Brevet FR2456161A1 — publié le 19801205

L'invention concerne une machine à fabriquer du carton ondulé dans laquelle on forme, à un stade intermédiaire au moins, une bande de carton ondulé en assemblant une feuille ondulee et une couverture constituée par une feuille plane, par collage sur celleci des sommets d'ondulations situes sur une face de la feuille ondu idée, tandis que les sommets d'ondulations situés sur l'autre face de la feuille ondulée restent libres, soit définitivement si l'on veut obtenir du carton ondulé simple face, soit temporairement notamment pour obtenir un carton ondulé double face, double-double ou à triple cannelure.Spécialement dans ce deuxième cas, il est très important que les sommets libres des ondulations se trouvent sensiblement à la même hauteur pour obtenir une adhérence des feuilles planes et de la feuille ondulée sur tous les sommets de celle-ci. Jusqu'ici, la bande de carton ondulé simple face a été le plus souvent appréciée de manière qualitative par l'oeil de l'opérateur. Le besoin s'est fait sentir d'une mesure quantitative permettant notamment de définir des seuils de qualité. On a ainsi été conduit à définir différents indices du défaut dit de fausse cannelure (différence de hauteur excessive entre ondulations successives), tels que par exemple le taux de fausse cannelure, c 'est-à-dire le pourcentage de couples d'ondulations successives dont la différence de hauteur excède un seuil fixé,ou encore l-'écart type des hauteurs ou des différences de hauteur des ondulations. Ces mesures ont été jusqu'ici effectuées sur des échantillons hors de la machine soit à l'aide d'une révélation chimique des lignes de colle, soit à l'aide de comparateurs.Ces méthodes s'effectuant sur échantillons hors machine ne peuvent intervenir qu'après fabrication et ne permettent donc pas de remédier aux défauts de fabrication dès leur apparition. Seul, un contrôle continu sans contact, effectué en cours de fabrication, permet d'améliorer la qualité du produit, d'augmenter la production et de réduire les rebuts. La présente invention résout ce problème difficile en prévoyant sur la machine à fabriquer du carton ondulé, un moyen de détermination du défaut dit de fausse cannelure dans la bande de carton ondulé en cours de défilement, comportant un support courbe convexe sur lequel la couverture de la bande vient s'appuyer pendant le défilement de la bande, au moins une source lumineuse capable de générer un faisceau lumineux de mesure qui est partiellement occulté par l'une des ondulations de la région de bande se trouvant en appui sur le support, la convexité du support et la disposition de la source lumineuse étant telles que le sommet libre de cette ondulation ne soit pas masqué par l'ondulation précédente ou l'ondulation suivante, et des moyens électriques comprenant un moyen sensible à la lumière pour recevoir le faisceau lumineux de mesure partiellement occulté et émettre un signal électrique de mesure dépendant de l'occultation de ce faisceau, un moyen de détection et de mesure de-la valeur extrême d'une grandeur liée à ce signal électrique de mesure et correspondant au maximum d'occultation provoqué par chaque ondulation, et un moyen de comparaison qui fournit des indications comparatives sur les valeurs extrêmes ainsi détectées et mesurées. Le support courbe convexe peut être constitué par une barre profilée fixe s'étendant sur la laize de la bande de carton ondulé et réalisée en un matériau bien poli pour réduire le frottement de la bande de carton ondulé. I1 peut aussi être constitué par un tambour rotatif dont le diamètre est assez faible pour écarter suffisamment les uns des autres les sommets libres des ondulations et permettre à un instant donné l'action d'un seul d'entre eux sur le faisceau lumineux. Comme moyen électrique sensible à la lumière, on peut notamment utiliser une cellule photo-électrique qui mesure le flux lumineux reçu ou un réseau de photodiodes qui mesure la hauteur du faisceau lumineux occulté. Si l'on utilise une cellule photo-électrique, on concentre sur elle le faisceau lumineux de mesure, grâce à un moyen de focalisation. Pour que le flux lumineux reçu soit bien proportionnel à la hauteur de l'ondulation, on peut prévoir, en amont du moyen de focalisation, une fenêtre en U ou rectangulaire et des moyens de transmission de lumière tels que le faisceau lumineux y forme une surface éclairée rectangulaire délimitée par trois côtés en U de la fenêtre et par l'image du sommet libre de l'ondulation occultant le faisceau lumineux, image qui se forme parallèlement à la base du U ou au quatrième côté de la fenêtre. Les erreurs dues à l'encrassement du système optique et aux variations de l'intensite lumineuse de la source de lumière peuvent être éliminées, notamment en utilisant un faisceau lumineux de réfé rènce qui provient de la même source, qui suit un trajet analogue mais non soumis à