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Tambour denté pour film cinématographique.
La présente invention concerne la photographie et, plus particulièrement, un tambour denté à compensation automati- que du pas pour films cinématographiques qui permette d'entraîner dans un appareil des films ayant subi un retrait variable sans déchirer ou endommager les perforations.
L'invention a notamment pour objets: - un tambour denté qui puisse, sans les endommager, en- traîner des films dont le retrait est compris entre des valeurs connues ; - un tambour comportant des dents dont l'espacement est automatiquement modifié au cours d'une rotation d'amplitude donnée du tambour; A
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- un tambour sur lequel les dents sont mobiles de manière à se déplacer angulairement relativement au tambour, alternative- ment dans le sens de rotation de ce dernier et en sens opposé, lorsque le tambour tourne ; - un tambour portant des dents mobiles relativement au tambour agencées de manière à ne pas toucher les bords transver- saux des perforations du film lorsqu'elles pénètrent dans les perforations ou les quittent.
- On sait que tous les supports de film subissent un retrait dû aux variations de température et d'humidité et aux pertes de solvants. Bien que l'on puisse, en partie, limiter ce retrait, il peut, même pour les films profitant des derniers perfectionnements de la technique, atteindre 1,5%. Les films ne subissent pas tous le même retrait. Dans les films de nitro- cellulose, le retrait est généralement inférieur à 0,5%. Les films de sécurité en esters mixtes de cellulose ou en acétate de cellulose légèrement hydrolyse peuvent subir un retrait de 0,5 à 1,5%. Ces valeurs sont approximatives et correspondent à des films utilisés normalement. De très vieux films, conser- vés dans de mauvaises conditions, peuvent subir un plus grand retrait.
La diversité de ces retraits rend difficile l'entraî- nement régulier du film et le cadrage correct par les perfora- tions. Les tambours dentés à pas fixe ne conviennent que pour les films dont le retrait a une valeur donnée; pour les films dépêtrait différent, l'entraînement est irrégulier. D'autre part, l'entraînement régulier du film est essentiel dans les tireuses continues, les appareils pour l'enregistrement et la reproduction du son et de nombreux autres appareils. Généra- lement, un film photosensible qui n'a pas été exposé, traité et séché n'est pas sujet à des retraits aussi importants que
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ceux qui se produisent lorsque le film a été exposé et traité; généralement, les difficultés sérieuses dues au retrait ne se produisent donc que lorsqu'on doit copier un film traité.
Le retrait n'est généralement pas pris en considération dans la construction des appareils de prise de vue. Ainsi, bien que le tambour denté conforme à l'invention soit surtout destiné aux appareils tels que les tireuses continues ou autres utilisant des films traités susceptibles d'avoir subi un retrait, on peut aussi l'utiliser avantageusement dans des machines utilisant n'importe quel film n'ayant subi qu'un retrait très léger ou insignifiant.
Le tambour denté suivant l'invention comporte des dents mobiles individuellement. Leur vitesse angulaire diffère de la vitesse constante du noyau du tambour d'une valeur variable déter- minée par une came. Cette différence variable est réglée de telle manière que l'écartement des dents décroisse progressivement dans le sens d'entraînement sur tout l'arc d'enveloppement ou de contact avec le film. De ce fait, le tambour denté peut s'apdater immédia- tement, sans réglage, à tous les retraits usuels. Autrement dit, le pas de la perforation d'un film ayant subi un retrait normal correspond toujours au pas des dents d'un segment de l'arc de con- tact ou d'enveloppement.
La condition pour que les dents du tambour comprises dans les fractions de l'arc d'enveloppement dont le pas ne cor- respond pas aux pas des perforations du film pour un retrait donné ne touchent pas le film, est que l'épaisseur des dents soit assez petite pour que leur face postérieure ne touche pas le bord de la perforation. Ainsi, aux extrémités de l'arc d'enveloppement, les dents sont toujours libres.
