Dispositif tendeur pneumatique pour régler la tension dans une bande de papier
La présente invention a pour objet un dispositif tendeur pneumatique pour régler la tension dans une bande de papier se déplaçant d'un rouleau d'alimentation rotatif à une presse à imprimer.
Dans les presses à imprimer à grande vitesse telles que celles utilisées pour imprimer les journaux, il est essentiel de maintenir la tension de la bande de papier allant à la presse à imprimer à une valeur sensiblement constante. Si, pour une raison quelcon- que, la tension dans la bande augmente considérablement, il y a danger de rupture de la bande. Si, au contraire, la tension dans la bande diminue audessous d'une valeur donnée, il y a danger que la bande se chiffonne avant de pénétrer dans la presse.
Cette dernière condition se présente généralement lorsque la bande est fournie à partir d'un rouleau d'alimentation rotatif, lequel à cause de sa grande masse aura tendance à être en avance sur la presse si la vitesse de la presse diminue soudain et si le rouleau tendeur et le dispositif tendeur sont incapables de surmonter le changement dans la tension de la bande en mouvement.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients et le dispositif qui en fait l'objet est caractérisé en ce qu'il comprend un rouleau tendeur en contact avec la bande de papier, un bras mobile autour d'un point de pivotement et portant ledit rouleau à l'une de ses extrémités, des moyens moteurs tendant à déplacer ledit bras et ledit rouleau autour dudit point de pivotement dans un sens pour lequel la tension dans la bande augmente, des moyens de réglage comprenant une soupape de commande pneumatique présentant une chambre sous pression, une chembre d'échappement, une chambre à réaction et une source d'air comprimé, des moyens de freinage actionnés par lesdits moyens de réglage pour appliquer une force de freinage audit rouleau d'alimentation rotatif pour compenser la tension due aux variations de position dudit bras et du rouleau tendeur autour dudit point de pivotement,
des moyens de commande pour faire varier la période de la réponse entre l'application de la force de freinage sur ledit rouleau d'alimentation et le retour de la soupape de commande pneumatique dans une position neutre pour laquelle un conduit desdits moyens de commande relie la chambre à réaction avec la chambre pneumatique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue schématique illustrant les positions des différentes parties du dispositif.
La fig. 2 est un graphique relatif au fonctionnement de ce dispositif.
La fig. 3 montre une vue à plus grande échelle d'un détail de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un détail de la fig. 3.
En se référant d'abord à la fig. 1, on voit que des rouleaux d'alimentation 1, 2 et 3 fournissent une bande 4 à une machine travaillant cette bande, normalement une presse à imprimer, qui n'est pas représentée. Comme le montre la fig. 1, la bande 4
est d'abord déroulée du rouleau d'alimentation 1, tandis que les rouleaux d'alimentation 2 et 3 sont
des rouleaux de réserve qui peuvent être amenés par un mouvement de rotation en position pour le collage à la bande 4 lorsque le rouleau 1 est épuisé.
Une courroie de tension 5 passe sur une partie du rouleau d'alimentation 1 de façon que lorsque la tension de la courroie est augmentée par le mouvement d'un piston 6 dans un cylindre tendeur 7, une force de freinage est appliquée au rouleau en rotation. Le cylindre tendeur 7 est à son tour relié par un conduit 8 à une soupape de commande désignée de façon générale par 9 en fig. 3 et 4.
Un rouleau tendeur 10 monté sur un bras pivotant 11 est disposé entre le rouleau d'alimentation rotatif et la machine travaillant la bande et sert à fournir une mesure de la tension constante dans la bande en mouvement. Le bras 11, comme le montre la fig. 3, tend à être déplacé dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre par un moteur à air 12 relié au moyen d'un conduit 13 à une soupape de commande de pression à commande manuelle 14.
Le bras 11 tend à être déplacé dans le sens des aiguilles d'une montre par la tension existant dans la bande en mouvement 4. Un amortisseur 15 sert à ralentir les mouvements du bras 11 autour du point de pivotement 16 et ainsi à amortir les oscillations du bras.