l'occultation par les ondulations et qui est recueilli sur une cellule photo-électrique de référence et en générant une grandeur qui est un rapport entre les signaux émis respectivement par la cellule de mesure et par la cellule de référence. I1 estavantageux,si l'on utilise une fenêtre rectangulaire ou en U comme on l'a dit plus haut, de faire passer le faisceau lumineux de référence dans une région de la fenêtre qui n'est jamais atteinte par l'image du sommet libre d'une ondulation. Comme le défaut dit de fausse cannelure affecte deux ondulations successives de la bande de carton ondulé, il est commode que le moyen électrique de détection et de mesure comporte un moyen permettant de disposer simultanément d'une première valeur extrême relative à une ondulation et d'une deuxième valeur extrême relative à l'ondulation précédente tandis que le moyen électrique de comparaison comprend un soustracteur qui établit la différence entre ces première et deuxième valeurs extrêmes. On peut obtenir ce résultat avec des moyens à mémoire recevant successivement des informations d'un même moyen sensible à la lumière.On peut aussi utiliser deux faisceaux lumineux de mesure occultés l'un par une ondulation, l'autre par l'ondulation suivante, deux cellules photo-électriques de mesure affectées chacune à l'un de ces faisceaux de mesure, et deux détecteurs de maximum qui reçoivent respectivement une grandeur liee au signal emis par l'une ou l'autre de ces cellules photo-électriques de mesure et qui fournissent simultanément les deux valeurs extrêmes. Cette dernière réalisation a l'avantage de compenser les erreurs dues aux vibrations. On peut par exemple se fixer un seuil de fausse cannelure et un comparateur à seuil disposé en aval du soustracteur n'émet un signal de fausse cannelure que si la différence entre les première et deuxième valeurs extrêmes dépasse ce seuil. Pour avoir le taux de fausse cannelure, on utilise un premier compteur qui compte un nombre déterminé d'ondulations sur la bande de carton ondulé en comptant le nombre de valeurs extrêmes détectées et un deuxième compteur qui compte le nombre de signaux de fausse cannelure émis par le comparateur à seuil pendant le temps de comptage du premier compteur. Un autre traitement approprié des valeurs extrêmes détectées permettrait de déterminer l'écart type ou tout autre indice de'régularité de formation des ondulations. I1 est évident que l'on pourrait utiliser toutes les ressources du traitement informatique et mettre en oeuvre un microprocesseur ou un micro-ordinateur, ainsi qu'un écran de visualisation. Le taux de fausse cannelure ou un quelconque indice de régularité peut être affiché et/ou intervenir dans une régulation automatique pour agir sur la vitesse de la machine, le conditionnement préalable des feuilles et/ou tout autre paramètres de fabrication. Dans le cas où l'on souhaite une information plus détaillée, il peut être intéressant de déterminer simultanément un autre taux de fausse cannelure en se fixant un autre seuil au moyen d'un autre comparateur suivi d'un autre deuxième compteur. Le premier compteur peut avoir deux sorties commutables correspondant à des nombres d'ondulations différents, par exemple 100 et 1000, de sorte que l'on puisse mieux apprécier à la fois la fréquence des fausses cannelures et leur répartition. Lorsque la laize est importante, on dispose plusieurs moyens de détection de fausse cannelure répartis sur la laize ou l'on prévoit la possibilité pour le moyen de détection de fausse cannelure de se déplacer pour occuper des positions discrètes réparties sur la laize. En se référant au dessin joint, on va décrire des exemples de réalisation de l'invention donnés à titre non limitatif. Dans ce dessin La figure 1 représente dans une machine à fabriquer du carton ondulé, l'ensemble optique du moyen de détection de fausse cannelure -; la figure 2 représente une fenêtre utilisée dans cet ensemble la figure 3 est un schéma synoptique des moyens électriques d'une réalisation à cellule photo-électrique ; la figure 4 montre une variante d'une portion du schéma de la figure 3 quand on utilise un faisceau de référence la figure 5 montre une variante d'une portion du schéma de la figure 3 quand on utilise deux faisceaux lumineux de mesure. Sur la figure 1, on n'a pas représenté l'ensemble de la machine à fabriquer du carton ondulé qui est bien connue en elle-même, mais seulement le dispositif optique qu'on lui adjoint pour appliquer l'invention, les moyens électriques qui suivent le dispositif optique étant par ailleurs de préférence placés en un autre emplacement de la machine. La bande de carton ondulé à une. seule face 1, obtenue comme on le sait, par collage d'une feuille de papier plane de couverture et d'une feuille de papier ondulée, passe sur un petit tambour 2, de 100 mm de diamètre par exemple, monté dans des paliers, non représentés, qui lui permettent