Brevet FR2424215A1 — publié le 19791123

L'invention concerne un dispositif permettant de maintenir constante la tension d'une bande de matière, en particulier de la bande de papier drune machine à imprimer rotative à bobines, comportant un rouleau de freinage entouré par la bande de matière, un frein à induction entraîné par le rouleau de freinage et un dispositif de mesure d'un paramètre de fonctionnement de la bande de matière, qui commande ltexci- tation du frein à induction. Un dispositif de ce genre est connu par le brevet allemand DE-PS nO 283 884. Dans celui-ci, sur l'arbre d'un rouleau de renvoi ou de la bobine débitrice de bande de papier est prévue une génératrice de freinage alimentant en retour le réseau et dont l'excitation - seule ou en même temps que celle d'un moteur d'enroulement - peut être commandée par un transmetteur de valeur mesurée qui mesure la vitesse de la bande de papier ou le diamètre de la bobine réceptrice, de telle sorte que la vitesse de la bande de papier et la traction de celle-ci restent aussi constantes que possible. L'avantage de cet agencement connu réside en ce qu'il fournit une force de traction particulièrement douce et uniforme, qu'elle fonctionne pratiquement sans usure et sans bruit et qu'elle peut être réglée simplement et rapidement. Toutefois, il présente l'inconvénient inhérent, que la génératrice de freinage n'atteint sa pleine puissance qu'au-desus d'une vitesse de rotation minimale déterminée, de sorte que l'effet de freinage est lié à la vitesse de rotation et varie dans la plage des vitesses de rotation de l'appareil en service. On peut y remédier-en faisant entraîner la génératrice de freinage par le rouleau de renvoi au moyen d'une transmission intermédiaire à une vitesse accrue, ce qui fait que la vitesse minimale de la bande corresponde précisément à la vitesse minimale de rotation de la génératrice de freinage. Toutefois, étant donné le grand rapport de multiplication qui est nécessaire, cela conduit généralement à des roues d'entraînement de grandeur peu maniable, avec un encombrement correspondant important et un grand moment d'inertie, et aussi, étant donné la plage relativement large des vitesses de rotation de ces appareils en service, cela donne à la génératrice de freinage des vitesses maximales de rotation relativement désavantageuses pour la structure des paliers. En tenant compte de ce qui précède, l'invention a pour but de fournir un.dispositif permettant de maintenir constante la tension d'une bande de matière avec un frein à induction du genre indiqué plus haut et au moyen duquel on atteigne déjà, à la vitesse minimale de la bande, la vitesse de rotation minimale du frein à induction sans qu'il en résulte un encombrement accru, un plus grand moment d'inertie ni une vitesse maximale de rotation difficilement gouvernable. Selon l'invention, ce problème est résolu grâce au fait que l'induit aussi bien que l'armature du frein à induction sont tournants et que ces deux parties sont entraînées en B ens opposé. Par le brevet allemand DE-PS 725 190, il est déjà connu en soi de prévoir, dans un transmetteur tachymétrique servant à mesurer la vitesse d'une bande de papier, un induit et une armature pouvant tourner indépendamment. Toutefois, dans la disposition décrite, ces deux parties sont entraînées dans le même sens, à savoir l'induit, proportionnellement à la vitesse de la bande et l'armature à une vitesse de rotation constante, correspondant à la vitesse de consigne de la bande de papier, de sorte que la rotation relative entre induit et armature entrant seule en ligne de compte, les deux rotations s' annulent mutuellement à la vitesse de consigne et l'induit du transmetteur tachymétrique ne fournit une tension que lorsque la vitesse de la bande s'écarte de la vitesse due consigne. Le dispositif selon l'invention permet d'obtenir de façon simple, entre l'induit et l'armature du frein à induction, une vitesse de rotation relative, supérieure à chacune de leurs vitesses de rotation absolues et, en particulier aussi, supérieure à la vitesse de rotation minimale de fonctionnement de la génératrice, de sorte que l'effet de freinage frein à Induction est constant sur toute la plage des vitesses de rotation de l'appareil en service. Comme dans