EP4153518A1 - Procédé et système de détection d'un défaut de trancanage - Google Patents

Procédé et système de détection d'un défaut de trancanage

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Publication number
EP4153518A1
EP4153518A1 EP21732461.5A EP21732461A EP4153518A1 EP 4153518 A1 EP4153518 A1 EP 4153518A1 EP 21732461 A EP21732461 A EP 21732461A EP 4153518 A1 EP4153518 A1 EP 4153518A1
Authority
EP
European Patent Office
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link
difference
winding
guide pulley
longitudinal axis
Prior art date
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Pending
Application number
EP21732461.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Hugues CENNI
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.)
Conductix Wampfler France
Original Assignee
Conductix Wampfler France
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 Conductix Wampfler France filed Critical Conductix Wampfler France
Publication of EP4153518A1 publication Critical patent/EP4153518A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2848—Arrangements for aligned winding
    • B65H54/2854—Detection or control of aligned winding or reversal
    • B65H54/2857—Reversal control
    • B65H54/2866—Reversal control by detection of position, or distance made of the traverser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
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    • B65H54/2854—Detection or control of aligned winding or reversal
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    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2848—Arrangements for aligned winding
    • B65H54/2854—Detection or control of aligned winding or reversal
    • B65H54/2869—Control of the rotating speed of the reel or the traversing speed for aligned winding
    • B65H54/2878—Control of the rotating speed of the reel or the traversing speed for aligned winding by detection of incorrect conditions on the wound surface, e.g. material climbing on the next layer, a gap between windings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/80—Arangement of the sensing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/80—Arangement of the sensing means
    • B65H2553/81—Arangement of the sensing means on a movable element

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for detecting a cutting defect.
  • the winding of the link on the spool is regular, that is to say that the link is wound on the spool in the form of one or more successive layers of contiguous turns or having a minimum of play between them.
  • Such a regular winding makes it possible to ensure the mechanical integrity of the link and also to allow the link to unwind with a substantially constant link tension.
  • the link winding system is provided with a trancanage system, which comprises a guide pulley arranged opposite the spool, adapted to control the location of each new turn relative to the turns already deposited on the soul of the coil.
  • a trancanage system which comprises a guide pulley arranged opposite the spool, adapted to control the location of each new turn relative to the turns already deposited on the soul of the coil.
  • the width of the coil which corresponds to the distance between the two flanges, is not always known precisely.
  • the coil is made of molded plastic, there may be significant dimensional variations between two similar coils.
  • the flanks may move apart under the effect of the pressure of the link, which affects the filling of the spool. Such a defect can be observed visually by an operator and corrected by modifying the dimension of the inversion positions.
  • the document JPH09276932 describes a trancanage system for winding an optical fiber on a spool, comprising a motor provided with a rotary encoder, a ball screw coupled to the motor and to the spool to drive the spool in translation alternately in two directions. trancanage opposite a fixed pulley.
  • the motor changes direction of rotation according to data from proximity sensors arranged on a support, which detect the position of the spool flanges.
  • the device further comprises a sensor for detecting the position of the optical fiber, and a control device which controls the direction of rotation of the motor based on a fiber speed signal at the pulley and a cutting position signal supplied by the encoder.
  • a curve is drawn representing the position of the wire at the time of a change in cutting direction, detected by the detector.
  • the presence of a bump indicates an excess thickness of the coil at a flange of the coil.
  • the control device adjusts the position of reversal of direction of slicing. This results in a reduction of the bump to the next reverse position.
  • the document JPH08217333 describes a trancanage system comprising a sensor for measuring the distance of the axis of the guide pulley relative to one of the flanges of the spool.
  • the instant of change of direction of cutting is determined on the basis of geometric considerations.
  • the direction of cutting is reversed when the distance between the wire and the flange is less than half the diameter of the wire.
  • the document JPH08217330 describes a trancanage system in which the wire running and winding speeds on the spool are controlled by means of respective encoders, so as to equalize these two speeds.
  • An aim of the invention is to design a method for detecting a cutting defect which can be implemented automatically.
  • this detection method must also be compatible with a method for automatically correcting the cutting defect.
  • the invention proposes a method for detecting a trancanage defect during the winding of a link on a spool driven in rotation about a longitudinal axis, the link being guided by a guide pulley in reciprocating translation with respect to the reel along said longitudinal axis between two inversion positions, comprising: - the measurement of the position of the guide pulley relative to the reel along the longitudinal axis over time, - the measurement of the position of a device for regulating the running speed of the link on the guide pulley over time,
  • the device for regulating the running speed of the link is a puppet comprising a pulley arranged at the end of an arm capable of pivoting about a horizontal axis against the force of return of a spring, and in which the measured position is the angular position of the puppet arm relative to a vertical axis.
  • the measurement of the position of the regulation device is carried out in a measurement window including each inversion position.
  • the minimum and maximum positions of the regulation device are determined in each measurement window and the differences between each respective minimum or maximum position and the reference position of the regulation device are calculated.
  • the method comprises the comparison of the absolute values of said deviations and the determination:
  • a trancanage error can be determined as being equal to:
  • Another object of the invention relates to a system for detecting a trancanage defect during the winding of a link on a spool driven in rotation about a longitudinal axis, the link being guided by a guide pulley in alternative translation by relative to the coil along said longitudinal axis between two inversion positions.
