Brevet FR2111800A1 — publié le 19720609

La présente invention concerne une méthode et un appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau, particulièrement d'un rouleau supportant une bande, pour transporter celle-ci devant une installation d'enduction. Selon le procédé d'enduction d'une bande la composition de revêtement est appliquée par immersion, extrusion, cascade, etc. à une face d'une bande en mouvement continu, tandis que la bande est supportée à la face dorsale par un rouleau, dénommé dans la suite "rouleau de support". La vitesse à laquelle une composition de revêtement est appliquée par unité de surface de la bande cËpend de la vitesse de la bande, plus particulièrement lorsque le film de composition de revêtement est en cours d'étirage dans un arrangement d'enduction où la vitesse de la bande est supérieure à la vitesse d'alimentation de la composition. Dans la fabrication de matières plioto graphique s sensibles à la lumière le contrSle de la vitesse de la bande à l'endroit de la station d'enduction est d'une importance primordiale et c'est pour cette raison que la vitesse d'une bande dans des installations d'enductin modernes dans le domaine de la photographie n'est plus longtemps contrôlée par des rouleaux entraînés disposés avant et après le rouleau de support, mais au contraire que le rouleau de support même est entraîné. L'entraînement du rouleau de support est effectué par un moteur qui est monté directement sur une extrémité de 1'arbre du rouleau, ce moteur ayant une grande torsion et une inertie basse, tel qu'un moteur imprimé. Des changements dans la vitesse d'une bande pouvant être occasionnés par la vibration de la bande dans la cabine de séchage, par le raccordement d'une nouvelle bande à la bande expirante, etc. peuvent être corrigés presqu'immédiatement par un tel système d'entraînement. Des dispositifs connus pour la mesure de la vitesse de rotation d'un rouleau ne permettent pas de réaliser tous les avantages du système d'entraînement décrit parce que la réponse de ces dispositifs est trop lente. Habituellement ces dispositifs comprennent un disque qui est muni sur la périphérie de zones absorbant et transmettent la lumière, ces zones étant 71 38169 2 2111800 espacées à distances égales et montées à l'extrémité de l'arbre du rouleau à mesurer. Un organe de mesure comprenant une source de lumière à incandescence et une cellule photoélectrique est arrangé sur le disque de façon que les zones successives du 5 disque produisent des impulsions dont la fréquence est une mesure pour la vitesse à déterminer. Ce dispositif présente les désavantages suivants. Les éléments produisant des impulsions du disque doivent posséder chacun exactement les mêmes caractéristiques parce que n'impor-10 te quel manque de correspondance entre ces éléments peut nuire à la fréquence d'impulsion enregistrée, de sortejque celle-ci ne constitue pas une mesure de la vitesse à déterminer. Des erreurs peuvent avoir lieu à caee de la parallaxe ou d'une disposition imprécise de l'organe de mesure par rapport 15 au disque, et c'est pourquoi que la distance libre entre le disque et la cellule photoélectrique, et entre le disque et la source de lumière ne dépasse normalement pas quelques dixièmes d'un millimètre. La fréquence du train d'impulsions doit être convertie en 20 une valeur analogue qui est une indication pour la vitesse du rouleau. En effet, cette conversion constitue le désavantage le plus important des dispositifs connus, parce que la période du signal de mesure devient trop grande. Par exemple, un disque tournant à 1 révolution par seconde 25 e"t étant muni de 1000 rubans opaques sur un support transparent, produit une fréquence de 1000 Hertz, ce qui donne une période d'impulsion de 1 msec. Comme le signal de mesure comprend une ondulation de 100 %, ce signal doit être redressé par voie électronique au moyen d'un réseau RC afin de comprendre finale-30 ment seulement une ondulation de 1 %. Ce niveau d'ondulation est réalisé après seulement 50 impulsions environ, la constante de temps Y clu. système devenant donc 328 msec ( r = 2 rrî = 6,28 x 50). On peut obtenir des constantes de temps courtes en opérant 55 selon le système dit "système à accrochage de phase.". Cependant ce système demande encore une haute précision en ce qui concerne l'organe produisant des impulsions et, en outre, ce 71 38169 3 2111800 système nécessite un circuit électronique très compliqué parce qie la mesure de phase doit être accompagnée d'une mesure de fréquence. En conséquence un arrangement électronique à fonctions de transfert très particulières est obtenu. 