FR2826644A1 - Mecanisme de va et vient pour le bobinage de fils - Google Patents

Abstract

Mécanisme de va et vient permettant d'assurer le renvidage, à grande vitesse, d'un fil (1) sur un support (2) entraîné en rotation, et comportant un système de distribution du fil (1) déplacé selon un mouvement de va-et-vient linéaire, parallèlement à la surface dudit support, cette distribution étant réalisée avec décélération et accélération rapides au point d'inversion du mouvement de va et vient. Il se caractérise en ce que le déplacement du guide-fil (6) de dépose est réalisé par l'intermédiaire d'un curseur (7) entraîné linéairement sous l'action des forces de Laplace.

Description

<Desc/Clms Page number 1>

MECANISME DE VA ET VIENT POUR LE BOBINAGE DE FILS
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine du renvidage d'un fil textile sur un support afin de former une bobine lors des différentes étapes qu'implique sa production (filature, étirage, texturation ou toute autre opération), et qui consiste donc à enrouler le fil sur un support (tube carton, métallique...), ledit support étant entraîné soit par son axe soit par pression sur un organe pilote.

Pour réaliser une telle opération, le fil est distribué selon une génératrice le long de la bobine, soit sous la forme de spires rectilignes parallèles, soit sous la forme de spires ondulées, parallèles dans la même couche, mais décalées et croisées d'une couche par rapport à l'autre.

En général, la vitesse de déplacement le long de la bobine est constante, l'inversion du mouvement aux extrémités étant, par contre, effectuée le plus rapidement possible afin que les bords de la bobine ne soient pas plus épais que le centre du corps de bobinage par suite d'un dépôt de fil accru.

Cette inversion rapide de la direction du déplacement produit donc sur un guide-fil déplacé en va et vient des accélérations et des décélérations très élevées au point d'inversion.

Techniques antérieures
De très nombreuses propositions ont été faites pour réaliser des systèmes de va-etvient permettant de distribuer le fil à la surface du support à la plus grande vitesse possible, pouvant atteindre 1000 à 2000 m/min, voire même plus, tout en obtenant des enroulements présentant une densité parfaite sur toute leur épaisseur et qui peuvent être soit à flancs droits, soit présenter des flancs latéraux inclinés (bobines biconiques).

Pour assurer la commande des déplacements du guide-fil, de nombreuses propositions ont été faites. Il a été proposé d'utiliser des systèmes à came, à tambour

<Desc/Clms Page number 2>

rainuré, de monter le guide-fil sur un système de va et vient à courroie entraîné par un moteur pas à pas commandé par un microprocesseur (US-4 948 157 ou EP 302461).

Dans toutes les solutions antérieures dans lesquelles le guide-fil est monté sur un élément de transmission (courroie, support pivotant...) entraîné par un moteur, l'un des principaux problèmes qui se posent est celui des pics instantanés de puissance très élevés, de l'ordre de plusieurs centaines de watts, qu'il convient de fournir au niveau de la zone de renversement du sens de déplacement du guide en raison des masses en mouvement.

Il aurait pu être envisagé d'assurer les déplacements du guide par utilisation directe d'un moteur linéaire entraînant donc le dispositif de va et vient pour la dépose du fil sur la bobine, par exemple des moteurs du type de ceux utilisés en robotique, dans le secteur de l'imprimerie, de la métrologie pour tables de mesure.

D'une manière générale, ces moteurs conventionnels peuvent être classés en deux grandes familles.

La première de ces familles est constituée par les moteurs du type linéaire à chariot ou curseur, c'est-à-dire un moteur qui fonctionne d'une manière similaire à un moteur pas à pas déroulé à plat.

Il aurait donc pu être envisagé de monter l'ensemble de distribution du fil directement sur ce chariot ou curseur.

Cependant, dans un tel cas, le moteur doit être conçu pour permettre une course totale au moins égale à la course utile de l'élément mobile qui est donc constituée par des bobines, alors que le stator est constitué par un aimant permanent.

De plus, l'attraction entre le stator (aimant) et le circuit embarqué, est extrêmement forte, ce qui imposerait donc un système de guidage en translation capable de résister à cette attraction tout en conservant un entrefer constant.

Par suite, le curseur portant l'élément de distribution du fil devra donc être monté sur un chariot associé aux bobines mobiles, ce qui implique des moyens de guidage tels

<Desc/Clms Page number 3>

que billes de roulements ou galets, ce qui crée donc une masse en mouvement importante, limitant les performances en accélération du système.

La deuxième famille de moteurs linéaires conventionnels est celle des moteurs dits "tubulaires".

Un tel type de moteur tubulaire est réalisé de telle sorte que les bobines et les systèmes magnétiques soient fixes, l'aimant permanent étant quant à lui déplaçable.

Cet aimant permanent est cylindrique et est assimilable au piston ou à la tige d'un vérin.

Dans un tel cas, on aurait donc pu envisager de disposer le guide-fil en bout du vérin.

Dans sa conception, un tel moteur linéaire à aimant permanent mobile est donc constitué d'un tube de matériau magnétisé en une succession de pôles nord-sud alternés.

Les bobines et les forces magnétiques associés sont disposés comme un empilement d'anneaux autour de ce tube dans le corps du moteur.

Compte tenu du fait que dans un tel type de moteur, seul l'aimant est mobile, on réduit donc les masses en mouvement et on augmente les performances en accélération.