  • Said system comprises:
  • a first sensor adapted to measure the position of the guide pulley relative to the spool along the longitudinal axis over time
  • a second sensor suitable for measuring the position of a device for regulating the running speed of the link on the guide pulley over time
  • control unit configured for:
  • the device for regulating the running speed of the link is a puppet comprising a pulley arranged at the end of an arm capable of pivoting about a horizontal axis against the force of return of a spring, and in which the measured position is the angular position of the puppet arm relative to a vertical axis.
  • Another object of the invention relates to a system for winding a link on a coil driven in rotation about a longitudinal axis, comprising:
  • a winder configured to drive the spool in rotation around the longitudinal axis
  • a regulating device arranged upstream of the guide pulley on the path of the link to regulate the running speed of the link
  • the winder is configured to drive the spool only in rotation, the system including an actuator configured to translate the guide pulley along the longitudinal axis.
  • the guide pulley is fixed and the winder includes an actuator configured to drive the spool in rotation and in translation relative to the guide pulley.
  • the invention relates to a link winder comprising a winding system as described above.
  • FIG. 1 is an overall view of a system for winding a link on a reel in which the method of detecting a cutting defect according to the invention is implemented;
  • FIG. 2 is a block diagram of the position measurement of the device for regulating the speed of the link.
  • Figure 1 is an overview of a system for winding an L-link on a spool.
  • a system is generally part of a reel, which is a machine whose function is to store said link on a spool, for example after its manufacture or after a link test.
  • the link can be an electrical cable, an optical fiber or a bundle of optical fibers, a mechanical cable, a hydraulic or pneumatic conduit or any other suitable means for transporting a fluid or transmitting energy and / or signals.
  • the coil 1 comprises a cylindrical core 10 intended to receive the link in the form of regularly wound turns, and two flanges 11, 12 intended to retain the link on the core.
  • the spool is integral with a winder (not shown) comprising a motor adapted to drive the spool in rotation along a longitudinal axis X which is the axis of revolution of the cylindrical core 10.
  • the spool can be found at the output of a link production machine, in particular an extrusion line, a link testing machine, or any other machine in which the link is scrolled before winding it on. the coil.
  • the reel can be an integral part of said machine or be juxtaposed to it.
  • the winding of the link on the spool is made in the form of helical layers with contiguous turns, obtained by combining two movements:
  • the X axis is located in a horizontal plane, which is generally parallel to the ground plane of the installation in which the winding of the link is implemented.
  • the trancanage system comprises a device for regulating the running speed of the link and a guide pulley for the link.
  • the device for regulating the speed of the link is represented in the form of a puppet 3 which comprises an arm 31 movable in pivoting about an axis perpendicular to the axis X against the return force of a spring (not shown), and a pulley 30 arranged at the end of the arm opposite the pivot axis.
  • axis 31 is collinear with a vertical axis Z, but it can be tilted to one side or the other with respect to this axis.
  • the angular position of the arm 31 is adjusted to regulate differences in the speed of travel of the link.
  • the guide pulley 2 is located between the puppet 3 and the reel 1 on the path of the link.
  • pulley 2 The function of pulley 2 is to bring the link opposite the core of the coil to guide its winding.
  • the pulley 32 which is arranged upstream of the puppet on the path of the link, makes it possible to increase the tie-down on the puppet 30 and to keep the entry angle on the puppet constant.
  • the pulley 21 fulfills the function of a compensator configured so that the length between the puppet and the trancanage system is the same, whatever the position of the guide pulley. Pulley 21 moves along the X axis a half trenching step with each trenching step.
  • the coil is fixed in translation and the guide pulley is movable in reciprocating translation along the X axis of the coil.
  • the guide pulley 2 is thus secured to a belt 20.
  • a motor (not shown) moves the belt in reciprocating translation along the X axis.
  • the guide pulley may be fixed in translation and the spool could be movable in translation (in addition to its rotational movement) along the X axis.
  • the movement of the guide pulley 2 relative to the reel is carried out alternately in both directions, between two reversal positions which are the extreme positions of movement of the guide pulley relative to the reel.
  • Said inversion positions are determined as a function of the position of the flanges, in order to ensure that the first and the last turn of each helical ply are positioned as close as possible to each flange, so as not to generate hollows in the outer surface of the plies.
  • the reversal positions can be determined when loading a new coil, by measuring the positions of one of the flanges relative to the other which is considered to be the origin of the measurement.
  • the slicing system comprises several sensors, which are usually present in the slicing systems on the market and therefore do not need to be specifically added for the implementation of the invention.
  • a first sensor makes it possible to measure the position of the guide pulley 2 relative to the coil 1 along the X axis over time.
  • This sensor can for example be an encoder of the motor actuating the belt integral with the guide pulley.
  • a second sensor makes it possible to measure the angular position of the puppet 3 relative to the Z axis over time.
  • the system further comprises a control unit comprising at least one processor suitable for implementing algorithms for calculating a cutting defect.
  • the control unit receives measurement data from the various sensors.
  • the processor determines a difference between the angular position of the puppet and a reference angular position at each inversion position.
  • the processor detects the formation of a hollow or a bump in the winding.