5 La présente invention vise une méthode pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau permettant d'obtenir une réponse très rapide et permettant ainsi d'arriia? à line utilisation optimale des avantages des moteurs d'entraînement modernes à haute torsion. 10 L'invention vise également un appareil de contrôle perfec tionné dont l'organe produisant les impulsions n'est pas tenu à des tolérances étroites et dont le montage n'est pas critique. Finalement l'invention envisage un appareil de contrôle demandant un circuit électronique non compliqué. 15 Selon la présente invention la méthode pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau comprend la mesure de la vitesse de rotation de ce rouleau, la comparaison de la valeur de mesure à une valeur de vitesse de référence,1'alimentation de la différence entre les signaux de ces valeurs à un contrô-20 leur qui contrôle un moteur entraînant le rouleau, et la mesure de la vitesse de rotation réalisée au moyen d'un organe qui se déplace en synchronisation avec le rouleau et qui est muni d'un nombre d'éléments produisant des impulsions, deux détecteurs étant disposés à des endroits déterminés tel qu'ils sont suc-25 cessivement influencés par le mouvement des éléments produisant des impulsions pour faire produire des impulsions de signal successives, et l'intervalle de temps entre les impulsions de signal successives étant utilisé dans la comparaison avec la valeur de vitesse de référence. 30 L1 expression "rouleau" doit être interprétée dans un sens suffisamment large à embrasser également d'autres éléments de rotation tels qu'une roue pouvant tourner autour d'un axe horizontal et qui est capable de supporter une bande sur une partie angulaire de sa périphérie, un disque ou un plateau ro-35 tatif pouvant touriET autour d'un axe vertical et qui est capable de supporter une charge sur la surface supérieure, etc. L'appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un 71 38169 4. 2111800 rouleau entraîné par un moteur selon la présente invention, comprend un contrôleur qui contrôle le courant électrique du moteur d'entraînement, un comparateur pour comparer une valeur de vitesse de référence avec une valeur de vitesse mesurée et 5 pour alimenter la différence entre ces deux valeurs à un contrôleur, des moyens pour déterminer la valeur de vitesse mesurée, ces moyens comprenant un organe muni d'un nombre d'éléments produisant des impulsions, une source de rayonnement électromagnétique pour diriger une quantité d'énergie à l'organe, 10 deux détecteurs sensibles au rayonnement qui sont espacés mutuellement selon le sens de déplacement de l'organe et dont la surface sensible au rayonnement est tournée vers l'endroit de 1'organe sur laquelle 1'énergie rayonnante est incidente et des moyens pour déterminer l'intervalle de temps s'écoulant entre 15 le moment où le point du flanc d'impulsion est détecté par le premier détecteur sur l'organe et; le moment où ce point est détecté par le second détecteur. Comme modes d'exécution préférés de l'appareil suivant la présente invention orfpeut citer : 2D L'appareil comprend des moyens pour déterminer une valeur inverse de l'intervalle de temps. L'organe muni d'un nombre d'éléments produisant des impulsions est formé comme un disque transparent ayant un nombre de zones absorbant la radiation, près de sa périphérie. 