Brevet FR2296533A1 — publié le 19760730

L'inventien se rapporte d'une façon générale à un dispesitif de réglage de la tension d'une bande ou ruban et elle concerne plus particulièrement un dispositif de réglage de la tension destiné aux rubans encrés utilisés dans les dispositifs d'impression série. Dans les dispositifs dans lesquels une matière en bobine peut être débitée ou transférée d'us réceptacle rotatif tel qu'un rou leau, un tambour, une bobine, une broche ou équivalent à un autre réceptacle analogue et compatible, il est normalement nécessaire de prévoir des moyens pour maintenir une certaine tension dans la bande ou ruban au cours de sa distribution.Cette tension est souhaitable pour des raisons économiques et pour la commodité de l'utilisateur pendant le transfert de l'un à l'autre des récepta cles, de matière à permettre de loger une plus grande longueur de matière en bobine dans chacun des réceptacles et également de manière que la matière en bobine soit enroulée serrée sur le réceptacle récepteur et qu'elle ne risque pas de tomber de ce dernier pendant les manipulations. tn outre, il est souhaitable de prévoir des moyens pour freiner le réceptacle débiteur dans le cas où la bande se brise, de manière que ce réceptacle débiteur ne continue pas à débiter la bande après la rupture.Dans le cas particulier des rubans encrés utilisés dans les dispositifs d'impression série, il est nécessaire de prévenir une certaine tension pour que le ruban défile convenablement et pour que le document imprimé possède une qualité d'impression acceptable. Bien que l'invention soit applicable å diverses bandes, rubans etc..., elle s'est révélée particulièrement utile dans son application aux rubans encrés utilisés dans les dispositifs d'impression série. L'invention sera donc décrite dans cette application sans que cette application, ni l'emploi du terme "ruban" ou "bande" ne doivent être considérés comme limitatifs. Lorsqu'une bande passe de l'un à l'autre de deux réceptacles rotatifs (rouleaux, tambours, bobines, broches, etc...) la tension de cette bande varie en raison de variation de la géométrie des enroulements ainsi que des variations d'inertie de ces derniers. Dans un dispositif d'impression série à ruban, la tension du ruban peut varier dans une certaine mesure sans affecter défavorablement l'acheminement du ruban ni la qualité de l'impression. Pour enrouler le ruban encré sur la bobine réceptrice, il est nécessaire d'exercer une certaine force sur cette bobine. La valeur de la force nécessaire varie et dépend de la longueur du ruban encré qui se trouve au moment considéré sur la bobine réceptrice. La force normalement appliquée est celle qui est nécessaire pour faire tourner la bobine réceptrice lorsque le diamètre de l'enroulement encré porté par la bobine réceptrice est à son maximum.Par conséquent, en l'absence de compensation dans le dispositif, lorsque seule une petite longueur de ruban encré a été enroule sur la bobine réceptrice, la force appliquée à la bobine réceptrice est beaucoup plus grande que celle qui serait nécessaire, de sorte que le ruban encré est soumis à une tension plus grande que lorsque la bobine réceptrice est presque pleine. Les rubans tissés sont moins sensibles aux variations de tension que les rubans de matière plastique, du type matrice, parce que les rubans tissés ne s'allongent ni ne se brisent pas aussi facilement et parce que ces rubans épousent plus facilement la conformation physique des caractères pendant l'impression. S'il subit une tension excessive, le ruban peut s'étirer, se plisser et/ou se rouler sur lui-mSme, autour de la partie centrale déformée, ou encore se briser, tous inconvénients qui affectent évidemment la qualité de l'impression. En revanche, si la tension est trop faible, le ruban risque de pouvoir s'écarter de sa position d'impression à un point qui provoque une perte totale ou partielle de l'impression des caractères. Il est bien connu dans la technique de régler le freinage de la bobine débitrice par variation continue en fonction de la tension de la bande déjà déroulée, et d'immobiliser rapidement la bobine débitrice en cas de rupture de la bande, ainsi qu'on l'a décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique 3.243.137. Il est également connu d'utiliser un dispositif de freinage à cliquet et rochet comme décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique 3.442.366 pour régler la tension du ruban dans un dispositif d'acheminement pas à pas progressif. Le brevet des Etats Unis d'Amérique 3.621.968 décrit un dispositif à galet et ressort qui assure la tension d'un ruban sans