La soupape de commande 9 est actionnée par les mouvements du rouleau tendeur 10 et du bras 11 par l'intermédiaire d'une biellette 20 et d'un bras 21. Le bras 21 est monté à pivot autour du point 22 de sorte que lorsque le rouleau tendeur et le bras 11 se déplacent dans le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre, le bras 21 tourne autour du point 22 de façon à enfoncer un piston 30 qui coulisse dans un carter 31 de la soupape de commande 9. Un galet 32 est monté à l'extrémité du bras 21 afin de réduire le frottement entre le bras et le piston. Des butées réglables 33 et 33'limitent les mouvements du bras 21, tandis que des butées 34 et 34' limitent les mouvements du bras 1 1 en venant en contact avec des parties 35 et 35' de ce dernier.
La soupape de commande 9 comprend un diaphragme flexible 40 présentant une ouverture traversée par un tube 41 fixé de façon permanente.
Le piston 30 tend à être repoussé hors du carter par un ressort 42 et est mobile par rapport au tube 41.
La force du ressort 42 est suffisante pour compenser les forces de gravité agissant sur le rouleau tendeur 10 et sur le bras 1 1 lorsque le bras oscille au-delà de son axe vertical. Le piston 30, le carter 31, le diaphragme flexible 40 et le tube 41 délimitent ensemble une chambre d'échappement 43 qui est reliée à un conduit non représenté, lequel à son tour débouche à l'atmosphère.
La face du diaphragme opposée au ressort 42 forme avec le carter 31 et le tube 41 une chambre à réaction 44 dans laquelle est disposé un ressort 45 repoussant le diaphragme vers la gauche à la fig. 4 à l'encontre de l'action du ressort 42. La chambre à réaction 44 est reliée, au moyen d'un conduit 46, au cylindre tendeur 9 comme montré à la fig. 1, de
sorte que la pression régnant dans la chambre dépend de la pression régnant dans le cylindre tendeur. Une soupape de réglage de débit 47 intercalée dans le conduit 46 fait varier le taux de la variation de la pression dans la chambre à réaction.
Le tube 41 se termine à une extrémité par un siège de soupape d'échappement 50 qui est adapté pour être obturé par une face de soupape 51 d'une tige de soupape coulissante 52. La tige de soupape 52 présente à son extrémité opposée à la face 51 une face de soupape 53 coopérant avec un siège 54 pour former une soupape d'admission. La tige de soupape 52 est repoussée vers la gauche comme montré à la fig. 4 au moyen d'un ressort 55. L'espace compris entre les faces de soupape 51 et 53 comprend une chambre de pression 56 qui est reliée au moyen du conduit 8 au cylindre tendeur 7. La soupape d'admission 53 s'ouvre vers un conduit 57 qui est relié à une source de pression non représentée.
La chambre de pression 56 est isolée de la chambre d'échappement au moyen d'une rondelle 58 portée par le tube 41 et glissant dans un alésage du carter 31 lorsque le tube 41 est déplacé par le diaphragme 40.
Une forme légèrement modifiée du dispositif est montrée à la fig. 3 où les lignes pointillées représentent un conduit 60 reliant la chambre de pression 56 à la chambre à réaction 44. Le conduit 60 est pourvu d'une soupape de modification de taux réglable 61 pour faire varier le taux de l'augmentation de la pression dans la chambre à réaction jusqu'à ce qu'elle soit égale à la pression régnant dans la chambre de pression. On comprendra que la dimension de la chambre de pression 62 variera avec la longueur du conduit 60 et avec le taux désiré de l'augmentation de pression dans la chambre à réaction.
Lorsqu'on utilise cette forme de l'invention, le conduit 60 est en fait substitué au conduit 47.