Il est par ailleurs très facilement intégrable dans les montages mécaniques au lieu et place de vérins hydrauliques, ou pneumatiques..

Cependant, l'application de tels moteurs au bobinage de fils textiles, et qui assurerait donc le déplacement alternatif du guide de va et vient, présenterait un inconvénient majeur qui est que la présence du vérin et son encombrement latéral empêcherait de disposer les têtes de bobinage côte à côte comme cela est souvent le cas sur les machines textiles.

De plus, même si les masses en mouvement sont réduites, elles restent encore élevées puisque l'aimant tubulaire doit avoir au moins la longueur de la course de bobinage plus une longueur suffisante qui reste dans le corps du vérin pour recevoir les forces magnétiques.

<Desc/Clms Page number 4>

En effet, en bout de course, si l'aimant sort du champ magnétique, le moteur a moins de force au moment où, dans le cas du bobinage d'un fil, on a besoin de la force maximale pour une inversion rapide du mouvement.

En d'autres termes, pour avoir une force constante sur toute sa course, ce type de vérin doit avoir un aimant permanent dont la longueur est au moins égale à deux fois la course.

Dans le secteur du matériel textile, il a été proposé, notamment dans le domaine du tissage, d'utiliser des dispositifs guide-fils faisant appel, pour leur déplacement, à l'action d'une force de Laplace.

Une telle mise en oeuvre ressort notamment du brevet français 2 680 526, qui décrit un système de commande individuelle des fils de chaîne sur un métier à tisser.

Le déplacement des moyens individuels porteurs de fil se font donc en partie sous l'action d'une force de Laplace, force qui est obtenue par : - des moyens magnétiques permettant de créer un champ magnétique autour des moyens individuels porteurs de fils ; et - des moyens de guidage en translation, lesdits moyens individuels étant porteurs de fils, conducteurs de l'électricité.

Les moyens de guidage porteurs de fil et conducteurs de l'électricité se déplacent, en montée et en descente, au moins en partie sous l'effet de la force de Laplace créée par leur disposition dans un champ magnétique tandis qu'ils sont traversés par un courant électrique circulant dans lesdits moyens de guidage.

Une telle solution n'est cependant pas transposable pour la réalisation d'un système guide-fil de va-et-vient sur un ensemble de bobinage.

En effet, dans un tel cas, les éléments guide-fil sont donc disposés, d'une manière similaire, aux moteurs linéaires conventionnels dits"tubulaires", c'est-à-dire qu'ils constituent en quelque sorte un vérin dont la tige porte à son extrémité l'oeillet de guidage. En conséquence, comme dans le cas précité, si l'on adaptait un tel ensemble à un

<Desc/Clms Page number 5>

système de va-et-vient de bobinage, les moyens de commande seraient disposés latéralement par rapport aux moyens de renvidage, entraînant un encombrement latéral important.

Dans le domaine du tricotage, il a été proposé, comme cela ressort du brevet européen 347 626, de réaliser un guide-fils mobile du type à levier pivotant, qui comporte au moins un guide actionné par un moteur linéaire ainsi que des moyens de détection permettant de détecter les positions du levier durant ses déplacements.

Un tel dispositif n'est également pas transposable à un système de va-et-vient pour la distribution du fil lors d'une opération de bobinage.

Exposé de l'invention
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un dispositif perfectionné qui permet d'assurer le renvidage, à grande vitesse, d'un fil sur un support entraîné en rotation, et qui comporte un système de distribution du fil déplacé selon un mouvement de va et vient linéaire, parallèlement à la surface dudit support, cette distribution étant réalisée avec décélération et accélération rapides au point d'inversion du mouvement de va et vient.

D'une manière générale, le dispositif selon l'invention se caractérise en ce que le déplacement du guide-fil de dépose est réalisé par l'intermédiaire d'un curseur entraîné linéairement sous l'action de forces de Laplace.

Le dispositif conforme à l'invention permet de résoudre l'ensemble des problèmes techniques que pose une telle transposition du système à force de Laplace permettant de communiquer un dispositif de va-et-vient à un élément.

Parmi ces problèmes techniques, on peut citer, dans le cas du bobinage, qu'il convient : - d'assurer un guidage linéaire du guide par rapport au support d'enroulement ; - d'assurer l'alimentation en courant électrique de l'élément mobile qui est donc disposé dans le champ magnétique ; - de créer un enchaînement de champs magnétiques successifs afin d'obtenir une course de va-et-vient pouvant atteindre plusieurs dizaines de centimètres ;

<Desc/Clms Page number 6>

- de commander avec précision l'inversion du sens de déplacement, déplacement dont la course peut être variable, notamment lorsque l'on réalise des bobines à flanc incliné (bobines biconiques).

Le dispositif conforme à l'invention, qui permet donc la distribution du fil autour d'un support entraîné en rotation, et qui fait donc appel pour le déplacement du guide de dépose à un ensemble mettant en oeuvre des forces de Laplace qui s'exercent sur une bobine, parcourue par un courant électrique et qui est placée dans un champ magnétique intense, permet de résoudre l'ensemble des problèmes précités.