le transmetteur tachyeetrique connu, le dispositif selon l'invention peut etre conçu de telle sorte que que soit l'induit,soit l'armature est entraîné(e) par le rouleau de freinage tandis que, respectivement, l'armature ou l'induit est entraîné(e) à une vitesse de rotation constante, éventuellement réglable. Si l'on adopte alors une vitesse de rotation constante égale à la vitesse minimale de fonctionnement de la génératrice, l'appareil fonctionne déjà avec un effet de freinage constant pour de très petites vitesses de la bande. Toutefois, selon un autre mode d'exécution de l'invention, l'induit aussi bien que l'armature du frein à induction peuvent être entraînés par le rouleau de freinage. L'avantage en est que l'on peut se passer du moteur séparé nécessaire au fonctionnement à vitesse de rotation constante et qui doit être conçu au moins pour une-fraction de la puissance de freinage à absorber. Selon un autre mode d'exécution de l'invention l'une des deux parties du frein à induction est entraînée par l'intermédiaire d'une courroie crantée intérieurement de type usuel et l'autre partie est entraînée par le côté extérieur d'une deuxième courroie crantée extérieurement et intérieurement qui est guidée, par son c6té intérieur, sur une roue d'entraSnement de l'arbre du rouleau de freinage ainsi que sur un rouleau tendeur. Cette mesure permet de donner au dispositif une structure très ramassée qui peut encore être améliorée si l'on utilise comme rouleau tendeur une roue d'entraînement d'un transmetteur tachymétrique constituant le transmetteur de valeur mesurée de la vitesse de la bande et qui de toute façon est nécessaire pour le fonctionnement de l'appareil en général. Si la bande de matière passe autour d'un rouleau de renvoi augmentant l'arc de contact du rouleau de freinage, comme c'est généralement le cas, on peut encore réduire la dépense en utilisant comme rouleau de renvoi un rouleau compensateur constituant le transmetteur de valeur mesurée de la tension de la bande de matière. La description qui va suivre en référence à deux exemples représentés,donnès à titre non limitatif,fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée par les dessins sur lesquels: La figure 1 montre un exemple d'exécution dans lequel l'armature du frein à induction est entraînée par un moteur séparé La figure 2 montre un exemple d'exécution dans lequel l'induit aussi bien que l'armature du frein à induction sont entraînés par le rouleau de freinage. La figure 1 montre une bande de papier 1 qui passe autour d'un rouleau de freinage 3 et d'un rouleau compensateur 5 constituant en même temps un rouleau de renvoi et le transmetteur de valeur mesurée de la tension de la bande de papier 1. La bande de papier est repoussée par un rouleau de pression 7 contre le rouleau de freinage 3 ce qui fait que celui-ci est sûrement entraîné par la bande 1. Sur un arbre 9 du rouleau de freinage 3 est fixée une poulie dentée il qui coopère, par l'intermédiaire d'une courroie crantée 13, avec une poulie dentée 15. La poulie dentée 15 est reliée à un induit 35 d'un frein à induction 17, cet induit étant entouré par l'armature 19 du frein à induction 17. Sur ltarbre 9 se trouve en outre une poulie dentée 21 qui entraîne, par l'intermédiaire d'une courroie crantée 23, un transmetteur tachymétrique 25 servant de transmetteur de valeur mesurée de la vitesse de la bande de papier 1. Par l'intermédiaire d'un régulateur non représenté plus en détail, auquel est amené le signal électrique de sortie du rouleau compensateur 5 et/ou du transmetteur tachymétrique 25 et par l'intermédiaire d'un amplificateur correspondant, l'-enroulement de champ de l'armature 19 du frein à induction 17, qui est fixe de façon usuelle,.est excité de telle sorte que dans cet enroulement est engendré un champ électrique correspondant à la différence entre la vitesse de la bande et une valeur de consigne. L'enroulement de l'induit 35 du frein à induction 17 est-en court-circuit ou bien il est relié à une résistance de charge éventuellement variable, de sorte que la tension induit bliga- toirement dans l'enroulement d'induit quand l'induit 35 tourne dans le champ électrique de l'armature fait passer, dans ce circuit d'induit, un courant consommant de l'énergie et assurant