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Dispositif pour régulariser l'entraînement d'un corps en forme de bande ou de fil.
La présente invention a pour objet un dispositif dans lequel est entraîne un corps en forme de bande ou de fil. C'est le cas, par exemple, pour les machines de bobinage de bandes de papier et de métal pour condensateurs, les machines de bobinage de fil sur les noyaux de transformateur, les appareils d'enregistrement ou de reproduction de films sonores et autres dispositifs analogues.
On s'efforce toujours de réaliser les dispositifs de bobinage de manière que l'organe en forme de bande ou de fil soit entraîne autant que possible uniformément afin que toutedétérioration soit évitée. Cependant, les conditions
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sont souvent de nature à s'opposer à la suppression d'irré- gularités d'entraînement. Ainsi, par exemple, il arrive sou- vent qu'au cours du bobinage d'un fil ou d'une bande la ma= tière doit se dérouler d'un rouleau dont le noyau a une section non circulaire, pour être enroulé sur un rouleau dont le noyau a une section rigoureusement circulaire, ou inverse- ment.
Il est facile à comprendre que, par suite, l'enroule- ment ou le déroulement du rouleau de section circulaire s'ef- fectue par saccades, ce qui peut occasionner la rupture de la matière, lorsque les vitesses sont relativement grandes.
Dans les appareils d'enregistrement et de reproduction de films sonores on se heurte à des difficultés analogues. On désigne ici par "films sonores" tant des films optiques mu- nis d'une ou plusieurs inscriptions acoustiques accompagnantes que des films ne portant qu'une ou plusieurs inscriptions de ce genre. Il est non seulement nécessaire pour l'enregistre- ment ou la reproduction de veiller à ce que le film soit en- dommagé le moins possible par suite de 1'entraînement irré- gulier, mais il faut également, comme on le sait, que l'en- traînement du film à travers le poste où les inscriptions acoustiques sont enregistrées ou reproduites s'effectue autant que possible uniformément, étant donné que des écarts même très minimes de l'uniformité produisent une déformation per- ceptible soit des inscriptions à enregistrer soit des sons à reproduire.
Or, les méthodes courantes d'entraînement de films sont de nature à provoquer nécessairement des irrégu larités de l'entrainement. Ainsi, par exemple, on a constaté qu'une des sources des dérangements est constituée par les rouleaux qui, pour l'entraînement du film, sont munis de dents s'engageant dans des perforations du film.
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Lorsque le film s'allonge ou se raccourcit à la lon- gue' , les dents ne s'adaptent plus exactement dans les perforations, ce qui occasionne un entrainement saccadé du film.
Dans certains cas les irrégularités peuvent provenir de l'entraînement au moyen de rouleaux lisses qui ne sont pas actionnés uniformément. Lors de l'entraînement d'un film optique muni d'un enregistrement acoustique, il peut en outre arriver que par suite de l'entrainement par croix de Malte couramment utilisé encore, le mouvement intermittent du film le long de la fenêtre de projection exerce une influence fâcheuse sur le mouvement du film devant l'endroit où ont lieu l'enregistrement ou la reproduction acoustiques.
Pour supprimer ces difficultés on a déjà proposé d'incorporer aux mécanismes d'entraînement desdits dispositifs des organes ayant pour but d'aplanir les irrégularités de mouvement. Ainsi, par exemple, on a déjà proposé de monter dans les divers mécanismes d'entraînement de films sonores des masses rotatives supplémentaires, telles que des volants.
Cependant, quelque lourdes que soient ces masses, elles conserveront toujours en raison de forces ou de vibrations pulsatoires, un certain degré d'irrégularité, de sorte qu'elles sont capables d'aplanir des vibrations, mais jamais de les absorber ou amortir complètement. En outre, ces masses lourdes présentent entre autres l'inconvénient qu'en vue de l'accélération des masses lors du démarrage la force d'entraîne- ment du dispositif doit être plus grande qu'en l'absence de ces masses et on court le risque qu'au cours du démarrage le film se rompe ou soit au moins endommagé du fait que les masses nécessitent un certain temps pour atteindre la vitesse requise.
Il est vrai que pour supprimer cet inconvénient on a utilisé encore d'autres moyens, mais la plupart de ces moyens
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ne sont pas capables d'éviter au cours du démarrage la production d'une déformation du son ou de l'enregistrement par suite du fait que les masses n'acquièrent pas immédiatement la vitesse exacte.
