Brevet FR2001390A1 — publié le 19690926

La présente invention concerne un dispositif comportant trois rouleaux destiné à mesurer les contraintes de traction s exerçant dans une bande flexible. I1 existe déjà des dispositifs de ce type qui comportent deux rouleaux montés à poste fixe et un troisième rouleau dont la position est variable et sur lequel agit une botte dynamométrique Ces bottes dynamométriques transforment les forces mécaniques en valeur proportionnelles électriques et ne nécessitent pour cela presque aucune course car leur course totale ne comporte que 0,2 à O,3a environ. Âussi, le rouleau qui agit sur cette botte n'effectue pratiquement pas de mouvement non plus. L'inconvénient principal de ces dispositifs, c'est qu'ils ne sont pas protégés contre des contraintes de torsion excessives pouvant se produire dans la bande et qu'ils sont par conséquent exposés à dea détériorations0 I1 n'est en effet pas possible d'éviter que, dans une machine traitant ou travaillant une bande flexible( par exemple une bande ou un lé de papier) il se preduise un fléchissement dans la bande, notamment lorsque la machine comporte plusieurs postes d'entraînement équipés de mécanismes particuliers. Lorsqu compense ce fléchissement en augmentant la vitesse à un poste de transport eu de translation, la totalité de l'énergie cinétique se manifestant à cet endroit, ainsi que sur l'induit du moteur provoque, au moment où la bande se tend de nouveau,une pointe de tension extrêmement élevée qui agit brutalement sur le dispositif de mesure et l'endommage quand elle ne le détruit pas complètement. in outre, les bottes dynamométriques, qui sont des appareils de précision de prix élevé, ne peuvent émettre que des si- gnaux faibles, généralement sous forme de tension alternative qui, pour leur utilisation ou leur interprétation nécessitent des amplificateurs ainsi que des redresseurs électroniques. L'incon rénitent des bottes dynamométriques qui fonctionnent pratiquement sans course apparait surtout lorsqu leurs signaux doivent régler la vitesse eu le couple des organes entraînant la bande, par vexez ple de moteurs électriques s cause de l'inertie de masse de ces organes > l'amplitude ou la course de réglage est soumise à des constantes de temps considérables.Mais le moindre retard dans le traitement de l'ordre de réglage, lorsqu la botte dynamométrique n'effectue pas de courew,peut notamment dans le cas d'une bande ne présentant pas d'élasticité, produire soit son fléchissement ou même sa rupture. Le but de l'invention est de permettre la réalisation d'un de positif du type précité ne comportant pas les inconvénienta décrits des dispositifs connus, ayant notamment une course de réglage relativement importante tout en étant de construction très simple et s'opposant à la rupture de la bande lorsqu'elle est très tendue. Suivant 1. invention, ce résultat est notamment obtenu au moyen de deux rouleaux montés à poste fixe près l'un de l'autre, sur lesquels la bande passe par une de ses faces, un troisième rouleau de longueur modifiable, monté de l'autre cCté de la bande et s'appliquant continuellement sous une certaine pression, pouvant venir se placer entre les rouleaux montés à poste fixe à l'encontre de la force de rappel exercée par la bande, la prefon- deur de pénétration et l'angle de contact entre la bande et le troisième rouleau allant en se réduisant au fur et à mesure que la contrainte de traction augmente. Lorsque la bande est tendue, l'angle d'enroulement serait égal à zéro et la force à mesurer aurait une valeur infinie. la gamme de mesure pratiquement atilisable est ici comprise entre des angles d'enroulement de 5 à 900. La tension de la bande, la profondeur de pénétration et l'angle d'enroulement ne sont,il est vrai, pas directiment dans le rapport linéaire qui est la force de tension agissant sur la bande, nais une fonction constante de la profondeur do pénétration ou de la position du rouleau mo- bile. a position permet donc de déterminer directement la tension de la bande de sorte que, sans grandes complications, il est possible, à partir du support de rouleau mobile, de