fin logé dans une cartouche.Le brevet des Etats Unis d'Amérique 3.797.773 décrit un dispositif capable de maintenir la tension dans un ruban qui est enroulé sur une bobine réceptrice entraînée par intermittence par utilisation d'un interrupteur à lame (qui possède un shunt) afin de commander un moteur qui entrains la bobine réceptrice. Les brevets des Etats Unis d'Amérique 531.402, 1.340.710 et 1.364.259 décrivent divers types de moyens de freinage qui frottent sur le c8t de la bobine pour assurer le freinage de cette dernière et/ou la tension de la bande. Ces solutions de la technique antérieure utilisent des moyens mécaniques ou une combinaison de moyens mécaniques et électriques pour assurer le réglage voulu de la tension de la bande. Compte tenu do ces problèmes pesés par les dispositifs de l'art antérieur, la présente invention a pour buts : de maintenir une tension à peu près uniforme dans un élément de type ruban pendant son transfert d'une bobine débitrice i une bobine réceptrice d'améliorer l'alimentation et le freinage d'une matière en bobine transférée entre deux bobines ou rouleaux ; d'améliorer les performances de rubans encreurs legés dans des cartouches du type utilisé dans les appareils d'impression série ; de fournir un dispositif do friction à patins de frottement agissant sur le côté d'une matière on bobine ou rouleau suivant un agencement assurant une grande efficacité ; de fournir un appareil et un procédé économiques pour freiner des rubans encreurs pour appareil d'impression série. Ces buts, ainsi que d'autres buts de la présente invention, sont atteints à l'aide de moyens de freinage à friction montés on con- tact de friction contre les bords d'un ruban ou analogue enroulé sur une bobine d'alimentation. Au fur et à mesure que la quantité de ruban restant sur la bobine d'alimentation décorît, la valeur de la force produite par les moyens de freinage décreît également. La tension dans le ruban dépend do la force de frottement au niveau de chaque élément de surface des moyens de freinage on contact avec le bord du ruban, multipliée par le rayon de chaque élément de surface par rapport au rayon de la bobine. La somme de ces produits, divisée par le rayon extérieur du rouleau de matière on ruban (à caque instant) constitue une mesure de la tension. La surface de friction de forme appropriée des moyens de freinage qui porte contre le bord du ruban peut être en un matériau quelconque présentant un coefficient de frettement à pau près constant.Des matériaux préférés sont ceux présentant une structure de feutre ou fibreuse, car l'expérience a montré que ces structures ont tendance à minimiser les différences entre frottement statique et frottement de glissement. Un matériau cellulaire ou du type éponge présente des propriétés similaires. Les moyens de freinage sont conformés de manière à assurer une tension à peu près constante dans le ruban, depuis une bobine d'alimentation pleine jusqu'à une bobine d'alimentation vide, alors que le couple varie quand le ruban est débité d'une bobine d'alimentation passant de l'état plein à l'état vide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti ront de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexis sur lesquels t - la Fig. 1A est une vue en perspective d'une forme de réalisation de l'invention - la Fig. 1B est un graphique représentant la variatien de la tension en fonction du diamètre de la matière en bobine représentée sur la Fig. 1 ;; - la Fig. 2A est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation de l'invention - la Fig. 2B est un graphique representant la variation de la tension en fonction du diamètre de la matière en bobine représentée sur la Fig. 2A - la Fig. 3 est une vue en plan représentant un exemple type de bobine débitrice de ruban et montrant les couples qui agissent sur cette bobine t - la Fig. 4 est un schéma utilisé pour le calcul de la forme optimale à donner aux moyens de freinage à friction g - la Fig. 5 est une vue en perspective d'un dispositif d'impression série et d'une cartouche de ruban à laquelle est appliquée l'intention 3 - la Fig. 6 est une vue en plan représentant l'application de l'invention à la cartouche de ruban - la Fig. 7 est une vue partielle en plan de la cartouche de ruban qui montre le frotteur des moyens de freinage incorporé dans cette cartouche. Suivant l'exemple d'exécution représenté sur la Fig. 1A, un ruban ou bande 12 est enroulé sur une bobine débitrice 16 qui tourne sur un arbre 14. Des frotteurs de freinage 17 et 18 frottent respectivement sur la tranche inférieure et la tranche supérieure du ruban 12 sous l'action de