Brevet FR2649964A1 — publié le 19910125

L'invention concerne un dispositif de palpage pour déterminer la hauteur de piles de carton ou de papier, par exemple sur le margeur ou le receveur de machines à imprimer, avec lequel la pile repose sur un support et qui comporte un palpeur sensible au côté supérieur de la pile de papier ou analogue, côté dont la position est à détecter. Les solutions connues de ce type utilisent des palpeurs mécaniques pour déterminer la hauteur. Ces palpeurs s'appliquent sous une pression définie contre la surface à détecter, par exemple le côté supérieur d'une pile de papier ou de carton. Ces systèmes de palpage mécaniques connus ont l'inconvénient que le mécanisme nécessaire est complexe et que l'encombrement est considérable. En beaucoup de cas, ils représentent aussi un certain danger pour le personnel de conduite de la machine et doivent donc être pourvus d'un habillage de protection adéquat, ce qui rend leur emploi sur le receveur d'une machine à imprimer en particulier prati- quement impossible. D'autres systèmes, fonctionnant sans contact, par exemple sur la base de barrages photoélectriques, de capteurs de distance optiques, à ultrasons ou analogues, ont l'inconvénient-qu'une feuille ondulée par exemple fausse la mesure. Le but de la présente invention est de con- former un dispositif comme défini au début de manière que sous une construction simple, il puisse détecter le côté supérieur de la pile à une haute fréquence de mesure et.de manière favorable. On obtient ce résultat par le fait que le palpeur est réalisé sous la forme d'un corps extensible, approchable de la surface à détecter et auquel est appliqué de l'air comprimé. On obtient ainsi un dispositif pour relever la hauteur de la pile, par exemple sur le margeur ou le receveur de machines à imprimer, qui peut servir à détecter la hauteur à laquelle se trouve le côté supé- rieur de la pile et à commander son réglage en hauteur. Le dispositif possède une structure simple et il permet un fonctionnement sûr et sans danger. A son application contre le dessus de la pile, le palpeur produit le lissage ou l'aplatissement d'une ondulation éventuelle de la feuille du haut; le palpeur fonctionne néanmoins avec une force d'appui bien définissable. L'élévation de la pression de l'air, se produisant à l'application du corps extensible - et le lissage consécutif éventuel de la feuille du haut -, peut être utilisé comme paramètre pour déterminer la force d'appui. Lorsque le capteur a atteint sa position de mesure voulue et que la mesure a été effectuée par exemple, le sens de l'écoulement de l'air peut être inversé immédiatement. On obtient dans ce cas des pulsations d'air comprimé de très courte durée. Il est possible de coordonner au corps extensible un système de mesure, par exemple sous la forme d'un dispositif de mesure optique ou pour mesurer la discon- tinuité dans l'élévation de la pression de l'air après l'approche/application du palpeur contre la surface à détecter. Il est avantageux, par exemple, qu'un tel dispositif de mesure supplémentaire soit logé à l'inté- rieur du palpeur, par exemple dans les canalisations d'arrivée menant à un soufflet extensible. On obtient ainsi que le signal de mesure est toujours renvoyé par le même matériau, de sorte que l'intensité du signal ne risque pas d'être faussée par suite de différentes couleurs de papier par exemple. Le corps extensible peut être ramené chaque fois à sa position de départ par son élasticité propre, c'est-à-dire-par une force de rappel inhérente, et/ou, par exemple, en remplaçant le souf- flage d'air comprimé par une aspiration d'air. Cette dernière permet d'augmenter considérablement la fré- quence de mesure. Lorsque l'air comprimé servant à approcher le palpeur de la surface à détecter est utilisé en même temps comme paramètre de mesure, la caractéristique de l'élévation de la pression d'air, en particulier une discontinuité contenue dans cette caractéristique, peut être exploitée afin de déterminer, dans le dispositif de mesure, en faisant appel à un second paramètre, le temps par exemple, la position en hauteur de la surface détectée. L'air comprimé appliqué au corps extensible, a pour effet que le palpeur est déplacé en direction de la surface à détecter. La