DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le défilement continu de fil, par exemple de fils textiles sur des machines de filature. Elle concerne un procédé perfectionné et le dispositif associé, permettant de mesurer à la fois la vitesse instantanée de défilement et la tension mécanique exercée sur le fil, et permettant également de détecter la présence ou l' absence de fil.

TECHNIQUE ANTERIEURE

Il existe bon nombre de capteurs de tension de fil en défilement continu . Généralement leur principe de fonctionnement repose sur la mise en oeuvre d'une jauge de contrainte placée sur un parcours prédéterminée du fil sous forme d'un embarrage. Toute variation de la tension du fil se traduit par une variation de la force appliquée sur la jauge. Ce type de capteur est spécifique à la mesure de la tension du fil, en particulier il ne peut pas fournir d'indication quant à la vitesse de défilement du fil ou quant à la longueur de fil ayant défilé.

EXPOSE DE L'INVENTION C'est l'objet de l'invention que de proposer un procédé perfectionné permettant de mesurer différents paramètres liés au défilement continu d'un fil, dont en particulier la vitesse de défilement et la tension mécanique.

Selon l'invention, le procédé consiste : a. à créer périodiquement sur le fil en défilement une . impulsion vibrationnelle dont la vitesse de propagation sur le fil est supérieure à la vitesse maximale de défilement du fil, b. à mesurer les temps de propagation de ladite impulsion sur le fil respectivement t., pour le temps de propagation pour un parcours déterminé en amont du point de création de l'impulsion et t„ pour le temps de propagation pour un parcours déterminé en aval du point de création de l'impulsion,

c. et à déterminer au moins un paramètre relatif au fil en défilement à partir des deux temps de propagation (t. . t„) obtenus.

Dans le présent texte, on entend par impulsion une onde vibrationnelle non périodique.

De préférence , les distances parcourues par l'impulsion sur le fil et correspondant à la mesure de t. et t„ étant égales à 0, on calcule la vitesse de défilement du fil, à partir des deux temps de propagation t ₁ et t„ de l'impulsion sur le fil. La vitesse de défilement V est égale à

D t, - t ₂

V =-

2 t, . t ₂

Selon une extension du procédé précité , on calcule la longueur du fil ayant défilé en intégrant les valeurs de la vitesse V pendant tout le temps de défilement.

De préférence , les distances parcourues par l'impulsion sur le fil et correspondant à la mesure de t. et t„ étant égales à D, on calcule la tension mécanique du fil à partir des valeurs précitées t.. et t_. à :

avec m étant la masse du fil par unité de longueur. On détecte l'absence de fil sur le parcours délimité par les trois points lorsque les temps de propagation t. et „ tendent vers l'infini.

Selon une. première variante du procédé de l'invention, le temps t. est le temps de propagation de l'impulsion entre le point e création de l'impulsion et un second point situé en amont du point de création , et le temps t„ est le temps de propagation de l'impulsion entre le point de création de l'impulsion et un troisième point situé en aval du point de création.

Selon une deuxième variante du procédé de l'invention, a. on crée - sur le fil en défilement en une première zone

déterminée au moins une impulsion vibratioπnelle, b. on mesure le temps de propagation t., de ladite impulsion sur le fil entre la première zone et une deuxième zone située en amont de la première zone, c. on crée ensuite sur le fil en défilement dans la seconde zone déterminée au moins une impulsion vibrationnelle, d. on mesure le temps de propagation t _? de ladite impulsion sur le fil entre la seconde et la première zones, e. et on répète périodiquement la succession des quatre étapes précédentes.

