Brevet FR2458501A1 — publié le 19810102

La présente invention est relative à un dispositif de régulation de la tension d'une bande en défilement. Dans de nombreux domaines techniques utilisant comme matières premières des bandes de matériaux souples tels que du papier ou de la matière plastique que l'on fait défiler à grande vitesse, par exemple en les déroulant d'une bo- bine, il est important de maintenir une tension constante de la bande au fur et à&mesure du défilement de celle-ci, et de répartir de façon aussi uniforme que possible cette tension dans le sens de la largeur de la bande quelles que soient les anomalies qui peuvent y apparaître comme par exemple un allongement d'un côté par rapport à l'autre ou le festonnage des bordures. C'est par exemple le cas dans le domaine de la fabrication du carton ondulé, o une tension inégale dans le sens de la longueur et/ou de la largeur de l'une des feuilles de papier utilisées à cet effet peut se traduire par des défauts du carton ondulé produit. Généralement, on agit sur la tension de la bande, défilant sous l'action de moyens de traction généralement constitués par une machine assurant la transformation de cette bande, comme par exemple une machine de solidarisation de cette bande avec d'autres bandes, en modulant une action de freinage appliquée à cette bande en amont des moyens d'entraînement compte tenu de son sens de défilement; à cet effet, on place sur le passage obligé de la bande, en contact avec une face de celle-ci, un rouleau monté à rotation libre autour d'un axe transversal par rapport à la direction de défilement et mobile sur une courte distance suivant une direction perpendiculaire à la bande, en fonction de la pression que lui applique celle-ci; le déplacement de l'axe du rouleau pilote un frein agissant vers l'aval sur le défilement de la bande, par exemple sur le déroulement d'une bobine dont elle est issue, pour établir une régulation de la tension de la bande se traduisant par une tendance du rouleau à se maintenir dans une position moyenne prédéterminée, fonction de la tension longitudinale prédéterminée à maintenir dans la bande; pour que cette tension se répartisse au mieux dans le sens de la largeur de la bande, on place en outre sur le passa- ge obligé de celle-ci, en aval du rouleau pilotant le freinage, un deuxième rouleau également en contact avec l'une des faces de celle-ci et susceptible d'une rotation libre autour de son axe orienté perpendiculairement à la direction de défilement; l'une des extrémités de ce rouleau est articulée d'un côté de la bande en défilement sur le support fixe et son autre extrémité, située de l'autre côté de la bande, est mobile perpendiculairement à celle-ci en fonction d'une éventuelle déformation transversale de cette bande traduisant des tensions longitudinales différentes dans le sens de sa largeur, pour tendre à répartir uniformément dans le sens de la largeur de la bande la tension longitudinale régulée par le jeu du premier rouleau. Un inconvénient de ce système réside dans la nécessité de faire par- courir àla bande un circuit complexe puisque, pour être efficace, les deux rouleaux successifs doivent la dévier; cet inconvénient est particulièrement sensible si l'on tient compte des vitesses élevées, de l'ordre de plusieurs centaines de mètres/minutes, auxquelles les machines modernes traitent desbandes en défilement. En outre, de telles installations sont coûteuses puisqu'il faut prévoir non seulement les deux rouleaux évoqués ci-dessus, mais également les moyens de réglage associés. Enfin, l'efficacité de cet ensemble de réglage est très limitée. En effet, la traction exercée par la bande sur le premier rouleau peut provoquer un déplacement vertical complet de celui-ci sans que cela se traduise par une correction complète de l'accroissement de tension de la bande qui en est la cause, et il peut par conséquent arriver qu'en certains points dela bande se maintiennent des tensions pouvant provoquer sa rupture; le déplacement du deuxième rouleau est quant à lui généralement laissé à l'appréciation d'un opé- rateur, en fonction d'une déformation transversale de la bande qu'il observe, ce qui rend impossible une correction instantanée du défaut, la vitesse de dé- filement élevée de la bande étant incompatible avec une correction de ce défaut par action manuelle à vue. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients par une action automatique et constante, libérant l'opérateur d'une contrainte sou- vent inefficace tout en améliorant grandement la qualité du produit fini et, à cet effet, l'invention propose de remplacer les deux rouleaux cidessus par un rouleau flottant unique permettant, lors du défilement d'une bande et par exemple lors du déroulement d'une bobine de papier ou de tout autre matériau, de corri- ger automatiquement les anomalies qui apparaissent parfois dans la masse même de la bande, telles qu'un allongement d'un côté par rapport à l'autre ou un fes- tonnage de ces bordures, et de transmettre à un organe de régulation de freinage la tension réelle exercée par la bande sur le rouleau pour maintenir, par action sur le freinage, une tension constante de cette bande par exemple quels que soient le diamètre de la bobine dont elle est déroulée et la vitesse de déroulement. La possibilité d'associer l'action de dégauchissage de la bande avec la prise d'information du poids réel exercée par celle-ci sur le rouleau pour moduler son freinage en amont, offerte par le dispositif selon l'invention, per- met de garder à la bande une tension constante dans le sens de la longueur, répartie aussi uniformément que possible dans le sens de sa largeur, pour contri- buer à l'amélioration de la qualité du produit fini dont elle doit constituer une partie. Le dispositif selon l'invention, pour la régulation de la tension d'une bande en défilement sous l'action d'une traction, comportant à cet effet un rouleau libre en rotation autour de son axe orienté transversalement par rap- port à la direction de défilement, le dit rouleau étant en contact avec une face de la bande et déviant celle-ci en amont des moyens de traction compte tenu du sens de défilement, est caractérisé en ce que l'axe du rouleau est porté, respec- tivement à proximité de l'une et l'autre de ses extrémités, par deux supports autorisant un mouvement de l'extrémité correspondante suivant une direction sen- siblement perpendiculaire à la bande en appliquant à cette extrémité, suivant cette direction et vers la bande, un effort prédéterminé identique d'un support à l'autre et constant, quelle que soit la position de cette extrémité lors de son mouvement. Avantageusement, des moyens étant prévus pour imposer un freinage de la bande en amont du rouleau, le dispositif selon l'invention est également caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour piloter le freinage en fonction de la position des extrémités du rouleau. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci- dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexés qui font partie intégrante de cette description. La figure 1 montre une vue en perspective illustrant le dispositif selon l'invention. La figure 2 illustre schématiquement le fonctionnement de ce dispositif. On a désigné par 1 une bande d'un matériau souple tel que du papier ou une feuille de matière plastique, destinée par exemple à être collée face contre face sur une deuxième bande analogue 2 dans une machine schématisée en 3, o elles sont mises en contact mutuel sous pression et amenées à défiler suivant leur direction longitudinale alors commune, dans des conditions propices à la solidarisation, sous l'action par exemple de deux transporteurs sans fin horizon- taux 4 et 5 convenablement mûs à cet effet par des moyens non représentés. Le défilement de la bande 1 parallèlement à sa direction longitudinale, du fait de la traction appliquée par la machine, a été schématisé à la figure 1 par des flèches. Dans l'exemple illustré, la bande 1 est déroulée d'une bobine 7 montée à rotation libre autour de son axe horizontal 8, du fait de la traction qui lui est appliquée par la machine 3; de façon connue en soi, il est prévu un frein 6 agissant sur le rouleau 7 pour tendre à s'opposer de façon réglable à volonté à la rotation de celui-ci dans le sens 9 de déroulement1cette résistance régla- ble au déroulement permet de soumettre la bande 1, sur la totalité de sa longueur entre le rouleau 7 et la machine 3, à une tension longitudinale de valeur réglable. Sur son passage obligé entre le rouleau 7 et la machine 3, la bande l est déviée par un ensemble de trois rouleaux montés à rotation libre autour de leurs axes, à raison de deux rouleaux inférieurs 10 et 11 dont les axes respec- tifs 12 et 13 sont fixes, parallèles entre eux et parallèles à l'axe 8, et d'un rouleau supérieur 14 dont l'axe 15 est mobile dans un plan vertical parallèle aux axes 12 et 13 et situé entre ces derniers l des moyens qui vont être décrits permettent un déplacement de l'axe 15 dans ce plan, o il occupe toutefois toujours des positions parallèles ou approximativement parallèles à celles des axes 12 et 13; la périphérie cylindrique des rouleaux 10 et 11 est en contact avec la face supérieure 16 de la bande 1, alors que le rouleau intermédiaire 