Brevet FR2268735A1 — publié le 19751121

L'invention concerne les pignons d'entraînement de bandes perforées. Bien que les pignons realises entIèrement en metal soient utilisés depuis longtemps dans l'industrie cine'matogra- phique , que des cabestans, constitués de cylindres recouverts de caoutchouc, soient destinés à l'entraînement de bandes non perforées (sans pignons) et que des galets entraînent les plateaux de tables de lecture de disques, il n'existe pas d'elé- ment d'entraînement constitué de pignons recouverts dtélasto mère. La zone centrale du corps cylindrique des pignons utilises dans l'industrie cinématographique est évidée pour-ne pas entrer en contact avec la pellicule et ne pas rayer ltémul- sion porteuse de l'image. De même, les cabestans et les galets ne comportent pas de dents, car ces dernières sont inutiles et risquent d'affecter le déplacement des bandes. De nombreux essais ont été effectués pour améliorer ces éléments dtentraînement. Par exemple, la surface extérieure du cylindre du pignon, réalisé en métal doux, a été sablée et moletée. Cependant, ces essais nront pas donne' satisfaction. les dimensions des trous d'entralnement de la bande ne sont pas affectées lorsque la surface extérieure et cylindrique du tambour du pignon est en élastomère et, avantageusementi en caoutchouc siliconé. La durée de vie de la bande est alors de 10 à 1000 fois supérieure à celle obtenue avec des pignons classiques réalisés entièrement en métal. En effet, l'élastomère exerce plus de la moItié de la force nécessaire à llentraSnement de la bande. La diminution des contraintes exercées sur les trous de la bande est évidente. La détérioration de la bande, se pro puisant à la fin de sa vie, ne provient pas de irélongation des trous, mais drune rupture due aux flexions.Xa force d'entraîne- ment exercée par l'élastomère sur la bande n'affecte pas la précision du positionnement de cette dernière obtenue à l'aide de ces trous et des dents du pignon. 12 Invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel la figure 1 est une coupe axiale d'un pignon selon l'invention la figure 2 est une vue en bout du pignon selon l'in vent ; la figure 3 est une coupe axiale d'une variante de pignon selon 12 invention comportant deux couronnes de dents et trois manchons cylindriques d'élastomère ; et la figure 4 est une coupe axiale partielle d'une autre variante de réalisation selon l'invention comportant une couche d'adhésif placée entre le tambour du pignon et ltélastomère. la figure 1 représente un pignon 1 selon l'invention qui, selon les normes établies pour les bandes perforées de papier, comporte une couronne de dents 2 réalisée ou autrement fixée sur un tronçon azllulaire 3 du corps. Ce tronçon est décalé du centre du pignon suivant les normes. Il est cependant évident que la forme du pignon selon l'invention peut varier de celle représentée. Le pignon selon l'invention comporte un tambour cylindrique et creux 4 de diamètre inférieur à celui du tronçon annulaire 3 et prolongé par l:l moyeu 5 avec lequel il est réalisé d'une seule pièce. Ce moyeu comporte un trou 6 concentrique à l'évidement du tambour et un trou radial et taraudé 7 destiné au passage d'une vis de positionnement qui fixe le pignon sur un arbre le faisant tourner (non représenté). La forme du moyeu ou de l'élément destiné à faire tourner le pignon n'entre pas dans le cadre de 11 invention. le pignon est généralement en acier, de manière que les dents 2 puissent être trempées, ou bien en alliage d'aluminium auquel cas les dents sont traitées thermiquement pour être résistantes à l'usure. Le corps du pignon est égalementtrempé ou traité, -bien que cela soit moins important que dans le cas des dents. Un revêtement de nickel du type "Electrolus",dsenvi- ron 0,025 mm d'épaisseur,est normalement appliqué pour améliorer la résistance à l'usure et à la corrosion. Approximativement toutes les zones du tambour 4 du pignon selon lrinvention ne comportant pas de dents 2 sont revêtues d'une couche extérieure dtélastomère. Cette dernière prend avantageusement la forme de manchons cylindriques 8 et 9 disposés de part et d'autre de la couronne de dents sur les cotés long et court du pignon. l'élastomère peut être