Selon une troisième variante, la création de l'impulsion et la mesure des temps de propagation consistent : a. à créer sur le fil une impulsion vibrationnelle dans une zone dite de création, b. à mesurer le temps de propagation t. de ladite impulsion sur le fil selon un parcours,entre la zone de création de l'impulsion et une première zone de réflexion de l'impulsion en amont de la zone de création de l'impulsion .aller dans le sens contraire au défilement du fil et retour dans le sens du défilement du fil, c. è créer sur le fil une impulsion vibrationnelle dans la même zone de création, d. à mesurer le temps de propagation t„ de ladite impulsion sur le fil selon un parcours,entre la zone de création de l'impulsion et une seconde zone de réflexion de l'impulsion en aval de la zone de création de l'impulsion.aller dans le sens du défilement du fil et retour dans le sens contraire au défilement du fil, e. et à répéter périodiquement la succession des quatre étapes précédentes . Ainsi dans cette troisième variante , les impulsions vibrationnelles sont créées périodiquement à partir de la même zone dite de création, et c 'est aussi dans cette zone qu'est "effectuée la mesure des temps de propagation des impulsions se propageant depuis la zone de création vers l'une des zones de réflexion où elles se réfléchissent et se propageant de nouveau vers la zone de création. La réflexion de l'impulsion est due à la présence dans ladite zone , par exemple d'un élément

de pincement du fil qui bloque la propagation de l'impulsion , c'est-à-dire qui empêche l'impulsion de se propager au-delà de l'élément de pincement , en conséquence de quoi l'impulsion vibrationnelle remonte le long du fil vers la zone de création. C'est un autre objet de l'invention que de protéger un dispositif spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé précité. Ce dispositif comprend des moyens de positionnement délimitant un parcours rectiligne du fil, et , placés sur ce parcours et en contact avec le fil , au moins un excitateur générant périodiquement au moins une impulsion vibrationnelle, et au moins un détecteur de vibrations apte à détecter l'impulsion lors de sa propagation sur le fil d'une part en amont et d'autre part en aval de l'excitateur, des moyens de mesure du temps de propagation d'une impulsion donnée entre le ou les excitateurs et le ou les détecteurs respectivement t.. pour le temps de propagation entre un excitateur et un détecteur sur un parcours déterminé en amont de l'excitateur et t„ pour le temps de propagation entre un excitateur et un détecteur sur un parcours déterminé en aval de l'excitateur, et des moyens de calcul déterminant un paramètre lié au défilement du fil à partir des temps . et t„ de propagation mesurés.

Le dispositif , selon la première variante du procédé, comporte un excitateur et deux détecteurs de vibrations, le premier étant placé en amont de l'excitateur et le second en aval de l'excitateur. De préférence les deux détecteurs de vibration sont placés à égale distance de l'excitateur.

De préférence l'excitateur étant relié à un générateur d'impulsion associé à une horloge , les moyens de mesure du temps de propagation comprennent, pour chaque détecteur, un compteur connecté audit . détecteur de telle sorte que le commencement de l'incrémentation du compteur est commandé par l'horloge lorsqu'une impulsion est envoyée à l'excitateur, et l'arrêt de l'incrémentation du compteur est commandé par le détecteur lorsque celui-ci détecte le passage de cette impulsion sur le fil. Le résultat de l'incrémentation du compteur correspondant au

premier détecteur en amont de l'excitateur correspond au premier temps de propagation . ; le résultat de l'incrémentation du second compteur en aval de l'excitateur correspond au second temps de propagation t„. Le dispositif selon la seconde variante du procédé comprend: a. des moyens de positionnement délimitant un parcours rectiligne du fil, b. et placés sur ce parcours et en contact avec le fil deux moyens aptes à être l'un et l'autre et alternativement excitateur, générant périodiquement au moins une impulsion vibrationnelle, et détecteur de vibration, c. des moyens de mesure des temps de propagation d'une impulsion émise par un moyen et détectée par l'autre moyen, respectivement t. lorsque l'impulsion se propage sur le fil dans le sens contraire au défilement du fil et _? lorsque l'impulsion se propage dans le sens de défilement du fil, d. et des moyens de calcul déterminant au moins un paramètre lié au défilement du fil à partir des temps (t. , t„) de propagation mesurés.

De préférence chacun des deux moyens consiste en une céramique piézo-électrique, fonctionnant comme un excitateur lorsqu'on le soumet à une tension électrique et fonctionnant comme un détecteur lorsqu'on le soumet à une vibration mécanique. Selon une autre version, chacun des deux moyens consiste en un ensemble constitué d'une part d'un excitateur et d'autre part d'un détecteur juxtaposés sur une zone réduite en contact avec le fil.