25 Les deux détecteurs sont montés à distances égales du cen tre de rotation autour duquel le disque est capable de tourner. Ainsi la vitesse périphérique réelle d'un flanc d'impulsion d'un disque d'impulsions est mesurée le long de la périphérie d'un cercle dont le centre coïncide avec le centre de rotation 30 du disque d'impulsion. L'avantage d'une telle mesure est offert par l'indépendance de cette mesure par rapport au centrage du disque d'impulsion. L'invention sex^a maintenant décrite en détails à l'aide d'un exemple et illustrée par les dessins annexés. 35 La figure 1 est un schéma d'ensemble de l'appareil de contrôle selon la présente invention, 71 38169 5 2111800 La figure 2 est une vue schématique d'une station de revêtement, La figure 3 est une vue de plan du système optique pour déterminer la vitesse de rotation d'un rouleau, 5 La figure 4- est une vue frontale d'un disque d'impulsion du système suivant la figure 3, La figure 3 est un aui3B mode d ' exécution du système optique selon la figure 35 et La figure 6 est encore un autre mode d'exécution de ce 10 système optique, La figure 7 représente trois signaux électriques illustrant la méthode selon la présente invention, La figure 8 est un graphique représentant la relation entre une variable et sa valeur inverse, 15 La figure 9 représente un circuit électronique pour déter miner un intervalle de temps, et La figure 10 est un circuit électronique pour déterminer la valeur inverse du signal de sortie du circuit selon la figure 9- 20 Dans le schsia d'ensemble selon la fig. 1, un rouleau 70 de rotation est entraîné par un moteur 71 à haute torsion. La vitesse de rotation du rouleau 7) est mesurée au moyen d'un disque 72 d'impulsions, une tête 73 de mesure et un circuit " él'e'c-' tronique 74- qui détermine la valeur inverse de l'intervalle 25 de temps entre des impulsions successives produites par le mouvement d'un flanc d'impulsion du disque devant deux détecteurs arrangés dans la tête 73 de mesure. La valeur inverse constitue la valeur de vitese mesurée v^ et elle est comparée dans un circuit comparateur 73 à une valeur de vitesse de référence vg 30 qui est introduite dans un circuit 76. La déviation ou le signal d'erreur déterminé par le comparateur 75 est alimenté à un combinateur 77 qui contrôle le courant du moteur 71 afin d'obtenir la vitesse de rotation désirée du rouleau 70. Le rouleau 70 peut être le rouleau de support dans un 35 système de revêtement par immersion, .comme il est représenté sché-matiquement dans la figure 2, montrant que la bande 78 à revêtir est tirée sur un rouleau libre 79 et est passée sur une partie 71 38169 6 2111800 angulaire substantielle du rouleau 70 de support. La bande plonge dans la composition de revêtement contenue dans le récipient 80, est tirée sur un rouleau 81 et amenée à une station de séchage, une seconde station de revêtement, ou autre. Des 5 moyens connus dans la technique contrôlent la tension de la bande, de sorte que le contact par friction entre le côté arrière de la bande et le roieau 70 est suffisamment grand pour permettre au rouleau 70 de contrôler la vitesse de la bande. L'arrangement du disque d'impulsions et de la tête de 10 mesure est illustré plus erfdétails dans la figure 3. L'arbre 10 du rouleau 70 (le moteur d'entraînement étant omis dans la figure) porte le disque 72 d'impulsions qui est muni, près de la périphérie et de façon alternative, de zones ayant une transparence optique,et de zones opaques. D'un côté du disque 15 d'impulsions il y a deux cellules photoélectriques 12 et 13 arrangées dans un élément de support 13 qui est lui-même placé dans la tête de mesure. Entre le disque 72 d'impulsions et les cellules photoélectriques 12 et 13 il y a un diaphragme 14 pourvu de deux 20 fentes à la position des cellules photoélectriques. Il est important que les cellules- photoélectriques 12 et 13 soient disposées à précisément la même distance de l'axe de rotation du disque 72'~&'l±mpul-s±"onsv" " "Cela hé" signifie pas " que" le centre du disque doit coïncider avec 1'axe de rotation de celui-ci 25 et en conséquence le disque ne doit pas être centré exactement par rapport à