Pour ce faire, le dispositif conforme à l'invention se caractérise en ce que le guide distributeur de fil qui est entraîné sous l'action de la force de Laplace, est parcouru par un courant électrique circulant dans une bobine formant un circuit fermé, ledit ensemble étant soumis à l'action du champ magnétique tel que la force de Laplace s'exerce sur au moins l'un des côtés du support conducteur portant ledit guide et agisse sur ce côté en étant dirigée perpendiculairement au champ magnétique créé et tende à le faire coulisser le long de son plan dans l'entrefer ou règne le champ magnétique créé. Un tel champ magnétique peut être obtenu par tous moyens appropriés, et notamment au moyen d' aimants permanents fixes disposés en regard l'un de l'autre.

Selon une forme de réalisation préférentielle : - le curseur comporte une bobine reliée à une source d'alimentation électrique dont on inverse alternativement le courant dans un sens puis dans un autre, permettant ainsi de créer un mouvement de va-et-vient ; - les moyens permettant de créer le champ magnétique sont constitués par un ensemble formant stator comportant au moins un module élémentaire comprenant deux paires d'aimants permanents, alignés, disposés en regard l'un de l'autre avec des polarités opposées, et définissant entre eux un espace à l'intérieur duquel se déplace le support conducteur de l'électricité équipé du guide-fil, les pôles des aimants d'une paire étant inversés par rapport aux pôles de la seconde paire qui lui est associée ; - la bobine mobile se présente sous la forme d'un cadre rectangulaire dont les deux côtés les plus longs coupent le champ magnétique et dont la largeur correspond à la largeur d'un aimant.

<Desc/Clms Page number 7>

Grâce à un tel dispositif comportant donc au moins deux jeux d'aimants dont les pôles sont alternés d'un jeu à l'autre, lorsque l'un des côtés de la bobine coupe le flux, il reçoit une force de Laplace tendant à déplacer le support le long de l'entrefer et le deuxième côté, qui est parcouru par un courant en sens inverse et qui coupe un flux inverse, reçoit donc une force dans le même sens que la première qui s'ajoute à celle-ci. La force résultante s'exerce donc sur une distance (ou course) ayant une longueur égale à la largeur d'un aimant.

Par suite, si l'on dispose une succession de modules formant donc une succession de zones présentant un champ magnétique alterné, et si l'on inverse le sens du courant exactement au moment où les côtés de la bobine coïncident avec la jonction entre les deux aimants, les deux côtés de ladite bobine reçoivent donc une force toujours de même sens, permettant de prolonger le mouvement sur la longueur correspondant à la largeur de l'aimant suivant.

Grâce à une telle conception, on peut donc réaliser une course de longueur quelconque en alignant une succession de couples d'aimants de polarité alternée N-S/NS.... et en inversant le courant à chaque coïncidence entre la bobine et l'une des jonctions, cela permettant de créer une force toujours dans le même sens, donc d'avoir une longueur de course qui peut être illimitée.

Dans la solution conforme à l'invention, comme cela ressort de ce qui précède, on constate, au moment exact de la coïncidence entre le montant de la bobine et de la zone de jonction entre deux aimants consécutifs, que ladite bobine ne reçoit donc plus aucune force compte tenu du fait que le champ magnétique changeant de sens à ce niveau, il passe nécessairement par un zéro. En conséquence, une réalisation avec une seule bobine et alimentée en monophasé, présente donc l'inconvénient d'être soumis à une force irrégulière, s'annulant brièvement à chaque passage d'un aimant au suivant.

Par suite, conformément à un mode préférentiel de l'invention, le curseur supportant le guide-fil comporte une pluralité de bobines décalées les unes par rapport aux autres.

Lorsque ledit curseur est associé à deux bobines, celles-ci sont décalées d'une valeur correspondant à la moitié de la largeur d'un aimant, et dans le cas où le curseur

<Desc/Clms Page number 8>

supporte trois bobines décalées, le décalage sera égal à un tiers de la largeur d'un aimant, chacune des bobines élémentaires étant connectée à des sources d'alimentation séparées.

Par suite, dans la forme de réalisation préférentielle conforme à l'invention comportant deux ou trois bobines décalées montées sur le curseur, lorsque l'une des bobines coïncide avec la zone de jonction entre eux aimants consécutifs, l'autre, dans le cas d'un système à deux bobines, ou les deux autres dans le cas d'un système à trois bobines, se trouve positionnée (s) en face des aimants et peut donc recevoir des forces de Laplace maximales.

En conséquence, l'alimentation électrique du support ou cadre conducteur équipé du guide-fil, peut donc être réalisée aussi bien en courant biphasé lorsque ledit support est équipé de deux bobines décalées d'une demi-largeur d'aimant, qu'en courant triphasé avec trois bobines décalées d'un tiers de la largeur d'aimant.

Par ailleurs, des moyens sont prévus pour assurer le guidage et l'alimentation en courant électrique du cadre rectangulaire portant la bobine mobile déplaçant le curseur, ainsi que des moyens pour détecter la position du curseur qui supporte le guide-fil afin de commander l'inversion du courant à chaque passage d'un aimant à l'aimant suivant et l'inversion du mouvement en temps opportun en fonction du type de bobine à réaliser.