forces 20 et 21 qui tendent à appliquer ces frotteurs sur la bande. Lorsqu'une force est appliquée à l'ex- trémité 24 de la bande peur dérouler la matière de la bande de la bobine débitrice 16, il se manifeste une tension dans la partie de la bande qui part de la bobine en raison de la résistance que les frotteurs 17 et 18 opposent au déroulement de la bande.La tension de la bande dépend do la force de frottement exercée sur chaque zone des frotteurs 17 et 18 qui est on contact avec les tranches de la bande 12, multipliée par le rayon qui sépare le centre de la bobine 16 de ladite zone. La somme des produits, divisée par le rayon extérieur de la bobine 16 (au moment considéré est représen- tative de la tension de la bande. Ainsi qu'il ressort de l'examen de la Fig. 1B, la forme rectangulaire des frotteurs ne donne pas une tension absolument constante, mais les frotteurs engendrent dans la bande une tension qui est certainement tolérable pour de nombreuses applications. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 2A, la forme des frotteurs a été modifiée de manière qu'une plus petite surface de ces frotteurs soit en contact avec les tranches de la bande qui sont les plus éloignées du centre de la bobine. L'angle couvert par les parties de forme générale incurvée qui forment les limites de la partie de la section rétrécie des frotteurs à mesure que l'on s'éloigne du centre de la bobine vers 1'extérieur varie en proportion inverse au carré du rayon. Ceci est décrit de façon plus détaillée dans les pages suivantes de la description. Ainsi que le montre le graphique de la Fig. 2B, ceci se traduit par une tension sensiblement constante de la bande. Suivant les matériaux utilisés, la tension voulue et l'environ nement particulier à considérer, on peut modifier la forme des frotteurs de freinage pour obtenir la tension voulue dans la bande. Si la bande est enroulée de façon très tache sur une bobine débitrice sans joues, il est souhaitable que les forces de freinage dues aux frotteurs soient appliques d'une façon symétrique, ce qu'on obtient en prévoyant des frotteurs sur les deux tranches de la bande. Si la bobine débitrice possède une joue d'un c8té, les forces de freinage peuvent être appliquées uniquement sur l'une des tranches de la bande, puisque la Joue maintient la bande retenue sur la bobine débitrice. Le ruban, en matière plastique du type matrice, est normalement enroulé sur la bobine débitrice (sans joue) avec un degré de serrage suffisant pour que la force de freinage par friction puisse être appliquée sur une seule des tranches de la bande. Le principal problème posé par les frotteurs utilisés dans la technique antérieure consiste dans le fait que la force de freinage par friction est appliquée à une partie de la bobine débitrice ou à l'arbre de cette bobine, de sorte qu'il en résulte un dispositif à couple constant. Lorsqu'on veut obtenir une tension à peu près constante dans la bande, un dispositif à couple constant n'est pas souhaitable La Fig. 3 montre pourquoi le mode de freinage à fric tison utilisé dans la technique antérieure ne pouvait pas donner une tension constante dans la bande.Sur la Fig. 3, FD représente la force de freinage par friction qui est appliquée à une partie de la bobine débitrice et cette force FD est appliquée à une distance constante R1. F est la force appliquée à l'extrémité libre de la bande pour dérouler cette bande de la bobine débitrice et F T est appliquée à une distance R2. L'équation des couples est (1) F T . R2 ' FD R1 Etant donné que FD . R1 est une constante et que R2 décroît au fur et à mesure que la bande se déroule de la bobine débitrice, F T doit crotte au fur et à mesure que R2 décroît pour satisfaire l'équation.Lorsque F T croit la tension de la bande croit au lieu de rester à peu près constante comme il serait souhaitable. Dans la cartouche de ruban de la technique antérieure utilisée dans l'imprimante série représentée sur la Fig. 5, les moyens de freinage utilisés en combinaison avec la bobine débitrice de ruban sont constitués par une bague torique en caoutchouc montée à l'intérieur de la cartouche, sur l'arbre 14 de la bobine débitrice. En raison de la forme de construction de la cartouche 32 du ruban, la bague torique reçoit une pression, d'un côté, par le moyeu de la bobine débitrice, et de l'autre coté, par la partie plate formant le fond de la cartouche. Les pressions appliquées à cette bague se traduisent par un freinage par friction sur le moyeu de la bobine débitrice. Pour maintenir la tension du ruban dans les limites raisonnables pendant le dévidement total du ruban d'une bobine