  • Figure 2 illustrates the principle of measuring the angular position of the puppet.
  • the x-axis is a time axis.
  • the y-axis represents the position of the guide pulley and the angular position of the puppet (arbitrary units).
  • the triangular graph P2 represents the evolution of the position of the guide pulley as a function of time. This position changes periodically between two successive inversion positions Pi1 and Pi2, which correspond to the points of the triangles.
  • Curve P3 represents the change in the angular position of the puppet relative to the Z axis over time.
  • the P3r curve represents the evolution of a reference angular position of the puppet relative to the Z axis over time.
  • said reference angular position takes two different constant values during a forward and a return of the guide pulley between the two inversion positions Pi 1, Pi2.
  • the angular position of the puppet is not measured punctually at each inversion position, but in a measurement time window F including each inversion.
  • the reference angular position P3r can be determined as being the arithmetic mean of the instantaneous angular positions of the puppet measured during the opening of the window during a certain number of measurements (for example 50 measurements) preceding the measurement in progress, for the same inversion position Pi1 or Pi2. This makes it possible to smooth the measurement and avoid taking into account small disturbances without altering the useful signal linked to the real movement of the puppet.
  • the instantaneous angular position of the puppet is recorded.
  • the minimum p3min and maximum p3max positions in window F are determined and saved.
  • a deviation Amin equal to the deviation between the reference position P3r and the minimum angular position p3min of the puppet in the corresponding window in the corresponding window
  • a deviation Amax equal to l 'difference between the reference position P3r and the maximum angular position p3max of the puppet in said window.
  • the Amin gap incorporates an offset applied to the minimum position p3min to take into account the fact that the puppet has a natural (decreasing) movement in the inversion.
  • This offset is a function of the winding speed of the link.
  • the control unit may include a memory in which are stored various predetermined values of the offset to be applied depending on the winding speed.
  • a hollow is characterized by a smaller link winding radius; therefore, for a given spool rotational speed, the wound link length is smaller, which results in the pad moving in the direction of increasing the Amax gap.
  • An absolute value of Amax greater than the absolute value of Amin is therefore representative of the formation of a hollow in the winding.
  • a bump is characterized by a larger link winding radius; therefore, for a given spool rotation speed, the wound link length is greater, which results in a movement of the pad in the direction of an increase in the Amin gap.
  • An absolute value of Amax lower than the absolute value of Amin is therefore representative of the formation of a bump in the winding.
  • a trancanage error is the greatest absolute value of the Amax and Amin deviations. In the case where these two deviations have similar values, we will favor the detection of a hollow because the detection of a hollow is more significant than that of a bump, which is biased by the offset which is not determined with precision.
  • the value Amax will be assigned to the cutting error. If the absolute value of Amin is greater than the absolute value of Amax to which an offset function of the winding speed is added, the value Amin will be assigned to the cutting error. If the absolute values of Amax and Amin are close, the value Amax will be assigned to the cutting error.
  • the invention has the advantage of using a sensor integrated into this control device to detect a cutting fault, without requiring any additional measuring means.
  • the implementation of the detection of the cutting defect therefore does not require any structural modification of the cutting system and can therefore be carried out at a lower cost.

Landscapes

  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Filamentary Materials, Packages, And Safety Devices Therefor (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de détection d'un défaut de trancanage lors de l'enroulement d'un lien (L) sur une bobine (1) entraînée en rotation autour d'un axe longitudinal (X), le lien (L) étant guidé par une poulie de guidage (2) en translation alternative par rapport à la bobine (1) selon ledit axe longitudinal (X) entre deux positions d'inversion, comprenant : - la mesure de la position de la poulie de guidage (2) par rapport à la bobine (1) selon l'axe longitudinal (X) au cours du temps, - la mesure de la position (P2) d'un dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien sur la poulie de guidage au cours du temps, - à partir desdites mesures, la détermination d'un écart entre la position (P3) du dispositif de régulation et une position de référence (P3r) à chaque position d'inversion (Pi1, Pi2), et - à partir dudit écart, la détection de la formation d'un creux ou d'une bosse dans l'enroulement.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE DETECTION D’UN DEFAUT DE TRANCANAGE
DOMAINE DE L'INVENTION
L’invention concerne un procédé et un système de détection d’un défaut de trancanage.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Il existe un certain nombre d’applications dans lesquelles un lien destiné à transporter un fluide ou transmettre de l’énergie et/ou des signaux (par exemple, un courant électrique, des signaux optiques, une tension mécanique, un fluide, etc.) doit être enroulé sur une bobine, afin d’être transporté, stocké et/ou utilisé.
En général, il est nécessaire que l’enroulement du lien sur la bobine soit régulier, c’est-à-dire que le lien soit enroulé sur la bobine sous la forme d’une ou plusieurs couches successives de spires jointives ou présentant un minimum de jeu entre elles. Un tel enroulement régulier permet en effet d’assurer l’intégrité mécanique du lien et de permettre également un déroulement du lien avec une tension du lien sensiblement constante.