Description sommaire des dessins
L'invention et les avantages qu'elle apporte sera cependant mieux comprise grâce à la description qui suit et qui est illustrée par les schémas annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective illustrant le principe de la structure de base d'un mécanisme de va-et-vient permettant la dépose d'un fil réalisé conformément à l'invention ;
La figure 2 est une vue en perspective montrant de manière schématique la structure d'un module élémentaire nécessaire à la réalisation d'un dispositif pour la commande du va-et-vient d'un guide-fil ;
La figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif de va-et-vient comportant cinq modules élémentaires juxtaposés ;
Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective schématiques montrant deux formes de réalisation d'un moyen de guidage du guide-fil dans un dispositif réalisé conformément à l'invention ;

<Desc/Clms Page number 9>

Les figures 6,7, 8 et 9 illustrent de manière schématique le principe de fonctionnement d'un dispositif conforme à l'invention dans lequel le guide-fil est monté sur un curseur équipé d'une seule bobine alimentée en monophasé ;
Les figures 10 et 11 sont des diagrammes qui illustrent la séquence d'alimentation en courant pour obtenir la force de Laplace, permettant d'assurer le déplacement du guide (figure 10), la figure 11 illustrant le diagramme de vitesse dudit curseur soumis à la force obtenue ainsi que son mouvement de déplacement alternatif ;
Les figures 12 et 13 illustrent schématiquement le principe de fonctionnement d'un dispositif conforme à l'invention dans lequel le curseur comporte deux bobines décalées d'une demi-largeur d'aimant avec une alimentation en courant biphasé ;
Les figures 14 et 15 illustrent le principe de fonctionnement d'un guide-fil entraîné par un curseur équipé de trois bobines décalées d'un tiers de la largeur d'un aimant avec une alimentation en courant triphasé ;
Les figures 16,17 et 18 illustrent de manière schématique différents moyens de détection de la position de l'élément guide-fil lors du mouvement de va-et-vient ;
La figure 19 et la figure 20 illustrent de manière schématique une manière préférentielle de réalisation de l'alimentation électrique du curseur mobile portant le guide-fil.

Manière de réaliser l'invention ' Structure gKérale du mécanisme de va-et-vient
La structure générale d'un tel mécanisme de renvidage réalisé conformément à l'invention et la manière dont il fonctionne, ressort plus particulièrement des figures 1 à 5.

En se reportant à la figure 1, l'invention concerne donc un dispositif perfectionné qui permet d'assurer le renvidage, à grande vitesse, d'un fil (1) sur un support (2) entraîné en rotation, par exemple par contact avec un arbre d'entraînement (3). Le support (2) est monté entre les bras (4) d'une fourche et le fil est enroulé sur le support (2) de manière à former un enroulement (5) pouvant être soit à flancs droits comme représenté à la figure 1, soit éventuellement à flancs inclinés dans le cas d'une bobine conique. Dans ce dernier cas, la pente des flancs est obtenue en faisant varier la course des guide-fils au fur et à mesure de la formation de l'enroulement (5).

<Desc/Clms Page number 10>

La distribution du fil (1) autour du support est réalisée par l'intermédiaire d'un guide (6) déplacé selon un mouvement de va-et-vient, parallèlement à la surface dudit support, cette distribution étant réalisée avec décélération et accélération rapides au point d'inversion du mouvement de va-et-vient.

Conformément à l'invention, le déplacement du guide de dépose (6) est obtenu par l'intermédiaire de forces de Laplace qui s'exercent sur une bobine, parcourue par un courant électrique et qui est placée dans un champ magnétique intense.

Pour mettre en oeuvre un tel principe, le guide de distribution (6) est donc monté sur un curseur, désigné par la référence générale (7), curseur qui se présente sous la forme d'un cadre rectangulaire comportant deux côtés parallèles (7a, 7b) et reliés à une alimentation électrique (C). Le circuit électrique s'étend à l'intérieur du cadre le long des deux côtés (7a, 7b) et dans les parties reliant ces côtés (figure 9).

Ce curseur comporte une bobine qui est donc reliée à la source d'alimentation électrique (C), dont on peut inverser alternativement le courant dans un sens puis dans un autre.

Ce curseur est disposé à l'intérieur d'un module élémentaire défini par la référence générale (8), qui permet de créer un champ magnétique. Chaque module élémentaire (8) comporte au moins deux paires d'aimants permanents, désignés par la même référence (9), et qui sont disposés en regard l'un de l'autre avec des polarités opposées, tel que cela ressort des figures annexées qui seront vues plus en détail lors de l'explication du fonctionnement d'un tel dispositif.

Par suite, grâce à un tel ensemble, et avec un cadre (7) dont la largeur correspond à la largeur de l'une des paires d'aimants (9), on crée un champ magnétique intense dans l'entrefer des aimants permanents fixes, et lorsque l'on fait parcourir un courant dans la bobine portée par le cadre (7), celle-ci est soumise à une force perpendiculaire à la fois au conducteur et au champ magnétique, force dont l'intensité est proportionnelle au courant et audit champ magnétique (voir figures 6 et 7).

En conséquence, lorsque l'on fait passer un courant d'intensité (I), la force de Laplace (F) qui s'exerce sur les côtés (7a, 7b) du cadre qui coupent le flux, est donc

<Desc/Clms Page number 11>

dirigée perpendiculairement au champ magnétique (B) et au conducteur, et tend donc à faire coulisser la bobine le long de son plan dans l'entrefer.

Si l'on dispose d'un ensemble ne comportant qu'un seul module, le déplacement correspondra donc à la largeur d'une paire d'aimants (9). Pour réaliser la dépose du fil (1) sur une grande largeur pouvant atteindre plusieurs dizaines de centimètres, une succession de modules identiques seront donc juxtaposés comme cela ressort plus en détail des figures 1 et 3 où cinq modules (8a-8f) sont représentés et un système de commutation permettant d'inverser le sens du courant au moment où la bobine coïncide avec la zone de jonction entre les deux paires d'aimants, permettant de maintenir une force orientée toujours dans la même direction quelle que soit la position de ladite bobine.

