, à droite. La partie puissance comprend un module redresseur et de filtrage 30 alimenté par le réseau triphasé. Le courant continu produit par le module 30 est fourni par deux lignes à un module hacheur 32 qui produit un signal triphasé modulé en amplitude et en fréquence pour alimenter le moteur 20.
La partie commande du variateur comprend un microcontrôleur CTRL qui commande les différents composants de la partie puissance en fonction de divers paramètres internes et externes. Le microcontrôleur comprend notamment une entrée POS pour recevoir la position angulaire du moteur, fournie par un capteur monté sur l'arbre du moteur, et un port de communication COMM destiné notamment à échanger des paramètres de fonctionnement avec les autres variateurs. Comme cela est représenté, les ports COMM des trois variateurs sont connectés à un bus commun. Un variateur CFW a deux modes de fonctionnement. Le mode « maître» est le mode normal, destiné à un fonctionnement de manière indépendante. Dans ce mode, le variateur utilise l'information de position du moteur pour asservir la vitesse de rotation en fonction d'une consigne utilisateur. Par ailleurs, il communique la position du moteur sur le port de communication COMM.
Dans le mode « esclave », un variateur CFW asservit la position du moteur sur la position que transmet un variateur maître sur le bus COMM. La position est éventuellement modifiée d'un décalage réglable par l'utilisateur sur le variateur. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, si le variateur maître commande le moteur 20a, le variateur esclave qui commande le moteur 20b sera réglé pour ajouter 90° à la position qu'il reçoit, tandis que le variateur qui commande le moteur 20c ajoute 0°. L'opérateur, en réglant le décalage du variateur qui commande le moteur central 20b, réglera l'orientation du balourd de l'axe central 10b, et donc l'inclinaison de l'axe de la trajectoire elliptique des vibrations. Un tel réglage ne pouvait être fait, sur une machine classique, que par une intervention mécanique relativement lourde, par exemple pour repositionner la courroie crantée par rapport aux poulies.
En procédant simplement comme décrit jusqu'à maintenant, c'est-à-dire en utilisant trois variateurs, l'un maître, et les deux autres esclaves, interconnectés seulement par le bus COMM, il s'avère que chaque variateur se trouve régulièrement dans des mauvaises conditions de fonctionnement et se met en mode sécurité. En fait, cela arrive lorsque le balourd entraîne le moteur par gravité et que le moteur se comporte en générateur.
Pour éviter ce problème, comme cela est représenté, les lignes véhiculant le courant continu dans chaque variateur sont reliées à un bus DC-Bus commun à tous les variateurs. Cela permet à l'énergie produite par un moteur se comportant transitoirement en générateur d'être redistribuée sur les autres moteurs au lieu d'être prélevée sur le secteur.
Il s'avère que les variateurs CFW ont des bornes B1 et B2 rendant les lignes de courant continu accessibles de l'extérieur, permettant cette connexion en bus sans modifier les variateurs.
Par ailleurs, chaque variateur comprend une borne B3 prévue pour connecter une résistance de freinage externe entre cette borne B3 et la borne B1. Un transistor 34 relie la borne B3 à la ligne connectée à la borne B2. La résistance de freinage est ainsi connectée entre les deux lignes de courant continu lorsque le transistor 34 est passant. Le transistor 34 est rendu passant par le microcontrôleur CTRL lorsque l'on souhaite arrêter le moteur. L'énergie produite par le moteur, fonctionnant alors en générateur, est dissipée dans la résistance.
Dans le schéma de la figure 3, il faudrait normalement connecter une résistance de freinage à chaque variateur. Une résistance de freinage, devant être capable de dissiper plusieurs kilowatts pendant quelques secondes, est un composant coûteux qui doit être monté sur un dissipateur thermique.
Pour éviter cela, on n'équipe que le variateur maître d'une résistance de freinage 36. En effet, compte tenu que les lignes de courant continu sont communes aux trois variateurs, le transistor du variateur maître assure la gestion de la résistance de freinage unique pour tous les variateurs.
De nombreuses variantes et modifications des modes de réalisation décrits ici apparaîtront à l'homme du métier. Le système d'indexation des axes a été décrit en relation avec trois axes à balourd, qui en est l'application la plus utile, mais il s'applique de façon générale à tout système de génération de vibrations comportant au moins deux axes à balourd.

Claims

Revendications
1. Système de génération de vibrations pour un crible, comprenant deux axes à balourd parallèles (10a, 10b) tournant en synchronisme, caractérisé en ce qu'il comprend :
• deux moteurs (20a, 20b) agencés pour entraîner respectivement les deux axes à balourd de manière indépendante mécaniquement ;
• un premier variateur (CFW) agencé pour commander un premier (20a) des moteurs, ce variateur étant configuré dans un mode maître où il communique sur une liaison externe (COMM) la position angulaire du premier moteur ;
• un deuxième variateur (CFW) agencé pour commander le deuxième moteur (20b), connecté à ladite liaison externe (COMM) et configuré dans un mode esclave où il asservit la position angulaire du deuxième moteur en fonction de la position angulaire véhiculée sur la liaison externe ; et
• des lignes d'alimentation en courant continu (DC-Bus) communes aux variateurs.
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel les moteurs sont montés sur un socle fixe par rapport au bâti (14) du crible et sont reliés à leurs axes à balourd respectifs par des joints de Cardan (24).
3. Système selon la revendication 1 , dans lequel chaque variateur comprend une borne (B3) de connexion d'une résistance de freinage, les variateurs étant connectés ensemble à une résistance de freinage commune (36) par l'intermédiaire du variateur maître.
4. Système selon la revendication 1 , comprenant :
• trois axes à balourd parallèles dans un même plan, les balourds des deux axes externes (10a, 10c) ayant la même orientation radiale, et le balourd de l'axe central (10b) ayant une orientation radiale distincte de celle des axes externes ; • un troisième moteur (20c) agencé pour entraîner le troisième axe à balourd (10c) ; et
• un troisième variateur, en mode esclave, agencé pour asservir la position angulaire du troisième moteur en fonction de la position angulaire véhiculée sur la liaison externe (COMM).
5. Système selon la revendication 4, dans lequel chaque variateur esclave asservit la position angulaire de son moteur sur la position angulaire véhiculée sur la liaison externe (COMM), modifiée par un décalage réglable sur le variateur.
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