débitrice, il est nécessaire de se fier aux caractér4risti- ques d'usure de la bague torique qui varient d'un degré capable de réduire la forte de freinage au fur et à mesure que la bobine débitrice se vide de son ruban. Le ruban 33 est enroulé sur le moyeu de la bobine réceptrice monté sur un arbre 37 qui est entrain par une courroie 36 et un arbre 35. Un moteur d'avance de ruban (non représenté) entraîne l'arbre 35 par intermittence. Le ruban 33 doit être convenablement maintenu sous tension dans le brin compris entre des guides 34 et en face d'une roue d'impression 31 pour donner une impression acceptable. Si la bague torique ne maintient pas un freinage suffisant, le ruban tombe de la position d'impres- sion devant la roue d'impression 31. Si, au contraire, la bague torique engendre un freinage excessif, le ruban s'allonge, se roule et/ou se brise, ce qui se traduit par une qualité d'impression inacceptable ou même une perte totale des caractères imprimés. Le procédé de maintien de la tension du ruban au moyen de la bague terique est satisfaisant mais l'invention apporte une meilleure solution. Pour arriver à la forme initiale de l'invention, sous laquelle cette invention est appliquée à la cartouche de ruban de l'impri- mate série représentée sur la Fig. 3, on a exécuté les calculs suivants. la partant de l'équation de base (2) W (couple) = R (rayon) xT (tension) L'équation différentielle du couple peut être exprimée par (3) dW = R . dT + T dR Pour que le couple soit constant, il faut que dT soit égal à 0. En introduisant cette condition dans l'équation (3), on obtient: (4) dW = T . dR Pour déterminer le couple obtenu suivant l'invention lorsque le dispositif suivant l'invention est appliqué contre la tranche du ruban, on se reportera à la Fig. 4. (5) dW = K' . dA . R où K' est un coefficient de proportionalité. (6) dW r K' . (R . O . dR) . R (7) dW r K' . R2 . Q . dR En introduisant l'équation (4), on obtient : (8) TdR = K'Rȇ dR En simplifiant, on obtient 2 (9) T = K'R@ (10) # = T = K K' R R2 L'équation (10) montre que l'angle que le frotteur doit couvrir varie en proportion inverse du carré du rayon au fur et à mesure qu'on s'éloigne du centre de la bobine de ruban vers l'extérieur. #1 Si R = 1 unité, #1 = K. Si R = 2 unités, #2 = . Si R = 3 unités, 4 #3 = . Le plus grand angle que le frotteur peut couvrir lorsque 9 R est petit (dans la région centrale du ruban) est naturellement 360 . On a donc procédé à des expériences pour déterminer la forme à donner aux frotteurs suivant l'invention dans la région du centre de la bobine. La forme exacte qutil y a lieu de donner aux frotteurs 45 utilisés dans la cartouche de la Fig. 5 est représentée sur la Fig. 6. Ce frotteur comprend une partie semi-circulaire étroite 41 dont le rayon extérieur (e) est d'environ 10 mm tandis que son rayon intérieur (d) est d'environ 7 mm, c'est à dire que sa largeur (c) est d'environ 3 mm. En partant de la partie semi-circulaire vers l'extérieur, le frotteur comprend une partie trapézoldale 42 (approximation linéaire de la valeur théorique) qui s'étend sur une longueur (a) d'environ 19 mm à partir du bord extérieur de la partie semi-circulaire 41. La -largeur (9) de la partie trapézoldale 42 est d'environ 6 mm au niveau de sa grande base, c'est à dire au raccordement avec la partie semi-circulaire 41 et la largeur (f) au niveau de l'extrdmité extérieure est d'environ 3 mm.La longueur totale (b) du frotteur 45 est d'environ 29 mm et ce frotteur est utilisé avec des bobines de ruban dont le diamètre des bobines pleines est d'environ 52 à 55 mm. L'épaisseur du frotteur 45 est d'environ 4,8 mm. Pour la fabrication des frotteurs pour cartouches de ruban, on a essayé différentes matières. La mousse de matière plastique (Rodger RFF-263) et une mousse de polyester non réticulée du type ester, d'un poids spécifique apparent de 64g/dm3 et présentant environ 24 pores/cm (moussQ-"custom" 4 lb de Scott) se sont révé- lées être des matières satisfaisantes pour l'application à la cartouche de ruban représentée sur la Fig. 5. Dans la forme de réalisation représentée sur la Fig. 7, le frotteur 45 est disposé et orienté à l'intérieur de la cartouche de ruban 32 de telle manière que le centre de la partie semicirculaire 41 soit situé sur le prolongement de l'axe de l'arbre 14 de la bobine débitrice. La partie trapézoldale 42 est placée dans la position "5 heures" par rapport à l'arbre 14 de la bobine débitrice. Le ruban quitte la bobine à peu près au point "12 heures" par rapport à l'arbre 14. L'orientation de la partie trapézoldale 42 ne semble pas être critique mais elle a été choisie en