La présente invention permet d'assurer que l'entrainement d'un organe en forme de bande ou de film soit pratiquement exempt de tout dérangement ainsi que des inconvénients inhérents aux moyens connus.
Tandis que l'effet d'amortissement des volants et dispositifs analogues dont il est question ci-dessus repose sur l'effet d'inertie de masses tournant autour d'un axe fixe - puisqu'une masse tournant autant que possible uniformément ne peut imprimer un mouvement analogue à un corps en forme de bande ou de fil qui lui est accouplé, que lorsqu'elle tourne autour d'un axe fixe - on utilise suivant l'invention pour guider le corps un organe, de préférence un rouleau ou un groupe de rouleaux pouvant tourner sur un axe ayant au moins un degré de liberté de mouvement. Si l'on utilise un groupe ou équipage de rouleaux, chacun des rouleaux peut être mobile autour de son propre axe, tandis que l'équipage de rouleaux est monté dans un cadre pouvant tourner autour d'un axe ayant un degré de liberté de mouvement.
Suivant l'invention, la masse du rouleau est distribuée par le choix de sa forme et de ses dimensions de manière que dans le cas où une force ou vibration pulsatoire survient dans le corps entraîné, sur l'un des côtés de l'organe, ce- lui-ci se mette à basculer ou à osciller autour d'un axe qui coïncide avec.la ligne, ou est situé près de la ligne le long de laquelle le corps vient pour la première fois en contact avec l'organe sur l'autre coté ou le quitte, respectivement.
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Par "force pulsatoire" on doit entendre ici la notion théorique de "force pulsatoire". La force peut donc être tant une force pulsatoire proprement dite qu'une force de traction de courte durée et on peut, la cas échéant, supposer qu'elle est superposée à la force nécessaire à l'entraînement continu.
On peut obtenir la distribution de la masse du rouleau comme l'envisage l'invention, par exemple, en munissant le rouleau d'au moins une bride de forme et de dimensions convenables. Il est également possible de munir le rouleau d'une ou plusieurs bielles perpendiculaires à son axe longitudinal, sur lesquelles sont montés des poids disposés symétriquement.
L'action du rouleau qui fait l'objet de l'invention repose sur la constatation faite par la demanderesse et décrite ci-après avec référence aux figs. 1 et 2 des dessins annexés. Ces figures montrent un rouleau plein 1 suspendu librement dans une boucle d'une bande 2, par exemple d'un film.
On suppose qu'une force de traction P survient brusquement dans la partie de droite 3 de la boucle. Si l'on veut empêcher cette force d'agir sur le mouvement de la partie de gauche 4 de la boucle, la condition doit être que la génératrice commune du rouleau et du film, qui est désignée par le point 5 dans la vue en coupe de la fig. 1, reste au repos. Dans ce cas, la force P aura pour effet de faire tourner le rouleau autour de la génératrice.
Si des forces de traction et des forces pulsatoires surviennent successivement, ou en d'autres termes, si P change périodiquement de signe, le rouleau se mettra à tourner ou à osciller successivement dans les deux directions autour de la génératrice. Evidemment il n'est pas impossible que le
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rouleau refoule alors le film légèrement dans la direction latérale. Cependant, il n'en résultera aucun mouvement de la partie de boucle 4 suivant la direction de la longueur du film.
En outre, par suite du fait que la force exercée est une force pulsatoire, c'est-à-dire une force n'atteignant une très grande valeur que pendant un laps de temps très court, les déplacements latéraux seront assez faibles pour que dans la pratique aucune influence nuisible ne soit perceptible dans la partie de boucle 4.
L'effet des forces pulsatoires alternatives P sera donc en réalité que le rouleau se mettra à osciller avec de très petites amplitudes autour de ladite génératrice. Pour pouvoir exprimer cet effet d'une manière convenable, on le désigne sous le nom de "basculer ou osciller".
La condition ci-dessus mentionnée, consistant à ce que la génératrice passant à travers le point 5 reste au repos, peut être remplie dans la pratique de la manière suivante :
En général, la force P imprimera au point 5 de la vue en coupe montrée sur la fig. 1 une accélération de rotationëautour de l'axe 6 dans la direction de la flèche 7 et une accélération de translation a dans la direction de la flèche 8. C'est facile à comprendre, si l'on considère que rien ne varie dans la condition donnée lorsque deux forces opposées P agissent dans le centre de gravité du rouleau, centre qui est situé dans l'axe 6. Ces forces sont montrées en pointillé sur la fig. 1.