déplacer un metteur de signal destiné à un appareil de mesure ou à un appareil analogue. Ceci est favorisé par la course de réglage relativement grande, de meme que cela est rendu possible par un léger freinage de la bande qui se tend subitement0 Neme lorsque la charge appliquée sur le rouleau est constante, la tension exercée sur la bande est relativement faible lorsque la profondeur de pénétration est importante, du fait du grand angle d'enroulez ment, de sorte qutune bande ayant fléchi n'est tout d'abord chargée au moment où elle se tend que par une force estrêmement réduite qui augmente constamment loraque la bande continue de se tendre. Sn outre, la charge initiale, au moment où s'effectue la ten sion,peut être encore réduite à volonté en diminuant au fur et à mesure que la profondeur de pénétration augmente la force d'application ou la charge s'exerçant sur le rouleau mobile. On désignera d'une façon générale par bande souple ou fle riblez tous les produits flexibles de section quelconque, teiL:- que les bandes de papier et les bandes textiles, les feuilles de matière plastique ou métallique, les bordons, les file textiles, les fils métalliques de faible diamètre,etc... Le dessin schématique annexé montre, à titre d'exemple non liiitatif, un mode de réalisation possible de l'objet de l'invention. La figure unique est une vue de profil de l'ensemble du dispositif. La bande 4 traverse le dispositif de mesure sur deux rouleaux 1 et 2 voisins l'un de l'autre et montés à poste fixe et sous un treisième rouleau 3 à position variable, la bande étant constatent en contact avec ces trois rouleaux. Le rouleau 1 tourne librement dans des roulements à billes sur un arbre 5 lui-sta monté à rotation.( Les paliers ou roulement. ne sont pas représentés sur le dessin). Dans le cas du rouleau 2, il est indifférent qu'il tourne sur son arbre 6 eu qu'il soit solidaire de lui ou qu'il soit calé ou claveté sur cet arbre 6 et que celui-ci soit monté à rotation. Par contre, le rouleau 3 doit,de préférence, tourner li- brument sur sen arbre 7 tandis que ce dernier arbre est monté rigidement dans l'oeilleton d'un bras 8. Le moyeu de ce bras, qui est équipé d'un secteur 9, est monté sur l'arbre 5 dont il est solidaire en rotation. Ce n'est que dans le cas d'une bande étroite 4 qu'il suffira d'un seul bras 8 alors que pour des bandes plus larges il sera nécessaire de prévoir un second bras à l'autre extrémité du rouleau 3. Le secteur 9 a deux fonctions à remplir; d'une part il agit comme contre-poids du rouleau 3 et l'équilibre. D'autre part, il entrain en rotation un pignon 10 partiellement denté ainsi que l'arbre 11 sur lequel est calé ce pignon et il est par conséquent également partiellement denté. En outre, sur cet arbre fl sont calés un levier 12 portant un poids 13 et un autre pignon 14 partiellement denté. Le déplacement angulaire du système, qui s'effectue dans le sens anti-horaire, est limité par une butée 15. Le pignon 14 entrain un autre pignon 16 calé angu- lairement sur l'axe de rotation 17 d'un potentiomètre. L'enrou, lement du potentiomètre est désigné par 18 et son curseur ou balai par 19. Dans la position dans laquelle le rouleau 3 est repré- sente, le levier 12 est appliqué contre la butée 15. Ceci corres- pond par conséquent à la profondeur de descente maximum du rouleau 3 dans l'espace compris entre les deux rouleaux 1 t 2 montés poste fixe. Leur angle de contact avec la bande est alore au maximum. Etant donné que le poids du rouleau 3 est compensé par le secteur 9, et que le poids 13 ,dans l'état considéré du dispositif, se trouve à sa position inférieure extrême et est par conséquent inactif, il faut que la traction s'exerçant dans la bande 4 soit égale à zéro.Dans le cas du raccord de l'enrou- lement du potentioiètre 18 à la tension continue, tel que repré- senté, le balai 19, dans la position de départ dans laquelle il est représenté, indique une valeur égale à zére. Lorsqu'il se pr@- duit une contrainte de traction dans la bande, sa composante oe ticale dans la zone de l'enroulement du rouleau 3 repousse cc rouleau hors de l'espace compris entre les rouleaux 