coulé sur le pignon après que toutes les autres opérations effectuées sur ce dernier ont été achevées. les compositions de caoutchouc synthétique siliconé présentent les coefficients de frottement les plus élevés pour cette application et sont donc avantageuses. Lorsque leur composition est convenable, les manchons 8 et 9 du pignon repré sentie sur la figue 1 exercent environ 60 % de la force d'entrai- nement appliquées une bande perforée, alors que les dents n'exercent qutenwiron 40 % de cette force. Il en résulte une diminution de l'usure des trous de la bande. Une forme avantageuse de réalisation selon l'invention utilise la matière "MS 6" de la firme "Meridian laboratory, Zinc.," de Madison, Wisconsin. Cette matière est un composé de polyuréthanne. les résultats optimaux sont obtenus pour une dureté d'une certaine valeur, notamment une dureté Shore "A" égale à 55.Pour une valeur de dureté inférieure à la précédente, la matière, relativement tendre, présente un coefficient de frottement élevé (adhérence), mais s'écrase et provoque une déformation des trous de la bande lorsqutils passent sur les dents du pignon sous de faibles rayons, car le pas de ces trous est alors incorrect. lorsque la valeur de la dureté est supérieure à celle indiquée ci-dessus, la matière n'adhère pas convenablement à la bande et ne peut donc entralner cette dernière avec une force importante, comme mentionné précédemment. La matière "mu6" est relativement lisse et résistante. Elle n'est pas collante et n'attire pas de particules étrangères. Elle est avantageusement coulée sur le tambour 4 à l'aide d'un moule dont la surface correspondant à la surface extérieure du pignon est usinée avec précision. l'élastomère peut donc former une couche concentrique, à G,025 mm près, au tambour du pignon et il n'est donc pas nécessaire de rectifier sa surface extérieure. lorsque l'élastomère est appliqué suivant un autre procédé ou s'il est appliqué suivant le procédé de moulage décrit ci-dessus et que sa surface extérieure ne donne pas satisfaction en ce qui concerne la concentricité ou la texture, cet élastomère peut être rectifié pour présenter les dimensions convenables et pour etre lisse. A cet effet, une molette est montée sur un élément cylindrique et rotatif et tourne pour présenter une vitesse périphérique élevée. L'air est utilisé comme agent de refroidissement. En variante, une mince couche d'un adhésif convenable 12, 13 peut être disposée entre la surface extérieure du tambour et la surface intérieure des manchons 8 et 9 d'élastomère (figure 4). Un adhésif convenant à la fixation des composés siliconés au métal du tambour est i:ie dissolution du type "silastic" telle que le "RTV 731" de la firme Dow-Corning. Bien qu'un caoutchouc siliconé puisse être avantageux, il est possible-d'utiliser d'autres élastomères tels qu'un composé à base de polyuréthanne, par exemple le composé "Adaprène" de la firme duPont de Nemours. Des substances à base de "Néoprène" conviennent également. Ces composés doivent présenter un coeffi citent de frottement élevé pour pouvoir être utilisés avec des bandes de papier ou à base de papier. Si un adhésif est utilisé avec des composés non siliconés, une couche d'apprêt, par exemple du type "Dow-Corning 1201", et; une dissolution, par exemple du type "Dow-Corning RTV 731", sont appliquées. le pignon représenté sur les figures 1, 2 et 4 convient aux bandes classiques de largeur plus ou moins égale à 25 mm. Cependant, le pignon selon l'invention peut être réalisé pour convenir à des bandes de dimensions différentes. Par exemple, le pignon représenté sur la figure 3 est destiné aux bandes de largeur nominale égale à 50 mm. Ces bandes comportent deux rangées de trous et lue pignon doit donc comporter deux couronnes de dents 15 et 16. Ces trous sont relativement proches des bords de la bande et délimitent, entre eux, une zone large destinée à contenir la plus grande partie des informations perforées. Le tambour 14 du pignon représenté sur la figure 3 est semblable au tambour 4 décrit précédemment. Cependarlt, ce tambour 14 est plus large que le tambour 4, il comporte deux couronnes de dents et son diamètre peut être supérieur à celui du tambour 4, auquel cas le nombre