de tourner en étant entraîné en rotation par la bande de carton ondulé 1 qui défile avec sa face de couverture appliquée contre le tambour 2. Le système optique est enfermé dans un carter 3 muni de vitres pour le passage du faisceau lumineux dans la région entourant le tambour 2. Une source de lumière 4 est constituée par une lampe à incandescence à basse tension dont le filament est de dimensions réduites. Le faisceau lumineux émis par cette source se réfléchit sur deux miroirs 5 et 6 avant de-passer dans une lentille ou un doublet achromatique 7 qui donne un faisceau parallèle partiellement occulté par le sommet d'une ondulation au moment où elle passe dans la région supérieure du tambour 2. Après occultation, le faisceau lumineux est reçu par une lentille ou un doublet achromatique 8, puis il est réfléchi par deux miroirs 9 et 10 avant de passer dans un masque rectangulaire 1-1 et une lentille 12 appliquée contre ce masque qui forme une image du filament de la lampe sur une cellule photo-électrique 13.Cette image est fixe, indépendante de la hauteur des ondulations de la bande de carton ondulé. On pourrait éventuellement remplacer le masque 11, la lentille 12 et la cellule photo-électrique 13 par une cellule photo-électrique large à sensibilité suffisamment uniforme. La figure 2 montre le masque rectangulaire 11. Le faisceau lumineux dont on a représenté en pointillé le contour qu'il présenterait s'il n'était pas occulté éclaire une surface rectangulaire 14 délimitée par trois côtés du masque et par une ligne 15 qui est l'image du sommet de l'ondulation occultant le faisceau lumineux à un instant donné. Cette ligne 15 se déplace pour une même ondulation en même temps que l'ondulation se déplace et elle délimite une surface éclairée 14 minimale lorsque l'ondulation passe au sommet du tambour 2. Cette surface minimale varie d'une ondulation à la suivante selon la hauteur des ondulations et proportionnellement à celle-ci. En l'absence de cannelure, la surface du rectangle peut servir à l'étalonnage de la mesure. Le système optique produit un grandissement de ces variations, par exemple de l'ordre de 5. Le signal électrique de wesure produit par la cellule 13 varie proportionnellement à la surface éclairée 14 ; il est donc inverse-ment proportionnel à la hauteur d'ondulation vue par le faisceau lumineux. Un autre moyen d'étalonnage préalable de l'appareil de-mesure consiste à utiliser un cache d'étalonnage 16 situé dans la zone de mesure des ondulations. La précision de la mesure est excellente, le dispositif ayant une sensibilité de l'ordre de 10 ss . , Toutefois, pour conserver cette précision, il faut maintenir les vitres du dispositif en état de propreté par un système de nettoyage. I1 est également préférable de stabiliser la température de la cellule photo-électrique. On peut cependant s'affranchir, au moins en partie, de ces sujétions, en prévoyant un faisceau lumineux de référence et une cellule photo-électrique de référence, comme on l'a déjà dit et comme on le reverra plus loin. Sur la figure 3, on a représenté un schéma électrique partant de la cellule photo-électrique 13. Le signal de mesure émis par cette cellule,qui est un microcourant, de 1 à 10 P A par exemple, est amplifié et inversé dans un adaptateur 17 qui donne par exemple un signal de tension de 1 à 10V. Un détecteur de maximum 18 permet de ne prendre que les maximums de ce signal. Deux circuits à mémoire 19, 20 conservent pendant le temps nécessaire aux calculs les maximums Mn et Mon 1 relatifs respectivement à l'ondulation n et à l'ondulation n-1. -L'émission de chaque maximum déclenche une séquence de travail pilotée par une logique de commande 21.Le nombre de maximums émis est compté dans un premier compteur à un étage 22 de capacité 100 et un etage 23 de capacité 10, la sortie 24 du compteur pouvant être commutée sur l'étage 22 ou sur l'ensemble des deux étages 22 et 23. Un soustracteur 25 établit la différence entre les deux maxi mums : M -M ~, et un circuit de valeur absolue 26 donne la valeur n n1 absolue Cette valeur absolue est comparée à un seuil 27 réglable dans un comparateur analogique 28 et, si elle est supérieure à ce seuil, le comparateur 28 émet un signal de fausse cannelure. Les signaux-de fausse cannelure sont comptes dans un deuxième compteur 29 pendant que le compteur 22-23 compte 100 ou 1000 ondulations. Le résultat donné par le compteur 29 est ainsi directement le taux de fausse cannelure, c'est-à-dire le pourcentage de couples d'ondulations successives dont la différence de hauteur excède le seuil fixé (si l'on compte 1000 ondulations, on divise le résultat-par 10). La sortie 30 du compteur 29 peut être envoyée par l'intermédiaire d'un circuit à mémoire 31 sur un affichage 32. Cette sortie 30 peut également être envoyée dans un système de règlage automatique de la machine à fabriquer du carton ondulé, notamment pour régler la vitesse