caractéristique de la force de rappel à vaincre pour ce. mouvement est connue et introduite par étalonnage dans le dispositif de mesure. La force de rappel dépend du ressort de rappel utilisé. L'application du palpeur contre la surface à détecter, provoque une brusque élévation dans la caractéristique de l'élévation de la pression d'air. Le laps de temps qui s'écoule entre l'amenée de l'air comprimé et ce moment, est transformé, par calcul, dans le dispositif de mesure, en une indi- cation de hauteur correspondante. Lorsque, conformément à l'invention, on dote le palpeur de tuyères à travers desquelles l'air comprimé sort en direction de la surface à. détecter, en superposition par rapport au déplacement du palpeur, l'élévation de pression atteinte lorsque le palpeur est arrivé à une position correspon- dant à une distance déterminée, par rapport à la surface à détecter, peut être transmise en tant que signal représentatif d'un point déterminé de la caractéristique au dispositif de mesure, lequel a préalablement été étalonné. L'absence de dangers liée au mode de fonc- tionnement du dispositif selon l'invention provient surtout de ce que, d'une part,.le déplacement du palpeur en direction de la surface à détecter ne demande pas de forces importantes et que, d'autre part, un obstacle éventuellement introduit dans le trajet de mouvement provoque immédiatement une élévation de la pression d'air, laquelle est transmise en tant que paramètre, ce qui permet de couper immédiatement l'amenée d'air comprimé, de sorte que le palpeur - sous l'effet de la force de rappel - reprend sa position de départ. Il a été constaté qu'une simple ondulation éventuelle de la feuille du haut peut être distinguée aisément d'un tel obstacle dans la caractéristique de montée de la pres- sion. La solution préférée, consistant à utiliser en tant que corps extensible un tuyau qui se déroule, de préférence un tuyau plat, dans lequel est intégré un ressort sous forme d'une bande enroulée, permet de couvrir de façon simple des plages de hauteur relative- ment grandes. Une partie convexe de la dernière spire d'un tel tuyau peut venir s'appliquer contre la surface à détecter et l'élévation de la pression de l'air qui en résulte est utilisable comme signal transmis au dispo- sitif de mesure. On obtient ainsi l'avantage supplémen- taire que la partie terminale du tuyau procure à chaque fois une portion de surface favorable pour venir en contact avec la surface à détecter. Cela permet d'obte- nir un contact si sensible que la surface à détecter n'est endommagée d'aucune manière, en évitant par exemple le maculage de l'impression d'une feuille qui vient d'être imprimée, avec la possibilité de réaliser même une détection sans contact. L'utilisation d'un soufflet en tant que corps extensible, en particulier d'un soufflet tronconique, procure surtout une stabilité considérable dans l'espace lors du déplacement linéaire du palpeur. Dans l'ensemble, on peut opérer avec une force d'appui définie du palpeur. D'autres caractéristiques et avantayes de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lequels: - la figure 1 est une vue de côté d'un rece- veur de feuilles d'une machine à imprimer, équipé d'un dispositif de mesure selon l'invention; - les figures 2-4 montrent schématiquement plusieurs positions du corps extensible du dispositif de mesure; - les figures 5-7 montrent différentes posi- tions d'un corps extensible légèrement modifié; - les figures 8 et 9 montrent deux diagrammes servant à illustrer le processus de mesure; - les figures 10 et Il montrent deux positions différentes d'un soufflet formant le corps extensible du dispositif de mesure; et - les figures 12 et 13 représentent une variante avec un palpeur sans contact. La surface de base 1 d'un receveur de feuilles 2 est réglable en hauteur par une commande et supporte une pile 3 composée de feuilles séparées de papier ou de carton. La surface à détecter 4 est formée par le côté supérieur de la feuille en haut de la pile; à cette surface est coordonné un dispositif de mesure 5 pour relever la hauteur de la pile. Ce dispositif est monté fixe sur le bâti du receveur de feuilles ou est égale- ment déplaçable en hauteur lui-même, le cas échéant, afin d'éviter de trop grands écarts entre le point de fixation du dispositif de mesure 5 et la surface à détecter 4. Le dispositif peut être incorporé dans la commande pour le déplacement en hauteur de la surface de base 1, afin d'assurer que le dessus de la pile se trouve toujours à la position optimale pour le déroule- ment du travail. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 2-4, le dispositif de mesure comprend un corps extensible constitué par un tuyau 6 qui est déroulable en direction de la surface à détecter 4. Il s'agit de préférence dun tuyau plat, du moins à l'état s'agit de préférence d'un tuyau plat, du moins à l'état enroulé. Il présente un orifice 7 du côté de l'embou- chure et son extrémité opposée 7' est fermée. A ce tuyau est coordonné un ressort de rappel 8, formé de préf é- rence d'une bande longitudinale en acier pour ressorts. Ce ressort à tendance à ramener le tuyau plat 6 toujours à la position enroulée selon la figure 2. Lorsque de l'air comprimé D est introduit dans le tuyau 6 à travers l'orifice 7, le tuyau se déroule en direction de la surface à détecter 4. Son point de fixation peut être choisi, par rapport à la surface à détecter, de manière que la distance entre ce point et la surface soit plus petite que la longueur maximale de déroulement du tuyau 6. Cela signifie qu'au moins la partie convexe W de la dernière spire du tuyau (voir la figure 3) vient s'ap- pliquer contre la surface à détecter 4. Le contact avec l'obstacle que constitue cette surface et qui empêche la poursuite du déroulement du tuyau 6, provoque une élévation de la pression dans le courant d'air comprimé amené au tuyau. Quand la surface à détecter 4 est située plus haut, par exemple comme représentée sur la figure 4, la portion W' de la paroi du tuyau vient s'appliquer déjà contre la surface 4 et le moment o se produit ce contact et la pression de l'air introduit augmente en conséquence, intervient plus tôt. Les diagrammes des figures 8 et 9 illustrent ce processus. Les deux dia- grammes montrent la variation de la pression P en fonction du temps t. La figure 8 illustre la situation lorsque le tuyau est déroulé complètement (sans venir en contact avec une surface à détecter 4). Ce déroulement demande le temps tl. Pour la première phase du déroule- ment libre du tuyau 6, il suffit que l'air comprimé D remplisse le volume du tuyau et surmonte la force de rappel élastique. Après le déroulement complet, la caractéristique s'élève avec une forte pente, au point Kl du diagramme de la figure 8. En tenant compte d'un certain temps de retard de transmission du signal, on obtient ainsi l'intervalle de temps global tl. Si la partie convexe de la spire terminale du tuyau 6 ren- contre plus tôt une surface à détecter (comme c'est le cas pour la figure 9), on obtient un temps global t2 plus court. D'après le temps t2 nécessaire jusqu'à ce que le point K2 d'élévation de la pression soit atteint, on peut donc déterminer, sur la base d'un étalonnage préalable ou par calcul d'après le diagramme selon la figure 8, la position en hauteur de la surface à dé- tecter 4. Le mode de fonctionnement du dispositif de mesure est caractérisé par l'actionnement cyclique de celui-ci. Quant à la commande du dispositif de mesure, on peut se servir uniquement de la force de rappel du ressort pour le vidage de l'air et le retour à la position de repos, mais il est possible aussi, ou en plus, de brancher une source de dépression sur l'orifice pour l'application de l'air comprimé D. Les figures 5-7 montrent un mode de réalisa- tion légèrement modifié, comprenant un tuyau plat 6 dont la paroi est transpercée de trous transversaux 9, 10 et 11 de passage d'air, mais dont la conformation est par ailleurs la même. Les trous de passage d'air se déco- vrent automatiquement, l'un après l'autre, lors du déroulement du tuyau. De tels trous permettent d'adapter la caractéristique de base. Les figures 10 et 11 montrent une solution avec un corps extensible sous la forme d'un soufflet tronconique 12 dont la petite base porte une plaque terminale- 13 en tant qu'élément de palpage et qui est chargé par un ressort de rappel 14 pour reprendre la position illustrée sur la figure 10. A l'introduction d'air comprimé D dans ce soufflet en accordéon, la plaque terminale 13 est déplacée en direction de la