1 et 2 t fait pivoter le poids de lestage 13 dans le sens horaire jusqu'à ce que l'équilibre s'établisse.Plus la tension augmente, plus la profondeur de descente et l'angle d'enroulement ou de contact du rouleau 3 se réduit. Lorsque la valeur de l'angle est nullog la tension a une valeur infinie. On admettra que la position dans laquelle le roulez 3 est indiqué en traits interrompus correspond à l'angle minimum admis pour le processus de mesure et que l'arbre 5 doit, pour assurer ce déplacement, effectuer un déplacement angulaire de 3-. En outre,lorsque le rapport de démultiplication des dents entre les pignons 9 et 10 est de 3:1 et entre les pignons 14 et 16 de 2:1 , le poids 13 et le balai 19 se placent dans la posi- tion dans laquelle ils sont indiqués en traits mixtes. Le poids de lestage atteint son effet maximum après avoir pivoté de 9Oe ot, après un demi-tour, le balai indique une tension sasigun. ainsi qu'on peut le voir, il n'existe pas, dans cet exem- ple de réalisation, de rapport linéaire entre la position du balai et la tension de la bande, car ce rapport est déterminé d'une part par la fonction sinusoïdal du poids de lestage et d'autre part par Ia:décompositien variable des forces s'exerçant sur le rouleau 3 aussi bien à cause de l'enroulement variable se produisant sur ce rouleau que de la position angulaire variable du bras 8. Par conséquent, si lors de la fabrication de l'enroulement du potentiomètre 18, il n'a pas été tenu compte de cet état de choses, les valeurs électriques se manifestant sur le balai 19 ne sont pas proportionnelles à la tension de la bande 4. C'est pourquoi l'instrument indicateur ou le voltmètre doit outre pourvu d'un. graduation non linéaire. Dans le présent exemple de réalisation, on a utilisé un potentioubtre comme émetteur de signal électrique, car c'est un élément de prix avantageux et que l'on trouve couramment dans le commerce. Une telle résistance relative nécessite pour son dépla- cement ou son réglage un déplacement angulaire de sorte qu'une multiplication par dentures est particulièrement bien indiquée dans ce cas. Mais il est également possible que d'autres émetteurs de signa;ax fonctionnant par exemple par induction ou par cellule photo-électrique, ne nécessitent pas de pignons pour le réglage. Ce qui est essentiel, c'est que l'émetteur de signaux soit utilisé ici avec une course beaucoup plus grande que celle des bottes dynamométriques mentionnées au début de cette description, ces émetteurs n'étant pas seulement d'un prix très intéressant mais permettant aussi une certaine compensation des constantes de temps dans la course de réglage. Pour la mise en oeuvre de l'invention, les moyens par les- quels la pression d'application est produite sur la bande n'ont aucune importante. Au lieu du poids pivotant 13 on peut utiliser à cet effet un poids se déplaçant en ligne droite, un ressort en spirale, des ressorts "Belleville" un piston pneumatique ou hy draulique, un électro-aimant un servooteur, le poids du rouleau lui-même, etc... Le chemin sur lequel le rouleau 3 effectue son mouvement de descente dans l'espace compris entre les deux rouleaux @ et 2 , montés à poste fixe, est également sans importante. On peut imaginer par exemple un trajet rectiligne dans des guide parallè- les ou un trajet circulaire dont le centre soit situé à l'extérieur de l'axe de l'arbre 5. Bien que pour le principe du fonctionnement du dispositif de mesurewon ait considéré que les deux rouleaux 1 et 2 étaient montés à poste fixe et restaient également à poste fixe pendant le processus de mesure, il est parfaitement possible qu'ils soient déplaçables pour des buts de réglage, par exemple du réglage de leur paralléliame Pour certains problèmes de réglage, il peut hêtre néces- saire d'utiliser des organes amortisseurs, par exemple des pistons hydrauliques qui, ainsi que leur utilisation, sont des moyens teck- niques connus. On mentionnera encore la facilité avec laquelle la bande peut être introduit. à la main dans le poste de mesure prévu dans l'exemple de réalisation représenté. I1 ne suifit que de faire pivoter le levier 12 dans le sens