de la machine, le conditionnement du papier ou tout autre paramètre de fabrication. Si l'on désire connaître simultanément le taux de fausse cannelure pour un autre seuil 33, on installe de même un comparateur 34, un compteur 35, un circuit à mémoire 36 et un affichage 37. La logique de commande 21 joue le rôle de chef d'orchestre pour les liaisons figurées en traits pointillés de remise à zéro et de validation établies entre elle et le détecteur 18, les circuits à mémoire 19,20, le soustracteur 25, les comparateurs 28,34 et les compteurs 29,35. Au lieu d'introduire en A dans le détecteur de maximum 18, la sortie de l'adaptateur 17, on peut prévoir, comme le représente la figure 4, une cellule photo-électrique de référence 38 qui reçoit un faisceau lumineux de référence, de préférence de la même source de lumière, et qui émet un signal de référence servant, après ,amplification dans un adaptateur 39, à établir dans un diviseur 40 une grandeur proportionnelle au rapport entre le signal de mesure et le signal de référence, qui est envoyée en A. L'encrassement éventuel des vitres du dispositif de mesure et les variations éventuelles de la source de lumière qui modifient de la même manière ces deux signaux, sont ainsi sans influence sensible sur le résultat de la mesure. Les vibrations du tambour 2 peuvent fausser les mesures, surtout pour les laizes importantes. On peut s'affranchir de ces vibrations en les mesurant séparément ou en établissant un filtrage électronique du fait que leurs fréquences sont différentes de la fréquence des ondulations de la bande de carton ondulé, mais on peut aussi prévoir deux faisceaux de mesure partiellement occultés respectivement par deux ondulations successives et agissant sur deux cellules photo-électriques suivies chacune d'un adaptateur pour donner deux signaux respectivement aux entrées A1 et A2 de deux détecteurs- de maximum 41, 42 dont les sorties sont directement reliées au soustracteur 25. La lecture des hauteurs d'ondulations successives se fait ainsi simultanément et non plus successivement, et l'influence des vibrations se trouve annulée. Dans un autre mode de realisation,faisant intervenir un réseau de photodiodes, on remplace le masque 11 par un réseau de photodiodes comprenant par exemple une suite de 250 à 500 micróphotodiodes distantes de l'ordre de 25jLtpar exemple. On détermine la hauteur apparente de chaque ondulation par comptage des photodiodes non éclairées,et le signal ainsi obtenu est traité de manière en soi connue pour déterminer les maximums Mn et Mnî 1 et pour calculer leur différence que l'on traite ensuite de manière analogue à celle des exemples précédents avec éventuellement les adaptations nécessaires pour effectuer ce traitement de manière numérique. Quand la bande de carton ondulé a une laize importante, on installe plusieurs dispositifs de mesure, tels que celui décrit,en les répartissant sur.la laize, ou on prévoit de pouvoir déplacer un dispositif de mesure tel que-décrit en des emplacements determi- nés répartis sur la laize. Bien entendu, on peut apporter de nombreuses variantes dans les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, en ce qui concerne notamment les dispositifs optiques et les dispositifs électroniques, tout en restant dans le cadre de la présente invention. R E V E N D I C A T I O N S 1/ Machine à fabriquer du carton ondulé dans laquelle on forme, à un stade intermédiaire au moins, une bande de carton ondulé assemblant une feuille ondulée et une couverture constituée par une feuille plane, par collage sur celle-ci des sommets d'ondulations situés sur une face de la feuille ondulée, tandis que les sommets d'ondulations situés sur l'autre face de a feuille ondulée restent, au moins momentanément, libres, caractérisée en ce qu'elle comprend - un moyen de détermination du défaut dit de fausse cannelure dans cette bande de carton ondulé en cours de défilement, comportant un support courbe convexe sur lequel la couverture de la bande vient s'appuyer pendant le défilement de la bande, - au moins une source lumineuse capable de générer un faisceau lumineux de mesure qui est partiellement occulté par l'une des ondulations de la région de bande se trouvant en appui sur le support, la convexité du support et la disposition de la source lumineuse étant telles que le sommet libre de cette ondulation ne soit pas masqué par l'ondulation précédente ou l'ondulation suivante, - et des moyens électriques comprenant . un moyen sensible à la lumière pour recevoir le faisceau lumineux de mesure partiellement occulté et émettre un signal électrique de mesure dépendant de l'occultation de ce faisceau, un moyen de détection et de mesure de la valeur extrême d'une grandeur liée à ce signal électrique de mesure et correspondant au maximum d'occultation provoqué par chaque ondulation, . et un moyen de comparaison qui fournit des indications com paratives sur les valeurs extrêmes ainsi détectées et mesurées. 