. Moyens de guidage
Par ailleurs, afin d'assurer un positionnement parfait du cadre (7) supportant le guide-fil, des moyens de guidage sont prévus pour positionner ledit cadre (7) dans le plan médian de l'entrefer.

Deux moyens spécifiques sont représentés aux figures 4 et 5.

Dans les deux cas, compte tenu du fait que la force motrice est parfaitement alignée sur le mouvement, le guidage linéaire est essentiellement là pour compenser le poids du mobile (cadre (7) et guide (6)), ainsi que les couples de renversement dus aux décalages entre le centre de poussée de la force électromagnétique par rapport au centre de gravité.

Un tel guidage peut être obtenu, comme cela ressort des figures 4 et 5, au moyen de galets (10) ou glissières (11) prévus d'une part, à la partie supérieure du cadre (7), de chaque côté de ces derniers, et d'un galet inférieur (10) ou glissière (11) inférieure prévu au niveau de la partie inférieure du cadre, ces éléments prenant appui sur des guides rectilignes (12) s'étendant sur toute la longueur de dépose.

Eventuellement, une matière élastique tel que ressort ou élastomère, peut être disposée entre les rails de guidage (12) et les moyens d'appui (10 ou 11).

<Desc/Clms Page number 12>

. Alimentation électrique
Concernant l'alimentation électrique du cadre (7), il est avantageusement réalisé par un câble plat (15) ou par un circuit imprimé sur un film souple, du type de ceux utilisés dans l'alimentation des têtes d'impression des imprimantes (voir figures 19 et 20).

Ce câble plat (15) ou circuit souple d'alimentation peut être inséré à l'intérieur de la carcasse du bloc supportant les aimants (9), par exemple dans une cavité prévue à la partie inférieure de ladite carcasse en dessous desdits aimants.

Il peut être envisagé de réaliser l'alimentation avec un seul câble plat. Cependant, dans un tel cas, comme la masse suspendue correspondant à la partie du câble qui se déplace donc en même temps que le curseur varie, cela peut entraîner des performances dynamiques différentes d'une extrémité à l'autre de la couche. Par suite, selon une forme de réalisation préférentielle, l'alimentation est réalisée à partir de deux câbles plats identiques, disposés de part et d'autre du curseur (7), chacun des câbles plats apportant la moitié des conducteurs.

Dans un tel cas, les masses suspendues sont donc pratiquement constantes tout le long de la course du curseur, entraînant un comportement dynamique constant quelle que soit la position.

. Détection de position
Enfin, pour assurer le contrôle et la commande de l'inversement du sens de va-etvient, des moyens de détection de la position du curseur qui supporte le guide-fil sont associés à l'ensemble conforme à l'invention.

Les figures 16,17 et 18 illustrent trois formes de réalisation de tels moyens de détection.

Ces moyens permettent donc de commander la commutation du courant au bon moment, d'une part pour inverser le courant chaque fois qu'une bobine coïncide exactement avec la zone de jonction entre deux aimants, et d'autre part, pour inverser le sens de la force de Laplace et provoquer ainsi le rebroussement du mouvement à chaque va-et-vient.

<Desc/Clms Page number 13>

La figure 16 illustre une forme de réalisation dans laquelle les moyens de détection sont constitués par un détecteur optique ou magnétique (20) monté sur un curseur (7) et qui est déplacé le long d'une règle (21) présentant des repères.

La figure 17 illustre de manière schématique des moyens de détection constitués par une cellule électrique ou un miroir (22) monté également sur le cadre (7) associé à un capteur laser (23).

De préférence, de tels moyens seront constitués par un ou plusieurs capteurs par sonde à effet Hall (24), tel que cela est représenté à la figure 18.

Dans cette forme de réalisation préférentielle mettant en oeuvre des sondes à effet Hall, ces dernières sont embarquées sur le curseur et délivrent un signal proportionnel au champ magnétique auquel elles sont soumises. La détection du changement de signe du champ permet de détecter le passage à la zone de jonction entre deux aimants.

L'utilisation d'une pluralité de capteurs décalés permet non seulement de détecter les zones de jonction entre deux aimants, mais de localiser également avec précision la position du curseur (7) en comparant le déphasage des signaux déclinés par chaque capteur.

Principe de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention
Le principe de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention ressort des vues schématiques illustrées par les figures 6 à 20, et dans lesquelles : les figures 6,7, 8 et 9 illustrent le principe de base avec une alimentation en monophasé ; les figures 10 et Il sont donc des diagrammes illustrant la séquence d'alimentation en courant, la force créée, la vitesse du curseur et le mouvement de ce dernier ; les figures 12 et 13 illustrent un dispositif conforme à l'invention alimenté par un courant biphasé ; et les figures 14 et 15 illustrent un fonctionnement avec une alimentation en triphasé ; les figures 16,17 et 18 illustrent trois manières pour réaliser la détection de la position du cadre supportant l'élément guide-fil, et commander ainsi l'inversion

<Desc/Clms Page number 14>

des courants au niveau des zones de jonction entre deux aimants consécutifs et leur du renversement de la course ; les figures 19 et 20 illustrent quant à elles, de manière schématique, le déplacement d'un module alimenté en électricité et la manière dont est réalisée cette alimentation ;
Les figures 6 et 7 illustrent le principe de base d'un dispositif conforme à l'invention.