horaire de 2000 environ Jusqu' ce que le rouleau 3 se trouve au-dessus du rouleau 1. Ensuite, on peut faire passer la bande en ligne droite à travers l'interstice entre ces deux rouleaux. L'espace entre les deux rouleaux à poste fixe 1 et 2 dont il a été plusieurs fois question ci-avant est limité par la bande tendue et par les parties de surfaces voisines de ces rouleaux ear il ne serait pas rationnel de faire descendre le rouleau mobile 3 encore plus bas où l'interstice serait encore plus grand. Zla décomposition des forces n'entrain à cet endroit guère plus de réduction de l'angle d'enroulement au fur et à mesure qu'augmente la tension. L'idée fondamentale de l'invention est donc de limiter les mouvements de mesure du troisième rouleau 3 à l'espace qui vient autre défini. On a alors la possibilité de monter les deux rouleaux à poste fixe 1 et 2 beaucoup plus près l'un de l'autre que dans l'exemple représenté. Les lignes en traits interrompus portées sur le dessin eorrespondent au cas de la plus grande tension pouvant etre encore mesurée. Mais une surtension quelconque, sous l'effet de laquelle la partie de bande se trouvant sous le rouleau 3 devient plane, na cependant aucun inconvénient pour le dispositif de mesure, même si ce phénomène se produit subitement. En meme émps, la surface de la bande est soustraite à toute pression excessive proe duite par les rouleaux. Dans les dispositifs connus destinés à mesurer une ten avion dans une bande flexible, le rouleau mobile n'agit pas à l'in- térieur de l'espace ici défini, mais comme si le rouleau 3 de Ilexemple de réalisation représenté se trouvait sous les rouleaux 1 et 2 à poste fixe. Il existe par contre des dispositiis utilisables pour d'autres buts, par exemple pour charger une bande de papier de telle sorte qu'elle casse ou qu'elle soit arrachée si sa qualité est insuffisante et dans lequel l'élément produisant la charge (même si ce n1 est pas un rouleau) agit à l'intérieur dede l'espace com- pris entre les supports placés des deux cotés. I1 est également connu de charger un rouleau au moyen d'un poids, par exemple en vue de palper le diamètre d'une bobine à dévider et de tirer parti de leurs mouvements, au moyen de pignons, pour desserrer ou pour serrer un freins Enfin on utilise des émetteurs de signaux de tous types, par exemple à hase capacitive ou sous forme de résistance rotative montés dans des circuits à potentiomètre afin de mesurer les modifications de longueurs, par exemple l'allongement de fils. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention,dans le domaine dews équivalences techniques. REVEND I CÂT IONS 1.- Dispositif pour mesurer les contraintes de traction dans une bande flexible, comportant trois rouleaux, caractérisé en ce 'entre deux rouleaux voisins (1,2) montés à poste fixe sur lequel la bande passe par l'une de ses faces, peut pénétrer un troisième rouleau (3) à position variable s'appliquant sur l'autre face de la bande avec une pression constante à l'encontre de la force de rappel exercée par la bande, dans l'espace compris entre les denz rouleaux (1 et 2) montés à poste fixe, la profondeur de pénétraiioa et l'angle de contact entre la bande (4) et le troisième rouleau (3) se réduisant au fur et à mesure que la tension augmente. 2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé o ce que le rouleau mobile (3) est relié à un émetteur de signaux électriques palpant la position de ce rouleau, ainsi qu'à un po tentiozètre. 3.* Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé on ce que le rouleau mobile (3) est guidé selon in trajet circulaire et est solidarisé par des pignons avec l'émetteur de signal. 4.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'au rouleau presseur mobile (3) est associé un dispositif de lestage (11,13) dont la force d'application s'exerçant sur le rouleau presseur diminue an fur et à mesure qu'augmentent la fondeur de pénétration et l'angle. 5.- Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé par un poids de lestage pivotant (13) dont le déport augmente au ftr et à mesure qu'augmente la profondeur de pénétration du rouleau mobile (3).