2/ Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support courbe convexe est constitué par une barre profilée fixe. 3/ Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support courbe convexe est constitué par un tambour rotatif. 4/ Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moyen électrique sensible à la lumière comporte au moins une cellule photo-électrique de mesure et en ce que la machine comporte un moyen de focalisation pour concentrer le faisceau lumineux de mesure partiellement occulté sur cette cellule photoélectrique. 5/ Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'en amont du moyen de focalisation, la machine comporte une fenêtre rectangulaire ou en U et des moyens de transmission de lumière tels que le faisceau lumineux de mesure partiellement occulté forme une surface éclairée rectangulaire delimitée par trois côtes de la fenêtre et par l'image du sommet libre de l'ondulation occultant ce faisceau lumineux, image qui se forme parallèlement au quatrième côté de la fenêtre ou à la base du U. 6/ Machine selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour produire un faisceau lumineux de référence, une cellule photo-électrique de référence, un moyen de focalisation pour concentrer ce faisceau lumineux de référence sur cette cellule de référence, et des moyens pour générer une grandeur qui est un rapport entre les signaux émis respectivement par la cellule de mesure et par la cellule de référence. 7/ Machine selon revendications 5 et 6, caractérisée en cé qu'en amont du moyen de focalisation du faisceau lumineux de référence, la machine comporte des moyens de transmission de lumière qui font passer le faisceau lumineux de référence dans une région de la fenêtre qui n'est jamais atteinte par l'image du sommet libre d'une ondulation. 8/ Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moyen électrique sensible à la lumière comporte un réseau de photodiodes disposées de manière que le nombre de photodiodes éclairees par le faisceau lumineux de mesure dépende de l'occultation de celui-ci par une ondulation. 9/ Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen électrique de détection et de mesure comporte un moyen permettant de disposer simultanément de deux desdites valeurs extrêmes : une première valeur extrême relative à une ondulation et une deuxième valeur extrême relative à l'ondulation précédente, tandis que le moyen électrique de comparaison comprend un soustracteur qui établit la différence entre ces première et deuxième valeurs extrêmes. 10/ Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moyen permettant de disposer simultanément de deux desdites valeurs extremes comprend des moyens à mémoire. recevant successivement des informations d'un meme moyen sensible à la lumière. 11/ Machine selon 1;. revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de génération de deux faisceaux lumineux de mesure disposés de manière à être partiellement occultes, l'un par une ondulation, l'autre par l'ondulation suivante, deux cellules photo-électriques de mesure recevant respectivement l'un et l'autre de ces faisceaux de mesure, et au moins un détecteur de maximum permettant, à partir de grandeurs liées aux signaux émis respectivement par l'une et l'autre des cellules photo-électriques de mesure, de déterminer simultanément les deux valeurs extrêmes. 12/ Machine selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que le moyen de comparaison comprend, en aval du soustracteur, un comparateur à seuil qui émet un signal de fausse cannelure si ladite différence dépasse un seuil prédéterminé. 13/ Machine selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier compteur qui compte un nombre déterminé d'ondulations sur la bande de carton ondulé, d'après le nombre de valeurs extrêmes détectées, et un deuxième compteur qui compte le nombre de signaux de fausse cannelure émis par le comparateur à seuil pendant le temps de comptage du premier compteur. 14/ Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comporte un autre comparateur semblable,mais à seuil différent, suivi d'un autre deuxième compteur. 15/ Machine selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce que le ou chaque deuxième compteur est suivi d'un dispositif d'affichage indiquant le taux de fausse cannelure. 16/ Machine selon la revendication 13 ou 14, comportant un moyen de réglage d'au moins un paramètre de fabrication, caractérisée en ce que le deuxième compteur ou l'un au moins des deuxièmes compteurs est fonctionnellement relié à ce moyen de réglage. 17/ Machine selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs moyens de détection de fausse cannelure répartis sur la laize. 18/ Machine selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que le moyen de détection de fausse cannelure peut être déplacé en des positions discrètes réparties sur la laize.