La partie excitation de chacun des deux moyens est reliée à un générateur d'impulsion associé à une horloge , les moyens de mesure du temps de propagation comprennent deux compteurs connectés respectivement à la partie détection de chacun des deux moyens de telle sorte que le commencement de l'incrémentation d'un compteur est commandé par l'horloge lorsqu'une impulsion est envoyée par la partie excitation d'un moyen et l'arrêt de

l'incrémentation dudit compteur est commandé par la partie détection de l'autre moyen lorsque celui-ci détecte le passage de cette impulsion sur le fil. Un seul compteur peut être utilisé en combinaison avec un inverseur, connecté alternativement à la partie détection de l'un et l'autre moyens.

De préférence les distances parcourues par les vibrations impulsionnelles sur leurs parcours en amont et en aval de l'excitateur étant toutes égales à D., les moyens de calcul consistent dans des moyens électroniques de traitement algébrique programmés pour réaliser le calcul suivant :

- t.

V = - 2= t, . t ₂ moyennant quoi les moyens de calcul calculent la vitesse de défilement du fil.

Les moyens de calcul calculent aussi la longueur de fil ayant défilé depuis la première impulsion, lorsque les moyens de calcul sont aptes à réaliser l'intégration de la vitesse V pendant tout le temps écoulé depuis la première impulsion. De préférence les moyens de calcul consistent dans des moyens électroniques de traitement algébrique, programmés pour réaliser le calcul suivant : ₂

dans lequel m est la masse du fil par unité de longueur.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va être faite de deux exemples de réalisation du dispositif de mesure de la vitesse et de la tension d ^r un fil en défilement continu, illustré par le dessin annexé, dans lequel :

La figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon une première variante, La figure 2 est une représentation schématique du dispositif selon

une seconde variante.

MEILLEURES MANIERES DE REALISER L'INVENTION Le fil 1 est un fil textile, par exemple produit sur une machine de filature et se déplaçant de façon continue. Il a sur au moins une partie de son déplacement sur cette machine un parcours rectiligne délimité par deux guide-fil 2 et 3.

Dans le premier exemple décrit et illustré par la figure 1, un excitateur 4 et deux détecteurs 5 et 6 sont positionnés sur un support non représenté de telle sorte que leur face extérieure soit en contact avec le fil 1 lors de son défilement. L'excitateur 4 est entre les deux détecteurs 5 et 6 et à égale distance D de chacune d'eux.

L'excitateur 4 est connecté à un générateur d'impulsion 7, lui-même relié à une horloge 8. L'excitateur 4, à chaque impulsion émise par le générateur 7, est entraîné en vibration et transmet cette impulsion vibrationnelle le long du fil 1.

Le premier détecteur 5, situé en amont de l'excitateur 4 dans le sens de déplacement du fil 1 selon la flèche F, réagit à toute impulsion vibrationnelle venant en contact avec sa surface extérieure. Il est connecté à un comparateur 9, lui-même relié à un compteur 10. Le comparateur 9 a pour fonction de comparer l'impulsion vibrationnelle détectée par le détecteur 5 par rapport à un seuil prédéterminé, qui correspond aux vibrations naturelles du fil lors de son défilement en contact avec la face extérieure du détecteur 1 et en absence de toute autre impulsion. Le compteur 10 compte des unités de temps selon une incrémentation qui est commandée par l'horloge 8. De même le second détecteur 6, situé en aval de l'excitateur 4, est connecté à un comparateur 11, relié à un compteur 12 , dont l'incrémentation est commandée par l'horloge 8. Les compteurs 10 et 12 sont connectés sur un circuit électronique 13 de calcul algébrique composé de microprocesseurs. Ce circuit 13 commande aussi le générateur d'impulsion 7.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant. A- un instant donné, le circuit électronique 13 commande au générateur 7 l'envoi d'une impulsion électrique à l'excitateur 4, ayant pour

effet de créer une onde sur le fil 1 en contact avec la face extérieure de l'excitateur 4. Simultanément à l'impulsion électrique envoyée à l'excitateur 4, le générateur 7 a envoyé une impulsion électrique à l'horloge 8, celle-ci incrêmentant les compteurs 10 et 12.