A cet effet, le système d’enroulement du lien est pourvu d’un système de trancanage, qui comprend une poulie de guidage agencée en regard de la bobine, adaptée pour contrôler l’emplacement de chaque nouvelle spire par rapport aux spires déjà déposées sur l’âme de la bobine. Lors de l’enroulement du lien, la bobine est entraînée en rotation autour de l’axe de révolution de l’âme, et la poulie de guidage est entraînée en translation alternative par rapport à la bobine (ou inversement) dans une direction parallèle audit axe, entre deux positions d’inversion qui sont situées au voisinage de chacun des deux flasques de la bobine.
Il peut cependant arriver que, en raison d’un réglage défectueux des positions d’inversion de la poulie de guidage, une longueur trop importante du lien s’accumule au voisinage d’un flasque de la bobine, se traduisant par une bosse au niveau de la surface extérieure de l’ensemble des spires, ou, au contraire, que le lien ne soit pas enroulé jusqu’au flasque, engendrant un creux au niveau de la surface extérieure de l’ensemble des spires.
En effet, la largeur de la bobine, qui correspond à la distance entre les deux flasques, n’est pas toujours connue avec précision. Par exemple, si la bobine est réalisée en plastique moulé, il peut exister des variations dimensionnelles significatives entre deux bobines similaires.
Par ailleurs, au fur et à mesure de l’enroulement du lien sur la bobine, les flancs peuvent s’écarter sous l’effet de la pression du lien, ce qui affecte le remplissage de la bobine. Un tel défaut peut être observé visuellement par un opérateur et corrigé par une modification de la cote des positions d’inversion.
Cependant, cette détection est peu précise et peut n’être réalisée que lorsqu’un défaut d’enroulement significatif a été observé, ce qui n’est pas satisfaisant.
Le document JPH09276932 décrit un système de trancanage pour enrouler une fibre optique sur une bobine, comprenant un moteur muni d’un encodeur rotatif, une vis à bille couplée au moteur et à la bobine pour entraîner la bobine en translation de manière alternative dans deux sens de trancanage en regard d’une poulie fixe. Le moteur change de sens de rotation en fonction de données de capteurs de proximité agencés sur un support, qui détectent la position des flasques de la bobine. Le dispositif comprend en outre un capteur de détection de la position de la fibre optique, et un dispositif de contrôle qui contrôle le sens de rotation du moteur en fonction d’un signal de vitesse de la fibre au niveau de la poulie et d’un signal de position de trancanage fourni par l’encodeur. On trace une courbe représentant la position du fil au moment d’un changement de sens de trancanage, détectée par le détecteur. La présence d’une bosse indique une surépaisseur du bobinage au niveau d’un flasque de la bobine. En réaction à la détection d’une telle surépaisseur, le dispositif de contrôle ajuste la position d’inversion de sens de trancanage. Il en résulte une réduction de la bosse à la position d’inversion suivante.
Le document JPH08217333 décrit un système de trancanage comprenant un capteur de mesure de distance de l’axe de la poulie de guidage par rapport à l’un des flasques de la bobine. L’instant de changement de sens de trancanage est déterminé sur la base de considérations géométriques. Le sens de trancanage est inversé lorsque la distance entre le fil et le flasque est inférieure à la moitié du diamètre du fil.
Le document JPH08217330 décrit un système de trancanage dans lequel on contrôle les vitesses de défilement du fil et d’enroulement sur la bobine au moyen d’encodeurs respectifs, de sorte à égaliser ces deux vitesses.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l’invention est de concevoir un procédé de détection d’un défaut de trancanage qui puisse être mis en oeuvre automatiquement.
De manière avantageuse, ce procédé de détection doit également être compatible avec un procédé de correction automatique du défaut de trancanage.
A cet effet, l’invention propose un procédé de détection d’un défaut de trancanage lors de l’enroulement d’un lien sur une bobine entraînée en rotation autour d’un axe longitudinal, le lien étant guidé par une poulie de guidage en translation alternative par rapport à la bobine selon ledit axe longitudinal entre deux positions d’inversion, comprenant : - la mesure de la position de la poulie de guidage par rapport à la bobine selon l’axe longitudinal au cours du temps, - la mesure de la position d’un dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien sur la poulie de guidage au cours du temps,
- à partir desdites mesures, la détermination d’un écart entre la position du dispositif de régulation et une position de référence à chaque position d’inversion, et
- à partir dudit écart, la détection de la formation d’un creux ou d’une bosse dans l’enroulement.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien est un pantin comprenant une poulie agencée à l’extrémité d’un bras apte à pivoter autour d’un axe horizontal à l’encontre de l’effort de rappel d’un ressort, et dans lequel la position mesurée est la position angulaire du bras du pantin par rapport à un axe vertical.
Dans le présent texte, on entend par « horizontale » une direction perpendiculaire à la direction de la pesanteur, et par « verticale » la direction de la pesanteur.
De manière particulièrement avantageuse, la mesure de la position du dispositif de régulation est réalisée dans une fenêtre de mesure englobant chaque position d’inversion.
De préférence, on détermine les positions minimale et maximale du dispositif de régulation dans chaque fenêtre de mesure et on calcule des écarts entre chaque position minimale ou maximale respective et la position de référence du dispositif de régulation.