l'arbre 10. De l'autre côté du disque 72 d'impulsions sont disposés une source 16 de lumière et le système 17 de lentilles optiques, ce système dirigeant un faisceau lumineux presque parallèle 30 sur le disque à l'endroit des cellules photoélectriques 12 et 13. Le numéro de référence 18 dans l'arrangement selon la figure 3 indique la tache lumineuse projetée par le système optique 17 et elle est illustrée plus clair dans la figure 4-. On peut utiliser comme cellule photoélectrique des transis-35 tors photoélectriques, tels que le type LS-4-00, vendu par (Texas Instruments ou MRD 200 vendu par Motoria (Arizona, U.S.A.) (marques déposées). Ces transistors photoélectriques ont un 71 38169 7 2111800 diamètre d'environ 2,5 mm, ce diamètre limitant la distance d'impulsion minimum sur le disque. Cependant cette distance peut être réduite, lorsqu'on utilise, pour la lecture, un système optique 69 qui projète une image agrandie des flancs 5 sur les cellules jtotoélectriques (voir la figure 5)• Ce système optique doit donner une reproduction exacte, parce qu'autrement il causera des défauts dans la mesure. Une autre technique de lecture consiste dans l'usage d'éléments conducteurs de lumière, tels que des fibres optiques 68 et 67 qui transmettent 10 l'image aux cellules photoélectriques, par exemple des tubes multiplicateurs photoélectriques 40 et 41 (voir la figure 6). Les éléments produisant les impulsions peuvent être arrangés par exemple sur un disque de verre ayant une stabilité de forme et une haute résistance aux chocs. Ce disque de verre 15 est revêtu d'une émulsion photographique de gradation dure sous la forme d'une mince couche ayant une épaisseur de l'ordre de grandeur de 10 p.m. Les éléments produisant les impulsions sont formés sur le disque par exemple par la création d'expositions-éclair successives sous forme de fentes, tandis que le 20 disque est fixé de façon rotative sur l'organe distributeur d'une machine de façonnage. Grâce à l'insensibilité du système de mesure par rapport à une succession d'impulsions irrégulière sur la périphérie, la précision obtenue de cette façon suffira en général. 25 Au lieu de disques d'impulsions photographiques on peut également produire des disques d'impulsions mécamVques, c'est-à-dire des disques d'impulsions présentant des parties de paroi interrompues par voie mécanique. Cependant, la qualité de ces derniers disques ne suffit pas en général, dû au passage 30 inadéquat et soudain d'une condition de présence de signalisation à une condition d'absence de signalisation. En général, il y a une dispersion diffuse de lumière sur les parois créné-lées relativement épaisses. En comparaison, la mince épaisseur de la couche de matières photographiques présente un avantage 35 important qui permet l'obtention de flancs d'impulsion très rapides. La mesure du temps d'écoulant entre la détection d'un même flanc par les deux cellules photoélectriques est effectuée de 71 38169 8 2111800 façon électronique par l'alimentation d'un courant d'entrée constant à un intégrateur pendant ledit temps. La tension finale de l'intégrateur est alors directement proportionnelle audit temps. Cette tension peut être enregistrée dans une mé-5 moire, de sorte qu'on dispose d'une valeur exacte de la période à la fin des temps de mesure. Dans la figure 7 le courant JO d'impulsion, la tension 31 de l'intégrateur et la tension 32 enregistrée dans^La mémoire, sont illustrés. 10 Dans la plupart des cas la valeur de la vitesse angulaire dit disque ou autre organe à contrôler quant à la vitesse est d'une importance prédominante. Cette vitesse angulaire est inversement proportionnelle à la période d'impulsion. Plusieurs méthodes sont connues pour déterminer par voie électrique la 15 valeur réciproque d'une tension. Si seulement une étroite gamme de vitesse est à envisager, alors on peut faire usage de la tangente, en quelque point défini, à l'hyperbole qui donne la relation entre une variable E^ et sa valeur réciproque Eg = -g—.. La figure 8 représente un graphique indiquant la re-20 