L'onde créée sur le fil 1 par l'excitateur 4 se sépare en deux demi-ondes qui se propagent le long du fil de part et d'autre de l'excitateur 4. La demi-onde se propageant dans le sens de la flèche F a une vitesse globale qui correspond à sa vitesse propre C de propagation le long du fil additionnée de la vitesse de défilement du fil V. Cette demi-onde est détectée par le détecteur 6, lors de son passage sur la face extérieure du détecteur, qui commande l'arrêt de l'incrémentation du compteur 12, soit t„.

La demi-onde se propageant dans le sens inverse du défilement du fil 1 se propage à une vitesse globale qui correspond à sa vitesse propre C diminuée de la vitesse de défilement du fil V. Elle est détectée par le détecteur 5 qui arrête l'incrémentation du compteur 10, soit t...

Le circuit électronique 13 effectue , à partir des valeurs t. et t„, le calcul de la vitesse V de défilement du fil, à savoir:

^ ^2

V = t, . t ₂

La valeur de D a été préalablement entrée dans le programme de calcul.

Le circuit électronique 13 effectue , à partir des valeurs t,. et t„ , le calcul de la tension T du fil, à savoir :

dans lequel m est la masse du fil par unité de longueur dont la valeur a été préalablement entrée dans le programme de calcul.

Avantageusement le microprocesseur est programmé pour intégrer les valeurs de la vitesse V du fil en défilement pendant

tout le temps d'envoi des impulsions , moyennant quoi il effectue le calcul de la longueur du fil ayant défilé.

Les résultats des calculs sont disponibles sous forme numérique soit sur le port parallèle du microprocesseur, soit sur le port série dans le cas de liaison du type RS232 ou bien encore sous forme analogique.

Après lecture des temps t.. et t„, le circuit électronique 13 commande la remise des compteurs 10 et 12 à zéro, et commande au générateur 7 l'envoi d'une nouvelle impulsion. Le dispositif de l'invention présente, par rapport aux autres capteurs de tension, l'avantage de ne pas nécessiter d'embarrage le long du parcours du fil, et donc de ne pas occasionner de frottement susceptible d'altérer le fil. Il permet aussi de détecter facilement toute casse de fil, puisque dans ce cas non seulement l'onde ne se propage plus le long du fil, mais les détecteurs ne détectent plus le bruit de fond provoqué par le défilement normal du fil en contact avec leur face extérieure. Enfin la longueur du fil ayant défilé est obtenue facilement, et de façon fiable quel que soit le degré hygrométrique de la pièce et donc la quantité d'eau absorbée par le fil, contrairement à la méthode consistant à peser la bobine avant et après enroulement du fil.

On comprend que pour que le fonctionnement du dispositif soit possible il est nécessaire que la vitesse C de propagation de l'onde le long du fil soit supérieure à la vitesse V de défilement du fil ; en effet, dans le cas contraire, la demi-onde correspondante n'atteindrait jamais le premier détecteur 5. Dans un exemple précis de réalisation, l'excitateur 4 était une céramique piézo-électrique ; la distance D entre l'excitateur 4 et chaque détecteur 5 et 6 était de 5 cm; la fréquence de l'horloge 8 était de 20 MHz. On a mesuré des vitesses de défilement du fil 1 jusqu'à 20m/s. Le tableau I ci-dessous donne les valeurs obtenues pour deux fils, A ayant une masse de 7mg/m et B ayant une masse de 20mg/m. La vitesse de propagation C était de l'ordre de 83m/s le long du fil A et de l'ordre de 121 m/s le long du fil B.

Tableau N ^β 1 :

Dans le second exemple décrit et illustré par la figure 2, deux céramiques piézo-électriques sont positionnées sur un support non représenté de telle sorte que leur face extérieure soit en contact avec le fil 1 lors de son défilement. Les deux céramiques 14 et 15 sont connectées alternativement par l'intermédiaire de l'inverseur 21 à un générateur d'impulsion 17,lui-même relié à une horloge 18. Chaque céramique 14,15, à chaque impulsion émise par le générateur 17, est entraîné en vibration et transmet cette impulsion vibrationnelle le long du fil 1.