On peut supposer que les forces supplémentaires ont pour effet de remplacer la force de P par un couple de forces M = P x r (r étant le rayon du rouleau) et une force P qui agit dans le centre de gravité du rouleau et qui imprime à l'ensemble du rouleau une accélération de
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translation atransl. suivant la direction de la flèche 8. Si la génératrice passant par le point 5 doit rester au repos, il faut que l'accélération du point 5 imprimée par la rota- tion arot soit égale à atransl.
L'accélération angulaire est déterminée par M = I.O, où I désigne le moment d'inertie de la masse du rouleau au- tour de l'axe 6.
II résulte de ce qui précède que Ú=px/I r L'accélération de rotation du point 5 est donc: arot. =RxÚ=pxr2/I
L'accélération de translation par l'effet de P peut être trouvée par:
P = m x atransl. où m désigne la masse du rouleau; donc : a=p transl. = m
Il est donc nécessaire que suivant la condition p/m= P x r2 ou 1 = m x r2. (1) m I Cependant, ainsi qu'on le sait, on peut représenter le moment d'inertie par
1 = m xp2, (2) la masse devant être supposée d'être concentrée et distribuée uniformément sur une surface de révolution décrite autour de l'axe 6 avec un rayon/? égal au rayon d'inertie.
Il découle de (1) et (2) que la condition est remplie si/10 = r. On peut s'en approcher en faisant le rouleau creux au lieu de plein, ainsi qu'on le voit par la différence entre le rouleau de la fig. 3 (rouleau plein) et celui de la fig.4 (rouleau creux). Il apparait donc que pour pouvoir atteindre le résultat voulu,,il faut que la masse soit déplacée vers
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l'extérieur. Suivant l'invention, on obtient ce résultat, par exemple, en munissant le rouleau d'au moins une bride et en lui donnant une certaine forme et certaines dimensions qu'on peut trouver par le calcul. Un rouleau de ce genre qui satisfait pratiquement aux conditions requises est montré sur les figs. 5 et 6.
Le rouleau est muni de deux brides 9 conformées de manière qu'une partie 10 puisse faire fonction de noyau de support pour le film. Bien entendu, il n'est pas indispensable pour la fonction du rouleau qui vient d'être indiqué que l'angle dont le film porte contre le rouleau soit de 180 comme c'est montré sur la fig. 1. Des angles plus petits sont également admissibles. Dans certains cas aussi, une seule bride suffira.
Les figs. 7, 8, 9 et 10 montrent à titre d'exemple quelques applications du rouleau conforme à l'invention.
La fig. 7 montre schématiquement comment dans une machine de bobinage un fil ou bande 11 est déroulé d'un rouleau magasin 12 de section carrée et est enroulé sur un rouleau 13 de section circulaire entraîné d'une manière continue. Afin d'éviter que l'influence des forces P, qui surviennent par saccades par suite du déroulement irrégulier du rouleau 12, se propage jusqu'au rouleau 13, on fait passer la bande ou film sur trois rouleaux 14,15 et 16 dont le rouleau 15 est constitué par un rouleau conforme à l'invention, ce qu'on peut voir clairement sur la figure par la bride représentée 17. L'axe du rouleau 15 est fixé à un levier 19 qui est commandé par un ressort 18 et qui peut tourner en 20. Il est évident que le ressort peut être remplacé par un poids ou un piston soumis à la pression d'air, ou par des moyens analogues.
Pour obtenir l'effet envisagé par l'invention il est
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nécessaire de tenir compte aussi des masses du levier 19 et du ressort 18 qui déterminent aussi l'accélération de translation a p/m du point 5 de la fig. 1. Le moment d'inertie de la masse du rouleau doit donc être accru légèrement d'une manière correspondante par un poids plus lourd des brides, c'est-à-dire que le rayon d'inertie du rouleau doit être plus grande que le rayon r du noyau de support 10 pour le fil ou la bande.
Dans la suspension représentée, le rouleau 15 a un degré de liberté de mouvement. Il va de soi que cette suspension de même que celle du rouleau des figures suivantes n'est donné qu'à titre d'exemple. Evidemment, il est également possible de donner au rouleau plus d'un degré, par exemple deux degrés, de liberté en l'accrochant à un système de leviers rendant possible un mouvement du rouleau qui diffère de celui autour du pivot 20.