lation E^ par rapport à Lorsqu'une plus grande gamme de vitesse est nécessaire on peut faire appel à des techniques non linéaires pour convertir l'hyperbole selon la figure 8 enuie ligne droite, par exemple en utilisant des jeux de diodes dont l'atténuation est inversement 25 proportionnels à la tension appliquée. On peut faire exécuter cette méthode de façon très précise, mais elle demande pas mal d'activités d'ajustage. C'est pour cette dernière raison qu'on préfère en général de faire une division réelle. Dans la figure 9 un circuit électrique pour mesurer la 30 période d'impulsion est illustré. Les signaux de sortie des cellules photoélectriques 12 et 13 sont connectés respectivement aux déclencheurs 50 et 51• Les signaux de sortie des déclencheurs commandent une connexion flip-flop 52 qui elle-même commande un intégrateur 53* A la fin de la période de mesure 35 un circuit périodique 54- est actionné à travers un multivibrateur monoitable 57 de sorte qu'un cycle de mesure nouveau peut débuter. 71 38169 9 2111800 La signal de sortie E^ du circuit selon la figure 9 est directement proportionnelle à la période. Donc, ses valeurs inverses doivent être déterminées. A cette fin, un circuit électrorique diviseur est utilisé qui est basé sur des 5 principes de la division de temps au moyen de la modulation de la largeur d'impulsion. Désignons E^ comme tension de sortie du circuit selon la figure 9 dont la valeur inverse doit être déterminée. La largeur des impulsions d'un train d'impulsions e^ ayant une 10 fréquence suffisamment haute est modulée avec E^, tel que E^ = k , dans laquelle a est le rapport de tout/rien du train d'impulsion e^. Le courant de rétro-action d'un amplificateur opérationnel 60 représente dans la figure 10 est modié au moyen du train 15 d'impulsion e^. Un condensateur C est connecté entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur 60 et une résistance R peut également être connectée par un aplificateur au moyen d'un interrupteur 61 qui est commandé par le train d'impulsion e^. La tension de sortie de 1'amplificateur 60 est ecprimée par la 23 relation Eg = Rg-pfî dans laquelle i est le courant d'entrée de l'amplificateur et Re££ est la résistance effective de contre-ré action. Mais Eg = Ri' dans laquelle i' est la valeur du courant passant par R lorsque l'interrupteur 61 est fermé, et dans laquelle i' = i puisqu'aucune charge ne peut rester 25 accumulée dans le condensateur C à une condition constante. xj En outre, i1 = i' , de sorte que E„ = E i1 ^ i ' = R i k —. Lorsque 1 est maintenu à une valeur confiante, alors le circuit selon la figure 10 fonctionne comme un diviseur, le signal Eg correspondant au signal v^ sêon la fig. 1. L'ondula- 30 tion de sortie est déterminée par la modulation de fréquence CE et la constante de temps exprimée par — . De façon similaire un système diviseur magnétique (dit effet de Hall), un système logarithmique ou d'autres systèmes diviseurs à opération rapide peuvent être utilisés. 35 Dans l'arrangement selon la présente invention le diamètre d'un disque de verre s'élevait à 50 cm, et son épaisseur à 3 mm, tandis que la périphérie de ce disque était munie de 600 71 38169 10 2111800 petites zones noires. La distance entre le disque et la lampe et entre le disque et la cellule plxotoélectrique de la tête de mesure s'élevait à 7 mm. Il a été trouvé que le disque pouvait être monté à une distance de 1 mm du centre et que la déviation centrale du disque, c'est-à-dire sa disposition h.ors le plan normal par rapport à l'arbre pouvait s'élever à 2 mm et qu'alors même une précision de contrôle de 1 à 1000 pouvait être obtenue pour des révolutions variant de 0,1 à 10/minute. 