Comme indiqué précédemment, et ainsi que cela ressort de ces figures 6 et 7, le dispositif conforme à l'invention comporte donc essentiellement des moyens permettant de créer un champ magnétique, moyens constitués par au moins deux paires d'aimants désignés par la même référence générale (9).

L'élément"moteur"permettant d'assurer le déplacement du guide-fil (6), est donc constitué par un cadre (7), dont les deux branches parallèles (7a, 7b) constituent une bobine parcourue par un courant.

Par suite, lorsque l'on fait parcourir un courant dans cette bobine conductrice, celleci est soumise à une force perpendiculaire (F) qui s'exerce sur l'un de ses côtés (7a, 7b) coupant donc le flux (F), et qui est dirigé perpendiculairement au champ magnétique (B) et au conducteur et tend donc à faire coulisser la bobine le long de son plan dans l'entrefer formé au niveau de l'ensemble formant le circuit magnétique.

Compte tenu du fait que la bobine est en circuit fermé, dans chacun de ses côtés latéraux (7a, 7b), le courant est orienté au sens inverse. Par suite, pour obtenir un déplacement des curseurs, on alterne, ainsi que cela ressort de la figure 7, le sens des aimants (9) d'une paire à l'autre, le deuxième côté coupant donc un flux inverse. La force (F) créée est donc dans le même sens que la première et s'ajoute à cette dernière.

Conformément à ce principe de base, et ainsi que cela ressort des figures 8 et 9, il est donc possible de constituer un ensemble permettant un déplacement sur une longueur quelconque en réalisant une succession de couples de zones aimantées en sens inverse.

<Desc/Clms Page number 15>

Pour allonger la course du guide, on ajoute une succession de couples d'aimants de polarité alternée N-S-N-S... En fonctionnement normal, on renverse brutalement le sens du courant dans la bobine au moment où cette dernière est positionnée de telle sorte que ses côtés se situent exactement en face de la jointure entre deux aimants. Par suite, la force reste dans le même sens au moment où le champ magnétique s'inverse.

Par suite, la bobine pouvant coulisser librement le long de l'entrefer, la force ainsi créée confère une accélération au curseur (7) (ou bobine) supportant le guide (6). Pour inverser la course, à la fin du déplacement, on inverse le sens du courant. En conséquence, la direction de la force et l'accélération qui en découle s'inverse, ce qui aura pour effet de déplacer le guide dans l'autre sens. En inversant le courant alternativement à chaque extrémité du déplacement, on crée ainsi un mouvement de va-et-vient.

Comme indiqué précédemment, la course minimale que l'on peut communiquer au guide, correspond à la largeur d'une bobine (largeur du cadre (7)) et, en conséquence, l'ensemble guide-fil conforme à l'invention doit donc comporter au moins deux jeux d'aimants (9) dont la largeur est donc égale à la largeur de la bobine (7).

Une telle possibilité est donc obtenue conformément à l'invention en réalisant la bobine mobile sous la forme d'un cadre plat rectangulaire (7), le plus mince possible.

Cette bobine rectangulaire est donc placée entre deux rangées d'aimants puissants (9), et ce de telle sorte que ses deux côtés les plus longs coupent le champ magnétique. Pour que le champ soit le plus intense et le plus parallèle possible, le circuit magnétique est refermé sur le bloc (3) supportant les aimants.

Dans cette mise en oeuvre de l'invention, si en théorie, une alimentation en courant monophasé tel qu'illustré à la figure 9 pourrait éventuellement fonctionner, il est cependant préférable de réaliser une alimentation soit en biphasé tel qu'illustré aux figures 12 et 13, soit en courant triphasé tel qu'illustré aux figures 14 et 15.

En effet, si on réalise un ensemble alimenté en monophasé, c'est-à-dire ne comportant qu'une seule bobine, se pose donc le problème qu'à la jointure entre les aimants, le champ magnétique des deux couples d'aimants voisins s'annule. Par suite, la force motrice est nulle lorsque les montants (7a, 7b) de la bobine sont positionnés exactement en face de ces zones.

<Desc/Clms Page number 16>

e Principe du pilotage de l'ensemble conforme à l'invention
Les figures 10 et 11 sont des diagrammes qui illustrent le principe du pilotage de l'ensemble conforme à l'invention qui peut donc être défini comme un moteur linéaire à force de Laplace.

La figure 10 montre la séquence de courant qu'il convient d'envoyer dans une bobine et la force qui en résulte.

La figure 11 montre comment la force ainsi créée provoque le mouvement de va-etvient.

Sur la figure 10, les repères A correspondent aux instants caractéristiques de l'inversion du sens de déplacement du curseur aux extrémités de la course. Al correspond à l'instant où l'on amorce l'inversion ; à cet instant, on inverse le sens de la force (et donc le courant) et on augmente fortement son intensité, ce qui freine brutalement la bobine qui repart ensuite en sens inverse. A2 correspond au moment où, après l'inversion, la vitesse du guide-fil atteint à nouveau la valeur recherchée, définie par l'angle de croisure.

On réduit alors le courant pour maintenir une vitesse constante.

Les repères B correspondent aux instants où la bobine est en coïncidence avec la jonction entre deux aimants. On inverse alors le courant, avec la même intensité, pour rétablir la force motrice dans le même sens. On observe que lors de ces coïncidences, la force s'annule brièvement. Dans le cas où l'on utilise plusieurs bobines décalées (2,3 ou plus), les instants B de chaque bobine sont décalés et tombent à des endroits différents.