L'entraînement du film par ce tambour denté n'est pas parfaitement uniforme. Les dents se déplacent toutes à des vi-
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tesses différentes, de sorte que, puisqu'il existe une disconti- nuité de vitesse quand la charge du film passe d'une dent à la suivante, il est plus avantageux que cette discontinuité de vi- tesse soit identique pour tous les retraits. Elle peut être main- tenue à une très faible valeur, satisfaisante pour la reproduc- tion sonore, même pour une variation maximum du retrait, si celui- ci est réparti sur un nombre raisonnable de dents, cinq par exem- ple, engagées dans le film.
Pour que l'effet soit exactement le même pour toutes les valeurs normales du retrait, la variation devrait être para- bolique, mais la région d'une came excentrique circulaire la plus éloignée du centre de rotation peut être, avec une très bonne approximation, assimilée à une parabole et on a constaté que la différence entre une telle came excentrique et une para- bole est si faible que, suivant l'invention, on utilise une came circulaire excentrique, qui est plus facile à usiner.
Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple et où les mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments dans toutes les figures : la Fig. 1 schématise un tambour denté conforme à un mode de réalisation de l'invention; la Fig. 2 représente un second mode de réalisation de l'invention; la Fig. 3 est une coupe transversale du tambour de la Fig. 2; la Fig. 4 est un graphique représentant l'irrégularité de la position du film rapportée au pas du tambour et l'irrégularité de la vitesse du film rapportée à la vitesse moyenne; la Fig. 5 est un graphique représentant le jeu néces- saire des dents dans les perforations, rapporté au pas du tambour;
la Fig. 6 est un graphique représentant la variation de la ligne de séparation des images en fonction du nombre de dents
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engagées pour toutes les valeurs de retrait; la Fig. 7 est un graphique représentant la course maximum des dents en fonction du nombre de dents engagées; la Fig. 8 schématise le mode de calcul du tambour denté et de la came.
Comme indiqué ci-dessus, les dents du tambour conforme à l'invention sont montées indépendamment les unes des autres et sont entraînées sur une course déterminée par une came. Sui- vant le mode de réalisation représenté aux Figs. 2 et 3, le tambour denté comporte un arbre 1 portant un moyeu 2 avec une joue 3 qui forme une surface d'appui cylindrique 4 pour un film 5.
Le film comporte des perforations 6 et, dans ce mode de réalisa- tion, les perforations 6 de l'une des marges du film s'engagent successivement sur des dents 7 du tambour. Ces dents peuvent être disposées sur les deux bords du tambour, mais ceci entraîne géné- ralement des difficultés dans le montage précis des dents et les tambours à double rangée de dents ne sont généralement pas utilisés.Les dents 7 sont montées sur des pivots 8 d'un flasque 9 fixé par des vis 10 sur le moyeu 2. L'arbre 1 peut être entraîné à une vitesse constante appropriée par un mécanisme non représenté.
Chaque dent 7 comporte une fente incurvée 11 (Fig. 2) traversée par une vis à tête 12 pour limiter la rotation de la dent sur son pivot 8. Chaque dent 7 est formée à l'extrémité d'un levier 13 dont l'autre extrémité 14 est au contact d'une came 15 de contour parabolique ou circulaire et, dans ce dernier cas, excentrée. Chacun des leviers 13 comporte une rainure 16 dans laquelle est logé un ressort hélicoïdal 17 fermé sur lui- même autour du moyeu 2 ; ressort 17 maintient l'extrémité 14 des leviers 13 au contact de la came 15. Dans le mode de réalisa- tion représenté par la Fig. 2, les dents tournent constamment relativement au tambour, comme indiqué par la double flèche,
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alternativement dans le sens de rotation du tambour et en sens opposé, lorsque le tambour tourne.
La course de la dent est ex- trêmement faible, comme on le précise plus loin.