La suspension représentée présente, au point de vue de ce qui a été dit ci-dessus au sujet des déplacements latéraux de la bande ou du fil, l'avantage que dans ce cas ces déplacements sont très minimes, parce que l'axe du rouleau étant fixé à un levier n'a pas la même liberté de mouvement que l'axe du rouleau montré sur la fig. 1. Il s'ensuit que le levier se met à osciller également et par suite détermine aussi l'amplitude des oscillations exécutées par le rouleau. Ces amplitudes peuvent donc Être' très minimes. La fixation au levier oscillant présente l'avantage additionnel qu'on peut utiliserla position du levier pour agir sur la vitesse du moteur d'entraînement. Il en sera encore question plus tard lorsqu'on traitera des appareils à film sonore.
La fig. 8 montre schématiquement un dispositif de bobinage presque analogue à celui de la fig- 7. Il en diffère
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en ce que la bande ou le fil se déroule d'un rouleau de section circulaire et s'enroule sur un rouleau de section carrée qui est actionné d'une manière continue. Souvent, on utilise cette méthode de bobinage pour enrouler du fil sur de petits noyaux de transformateur. Pour plus de clarté, les parties qui correspondent à celles de la fig. 7 sont désignées par les mêmes chiffres de référence.
Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, il y a avantage à appliquer l'idée inventive aux dispositifs servant à l'enregistrement ou à la reproduction de films sonores, parce qu'il est ainsi possible de supprimer sensiblement non seulement les dérangements provenant de l'entraînement intermittent du film dans la partie optique et ceux provenant de l'entraîne- ment irrégulier entre les endroits où ont lieu l'enregistrement ou la reproduction optique et acoustique,mais aussi les dérangements provenant de l'entraînement par le galet entratneur situé en-deçà du tambour de bobinage et muni de dents dans la plupart des cas.
La fig. 9 représente un mode de réalisation d'un dispositif servant à la reproduction d'un film optique muni d'une inscription sonore, le but étant de supprimer les dérangements mentionnés en dernier lieu.
21 désigne le film qui est déroulé d'un tambour magasin 23 par un rouleau entraîné 22 et qui est enroulé sur un tambour 25 par l'intermédiaire d'un rouleau entraîné 24.
Les deux rouleaux 22 et 24 sont entraînés par un seul moteur, de préférence un moteur électrique, qui pour plus de clarté n'est pas représenté. Les rouleaux 22 et 24 sont associés à un appareil de projection ordinaire et la partie du film située entre les rouleaux forme une boucle passant dans la partie acoustique qui constitue un équipage distinct.
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Au-delà du rouleau 22 le film est tiré le long de la fenêtre de projection 28 par un rouleau 29 actionné par un dispositif non représenté, par exemple la commande connue à croix de Malte. Il passe ensuite sur deux petits rouleaux 30 et 31 ayant pour but d'aplanir dans la mesure du possible le mouvement.saccadé du film occasionné par l'entraînement intermittent. Le film passe sur deux rouleaux 32 et 33. L'ar- bre 34 du rouleau 33 actionne par l'intermédiaire d'un accou- plement à roues dentées 35, 36, l'arbre 37 d'un régulateur centrifuge 38. Le régulateur est muni de la manière habituelle d'un disque de freinage 39 s'appuyant pour les diverses posi- tions des poids 40 avec des pressions différentes contre un sabot de freinage fixe 41.
Au-delà des rouleaux 32 et 33 le film passe sur un guide incurvé 42 percé, au poste de reproduction de la bande- son du film, d'une ouverture 43 à travers laquelle tombe de la manière habituelle la lumière d'une source lumineuse 44, par exemple une lampe à incandescence, à travers un objectif 45 et le film sur une cellule photo-électrique 46 permettant de convertir les enregistrements acoustiques du film en cou- rants électriques. La cellule est couplée au circuit d'entrée d'un amplificateur non représenté.
Au-delà du guide le film passe sur un galet de guidage 48 et un galet 49 disposé de manière que la boucle de film 50 formée en cet endroit subisse toujours la même tension.
Enfin, le film est amené, par l'intermédiaire du pignon denté 24., au tambour 25.
Le galet tendeur 49 est monté sur un levier 53 pou- vant tourner en 52 et assurant, au moyen d'un ressort à bou- din 55 dont l'une des extrémités est attachée rigidement en 54, tandis que l'autre extrémité est fixée au levier, que la
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boucle 50 subisse la tension requise. Le levier est muni, en outre, d'une tige 56 portant à son extrémité libre 57 un contact 58. Sur l'arbre 37 du régulateur est monté un petit excentrique 59 qui en tournant met en vibration rapide un ergot 60 pouvant coulisser suivant la direction de son axe longitudinal et portant un contact 61. Les deux contacts sont intercalés de la manière bien connue dans le circuit du moteur de commande et court-circuitent périodiquement une résistance intercalée dans ce circuit.