De manière particulièrement avantageuse, le procédé comprend la comparaison des valeurs absolues desdits écarts et la détermination :
- de la formation d’un creux dans l’enroulement si la valeur absolue de l’écart entre la position maximale et la position de référence est supérieure à la valeur absolue de l’écart entre la position minimale et la position de référence,
- de la formation d’une bosse dans l’enroulement si la valeur absolue de l’écart entre la position maximale et la position de référence est inférieure à la valeur absolue de l’écart entre la position minimale et la position de référence.
A partir des écarts ainsi calculés, on peut déterminer une erreur de trancanage comme étant égale à :
- l’écart entre la position maximale et la position de référence si ledit écart est supérieur en valeur absolue à l’écart entre la position minimale et la position de référence, et
- l’écart entre la position minimale et la position de référence si ledit écart est supérieur en valeur absolue à l’écart entre la position minimale et la position de référence auquel est ajouté un décalage fonction de la vitesse de rotation de la bobine,
- l’écart entre la position maximale et la position de référence dans les autres cas.
Un autre objet de l’invention concerne un système de détection d’un défaut de trancanage lors de l’enroulement d’un lien sur une bobine entraînée en rotation autour d’un axe longitudinal, le lien étant guidé par une poulie de guidage en translation alternative par rapport à la bobine selon ledit axe longitudinal entre deux positions d’inversion. Ledit système comprend :
- un premier capteur adapté pour mesurer la position de la poulie de guidage par rapport à la bobine selon l’axe longitudinal au cours du temps,
- un second capteur adapté pour mesurer la position d’un dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien sur la poulie de guidage au cours du temps,
- une unité de contrôle configurée pour :
(a) à partir de données de mesure des premier et second capteurs, déterminer un écart entre la position du dispositif de régulation et une position de référence à chaque position d’inversion, et
(b) à partir dudit écart, détecter la formation d’un creux ou d’une bosse dans l’enroulement.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien est un pantin comprenant une poulie agencée à l’extrémité d’un bras apte à pivoter autour d’un axe horizontal à l’encontre de l’effort de rappel d’un ressort, et dans lequel la position mesurée est la position angulaire du bras du pantin par rapport à un axe vertical.
Un autre objet de l’invention concerne un système d’enroulement d’un lien sur une bobine entraînée en rotation autour d’un axe longitudinal, comprenant :
- un bobinoir configuré pour entraîner la bobine en rotation autour de l’axe longitudinal,
- une poulie de guidage du lien en translation alternative par rapport à la bobine selon l’axe longitudinal entre deux positions d’inversion, de sorte à réaliser un enroulement hélicoïdal régulier du lien guidé par la poulie sur la bobine,
- un dispositif de régulation agencé en amont de la poulie de guidage sur le trajet du lien pour réguler la vitesse de défilement du lien,
- un système de détection d’un défaut de trancanage tel que décrit ci-dessus.
Dans certains modes de réalisation, le bobinoir est configuré pour entraîner la bobine uniquement en rotation, le système comprenant un actionneur configuré pour entraîner en translation la poulie de guidage le long de l’axe longitudinal.
Dans d’autres modes de réalisation, la poulie de guidage est fixe et le bobinoir comprend un actionneur configuré pour entraîner la bobine en rotation et en translation par rapport à la poulie de guidage.
Enfin, l’invention concerne un enrouleur de lien comprenant un système d’enroulement tel que décrit ci-dessus. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue d’ensemble d’un système d’enroulement d’un lien sur une bobine dans lequel est mis en oeuvre le procédé de détection d’un défaut de trancanage selon l’invention ;
- la figure 2 est un schéma de principe de la mesure de position du dispositif de régulation de la vitesse du lien.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
La figure 1 est une vue d’ensemble d’un système d’enroulement d’un lien L sur une bobine. Un tel système fait généralement partie d’un enrouleur, qui est une machine dont la fonction est de ranger ledit lien sur une bobine, par exemple à l’issue de sa fabrication ou d’un test du lien.
Le lien peut être un câble électrique, une fibre optique ou un faisceau de fibres optiques, un câble mécanique, un conduit hydraulique ou pneumatique ou tout autre moyen approprié pour transporter un fluide ou transmettre de l’énergie et/ou des signaux.
La bobine 1 comprend une âme cylindrique 10 destinée à recevoir le lien sous la forme de spires enroulées régulièrement, et deux flasques 11 , 12 destinés à retenir le lien sur l’âme.
La bobine est solidaire d’un bobinoir (non représenté) comprenant un moteur adapté pour entraîner la bobine en rotation selon un axe longitudinal X qui est l’axe de révolution de l’âme cylindrique 10.
La bobine peut se trouver en sortie d’une machine de production du lien, notamment une ligne d’extrusion, d’une machine de test du lien, ou de toute autre machine dans laquelle on fait défiler le lien avant de l’enrouler sur la bobine. L’enrouleur peut faire partie intégrante de ladite machine ou être juxtaposé à celle-ci.
La machine n’a pas été représentée sur la figure 1 , hormis un cabestan de sortie 4, qui a pour fonction d’appliquer une tension mécanique dans le lien.
Entre le cabestan 4 et la bobine sont agencées un certain nombre de poulies, dont l’une est désignée par le repère 32 et l’autre est désignée par le repère 21 , mais qui n’ont pas nécessairement été toutes représentées sur la figure 1.