71 38169 n 2111800 FlEVEIIBICATIOUË 1. Méthode pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau (70) comprenant les opérations suivantes : 1) la mesure de la vitesse de rotation de ce rouleau, 5 2) la comparaison de la valeur de mesure à une valeur de vitesse de référence, 3) l'alimentation de la différence entre les signaux de ces valeurs à un contrôleur (77) qui contrôle un moteur (71) entraînant le rouleau, 10 4) la mesure de la vitesse de rotation du rouleau, réalisée au moyen d'un organe (72) qui se déplace en synchronisation avec le rouleau et qui est muni d'un nombre d'éléments produisant des impulsions, cette méthode étant caractérisée en ce que deux détecteurs 15 (12, 13) sont prévus, disposés à des endroits déterminés tel qu'ils sont successivement influencés par le mouvement des éléments produisant des impulsions pour faire produire des impulsins de signal successives, et que l'intervalle de temps entre les impulsions de signal successives est appliqué dans 20 la comparaison avec la valeur de vitesse de référence. 2. Méthode pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le flanc d'une impulsion, produite lorsqu'un élément produisant des impulsions passe devant un endroit déterminé, est détecté 25 par un détecteur, le même flanc d'une autre impulsion, produite lorsque ledit élément passe subséquemment devant un second endroit déterminé, est détecté par un second détecteur, et que l'intervalle de temps entre les moments de détection de ces flancs d'impulsion par les deux détecteurs (12, 13) est appliqué 30 dans la comparaison avec la valeur de la vitesse de référence. 3. Méthode pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la valeur inverse de l'intervalle de temps est déterminée. 4. Appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un 35 rouleau (70) entraîné par un moteur (71)» comprenant un contrôleur (77) qui contrôle le courant électrique du moteur d'entraînement (71) j un comparateur (75) pour comparer une 71 38169 12 2111800 valeur de vitesse de référence avec une valeur de vitesse mesurée, et pour alimenter la différence entre ces deux valeurs à un contrôleur (77)» caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour déterminer la valeur de vitesse mesurée, les moyens 5 comprenant un organe (72) muni d'un nombre d'éléments pro- diisait des impulsions, une source de rayonnement électromagnétique pour diriger une quantité d'énergie à l'organe (72), deux détecteurs (12, 13) sensibles au rayonnement qui sont espacésmutuellement selon le sens de déplacement de l'organe 10 Ç2) et dont la surface sensible au rayonnement est tournée vers l'endroit de l'organe (72) sur laquelle l'énergie rayonnante est incidente et des moyens (74-) pour déterminer l'intervalle de temps s'écoulant entre le moment où un point du flanc d'impulsion est détecté par le premier détecteur sur l'organe 15 et le moment où ce point est détecté par le second détecteur. 5- Appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau (70) suivant la revendication 4-, caractérisé en ce que l'organe (72) est^formé comme un disque transparent qui est muni, près de sa périphérie, d'un nombre de zones absorbant le 20 rayonnement. 6. Appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau (70) suivant l'une quelconque des revendications 4- et 5» caractérisé en ce que les deux détecteurs (12, 13) sont montés à distance égale du centre de rotation du disque. 25 7- Appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un rouleau (70) suivant la larendication 4-, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour déterminer une valeur inverse de l'intervalle de temps. 8. Appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un 30 rouleau (70) suivant la revendication 5» caractérisé en ce que la source d'énergie électromagnétique est une source de lumière (16) et qu'un système optique (17) d'agrandissement est monté entre le disque et les détecteurs. 9- Appareil pour contrôler la vitesse de rotation d'un 35 rouleau (70) suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7» caractérisé en ce que des éléments conduisant la lumière (68, 67) sont disposés entre le disque (72) et les détecteurs (12, 13). 71 38169 13 2111800 10. Une pellicule ou papier photographique, caractérisé par le fait que la vitesse de cette matière a été contrôlée au cours de sa fabrication selon la méthode de contrôle selon la méthode de la revendication 1.