Suivant un autre mode de réalisation représenté par la Fig. 1, un disque 18 porte toutes les dents 19 du tambour qui sont rendues élastiques par plusieurs traits de scie 20 qui séparent presque complètement du disque chacune des dents. Ces traits de scie sont disposés de manière que des étranglements flexibles 21 soient formés chacun entre deux évidements 22 et 23, de sorte qu'en soudant par points ou à l'étain les parties 24 sur un flas- que du tambour denté, par exemple sur le flasque 9 (Fig. 3), les bras 25 puissent fléchir autour des étranglements 21, tandis que les extrémités 26 de ces bras sont au contact d'une came ap- propriée 27.
Il est très avantageux de constituer un tambour denté suivant le mode de réalisation représenté par la Fig. 1, car on peut tailler les dents dans le même disque, percer les évide- ments 22 et 23 et scier les traits 20 pendant que le disque est fixé sur le flasque de manière que l'espacement des dents soit maintenu pendant la fabrication du tambour denté. La course de la dent est si petite que la flexibilité de l'étranglement 21 suffit pour permettre à chacune des dents de se déplacer sur la distance nécessaire. Toutefois, le tambour denté suivant le mode de réalisation représenté par la Fig. 2, est de construction générale plus classique.
Dans les deux modes de réalisation représentés par les Fig. 1 et 2, l'excentricité des cames 15 et 27 est intentionnel- lement exagérée, car la course des dents est si petite que cette excentricité est, en fait, imperceptible. La faible longueur de cette course explique pourquoi les dents mobiles du type à "tige flexible" du tambour de la Fig. 1 sont satisfaisantes. Pour sim- plifier la dessin, on a représenté un nombre de dents inférieur
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au nombre de dents que le tambour comporte en réalité.
Suivant le mode de réalisation de la Fig. 2, chacune des dents peut osciller sur son pivot 8 lorsque l'extrémité 14 du bras 13 des dents est maintenue au contact de la came 15.
Comme cette came 15 est, suivant 1' invention, portée par une équerre 29 fixée par un boulon 30 à un support 31, la came 15 est stationnaire pendant que le tambour denté est entraîné par l'arbre 1. Ainsi, les dents ont un déplacement propre alternati- vement dans le sens de rotation du tambour et en sens opposé.
Chacune des dents est déplacée positivement puisque l'extrémité 14 des bras 13 est constamment maintenue au contact de la came 15 par le ressort 17.
Pour permettre les meilleurs résultats, un tambour denté doit être calculé pour le travail particulier auquel il est destiné. Lorsqu'il crée un nouveau tambour denté , le construc- teur est en présence d'un certain nombre de données restrictives résultant de la nature du problème qu'il a à résoudre. Le dia- mètre du tambour et le nombre des dents lui sont donnés. Les valeurs du retrait des films qui doivent être entraînés par le tambour sont,aussi fixées, ainsi que l'irrégularité du mouvement qui est toléré. Il doit tenir compte aussi des valeurs extrêmes de l'arc d'enveloppement qui sont appropriées aux autres organes de la machine à laquelle le tambour doit être incorporé.
A partir de ces données, le constructeur doit calculer le nombre des dents simultanément engagées dans les perforations, le diamètre à fond de dents du tambour, la largeur des dents et l'excentricité des cames. Toutes ces valeurs peuvent être facilement déduites des graphiques reproduits par les Figs. 4 à 8.
La Fig. 4, où les abscisses représentent le nombre de dents engagées et les ordonnées la variation de la position du film mesurée en pourcentage du pas des dents à gauche et la
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variation de la vitesse du film mesurée en pourcentage de la vi- tesse moyenne à droite montre que l'irrégularité du mouvement du film dépend du nombre des dents simultanément engagées dans les perforations et du retrait du film. Si l'on désire obtenir un entraînement de constance aussi parfaite que possible, un grand nombre de dents doit être engagé dans les perforations du film.