L’enroulement du lien sur la bobine est réalisé sous la forme de nappes hélicoïdales à spires jointives, obtenues en combinant deux mouvements :
- la rotation de la bobine autour de l’axe X,
- le déplacement axial (c’est-à-dire selon l’axe X) du lien, réalisé au moyen d’un système de trancanage, qui a pour fonction de réaliser un enroulement hélicoïdal régulier du lien sur la bobine en déplaçant axialement le point d’entrée du fil proportionnellement à la rotation de la bobine.
En général, l’axe X est situé dans un plan horizontal, qui est généralement parallèle au plan du sol de l'installation dans laquelle est mis en oeuvre l’enroulement du lien.
Le système de trancanage comprend un dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien et une poulie de guidage du lien.
Le dispositif de régulation de la vitesse du lien est représenté sous la forme d’un pantin 3 qui comprend un bras 31 mobile en pivotement autour d’un axe perpendiculaire à l’axe X à l’encontre de l’effort de rappel d’un ressort (non représenté), et une poulie 30 agencée à l’extrémité du bras opposée à l’axe de pivotement. Sur la figure 1 , l’axe 31 est colinéaire avec un axe vertical Z, mais il peut être incliné d’un côté ou l’autre par rapport à cet axe.
La position angulaire du bras 31 est ajustée pour réguler des différences de vitesse de défilement du lien.
La poulie de guidage 2 est située entre le pantin 3 et la bobine 1 sur la trajectoire du lien.
La poulie 2 a pour fonction d’amener le lien en regard de l’âme de la bobine pour guider son enroulement.
La poulie 32, qui est agencée en amont du pantin sur le trajet du lien, permet d’augmenter l’embarrage sur le pantin 30 et de maintenir constant l’angle d’entrée sur le pantin.
La poulie 21 remplit la fonction de compensateur configuré pour que la longueur entre le pantin et le système de trancanage soit la même, quelle que soit la position de la poulie de guidage. La poulie 21 se déplace le long de l’axe X d’un demi pas de trancanage à chaque pas de trancanage.
Dans le mode de réalisation illustré, la bobine est fixe en translation et la poulie de guidage est mobile en translation alternative selon l’axe X de la bobine. La poulie de guidage 2 est ainsi solidaire d’une courroie 20. Un moteur (non représenté) déplace la courroie en translation alternative selon l’axe X.
Dans un mode de réalisation alternatif (non représenté), la poulie de guidage peut être fixe en translation et la bobine pourrait être mobile en translation (en plus de son mouvement de rotation) le long de l’axe X.
Le déplacement de la poulie de guidage 2 par rapport à la bobine est réalisé alternativement dans les deux sens, entre deux positions d’inversion qui sont les positions extrêmes de déplacement de la poulie de guidage par rapport à la bobine.
Lesdites positions d’inversion sont déterminées en fonction de la position des flasques, afin d’assurer que la première et la dernière spire de chaque nappe hélicoïdale soient positionnées au plus près de chaque flasque, afin de ne pas générer de creux dans la surface extérieure des nappes.
En pratique, les positions d’inversion peuvent être déterminées lors du chargement d’une nouvelle bobine, en mesurant les positions de l’un des flasques par rapport à l’autre qui est considéré comme origine de la mesure.
Le système de trancanage comprend plusieurs capteurs, qui sont habituellement présents dans les systèmes de trancanage du marché et ne nécessitent donc pas d’être spécifiquement ajoutés pour la mise en oeuvre de l’invention.
Un premier capteur permet de mesurer la position de la poulie de guidage 2 par rapport à la bobine 1 selon l’axe X au cours du temps. Ce capteur peut par exemple être un encodeur du moteur actionnant la courroie solidaire de la poulie de guidage.
Un deuxième capteur permet de mesurer la position angulaire du pantin 3 par rapport à l’axe Z au cours du temps.
Le système comprend en outre une unité de contrôle comprenant au moins un processeur adapté pour mettre en oeuvre des algorithmes de calcul d’un défaut de trancanage.
L’unité de contrôle reçoit les données de mesure des différents capteurs.
A partir de ces données, le processeur détermine un écart entre la position angulaire du pantin et une position angulaire de référence à chaque position d’inversion.
A partir de l’écart ainsi déterminé, le processeur détecte la formation d’un creux ou d’une bosse dans l’enroulement.
La figure 2 illustre le principe de la mesure de la position angulaire du pantin.
L’axe des abscisses est un axe temporel.
L’axe des ordonnées représente la position de la poulie de guidage et la position angulaire du pantin (unités arbitraires).
Le graphe triangulaire P2 représente l’évolution de la position de la poulie de guidage en fonction du temps. Cette position évolue périodiquement entre deux positions d’inversion successives Pi1 et Pi2, qui correspondent aux pointes des triangles.
La courbe P3 représente l’évolution de la position angulaire du pantin par rapport à l’axe Z au cours du temps.
La courbe P3r représente l’évolution d’une position angulaire de référence du pantin par rapport à l’axe Z au cours du temps. Sur la figure 2, on observe que ladite position angulaire de référence prend deux valeurs constantes différentes au cours d’un aller et d’un retour de la poulie de guidage entre les deux positions d’inversion Pi 1 , Pi2.