La force totale résultante de l'addition des forces de chaque bobine ne s'annule pas et reste donc élevée, la brève annulation de la force sur l'une des bobines n'étant alors que faiblement perceptible sur la force totale.

Les instants Al, A2 et B sont détectés par des capteurs dont les signaux sont injectés dans un calculateur électronique, par exemple à base de microprocesseur, lequel commande les circuits qui injectent les courants appropriés dans chacune des bobines.

La figure 11 montre comment la force ainsi créée permet d'obtenir un profil de vitesse, et par suite le déplacement approprié du curseur. Il convient de noter que dans

<Desc/Clms Page number 17>

cette figure, les petites variations de forces dues aux coïncidences des aimants de l'une des bobines, ne sont pas représentées.

. Alimentation en biphasé
Comme indiqué précédemment, dans le dispositif conforme à l'invention, on se trouve donc en présence d'une succession de couples d'aimants (9) de polarité alternée N-S-N-S....

Selon la forme de mise en oeuvre de l'invention, avec une alimentation en biphasé, la partie mobile (7) comporte donc un cadre équipé de deux bobines (C1, C2) décalées de la demi-largeur des aimants. En conséquence, lorsque l'une des bobines se trouve positionnée en face de la zone de jonction entre deux aimants consécutifs (9), l'autre se trouve positionnée au centre de l'aimant voisin et assure donc une force motrice maximale.

Chaque bobine reçoit un courant piloté selon le diagramme exposé plus haut, de telle sorte que lorsque la bobine (C2) se trouve positionnée en regard de la zone de jonction, la bobine (Cl) est encore alimentée et se trouve en face du centre de l'aimant précédent. Ensuite, lorsque la bobine (Cl) se trouve en face de la jonction suivante, la bobine (C2) est alimentée et est déjà en face de l'aimant suivant, et ainsi de suite. En conséquence, par une simple logique de commutation, il est possible de créer une force qui ne s'annule jamais et grâce à un dispositif d'alimentation plus sophistiqué, il est possible d'obtenir une force pratiquement constante.

. Alimentation en triphasé
Pour une alimentation en triphasé, tel qu'illustré aux figures 14 et 15, on utilise un ensemble comportant trois bobines (C1, C2, C3), décalées d'une valeur égale à un tiers de la largeur d'un aimant, de telle sorte que lorsque l'un des montants du cadre se trouve positionné au niveau de la jonction entre deux aimants, les autres se trouvent au niveau des parties centrales des aimants
Dans une telle forme de réalisation, il y a alors au moins deux bobines sur trois qui sont soumises aux forces de Laplace.

<Desc/Clms Page number 18>

Comme pour la réalisation en biphasé, un simple système de commutation permet d'obtenir une force qui ne s'annule jamais. Par l'intermédiaire d'une commande plus sophistiquée des bobines, il est également possible d'obtenir une force constante quelle que soit la position du curseur.

Dans cette forme de réalisation, l'alimentation en triphasé peut être réalisée avec des moyens similaires à ceux utilisés pour piloter des moteurs dits"brushless".

. Mesure du déplacement Pour réaliser le contrôle et la commande de l'inversement du sens de va-et-vient, des moyens de détection de la position du guide-fils sont donc associés à l'ensemble conforme à l'invention.

De tels moyens de détection peuvent être constitués, comme cela ressort de la figure 16, par un capteur optique monté sur une règle.

La figure 17 illustre une forme de réalisation dans laquelle la détection de la position du guide est réalisée au moyen d'un miroir, fixé sur l'élément mobile, associé à un capteur laser.

Dans un tel cas, le système laser équipé d'un dispositif interférométrie est monté dans l'axe de déplacement longitudinal du curseur, et sur ce dernier, est disposé un miroir sur lequel le rayon laser vient se réfléchir. Le déplacement du chariot fait donc défiler une succession de franges d'interférences dont le comptage permet une mesure instantanée des vitesses et de la position du chariot avec une précision de quelques fractions de micron.

De tels moyens sont, cependant, de préférence réalisés de la manière illustrée 18, c'est-à-dire en utilisant une ou plusieurs sondes à effet Hall fixée sur le cadre mobile.

Les sondes à effet Hall délivrent un signal proportionnel aux champs magnétiques auquel elles sont soumises, lesquels champs magnétiques sont issus des aimants permanents. Ainsi, par une simple détection du changement de sens du champ, on peut détecter le moment exact où le capteur se trouve en vis-à-vis de la zone de jonction entre deux aimants, et déclencher ainsi les commutations.

<Desc/Clms Page number 19>

En disposant une pluralité de capteurs décalés d'une fraction de la largeur d'aimant et en mesurant le déphasage entre les signaux, il est possible, par un traitement adéquate par l'intermédiaire d'un microprocesseur, de déterminer par interpolation la position exacte du curseur et déclencher ainsi avec une grande précision les inversions de courant au niveau des zones de jonction ainsi que l'inversion des forces pour réaliser le rebroussement en fin de course.

Dans tous les cas, on réalise donc un repérage de la position du déplacement linéaire du curseur par un jeu de capteurs, optiques ou magnétiques, et qui permettent de déclencher des cycles d'inversion à partir de séquences, et de faire ainsi varier des courses par des ajustements de temps.