de dents situées à la circonférence est augmenté en proportion. Trois manchons d'élastomère, à savoir un manchon central 18 de grande largeur et deux manchons latéraux 19 et 20 de faible largeur sont généralement utilisés. Ces manchons sont disposés de part et d'autre des couronnes de dents et réalisés et fixés comme décrit précédemment. Dans cette forme de réalisation selon l'invention, il est souhaitable que le manchon central 18 soit coulé, car il ne peut pas entre glissé sur le tambour 14 comme ctest le cas pour les manchons 8 et 9 représentés sur la figure 1. La forme, les dimensions, le nombre de couronnes de dents ou le nombre de manchons d'élastomère du pignon selon l'in vention peuvent varier indéfiniment. Il est également possible de disposer un manchon cylindrique d'élastomère sur un tronçon de la surface extérieure et cylindrique du pignon, alors que l'autre tronçon est constitué du tambour métallique. Dans ce cas, le pignon représenté sur la figure 1 peut ne comporter que le manchon 8 d'élastomère et le pignon représenté sur la figure 3 que le manchon 18. Cette forme de pignon peut être utilisée pour diminuer le prix de fabrication ou pour toute autre raison. La proportion de la force dtentrainement exercée par le revete- ment d'élastomère dépend de la surface de ce rev8tement entrant en contact avec la bande 10. Il est évident que la bande doit porter sur le pignon sous un certain angle et sous une tension minimale pour qu'elle entre en contact avec l'élastomère. Ces facteurs sont toujours respectés dans les dispositifs classiques comportant des pignons réalisés entièrement en métal, de manière que les dents de ces derniers s'enclenchent conarenablement avec la bande. Dans le cas du pignon selon l'invention, revêtu d'élastomère, il suffit que trois dents se logent dans des trous de la bande pour en tratner convenablement cette dernière. Une traction de l'ordre de 115 g exercée sur la bande suffit généralement. La trajectoire suivie par la bande et délimitée par des galets voisins du pignon dans un appareil classique assure un enroulement et une pression suffisants de la bande sur le pignon lorsque cette bande suit une boucle et avance librement. Lorsque des bobines débitrice et réceptrice sont utilisées, des bras tendeurs sont généralement nécessaires et donnent à la bande une tension convenable. La tension pouvant être exercée sur les manchons d'élastomère n'est limitée qu'à la valeur de la tension pouvant être supportée par la bande. lorsque cette bande avance librement, seule son inertie constitue la force résistante présente lors de son accélération ou de sa décélération. l'usure maximale des trous de la bande se produit lors des accélérations et des décélérations rapides de cette dernière. Ce mode de fonctionnement est courant dans de nombreuses applications, par exemple lors de l'introduction de données dans une calculatrice. Cette dernière n'accepte de nouvelles données que lorsque ses circuits ne sont pas utilisés pour le traitement de données précédemment acquises. le temps d'introduction de données peut être très court et compris entre plusieurs millisecondes et plusieurs centaines de millisecondes environ. L'appareil de lecture de bandes doit donc répondre ra pidement à un ordre de mise en marche et, lorsque la calculatrice ne peut Plus accepter de nouvelles données, il doit également répondre rapidement à un ordre d'arret. Il est donc classique que la bande soit accélérée d'une vitesse nulle à une vitesse d'environ 125 cm/s en 2 millisecondes, et qu'elle soit freinée de manière identique. Certains types de lecteurs de bandes comportent un moteur du type pas à pas. Dans ce cas, chaque rangée de trous est lu alors que la bande avance et s'arrête de manière saccadée. 