La Fig. 5 où les abscisses représentent le nombre de dents engagées et les ordonnées le jeu nécessaire des dents mesuré en prenant pour unité le pas des dents, montre la relation qui existe entre l'épaisseur maximum des dents, le nombre des dents engagées dans les perforations et le retrait.
L'angle supérieur gauche de la Figure met en évidence le fait que le nombre de dents engagées dans les perforations est limité par la condition que la face postérieure des dents ne doit pas toucher le bord des perforations.
La Fig. 6 est un graphique où les abscisses représen- tent le nombre de dents engagées et les ordonnées le déplacement de la ligne de séparation des images du film dû à diverses valeurs de retrait du film et mesuré en prenant comme unité le pas des dents. Cela limite aussi le nombre de dents engagées dans les perforations.
La Fig. 5 permet de déterminer la course maximum d'une dent dans la région d'enveloppement en fonction du nombre de dents engagées et des valeurs du retrait dont il faut tenir compte. En utilisant ce graphique et le schéma de la Fig. 8, on peut calculer l'excentricité de la came. Le diamètre de la sur- face de guidage du film du tambour denté est aussi indiqué à la Fig. 8.
On indique ci-après un exemple de calcul d'un tambour con- forme à l'invention à partir des graphiques indiqués. On désire construire pour une tireuse utilisant des films ayant un retrait de 1,5% un tambour de 35 mm comportant des¯dents pénétrant dans
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une perforation sur deux. La circonférence de ce tambour denté est de 483 mm environ et comporte 50 dents. On doit reproduire 90 lignes par millimètre, ce qui limite l'irrégularité due au tam- bour denté à 1/1800 du pas des dents ou 0,055%. De la Fig. 4, on déduit immédiatement que plus de trois dents doivent être engagées simultanément.
Toutefois, les conditions optiques et les conditions d'encom- brement exigent que six dents au moins doivent être engagées simul- tanément dans le film. De la Fig. 5, on déduit que l'épaisseur des dents doit être inférieure à 1,98 - ( 0,045 x 9,6 ) = 1,55 mm.
Etant donné que la copie doit être effectuée au milieu de l'arc d'enveloppement, la Fig. 6 permet de déduire que la ligne de sé- paration des images a un déplacement maximum, pour des films de retraits différents, de + 0,009 x 9,6= ¯ 0,09 mm environ. La Fig. 7 indique que la course maximum d'une dent est de 0,0135 x 9,6 = 0,13 mm environ. A la Fig. 8, on donne à a une valeur arbitraire de 12,7 mm, à b une valeur de 22 mm environ (valeur grande par rapport à a pour réduire l'usure); pour ces valeurs, le décentrement de la came est
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La surface de guidage du film a un diamètre de
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La Fig. 4 suppose que, dans la région d'enveloppement, la différence de vitesse de deux dents successives est une cons- tante.
Cela n'est possible que si le déplacement d'une dent est une fonction convenable. On va déterminer la forme de cette- fonction et le profil qu'il est nécessaire de donner à la came.
On indique aussi les calculs qui permettent de déterminer la variation de position du film, susceptible de se produire dans
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des conditions données.
Dans ces calculs, t désigne le temps écoulé à partir d'un instant non encore déterminé; r est le rayon du tambour, à la base des dents; Ú désigne l'angle d'un point non encore indiqué à un point de la circonférence indiqué par le paramètre k, l'accroisse- ment d'une unité en k correspondant à l'intervalle de deux dents successives, (il faut souligner ici que cet accroissement de k ne correspond pas à un accroissement constant de l'angle);
Yh est la longueur de l'arc jusqu'au point k (Yh= rÚ),
Dans la région d'enveloppement, le mouvement uniforme du tambour denté détermine un déplacement d'un point de la circonfé- rence donné par Y - Ah + at, où a est une constante commune à tous les points et Ah correspond à un point particulier.
Quel que soit le profil de la came, le déplacement dé- terminé par cette came dépend uniquement de Y'h et peut être dési- gné par la notation (Y'h).