raison de l'avantage qu'il y a à disposer et fixer le frotteur 45 sur la surface interne du fond de la cartouche 32 et en raison du bon fonctionnement qu'on a obtenu en plaçant le frotteur dans cette position.Le frotteur 45 est collé sur la face interne de la cartouche 2 et la bobine débitrice de ruban est ensuite montée dans la cartouche, par embottement sur l'arbre 14. Le ruban est enroulé sur un noyau d'un diamètre d'environ 17t5 mm, de sorte qu'une mince partie semi-circulaire du noyau (d'une largeur radiale d'environ 1,62 x) s'appuie constamment sur la partie semi-circulaire 41 du frotteur 45, quelle que soit la longueur du ruban qui est encore enroulé sur la bobine débitrice, de sorte que le ruban conserve constamment une tension minimale, meme lorsque la longueur de ruban encore enroulée sur la bobine s'approche de zéro.Lorsque le couvercle de la cartouche est monté sur le corps de cette dernière, il exerce une pression sur la bobine débitrice de sorte que la tranche inférieure du ruban est appuyée sur le frotteur 45 avec la force nécessaire. Ainsi qu'on l'a représenté sur la Fig. 5, la cartouche de ruban 32, la roue d'impression 31, les guides 34 du ruban, le moteur (non représenté) d'entrainement du ruban, le marteau de frappe (non représenté) et le lève-ruban (non représenté) sont tous montés sur un chariot mobile (non représente) pour décrire la longueur de la ligne d'impression. Avant l'impressions on relève la partie de la cartouche 32 qui est la plus rapprochée du plateau 30 pour placer la partie du ruban qui se trouve au droit du poste d'impression entre les caractères de la roue d'impression 31 et le rouleau. Après l'impression, la cartouche de ruban 32 pivote de haut en bas pour prendre sa position de repos de sorte que l'opérateur peut voir le caractère qui a été imprimé. il ressort de la description donnée ci-dessus que l'invention a pour objet un moyen de freinage à friction pour matière en bande, qui atteint entièrement les buts visés qui ont été énumérés plus haut. - REVENDICATIONS 1 - Appareil d'impression du type série comprenant un rouleau ou plateau d'impression, un chariot mobile latéralement qui décrit une ligne d'impression, une tette dtimpression montée sur le chariot pour frapper le rouleau ou plateau afin d'imprimer des caractères, des moyens pour débiter un ruban, montés sur le chariot pour faire passer un ruban encré devant la taste d'impression, et une cartouche de ruban montée sur le chariot, cette cartouche comprenant des moyens sur lesquels tourillonne une bobine débitrice de ruban, des moyens sur lesquels tourillonne une bobine réceptrice de ruban, et des moyens servant à faire passer le ruban de la bobine débitrice à la bobine réceptrice, cet appareil d'impression étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif perfectionné de réglage de la tension du ruban comportant un frotteur disposé pour frotter sur les tranches d'au moins un côté du ruban porté par la bobine débitrice, ce frotteur étant de forme appropriée pour maintenir le ruban sous tension à peu près uniforme pendant qu'il est débité, le frotteur comprenant une partie de forme générale incurvée et qui est coaxiale à la bobine débitrice et une partie de forme profilée, de préférence trapézoidale, qui prend naissance au milieu de l'arc formé par la partie incurvée et s'étend vers l'extérieur à peu près Jusqu'à la périphérie du rouleau du ruban porté par la bobine débitrice. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie incurvée du frotteur couvre un arc de 360v. 3 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie de forme générale incurvée du frotteur couvre un arc de moins de 360 . 4 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie incurvée est circulaire. 5 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le frotteur est fait d'une matibre fibreuse. 6 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le frotteur est fait d'une matière feutrée. 7 - Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le frotteur est fait d'une mousse de polyester. 8 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie incurvée possède un rayon intérieur d'environ 7 7 mm et un rayon extérieur d'environ 10 mm. 9 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie trapézoidale possède une largeur d'environ 6 mm à sa base et une largeur d'environ 3 mm à son extrémité extérieure. 10 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le frotteur présente un profil tel que l'angle qu'il couvre vers l'extérieur à partir du centre de la bobine varie en proportion inverse du carré du rayon considéré depuis le centre de la bobine débitrice.