On utilise le régulateur de la manière suivante pour régler la vitesse du moteur, si elle s'écarte de la valeur qui est nécessaire à l'entraînement régulier du film devant la fenêtre du son 43: Grâce à la présence du régulateur, le film possède en cet endroit une vitesse pratiquement constante.
Si pour une cause quelconque, par exemple par l'effet d'une variation de la tension du réseau ou d'une résistance dans la marche de l'appareil de projection, la vitesse du moteur varie, la boucle du film située au-delà du guide pourra augmenter ou diminuer de longueur par suite de la constance de la commande par le régulateur. Ceci provoque le déplacement du levier 53 avec le contact 58 qui est relié à ce dernier, ce qui modifie la durée de contact entre les deux contacts 58 et 61.
Par suite, la durée de court-circuit de la résistance et, par conséquent, la vitesse du moteur se trouvent modifiées de manière que le film se déplace avec une vitesse constante le long de la fenêtre du son. Il est évident que près de la fe- nêtre du son la vitesse du film subira une faible modification, cette dernière étant, toutefois, assez faible pour être imperceptible à l'oeil.
Dansia pratique on constante que lorsque le film s'al- -
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longe ou se raccourcit le mouvement devant la fenêtre du son n'est plus uniforme par suite de l'entraînement par le rouleau 25, mais s'effectue par saccades. Cela peut arriver également du fait que l'entraînement intermittent du film dans l'appareil de projection par l'intermédiaire des divers organes d'entraînement agit sur le mouvement du rouleau 24. Le son à reproduire est déformé par suite de ces saccades.
On peut concevoir le mouvement du film au rouleau 24 comme un mouvement continu auquel est superposé un mouvement variable occasionné par des forces pulsatoires. En munissant le galet 49 de brides 51 de la manière décrite ci-dessus; on peut empêcher l'effet variable de la force de se propager jusqu'à la partie du film qui est entraînée le long de la fe- nétre du son 43. Toute déformation du son par suite de l'entraînement irrégulier par le rouleau 24 est ainsi impossible.
Dans le mode de réalisation représenté, le galet 49 est monté, suivant l'invention, sur le levier qu'on utilise pour le réglage de la vitesse du moteur, parce que c'est le montage le plus efficace en l'espèce. Cependant, il sera évident qu'il n'est pas indispensable de monter le galet 49 de cette manière, mais qu'il peut être supporté de toute autre manière assurant au moins un degré de liberté de mouvement à l'axe du galet.
Bien que le mouvement intermittent du film dans l'appareil de projection soit aplani en majeure partie par des rouleaux 30 et 31 et aussi par le régulateur, son influence reste ,pourtant perceptible sans certains cas dans le mouvement du film devant la fenêtre du son. Parfois, l'entraînement du régulateur provoque des dérangements, par exemple lorsqu'il est entraîné par l'intermédiaire de roues dentées, telles que les pignons 35, 36 sur la fig. 9. Comme le régula-
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teur peut aussi être utilisé dans le même but pour l'entrai- nement de films ne portant qu'un ou plusieurs enregistrements acoustiques, les dérangements provenant du régulateur peuvent survenir également au cours de l'enregistrement ou de la reproduction de films de ce genre.
Dans tous ces cas, il y a avantage à monter entre la fenêtre de projection et la fenêtre du son ou entre le régulateur et la fenêtre du son un galet conforme à l'invention.
La fig. 10 est une vue détaillée d'une disposition de ce genre. Elle correspond en substance à la fig. 9. On y verra que, entre le régulateur et la fenêtre du son un galet 62 est monté d'une manière identique au galet 49, de sorte que son fonctionnement ne demande pas d'autres explications.
Dans ce mode de réalisation, on a donc monté de part et d'autre du guide 42 dans lequel la fenêtre du son 43 est ménagée des galets conformes à l'invention, de sorte que les dérangements sur les deux côtés sont absorbés par les galets.
En général, on peut dire que tout dérangement de l'entraînement quelle qu'en soit la cause, est empêché par le galet conforme à l'invention de se propager dans le film jusqu'à l'endroit où a lieu l'enregistrement ou la reproduction acoustique, ce qui rend possible un enregistrement ou une reproduction du son exempts de déformation.