Le fonctionnement du dispositif représenté servant à maintenir une tension substantiellement constante dans la bande au cours de toutes les phases du fonctionnement de la presse se comprend aisément en se référant aux fig. 1, 3 et 4. La pression requise pour donner une tension désirée à la bande est réglée initialement au moyen de la commande de pression 14 actionnée manuellement, qui appliquera une pression au moteur à air 12 exerçant la force de référence et celui-ci déplacera le bras 1 1 dans le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre pour appliquer une tension à la bande 4.
Le bras 11 se déplacera vers la gauche sous l'influence de la pression agissant dans le moteur à air. Ce mouvement à son tour déplacera la biellette 20 et le bras 21 de façon à enfoncer le piston 30 dans la soupape de commande. L'enfoncement du piston 30 à son tour provoquera la mise sous ten sion du ressort 42 qui déplacera le diaphragme flexible 40 et le tube 41 en direction de la droite à partir d'une position neutre comme montré à la fig.
4. Ce mouvement du tube 41 amènera le siège d'échappement 50 en contact avec la face d'échappement 51 pour fermer l'orifice d'échappement tout en ouvrant en même temps l'orifice d'admission pour permettre à la pression pneumatique de pénétrer du conduit 57 dans la chambre 56. L'augmentation de pression dans la chambre de pression 56 sera transmise à son tour au cylindre tendeur 7 par le conduit 8 pour provoquer un déplacement du piston 6 vers la gauche afin d'augmenter la tension dans la courroie de tension 5 et ainsi d'appliquer une force de freinage au rouleau d'alimentation rotatif 1. Ceci aura pour résultat de ralentir la vitesse du rouleau d'alimentation rotatif et ainsi d'augmenter la tension dans la bande en mouvement, ce qui provoquera un mouvement de retour dans le sens des aiguilles d'une montre du rouleau tendeur 10 et du bras 11.
Le poids du rouleau tendeur 10 et du bras 1 1 engendre un couple par rapport au point de pivotement 16 qui augmente à mesure qu'ils se déplacent vers la gauche. Dans des conditions stationnaires ou qui varient lentement, ce couple est compensé par la compression du ressort 42 lorsque le diaphragme flexible 40 est dans sa position neutre ou presque neutre, comme montré à la fig. 4, et lorsque la soupape de commande 9 ne laisse passer que des quantités d'air minimes vers le cylindre 7 ou à partir de ce cylindre.
Toutefois, lorsque la valeur de la tension change de façon appréciable et telle que le diaphragme flexible soit déplacé rapidement vers la droite, comme montré à la fig. 4, le ressort 42 doit être comprimé de façon à se raccourcir afin qu'il engendre une force suffisante pour compenser le couple dû au poids du bras 1 1 et du rouleau 10 dans leur nouvelle position. Ceci est obtenu en produisant une augmentation de la pression dans la chambre à réaction 44 jusqu'à ce qu'elle devienne égale à celle qui règne dans le cylindre tendeur 7, ou, dans la variante, dans la chambre sous pression 62, ce qui fera que le diaphragme 40 reviendra à sa position initiale en comprimant le ressort 42.
Tout retard de l'augmentation de la pression dans les conduits 46 ou 60 provoquera à son tour un retard de l'augmentation de la pression dans la chambre à réaction et retardera par conséquent le moment auquel le ressort 42 sera en mesure d'exercer la force compensatrice. Ce retard dans l'action de la force compensatrice aura pour résultat que le rouleau continuera à se déplacer vers la gauche sous l'influence de la force engendrée par le moteur à air et par le couple qui augmente. Le résultat de ceci sera que le diaphragme se déplacera encore plus loin vers la droite et permettra ainsi une augmentation accrue de la pression dans le cylindre tendeur.
Ce mouvement du rouleau tendeur peut être considéré comme une action autorégulatrice qui tend à augmenter le taux de l'écoulement de l'air vers le cylindre tendeur et ainsi à accélérer l'effet correcteur. En outre, le basculement du rouleau tendeur tend à reprendre rapidement la boucle formée par la bande à mesure que la tension de la bande diminue.