Compte tenu des très faibles inerties en regard des forces en présence, on obtient une très bonne reproductibilité.

. Applications et avantages apportés par l'invention
Le dispositif conforme à l'invention peut être utilisé sur toutes les machines textiles nécessitant le renvidage d'un fil sous la forme d'une bobine, et ce qu'elle soit à flanc droit ou biconique.

Il est particulièrement adapté pour le renvidage des fils sur les machines de texturation.

Par rapport aux solutions antérieures, les principaux avantages du dispositif conforme à l'invention résident essentiellement dans sa légèreté, sa compacité, sa modularité et la symétrie du mouvement.

Par ailleurs, grâce à la commande électronique dudit curseur, il est possible de lui faire suivre n'importe quelle loi de dépose en fonction de la nature et du type des fils renvidés.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1/Mécanisme de va et vient permettant d'assurer le renvidage, à grande vitesse, d'un fil (1) sur un support (2) entraîné en rotation, et comportant un système de distribution du fil (1) déplacé selon un mouvement de va-et-vient linéaire, parallèlement à la surface dudit support, cette distribution étant réalisée avec décélération et accélération rapides au point d'inversion du mouvement de va et vient, caractérisé en ce que le déplacement du guide-fil (6) de dépose est réalisé par l'intermédiaire d'un curseur (7) entraîné linéairement sous l'action des forces de Laplace.

2/Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le curseur (7) distributeur de fil qui entraîné sous l'action de la force de Laplace, est parcouru par un courant électrique circulant dans une bobine formant un circuit fermé, ledit ensemble (7) étant soumis à l'action du champ magnétique tel que la force de Laplace s'exerce sur au moins l'un des côtés (7a) du support conducteur (7) portant ledit guide (6) et agisse sur ce côté en étant dirigée perpendiculairement au champ magnétique créé et tende donc à faire coulisser ledit support le long de son plan dans l'entrefer d'un champ magnétique créé entre des aimants permanents fixes (9) disposés en regard l'un de l'autre.

3/Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - le curseur (7) comportant le guide (6) comporte au moins une bobine reliée à une source d'alimentation électrique dont on inverse alternativement le courant dans un sens puis dans un autre, - les moyens permettant de créer le champ magnétique sont constitués par un ensemble formant stator comportant au moins un module élémentaire comprenant deux paires d'aimants permanents (9), alignés, disposés en regard l'un de l'autre avec des polarités opposées, et définissant entre eux un espace à l'intérieur duquel se déplace le support (7) conducteur de l'électricité équipé du guide-fil (6), les pôles des aimants d'une paire étant inversés par rapport aux pôles de la seconde paire qui lui est associée ; - la bobine mobile (7) se présente sous la forme d'un cadre rectangulaire dont les deux côtés (7a, 7b) les plus longs coupent le champ magnétique et dont la largeur correspond à la largeur de l'un des deux jeux d'aimants (9).

4/Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte une succession de couples d'aimants (9) de polarités alternées N-S-N-S..., ainsi

<Desc/Clms Page number 21>

que des moyens de commutation de courant dans la ou les bobine (s) lors de leur passage au niveau de la zone de jonction entre deux aimants consécutifs.

5/Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le curseur (7) supportant le guide-fil (6) comporte une pluralité de bobines décalées les unes par rapport aux autres.

6/. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites bobines sont décalées d'une valeur correspondant à la moitié de la largeur d'un aimant lorsque le curseur est équipé de deux bobines, et d'une valeur égale à un tiers de la largeur d'un aimant lorsque le curseur est équipé de trois bobines décalées, chacune des bobines élémentaires étant connectée à des sources d'alimentation séparées, l'alimentation électrique du support ou cadre conducteur étant donc réalisée en courant biphasé lorsque le support est équipé de deux bobines décalées d'une demi-largeur d'aimant, et en courant triphasé lorsque le support est équipé de trois bobines décalées d'un tiers de la largeur d'aimant.

7/Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'alimentation électrique du cadre ou curseur (7) est réalisée par l'intermédiaire d'au moins un câble d'alimentation souple.

8/Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'alimentation électrique du cadre ou curseur (7) est réalisée par l'intermédiaire de deux câbles plats identiques, disposés de part et d'autre dudit curseur (7), chacun des câbles plats apportant la moitié des conducteurs.

9/Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection permettant d'assurer la commutation du courant, d'une part pour l'inverser chaque fois qu'une bobine coïncide exactement avec la zone de jonction entre deux aimants, et d'autre part, pour inverser le sens de la force de Laplace et provoquer ainsi le rebroussement du mouvement à chaque va-et-vient.

10/Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par un détecteur optique ou magnétique (20) monté sur le curseur (7) et qui est déplacé le long d'une règle (21) présentant des repères.

<Desc/Clms Page number 22>

11/Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par une cellule électrique ou un miroir (22) monté sur le cadre (7) et associé à un capteur laser (23).

12/Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par un ou plusieurs capteurs par sonde à effet Hall (24), embarqués sur le curseur (7) et qui délivrent un signal proportionnel au champ magnétique auquel ils sont soumis, l'utilisation d'une pluralité de capteurs décalés permettant non seulement de détecter les zones de jonction entre deux aimants, mais de localiser également avec précision la position du curseur (7) en comparant le déphasage des signaux destinés par chaque capteurs.

M4M) Z47KE ; CMeMATtS : CS4R

DEPOSANT : PJETER ICBT