De manière particulièrement avantageuse, la position angulaire du pantin n’est pas mesurée ponctuellement à chaque position d’inversion, mais dans une fenêtre temporelle de mesure F englobant chaque inversion. La position angulaire de référence P3r peut être déterminée comme étant la moyenne arithmétique des positions angulaires instantanées du pantin mesurées lors de l’ouverture de la fenêtre lors d’un certain nombre de mesures (par exemple 50 mesures) précédant la mesure en cours, pour une même position d’inversion Pi1 ou Pi2. Ceci permet de lisser la mesure et d’éviter la prise en compte de faibles perturbations sans altérer le signal utile lié au mouvement réel du pantin.
Entre l’ouverture et la fermeture de ladite fenêtre de mesure, la position angulaire instantanée du pantin est enregistrée. Les positions minimale p3min et maximale p3max dans la fenêtre F sont déterminées et sauvegardées.
A partir de ces mesures, on détermine, pour chaque position d’inversion, un écart Amin égal à l’écart entre la position de référence P3r et la position angulaire minimale p3min du pantin dans la fenêtre correspondante, et un écart Amax égal à l’écart entre la position de référence P3r et la position angulaire maximale p3max du pantin dans ladite fenêtre.
De manière particulièrement avantageuse, l’écart Amin intègre un décalage (offset) appliqué à la position minimale p3min pour tenir compte du fait que le pantin a un mouvement naturel (décroissant) à l’inversion. Ce décalage est fonction de la vitesse d’enroulement du lien. L’unité de contrôle peut comprendre une mémoire dans laquelle sont enregistrées différentes valeurs prédéterminées du décalage à appliquer en fonction de la vitesse d’enroulement.
La comparaison des valeurs absolues des deux écarts Amin et Amax dans une même fenêtre permet de détecter une tendance à la formation d’un creux ou d’une bosse dans l’enroulement.
En effet, un creux se caractérise par un rayon d’enroulement du lien plus petit ; par conséquent, pour une vitesse de rotation de la bobine donnée, la longueur de lien enroulée est plus petite, ce qui se traduit par un déplacement du patin dans le sens d’une augmentation de l’écart Amax. Une valeur absolue de Amax supérieure à celle la valeur absolue de Amin est donc représentative de la formation d’un creux dans l’enroulement.
Au contraire, une bosse se caractérise par un rayon d’enroulement du lien plus grand ; par conséquent, pour une vitesse de rotation de la bobine donnée, la longueur de lien enroulée est plus grande, ce qui se traduit par un déplacement du patin dans le sens d’une augmentation de l’écart Amin. Une valeur absolue de Amax inférieure à la valeur absolue de Amin est donc représentative de la formation d’une bosse dans l’enroulement.
On peut alors définir une erreur de trancanage comme étant la plus grande valeur absolue des écarts Amax et Amin. Dans le cas où ces deux écarts ont des valeurs proches, on privilégiera la détection d’un creux car la détection d’un creux est plus significative que celle d’une bosse, qui est biaisée par le décalage qui n’est pas déterminé avec précision. Ainsi, en pratique, si la valeur absolue de Amax est supérieure à celle de Amin, on affectera la valeur Amax à l’erreur de trancanage. Si la valeur absolue de Amin est supérieure à la valeur absolue de Amax à laquelle est ajoutée un décalage fonction de la vitesse d’enroulement, on affectera la valeur Amin à l’erreur de trancanage. Si les valeurs absolues de Amax et Amin sont proches, on affectera la valeur Amax à l’erreur de trancanage.
Dans la mesure où l’amplitude des oscillations du pantin augmente avec la vitesse de rotation de la bobine, il est possible d’appliquer un terme d’harmonisation de l’erreur, proportionnel à la vitesse de la bobine, pour avoir un même ordre de grandeur de l’erreur pour un même écart, indépendamment de la vitesse de la bobine.
Bien que la description du procédé de détection du défaut de trancanage ait été faite pour un pantin de régulation, fréquemment employé notamment pour l’enroulement de liens fins et/ou fragiles, dont on mesure une position angulaire par rapport à la verticale, l’homme du métier pourra employer tout autre dispositif de régulation doté d’un capteur de position, et exploiter les mesures de cette position dans une fenêtre de mesure englobant chaque position d’inversion, selon le même principe que celui exposé ci-dessus.