14 est en contact avec la face inférieure 17 de celle-ci, entre les rouleaux 10 et 11, de telle sorte que le poids de la bande 1 et la tension de celle-ci se traduisent par une traction appliquée vers le bas au rouleau 14, avec appui de la bande vers le haut, de part et d'autre de celui-ci, contre les rouleaux et 11. Respectivement par l'une et l'autre extrémités d'un arbre coaxial 18,si- tuées respectivement de part et d'autre du passage obligé de la bande, le rouleau 14 estmonté à rotation libre autour de son axe 15 dans des paliers, respective- ment 19 et 20, dont chacun est suspendu à l'extrémité inférieure d'une tige ver- ticale, respectivement 21 et 22, dont l'extrémité supérieure est solidaire du piston, respectivement 23 et 24, d'un vérin vertical à simple effet, respective- ment 25 et 26, dont le corps est fixe notamment par rapport aux axes 12 et 13. Pour autoriser la prise par le tambour 14 de positiorso son axe 15 est parallèle aux axes 12 et 13 comme des positions o il n'est pas parallèle à ces derniers, les paliers 19 et 20 sont articulés sur les extrémités inférieures res- pectives des tiges 21 et 22. Si l'on se réfère plus particulièrement à la figure 2, on voit que, à l'intérieur des vérins 25 et 26, les pistons 23 et 24,tirés vers le bas par le poids du rouleau 14 et par la répercussion à celui-ci du poids du tronçon de bande 1 situé entre les rouleaux 10 et Il et de la tension de cette bande, ten- dent à comprimer un fluide logé dans une chambre, respectivement 27 et 28, située entre le piston et l'extrémité inférieure upvérin; ce fluide est choisi non compressible, et en pratique de niature hydraulique. Les deux chambres 27 et 28 sont reliées par une canalisation de faible ce diamètre 29, également remplie de fluide, qui permet de maintenir la même pres- sion dans les chambres 27 et 28 quelle que soit la position des pistons dans les vérins, c'est-à-dire quels que soientl'orientation et le niveau de l'axe 15 par rapport aux axes 12 et 13. Pour établir cette pression à une valeur prédéterminée, en réaction à la répercussion aux pistons 23 et 24 du poids du rouleau 14 et de celui du tron- çon de bande situé entre les rouleaux 10 et 11, action pratiquement constante dans le temps, et la répercussion de la tension de la bande, la conduite 29 comporte une dérivation 30 vers la chambre 31 d'un vérin 32, dont le piston mo- bile 33 établit une séparation étanche entre cette chambre 31 et une deuxième chambre 34 reliée par une conduite 35 à une source 36 d'un fluide sous pression, tel que de l'air, permettant d'y établir une pression prédéterminée réglable Po, généralement constante dans le temps pour un même traitement appliqué au niveau de la machine 3; la pression Pi du fluide dans les conduites 30 et 29 et dans les chambres 27 et 28 tend à s'équilibrer avec cette pression Po, ce qui se tra- duit par l'application aux deux extrémités de l'arbre 18 du tambour 14 d'une aî cen3iante, traction vertical ei une intensité constante de valeur prédéterminée réglable par réglage de la valeur Po. Cette traction s'applique que l'axe 15 soit parallèle ou non au plan des axes 11 et 12 et quel que soit son niveau par rapport à ce plan, ce qui signi- fie en d'autres termes queu, a bande 1 présente des bords rigoureusement paral- lèles et des qualités de résistance à la traction absolument identiques d'un bord à l'autre ou non, ce qui se traduit respectivement par une position de l'axe 15 rigoureusement parallèle à celle des axes 12 et 13uu contraire par une position de l'axe 15 oblique par rapport à ces axes, les vérins 25 et 26 appliquent à la bande, par l'intermédiaire du tambour 14, un effort prédéterminé réglable par réglage de la pression Po, e t constant si cette pression est constante. Pour une pression déterminée Po du fluide dans la chambre 34 et si la bande impose au rouleau 14 un effort constant vers le bas, c'est-à-dire si sa tension est constante, l'axe 15 du rouleau peut pivoter autour du point M situé à mi-longueur de celui-ci, comme il est schématisé à la figure 2, mais le niveau du point M est constant; le rouleau 14 répartit alors la tension uniformément sur toute la largeur de la bande même si celle-ci est légèrement déformée. Si, par contrela tension de la bande vient à varier pour une pression Po constante, le niveau moyen de l'axe 15 par rapport aux axes 12 et 13, c'est- à-dire le niveau du point milieu M du rouleau 14, tend à varier car un accrois- sement de la tension tend à provoquer la descente du rouleau 14 avec compression du fluide des chambres 27 et 28 dont la pression Pi tend à devenir supérieure à Po, et une diminution de la