un freinage de l'induit 35 et donc aussi du rouleau de freinage 3. Ce freinage se transmet à la bande de papier 1 et donne alors lieu précisément, grâce au régulateur interposé dans la ligne d'action, à une diminution de la vitesse de la bande et à une augmentation correspondante de la tension de la bande, atteignant la valeur de consigne. De cette façon1 on peut maintenir constante la vitesse et donc aussi la tension de la bande de papier 1, avec une grande précision. Le seul inconvénient de cette disposition réside en ce que le frein à induction 17 n1 est pleinement efficace qutà partir d'une certaine vitesse de rotation minimale, par exemple de 2000 tours/mn, parce que son effet de freinage augmente tout d'abord selon une fonction linéaire de la vitesse de rotation puis approche exponentiellement d'un maximum. I1 s'ensuit que l'effet de freinage est lié à la vitesse de rotation, ce qui influence désavantageusement au moins le comportement de transition du régulateur. I1 est vrai qu'il est possible, en choisissant convenablement le rapport de multiplication entre les poulies dentées 11 et 15, d'adapter la vitesse minimale de rotation du frein à induction 17 à la plus petite vitesse que prend la bande ou à la plus petite vitesse de rotation de l'arbre 9, mais il en résulte des dimensions excessives de la poulie dentée 11. Si, par exemple, la vitesse minimale de rotation de l'arbre 9 est de 250 tours/mn et si le plus petit diamètre de la poulie dentée 15, en vertu de la construction est d'environ 50 mm, il faudra que la poulie dentée 11 ait déjà un diamètre de 400 mm, ce qui n'est pas réalisable étant donné la place limitée à l'endroit considéré de la machine à imprimer et, étant donné les forces d'inertie engendrées lors de l'accélération et du freinage. Etant donné , en outre, que la marge de variation de la vitesse de la bande de papier dans une machine à imprimer est d'au moins 1:9 la vitesse maximale de rotation de la poulie dentée 15 serait de 18.000 tours/mn, ce qui à la longue entraine déåà des difficultés du côté des paliers. Selon l'invention, pour tourner ces difficultés, outre l'induit 35 du frein à induction 17, son armature 19 est aussi tournante et entratnée en sens opposé à l'induit 35. A cet effet, dans l'exemple d'exécution de la figure 1, il est prévu un moteur 27 qui entratne 1'armature 19 dans le sens de la flèche à une vitesse constante, par l'intermédiaire d'une courroie crantée 29 et qui peut être sous forme de moteur électrique ou hydraulique. Etant donné que pour atteindre l'effet de freinage complet du frein à induction 17 le seul facteur à connu sidérer est la vitesse de rotation relative entre son induit et son armature, le frein à induction est ainsi soumis à une certaine vitesse de rotation de base, qui permet de faire en sorte que toute la plage des vitesses de rotation de la machine à imprimer ou de l'arbre 9 soit comprise dans la plage d'action complète du frein à induction 17.Si, par exemple, l'armature 19 est entraînée à 1750 tours/mn, on obtient déjà, sans démultiplication entre les poulies dentées 11 et 15, dans une plage de vitesses de rotation de 250 à 2250 tours/mn de la machine, des vitesses de rotation relatives de 2000 à 4000 tours/mn entre l'induit et l'armature du frein à induction 17. Ges vitesses de rotation se situent nettement dans la plage d'effet de freinage complet et ne posent aucun problème de paliers. En outre, la marge de vitesse de rotation à laquelle il faut faire face est ramenée de 1:9 à 1:2. toutefois, l'inconvénient de cette disposition réside en ce qu'eu plus du frein à induction 17, on a besoin d'un moteur séparé 27 qui doit être conçu au moins pour une fraction de la puissance de freinage. Enoutre, lrencombrement est accru d'environ un tiers. Ges inconvénients sont éliminés, dans l'exemple d'exécution de la figure 2, grâce au fait qu'au tre l'induit 35 du frein à induction 17, son armature 19 est aussi entraînée par le rouleau de freinage 3. A cet effet, sur l'arbre 9 est disposée, au lieu de la poulie dentée 21, une poulie dentée 31 sur laquelle passe une courroie crantée 33 qui court en outre sur un rouleau tendeur de préférence formé par le transmetteur tachymétrique 25, nécessaire de toute façon. Contrairement aux courroies crantées