On a alors
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La différence de vitesse de deux dents successives est donnée par 1* expression
EMI10.2
Cette différence doit être une constante, qu'on peut noter 2ab.
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donc, cf f (Ah + at) - t f (-1 + at) = 2b, ce qui peut s'écrire
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EMI11.1
En appliquant le théorème de Taylor, on a
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f"(Ah+ at) est donc une constante indépendante de t, puisque ce terme sera à la puissance de t la plus élevée. Les dérivés d'ordre supérieur seront donc nuls.
En intégrant, on a
EMI11.3
et en intégrant de nouveau
EMI11.4
B et C sont des constantes d'intégration et peuvent être des fonctions de h. Ces constantes dépendent de la position de la came relativement à la position Ú=O.
Le temps nécessaire à une dent pour venir occuper la position précédemment occupée par la dent adjacente est une cons- tante indépendante de h. Soit ± ce temps.
On a,
EMI11.5
<tb> (III) <SEP> Yh,t <SEP> = <SEP> Yh-1,t+c <SEP> La <SEP> dent <SEP> (h-l)t <SEP> a <SEP> toutes
<tb> (IV) <SEP> Y'h,t= <SEP> Y'h-1, <SEP> t+c <SEP> les <SEP> propriétés <SEP> des <SEP> dents
<tb>
<tb> (V) <SEP> Y"h,t <SEP> = <SEP> Y"h-1, <SEP> t+c <SEP> précédentes
<tb>
De (I) et (II), on tire
EMI11.6
De (V), on tire
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Ah-1 - Ah-2 = Ah - Ah-1 =d, où d est une constante indépendante de h.
EMI12.1
Bh- Bh-1 = 2bc/d=e, où e est une constante indépendante de h
EMI12.2
(VIII) Bh Bo + he De (VI, (VII) et (VIII), on tire (IX) Yh,t = fo + Ch + hd + (a + BQ + he) t + b 2 De (III), on tire
EMI12.3
Ainsi, Ch- Ch-1 = g + (h-l)m + deux termes en t. Etant donné que C est une constante d'intégration dans une équation différentielle partielle dont le temps est la variable d'intégration C doit être indépendant de ¯t. Ainsi, de = 2bc, d'où
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EMI13.1
Ainsi,
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On obtient ainsi la position de la hème dent relative- ment au zéro de Y, à un temps quelconque t. On indique par Z cette position de zéro.
A t = 0, la distance des dents à Z est donnée par la relation (XI) Xh,o = gh + rh2
Bien qu'on ait utilisé des accroissements entiers de h, le calcul n'est pas limité de ce point de vue. Si l'on désigne maintenant par k, le nombre de dents du tambour entre la position fixe Z et un point quelconque général de la circonférence défini par.le paramètre k et par Xk la distance de Z à ce point, on obtient à partir de (XI),
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En outre, la vitesse du tambour au point le est donnée par la dérivée de Xk par rapport à k.
Si désigne le pas normal, s, le retrait relatif et n, le nombre de dents engagées, on déduit de (XII)
EMI13.4
(XIII) X, - Xo = g + r = p (XIV) Xn - X,, -1 = g + r (2n - 1) = p(l-s) De (XIII) et (XIV), on tire
EMI13.5
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Pour un film de retrait donné la région d'entraînement est toujours de l'ordre de grandeur de l'intervalle entre deux dents, par exemple de l'intervalle compris entre la Kème dent et la (k-1)ème dent. L'irrégularité d'entraînenent du film est égal à la moitié de la distance d'un point à mi-chemin entre Xk et Xk-1 à la position qu'occuperait une dent du tambour si la valeur k qui lui correspond était la moyenne de k et k-1. Comme cette valeur est une constante indépendante de k.
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L'irrégularité relative pour cent est
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et cette valeur est indiquée à la Fig.4 .
On a déjà vu que les différences de vitesse des dents successives sont données par les différences des différentielles relatives à k des valeurs de X pour les dents.