On peut mentionner que le contraire du fonctionnement décrit ci-dessus peut se produire lorsqu'il y a une augmentation de la tension. L'action autorégulatrice peut se produire, mais dans le sens contraire. En d'autres termes, le rouleau tendeur devient plus léger et l'effet correcteur est accéléré à partir du cylindre tendeur.
Lorsque la tension de la bande a été augmentée par l'application d'une force de freinage au rouleau d'alimentation rotatif et lorsque la pression dans la chambre à réaction est devenue égale à celle qui règne dans le cylindre tendeur ou dans la chambre 62, le bras 1 1 et le rouleau se déplaceront vers la droite. Le ressort 45 et la pression dans la chambre à réaction 44 ramèneront alors le diaphragme 40 vers la gauche à la position neutre. Tout mouvement supplémentaire du diaphragme vers la gauche ouvrira l'orifice d'échappement en permettant ainsi à la pression de s'échapper du cylindre tendeur 7 pour réduire la tension dans la bande.
Si la vitesse de la machine travaillant la bande augmente momentanément, la tension dans la bande augmentera et provoquera une rotation du bras 1 1 dans le sens des aiguilles d'une montre. Ceci permettra à son tour au piston 30 de se déplacer vers l'extérieur de la soupape de commande en permettant ainsi au diaphragme flexible 40 et au tube 41 de se déplacer vers la gauche sous l'influence de la pression dans la chambre à réaction 44 et de l'action du ressort 45, ce qui aura pour résultat d'ouvrir la soupape d'échappement tandis que la soupape d'admission reste fermée. La tension sur les rouleaux d'alimentation diminuera par conséquent afin de compenser l'augmentation de la tension dans la bande due à l'augmentation de la vitesse de la machine.
S'il y a un arrêt intempestif de la machine, de sorte que la tension dans la bande 4 diminue subitement, il est clair que le rouleau tendeur 10 se déplacera rapidement vers la gauche afin de compenser la brusque diminution de la tension. Ceci à son tour déplacera le piston 30 violemment contre le ressort 42 et le diaphragme flexible 40, ce qui provoquera l'ouverture toute grande de l'orifice d'admission par le tube 41 afin d'obtenir une rapide augmentation de la pression dans le cylindre tendeur.
Un oertain intervalle de temps s'écoulera avant que la pression dans la chambre à réaction 44 soit devenue égale à la pression régnant dans le cylindre tendeur, comme montré à la fig. 4, ou à la pression régnant dans la chambre sous pression comme montré à la fig. 3, à cause de la chute de pression dans l'une ou l'autre des soupapes de réglage du taux d'écoulement 47 ou 61. Pendant le temps que dure l'augmentation de la pression dans la chambre à réaction, une pression maximum sera exercée dans le cylindre tendeur et en même temps le rouleau tendeur cherchera à atteindre sa position de pression ou de tension maximum.
La disposition d'un moyen de réglage du taux d'écoulement dans la soupape de commande a pour conséquence que l'augmentation de la pression du cylindre tendeur peut être accélérée en rapport avec la réception d'un signal d'arrêt émis par la machine travaillant la bande. Ce caractère est illustré à la fig. 2, qui montre le taux de l'augmentation de la pression du cylindre tendeur par rapport à la réception d'un signal d'arrêt émis par une presse. On voit en étudiant la fig. 2 que la pression du cylindre tendeur augmente plus rapidement lorsque des moyens de réglage du taux d'écoulement sont prévus.
Nous avons constaté qu'en incorporant un dispositif tel que décrit, une tension sensiblement constante peut être maintenue dans une bande en mouvement dans toutes les conditions de vitesses de fonctionnement de la machine travaillant la bande. Les moyens de réglage du taux d'écoulement décrits fournissent un moyen pratique et efficace pour faire varier le taux d'une force de freinage appliquée à un rouleau d'alimentation rotatif au moyen des mouvements d'un rouleau tendeur tout en compensant en même temps l'inertie du lourd rouleau d'alimentation rotatif.