50 % du cycle d'avance de la bande sont destinés à la lec ture de cette bande alors qu'elle est à ltarrët, puis les 30 % suivants du cycle sont utilisés pour l'accélération et les 20 % restants pour la décélération de manière que la bande arrive à la position suivante de lecture. Des calculs montrent que les contraintes exercées sur les trous d'une bande utilisée dans ces conditions sont près de trois fois supérieures aux contraintes exercées sur les trous d 'une pellicule cinématographique de 35 mm de largeur. De plus, les trous d'entraSnement de la bande sont ronds alors que les trous d'entrainemet d'une pellicule cinématographique sont rectangulaires. Il en résulte que la contrainte tendant à allonger les trous de la bande est de plusieurs fois supérieure à celle exercée sur les trous d'entraînement d'une pellicule.Ainsi, la contrainte exercée sur le bord extrême avant du trou d 'une bande de papier peut être de dix fois supérieure ou plus à la contrainte exercée sur le bord avant et relativement long du trou d'une pellicule cinématographique. Il est connu qu'un allongement des trous dtentraSne- ment d'une bande de papier provoque des erreurs de lecture des données de cette bande lorsque cet allongement atteint environ 34 ffi du rayon des trous situés de part et d'autre de la bande. En effet, l'alignement longitudinal de cette dernière sur les éléments du poste de lecture devient défectueux. Ce type de défaut concerne notamment les pignons antérieurs réalisés en tierenent en métal. Lorsque le pignon selon l'invention est utilisé, la vie de la bande s'achève par une rupture due aux flexions de cette bande avant que l'allongement des trous dans le sens du déplacement atteigne la valeur de 34 % du rayon de ces trous. Des essais en laboratoire, destinés à comparer le fonctionnement du pignon selon l'invention et celui d'un pignon ordinaire, comprennent des arrêts et des départs très fréquents et des inversions programmées du sens d'avance de la bande. Ces essais sont donc rigoureux. Il révèle que le pignon selon l'invention permet d'augmenter la durée de vie de la bande par un facteur compris entre 10 et 1000 environ. La valeur exacte de ce facteur dépend de la fréquence des arrêts et des démarrages et de la composition du papier et/ou de la matière semblable au papier de la bande. D'autres essais ont été effectués sur une machine classique de fixation de fils conducteurs par enroulement pour la fabrication de circuits électroniques. Dans ce cas, le pignon selon l'invention donne à une bande de papier une durée de vie de plus de dix fois supérieure à celle obtenue avec un pignon équivalent et classique, réalisé entièrement en métal et que le pignon selon l'invention avait remplacé. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées au pignon décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Toe\TEND I CAT IONS 1. Pignon d'avance d'une bande perforée, caractérisé en ce qu'il comporte un tambour cylindrique, un anneau qui dépasse de ce tambour, une couronne de dents qui dépasse radialement de l'anneau, sur toute sa périphérie, le tambour présentant une surface cylindrique de chaque côté de l'Pnneau et un manchon cylindrique d'élastomère étant fixé à chacune de ces surfaces cylindriques et portant sur ledit anneau, ces manchons d'élastomère étant approximativement de même diamètre extérieur. 2. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce quril comporte deux couronnes de dents et trois manchons cy lindriquee d'élastomère disposés à proximité de ces deux cou rondes. 3. Pignon selon la revendication f, caractérisé en ce que le manchon cylindrique d'élastomère entre en contact étroit avec le tambour cylindrique. 4. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une mince couche adhésif disposée uniquement entre la surface extérieure et cylindrique du tambour et la surface intérieure du manchon d'élastomère pour fixer ce dernier au tambour. 5. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface extérieure du manchon d'élastomère est rectifiée. G. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élastomère est un caoutchouc siliconé. 7. Pignon selon la revendication 6, caractérisé en ce que la dureté "Shore Âlt de l'élastomère est d'environ 55. 8. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élastomère est un composé à base de polyuréthanne. 9. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élastomère présente un coefficient de frottement élevé avec la bande à base de papier. 10. Pignon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour cylindrique est évidé, les manchons cylindriques d'élastomère étant minces de manière que le moment d'inertie du pignon soit relativement faible.