Chaque céramique a aussi une fonction de détection, en ce qu'elle réagit à toute impulsion vibrationnelle venant en contact avec sa surface extérieure. Chacune des deux céramiques 14,15 est connectée alternativement par l'intermédiaire de l'inverseur 22 à un comparateur 19,lui-même relié à un compteur 20. Le comparateur 19 a pour fonction de comparer l'impulsion vibrationnelle détectée par la céramique 14 ou 15, par rapport à un seuil prédéterminé, qui correspond aux vibrations naturelles du fil lors de son défilement en contact avec la face extérieure de la céramique 14 ou 15 et en absence de toute autre impulsion. Le compteur 20 compte des unités de temps selon une incrémentation qui est commandée par l'horloge 18. Le compteur 20 est connecté à un circuit électronique 16 de calcul algébrique composé de microprocesseurs. Ce circuit 16 commande aussi le générateur d'impulsion 17 et les deux inverseurs 21 et 22.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant. A un instant donné, le circuit électronique 16 commande au générateur 17 et à l'inverseur 21 l'envoi d'une impulsion électrique à la céramique 14, ayant pour effet de créer une onde sur le fil 1 en contact avec la face extérieure de la céramique 14. Simultanément à l'impulsion électrique envoyée à la céramique 14, le générateur

17 a envoyé une impulsion électrique à l'horloge 18, celle-ci incrémentant le compteur 20.

L'onde créée sur le fil par la céramique 14 se propage vers la céramique 15 dans le sens contraire au défilement du fil, c'est-à-dire à une vitesse globale qui correspond à sa vitesse propre C de propagation le long du fil diminuée de la vitesse V de défilement du fil 1. Cette onde est détectée par la céramique 15, ayant alors le rôle de détecteur , qui arrête l'incrémentation du compteur 20 soit t... Le circuit électronique 16 commande au générateur 17 et à l'inverseur 21 l'envoi d'une impulsion électrique à la céramique 15, qui a alors le rôle d'excitateur et qui crée une onde sur le fil 1 en contact avec la face extérieure de la céramique 15. Simultanément à l'impulsion envoyée à la céramique 15, le générateur 17 a envoyé une impulsion électrique à l'horloge 18, celle-ci incrémentant le compteur 20. L'onde créée sur le fil par la céramique 15 se propage dans le sens de la flèche F, correspondant au sens de défilement du fil 1, c'est-à-dire à une vitesse globale qui correspond à sa vitesse propre C de propagation le long du fil additionnée de la vitesse V de défilement du fil. Cette onde est détectée par la céramique 14, qui a alors le rôle de détecteur, lors de son passage sur la face extérieure de la céramique 14 qui commande l'arrêt de l'incrémentation du capteur 20, soit t_.

La distance séparant les deux céramiques 14 et 15 est égale à D.

Les considérations faites pour le premier exemple restent valables pour ce qui concerne en particulier les calculs effectués.

L'invention n'est pas limitée aux deux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples non exhaustifs, mais en couvre toutes les variantes. En particulier, dans le second exemple décrit ci-dessus, le même élément 14,15 remplissait alternativement le rôle d'excitateur et de détecteur. Un autre mode de réalisation peut consister à remplacer la céramique piézo-électrique par la juxtaposition , sur une même zone réduite

le long du parcours du fil , d'un excitateur et d'un détecteur distincts ; dans ce cas c'est l'élément excitateur qui est connecté au générateur d'impulsion et c'est le détecteur qui est connecté au comparateur et au compteur. Un autre mode de réalisation peut consister à placer sur le parcours du fil deux excitateurs distincts et deux détecteurs, encadrant les deux excitateurs, l'un en amont du premier et l'autre en aval du second. Par ailleurs le dispositif pourra être avantageusement complété de moyens d'analyse des résultats permettant de détecter les anomalies de fonctionnement d'une machine par exemple des variations périodiques de la tension ou de la vitesse en cours de fonctionnement , et donc de réaliser un entretien préventif de la machine, ces anomalies pouvant être dues à une usure de certaines pièces. POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE

La présente invention s'applique dans le domaine textile, en particulier sur les machines de filature.