tension de la bande 1 se traduit au contraire par une remontée du rouleau 14 qui se traduit par une tendance de la pression Pi à devenir inférieure à Po. Ceci se traduit par un mouvement du piston 33 du vérin 32 dans le sens des pressions inférieures, c'est-à-dire de la chambre 31 vers la chambre 33 dans le premier cas et inversement dans le second cas, et il est prévu dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention de piloter le frein 6 en fonction de ce déplacement, afin qu'il agisse dans le sens d'un rétablissement automatique de la tension de la bande 1 à la valeur prédéterminée correspondant à une éga- lité des pressions Pl et Po, c'est-à-dire également à l'occupation d'une position 6 2458501 moyenne prédéterminée par le piston 33 dans le vérin 32,et par le point M. Les moyens correspondants, que l'Homme de l'Art déterminera sans sortir pour autant du cadre de l'invention, ont été schématisés à la figure 2 par des moyens 37 de comparaison entre la pression instantanée Pi et la pression prédé- ^ 5 terminé Po dont on sait qu'elle correspond à une tension longitudinale prédéter- minée de la bande 1, et par des moyens 38 de commande du frein 6 en fonction de cette comparaison, pour réduire le freinage si Pi devient supérieureà Po, ce qui traduit une tension excessive de la bande, ou au contraire augmenter celui- ci si Pi devient inférieure à Po, ce qui traduit une tension insuffisante. Les moyens 37 peuvent être avantageusement constitués par des jauges de contrainte détectant le moindre déplacement du piston 33, c'est-à-dire la moindre variation de Pi par rapport à la valeur Po, pour agir immédiatement sur le frein 6 et rétablir à la valeur prédéterminée, réglée par réglage de Po, la tension longitudinale de la bande 1, dont l'action vers le bas sur le tambour 14 redevient telle que la pression Pl reprenne une valeur égale à Po. Naturellement, l'invention est susceptible de nombreuses variantes par rapport au mode de mise en oeuvre décrit et-représenté, notamment quant aux moyens autorisant un libre débattement des extrémités de l'arbre 18 du tambour 14 en leur appliquant un effort constant dans le sens de la mise en tension de la bande; on notera cependant la grande simplicité et la grande efficacité du dispositif illustré, si on le compare aux moyens jusqu'alors employés. REVENDICATIONS 1) Dispositif de régulation de la tension d'une bande en défilement sous l'action d'une traction, comportant un rouleau libre en rotation autour de son axe orienté transversalement par rapport à la direction de défilement, le dit rouleau étant en contact avec une face de la bandeekléviant celle-ci en amont des moyens de traction compte tenu du sens de défilement, caractérisé en ce que l'axe du rouleau est porté, respectivement à proximité de l'une et l'autre de ses extrémités, par deux supports autorisant un mouvement de l'extrémité corres- pondante suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la bande en appli- quant à cette-extrémité, suivant cette direction et vers la bande, un effort pré- déterminé identique d'un support à l'autre et constant, quelle que soit la position de cette extrémité lors de son mouvement. 2) Dispositif selon la revendication 1, comportant des moyens pour im- poser un freinage de la bande en amont du rouleau, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens pour piloter l'intensité du freinage en fonction de la position de la position des extrémités du rouleau. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux supports sont des supports hydrostatiques appli- quant le dit effort par action d'un fluide hydraulique, et en ce qu'il est prévu un circuit d'équilibrage de la pression du fluide dans les deux supports et des moyens pour maintenir cette pression constante. 4) Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens pour maintenir la pression du fluide constante comportent des moyens pour comparer la valeur instantanée de cette pression à une pression prédéterminée et pour piloter les moyens de freinage en fonction de cette comparaison. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour comparer la valeur instantanée de la pression dans le circuit d'équilibra- ge à une valeur prédéterminée comportent une chambre reliée avec le circuit d'équilibrage et une chambre en liaison avec une source de fluide à une pression de valeur égale à la dite valeur prédéterminée, séparéesvar un piston, et des moyens pour détecter un déplacement du piston vers l'une ou l'autre chambre. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, carac- térisé en ce que chaque support hydrostatique comporte un vérin à simple effet.