surface à détecter 4. Au départ, l'air comprimé doit selement vaincre la orce de rappel du ressort 14 (plus seulement vaincre la force de rappel du ressort 14 (plus une éventuelle force élastique des parois 12 du soufflet pour reprendre leur forme initiale). Toutefois, lorsque la plaque terminale 13 du palpeur rencontre la surface à détecter 4, il se produit de nouveau une brusque éléva- tion de la caractéristique de pression. Cette élévation est transmise comme un signal au dispositif de mesure et est exploitée en tant que paramètre de mesure, par exemple en combinaison avec la mesure du temps néces- saire à l'extension du soufflet de sa position de départ selon la figure 10 à celle de la figure 11. Les figures 12 et 13 montrent une variante avec une plaque terminale 15 percée d'orifices 16 agissant à la façon de tuyères. Ces orifices sont dirigés vers la surface à détecter 4. Lorsque la plaque terminale -15 du palpeur s'est suffisamment approchée de la surface 4, il se produit une élévation dans la caractéristique de la pression de l'air du fait que le libre passage L de l'air comprimé sortant des orifices- tuyères 16 est étranglé, élévation qui peut être enre- gistrée et qui permet par conséquent de mesurer même la position en hauteur de la surface 4 sans que celle-ci ne vienne en contact avec la plaque terminale 15 du pal- peur. D'autres possibilités résultent de la combi- naison du corps extensible-dispositif de palpage et de la méthode de mesure. On peut en effet concevoir diffé- rentes combinaisons qui fournissent à la fois une force d'appui définie et une mesure exacte. A la place de la mesure du temps, on peut utiliser aussi d'autres mé- thodes de mesure, optiques par exemple, des mesures de distance par ultrasons ou d'autres systèmes de mesure de distances. REVENDICATIONS i., Dispositif de palpage pour déterminer la hauteur de piles de carton ou de papier, par exemple sur le margeur ou le receveur de machines à imprimer, avec lequel la pile repose sur un support et qui comporte un valpeur sensible au côté supérieur de la pile de papier ou analogue, côté dont la position est à détecter, caractérisé en ce que le palpeur (W, 13, 15) est réalisé sous la forme d'un corps extensible (6/12), approchable de la surface à détecter (4) et auquel est appliqué de l'air comprimé. 2. Dispositif. selon la revendication 1, carac- térisé par une commande de l'amenée de l'air comprimé en fonction de l'arrivée du palpeur à la position de mesure, commande qui comprend par exemple l'inversion du sens d'écoulement de l'air après que la position de mesure a été atteinte. 3. Dispositif selon la revendication 1, carac- tétisé en ce qu'un système de mesure est coordonné au corps extensible. 4. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le mouvement du corps extensible se produit à l'encontre d'une force de rappel inhérente à ce corps.- 5. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dic&tions précédentes, caractérisé en ce que le corps extensible est formé par un tuyau déroulable en direc- tion de la surface à détecter (4) par 1'air comprimé (DE, dont. au moins une partie convexe (W) de la spire terminale s'applique contre la surface à détecter (4), et que l'élévation de la pression de l'air résultant de cette application contre la surface à détecter est transmise en tant que signal au dispositif de mesure. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que la paroi du tuyau (6) possède des trous de passage d'air (9, 10, 11) qui sont découverts l'un après l'autre lors du déroulement du tuyau. 7. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que le palpeur est formé par la plaque terminale (13/15) d'un soufflet (12) qui est extensible par l'air comprimé en direction de la surface à détecter (4). 8. Dispositif selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le soufflet est un soufflet en accordéon ayant une forme tronconique qui se rétrécit en direction de la plaque terminale (13/15). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (14) est disposé à l'intérieur du soufflet (12). 10. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 9, caractérisé en ce que la plaque termi- nale (15) est pourvue d'orifices (16) agissant à la façon de tuyères et dirigés vers la surface à détecter (4). I