usuelles 13, 23 et 29 à crantage intérieur , la courroie 33 est crantée intérieurement et extérieurement et entraîne par son côté extérieur l'armature 19. Grâce à cela, l'induit et l'armature du frein à induction 17 sont entraînés en sens opposé, bien que l'arbre d'entraînement 9 soit commun. Dans ltagencement selon la figure 2, il faut prévoir, entre les poulies ventées 11 et 31 d'une part et la poulie dentée 15 ou l'armature 19 d'autre part, un certain rapport de multiplication grâce auquel on arrive à entraî- ner l'induit et l'armature du frein à induction 17 à une vitesse de rotation accrue par rapport à celle de l'arbre 9. Si ce rapport de multiplication est le même dans les deux cas, oe qui n'est aucunement nécessaire, et si l'on se base à nou veau,-comme dans l'exemple indiqué, sur une vitesse de rotation minimale de l'arbre 9 de 250 tours/mn, ce rapport de multiplication doit être de 1:4 de manière à assurer aussi bien pour l'induit 35 que pour l'armature 19 du frein à induction 17 une vitesse de rotation absolue de 1000 tours/mn et donc une vitesse de rotation relative, entre eux, de 2000 tours/mn. Alors, à la vitesse de rotation maximale de 2250 tours/mn de l'arbre 9 chacune de ces vitesses, de l'induit et de l'armature, est de 9.000 tours/mn, ce qui est encore très avantageux quant aux paliers. Si la poulie dentée 15 et l'armature 19 ont un diamètre de 50 ms, on peut réaliser ce rapport de 1:4 en donnant aux poulies 11 et 31, un diamètre de'200 mm, ce qui est encore réalisable sans difficulté-dans l'espace disponible à côté de la bande de papier 1. le; courroies crantées 13, 23, 29 et 33 peuvent aussi être constituées sous la forme de chaînes ou encore, éventuellement, sous la forme de courroies trapézoidales normales0 Si les conditions d'espace sont favorables, il est aussi possible de remplacer les transmissions à courroies par des roues dentées droites engrenant entre elles, REVENDICA~PIONS 1.- Dispositif permettant de maintenir constante la tension d'une bande de matière, en particulier de la bande de -papier d'une machine à imprimer rotative à bobines, comportant un rouleau de freinage entouré par la bande de matière, un frein à induction entraîné par le rouleau de freinage et un dispositif de mesure d'un paramètre de fonctionnement de la bande de matière, qui commande l'excitation du frein à induction, dispositif caractérisé en ce que l'induit (35) aussi bien que l'armature (19) du frein à induction (17) sont tournants et que ces deux parties (35, ) sont entraînées en sens opposé. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une des deux parties (35,19) du frein à induction (17) est entraînée à une vitesse de rotation accrue ou diminuée par une transmission intermédiaire (11, 13, 15 27, 29 19 ; 31, 33, 25 19). 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que soit l'induit (35), soit l'ar- mature (19) sont entraînés par le rouleau de freinage (3) et que respectivement, soit l'armature (19) soit l'induit (35) du frein à induction (17) sont entraînés à une vitesse de rotation constante. 4c Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'induit (35) et armature (19) du frein à induction (17) sont tous deux entraînés par le rouleau de freinage (3). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des deux parties (35) du frein à induction (17) est entraînée par l'intermédiaire d'une courroie crantée intérieurement (13) de type usuel et que l'autre partie (19) est entraînée par le caté extérieur d'une deuxième courroie crantée extérieurement et intérieurement (33) qui est guidée, par son c8té intérieur, sur une roue d'entraînement (31) de l'arbre (9) du rouleau de freinage (3) ainsi que sur un rouleau tendeur (25). 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rouleau tendeur est formé d'une roue d'entratnement d'un transmetteur tachymétrique (25) constituant le transmetteur de vitesse mesurée de la vitesse de la bande (1). 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la bande de matière passe autour d'un rouleau de renvoi qui augmente l'arc de contact du rouleau de freinage, dispositif caractérisé en ce que le rouleau de renvoi est formé d'un rouleau compensateur (5) con se tituant le transmetteur de valeur mesurée de la tension de la bande de matière (1).