La variation relative de la vitesse est égale à la moitié du rapport de la différence de vitesse de deux dents voisines à la moyenne arithmétique de leur vitesse, c'est-à-dire
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Mais s/(n-1) (1-k)<1, pour tous les retraits raisonna- bles.
La variation relative de vitesse pour cent est donc ¯ 100 s/(n-1) avec une bonne approximation. Cette valeur, égale à huit fois la variation relative de position, est aussi indiquée à la Fig. 4.l
Si l'on désigne par X'k la distance de la face de la première dent à la kème perforation dans un film sans retrait et par X"k la même grandeur pour un film ayant subi un retrait maximum, et que l'on tienne compte que les films sans retrait sont attaqués par la première dent tandis que les films ayant subi un retrait sont attaqués par la dernière dent de la région d'enveloppement, on a
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La première dent doit donc pénétrer dans la perforation avec un jeu postérieur d'au moins nps/2 pour empêcher la face posté- rieure de la dent de toucher le film. Cette quantité divisée par p, est indiquée à la Fig. 5.
Pour un retrait moyen, la dent entraîne le film, mais pour un retrait maximum et minimum cette dent ne touche pas le bord de la perforation. La moitié de cette variation en valeur ab- solue correspond au décalage de la ligne de séparation des images à partir de sa position moyenne relativement aux perforations si la fente de copie ou de lecture est voisine du milieu de l'arc d'en- veloppement.
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C'est cette quantité divisée par ± qui est indiquée à la Fig. 6.
Le diamètre approprié du tambour denté est donné par l'expression (1 - s/2 t, où N représente le nombre total de dents et t l'épaisseur du film. Ce diamètre de tambour denté est utilisé pour un film ayant subi un retrait moyen. Mais Xn = np ( 1-s/2) représente un nombre entier d'espace entre dents du tambour, ce qui signifie que dans la région d'enveloppement du film, chaque dent se déplace dans le sens de rotation du tambour et revient ensuite à la même position relativement au tambour. Ce déplacement est maximum au milieu de la région d'enveloppement :
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Cette quantité divisée par p est la course maximum rela- tive de chaque dent, indiquée à la Fig. 7 pour différentes valeurs du retrait.
La fige 8 indique comment utiliser la Figure 7 pour cal- culer l'excentrique. Dans l'angle (n/2N x 360) , la dent doit se déplacer dans le sens de rotation du tambour, de la quantité py, ce qui implique que la came doit s'élever de b/a py, atteignant son a maximum au milieu de la région d'enveloppement du film. Pour cela,
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l'excentricité E doit être
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et la droite des centres doit passer par le point de contact avec la came de L'extrémité du bras de la dent situé au milieu de la région d'enveloppement.
Lorsqu'on suit les instructions indiquées, on peut facile- ment obtenir des tambours dentés appropriés à n'importe quel usage.
Le film peut être de n'importe quel format et comporter n'importe quelles perforations. Généralement, le film et les perforations sont de type normal, c'est-à-dire de formats 35 et 16 mm qui sont les plus usuels. Un film ayant subi un retrait de plus de 2,5% est plus difficile à compenser et la construction du tambour denté est beaucoup plus difficile. Il est possible que de très grands re- traits non susceptibles d'être compensés se produisent. Toutefois pareille éventualité est sans importance du point de vue pratique car avec les films cinématographiques actuels, le retrait est généralement bien inférieur à 2,5% et, souvent n'excède pas 0,5%.
Cette valeur est différente pour chaque film et est normalement maximum pour de vieux films et des films séchés. On doit toujours construire un tambour denté pouvant entraîner le film de retrait maximum compatible avec la machine envisagée.
Un tambour prévu pour des films dont le retrait maximum est de 0,5% ne doit pas être utilisé à entraîner des films ayant subi un retrait plus important. En outre, il est désirable de limiter la course des dents à la valeur nécessaire pour le travail à effectuer.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux détails d'exécution décrits et représentés qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.