Quel que soit le dispositif de régulation employé, l’invention présente l’avantage d’utiliser un capteur intégré à ce dispositif de régulation pour détecter un défaut de trancanage, sans nécessiter un quelconque moyen de mesure supplémentaire. L’implémentation de la détection du défaut de trancanage ne nécessite donc pas de modification structurelle du système de trancanage et peut donc être réalisée à moindre coût.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de détection d’un défaut de trancanage lors de l’enroulement d’un lien (L) sur une bobine (1 ) entraînée en rotation autour d’un axe longitudinal (X), le lien (L) étant guidé par une poulie de guidage (2) en translation alternative par rapport à la bobine (1 ) selon ledit axe longitudinal (X) entre deux positions d’inversion, comprenant :
- la mesure de la position de la poulie de guidage (2) par rapport à la bobine (1 ) selon l’axe longitudinal (X) au cours du temps,
- la mesure de la position (P2) d’un dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien sur la poulie de guidage au cours du temps, ladite mesure étant réalisée dans une fenêtre de mesure (F) englobant chaque position d’inversion (PU , Pi2),
- à partir desdites mesures, la détermination d’un écart entre la position (P3) du dispositif de régulation et une position de référence (P3r) à chaque position d’inversion (PU , Pi2), et
- à partir dudit écart, la détection de la formation d’un creux ou d’une bosse dans l’enroulement, ledit procédé étant caractérisé en ce que l’on détermine les positions minimale (p3min) et maximale (p3max) du dispositif de régulation dans chaque fenêtre de mesure (F) et on calcule des écarts (Amin, Amax) entre chaque position minimale (p3min) ou maximale (p3max) respective et la position de référence (P3r) du dispositif de régulation.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien est un pantin (3) comprenant une poulie (31 ) agencée à l’extrémité d’un bras (30) apte à pivoter autour d’un axe horizontal à l’encontre de l’effort de rappel d’un ressort, et dans lequel la position mesurée est la position angulaire du bras du pantin (3) par rapport à un axe (Z) vertical.
3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, comprenant la comparaison des valeurs absolues des écarts (Amin, Amax) et la détermination :
- de la formation d’un creux dans l’enroulement si la valeur absolue de l’écart (Amax) entre la position maximale (p3max) et la position de référence est supérieure à la valeur absolue de l’écart (Amin) entre la position minimale (p3min) et la position de référence,
- de la formation d’une bosse dans l’enroulement si la valeur absolue de l’écart (Amax) entre la position maximale (p3max) et la position de référence est inférieure à la valeur absolue de l’écart (Amin) entre la position minimale (p3min) et la position de référence.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel on détermine une erreur de trancanage comme étant égale à : - l’écart (Amax) entre la position maximale (p3max) et la position de référence si ledit écart (Amax) est supérieur en valeur absolue à l’écart (Amin) entre la position minimale (p3min) et la position de référence, et
- l’écart (Amin) entre la position minimale (p3min) et la position de référence si ledit écart (Amin) est supérieur en valeur absolue à l’écart (Amax) entre la position minimale (p3max) et la position de référence auquel est ajouté un décalage fonction de la vitesse de rotation de la bobine,
- l’écart (Amax) entre la position maximale (p3max) et la position de référence dans les autres cas.
5. Système de détection d’un défaut de trancanage lors de l’enroulement d’un lien (L) sur une bobine (1) entraînée en rotation autour d’un axe longitudinal (X), le lien (L) étant guidé par une poulie de guidage (2) en translation alternative par rapport à la bobine selon ledit axe longitudinal (X) entre deux positions d’inversion, comprenant :
- un premier capteur adapté pour mesurer la position de la poulie de guidage par rapport à la bobine selon l’axe longitudinal au cours du temps,
- un second capteur adapté pour mesurer la position d’un dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien sur la poulie de guidage au cours du temps dans une fenêtre de mesure (F) englobant chaque position d’inversion (Pi1 , Pi2),
- une unité de contrôle configurée pour :
(a) à partir de données de mesure du second capteur, déterminer les positions minimale (p3min) et maximale (p3max) du dispositif de régulation dans chaque fenêtre de mesure (F)
(b) à partir de données de mesure des premier et second capteurs, déterminer un écart (Amin, Amax) entre la position du dispositif de régulation et une position de référence (P3r) à chaque position d’inversion, et
(c) à partir dudit écart, détecter la formation d’un creux ou d’une bosse dans l’enroulement.
6. Système selon la revendication 5, dans lequel le dispositif de régulation de la vitesse de défilement du lien est un pantin (3) comprenant une poulie (31 ) agencée à l’extrémité d’un bras (30) apte à pivoter autour d’un axe horizontal à l’encontre de l’effort de rappel d’un ressort, et dans lequel la position mesurée est la position angulaire du bras du pantin (3) par rapport à un axe (Z) vertical.
7. Système d’enroulement d’un lien (L) sur une bobine (1) entraînée en rotation autour d’un axe longitudinal (X), comprenant : - un bobinoir configuré pour entraîner la bobine (1) en rotation autour de l’axe longitudinal (X),
- une poulie de guidage (2) du lien (L) en translation alternative par rapport à la bobine (1) selon l’axe longitudinal (X) entre deux positions d’inversion, de sorte à réaliser un enroulement hélicoïdal régulier du lien guidé par la poulie sur la bobine,
- un dispositif de régulation (3) agencé en amont de la poulie de guidage (2) sur le trajet du lien (L) pour réguler la vitesse de défilement du lien,
- un système de détection d’un défaut de trancanage selon l’une des revendications
5 à 6.
8. Système selon la revendication 7, dans lequel le bobinoir est configuré pour entraîner la bobine (1) uniquement en rotation, le système comprenant un actionneur configuré pour entraîner en translation la poulie de guidage (2) le long de l’axe longitudinal (X).
9. Système selon la revendication 8, dans lequel la poulie de guidage (2) est fixe et le bobinoir comprend un actionneur configuré pour entraîner la bobine (1) en rotation et en translation par rapport à la poulie de guidage (2).
10. Enrouleur de lien comprenant un système d’enroulement selon l’une des revendications 7 à 9.
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