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La présente invention se rapporte à un procé- dé et à un appareillage pour mesurer la tension dans des matériaux en feuille, ou l'épaisseur de ceux-ci, 'en parti- culier dans des feuilles de verre.
Bien que l'invention ne soit pas limitée à un type particulier de matériau, elle offre un intérêt particulier dans la fabrication du verre à glaces dans laquelle les constituants sont tout d'abord réduits en une masse fondue et ensuite laminés en une bande de verre continue. Cette bande est refroidie graduellement à des températures contrôlées dans un lehr allongé, pour des raisons de recuit, puis elle est soumise à un processus de meulage et de polissage. Le succès dans la fabrication d'un produit final de bonne qualité dépend largement de la production d'un motif approprié de tensions internes dans le verre, préalablement au meulage.
Un motif de
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tensions avantageux est établi en contrôlant les tempéra- tures dans le lehr de manière à produire des tensions de compression vers le bord de la bande et des tensions de traction dans le restant de celle-ci.
Autrefois, en vue de déterminer le motif de tension dans le verre, on utilisait des instruments opti- ques fonctionnant manuellement ; toutefois, comme la bande de verre se déplace à raison d'environ 150 pouces (3,80 m) à la minute et que l'opération de l'instrument manuel est très lente, sa valeur en tant que dispositif de contrôle de qualité est tout-à-fait limitée. D'une manière généra- le, l'invention comporte ce qui suit : unsystème de mesure de tension optique, un système réducteur d'erreur électro- mécanique, un système d'enregistrement de tension et un chariot pour porter les deux premiers constituants mention- nés, actionné pour traverser la bande ou pour être placé 'en tout point transversal relativement à la bande.
Un objet important de l'invention est donc d'apporter un procédé et un appareillage pour mesurer et enregistrer la tension dans des matériaux ou l'épaisseur de ceux-ci.
Un autre objet est d'apporter un instrument mesureur et enregistreur qui enregistre la tension en fonction de la position ou longitudinale ou transversale de matériaux en bande qui se déplacent.
Dans les dessins d'accompagnement : la figure 1 est une vue en perspective mon- trant un four de fusion, un transporteur pour le verre, un lehr de recuit, le châssis et le chariot'pour l'instru- ment de mesure des tensions;
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La figure 2 est une vue en hauteur terminale et agrandie de l'appareil de mesure des tensions, du chariot et de'la commande ; la figure 3 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 3 - 3 de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 4 - 4 de la figure 3;
la figure 5 est une vue en coupe agrandie de la commande du chariot et du dispositif de perte de mouvement, prise suivant la ligne 5 - 5 de la figure 4; la figure 6 est une vue en plan de l'instrument de mesure de tension, avec le couvercle enlevé; la figure 7 est une vue en hauteur partiellement en coupe de l'appareil montré dans la figure 6 suivant la ligne 7 - 7; la figure 8 est une coupe transversale prise suivant la ligne 8 - 8 de la figure 6; la figure 9 est un dessin schématique de l'ins- trument de mesure de tension, de l'indicateur et de l'enre- gistreur ; la figure 10 est un plan schématique d'une bande de verre montrant la ligne de mesure transversale en lignes discontinues sur la face de la bande;
la figure 11 est un diagramme de fonctionnemen des circuits électriques autres que ceux associés à l'ins- trument de mesure des tensions
Conformément à l'invention, on apporte un pro- cédé de mesure des tensions dans les matériaux en feuille, qui consiste à diriger de la lumière polarisée plane sur
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le matériau en feuille, à compenser le retard relatif des composantes élliptiquement polarisées de cette lumière qui résultent du contact de cette lumière avec le matériau en feuille, et à établir une relation entre l'importance de la compensation nécessaire et la tension dans le matériau en feuille.
L'invention apporte aussi un appareillage pour mesurer la tension dans des matériaux en feuille, qui com- prend une source lumineuse placée en vue de diriger de l'énergie lumineuse sur le matériau en feuille, un moyen pour la polarisation plane de cette énergie lumineuse avant qu'elle ne frappe le matériau en feuille, un moyen disposé pour intercepter les composantes de l'énergie lumineuse relativement retardées sortant de ce matériau en feuille en vue de compenser ce retard, et un moyen pour indiquer l'importande des tensions dans ce matériau en feuille en relation avec l'importance de la compensation des compo- santes.
Se rapportant à la figure 1 des dessins, une bande de verre 20 est tirée d'un four 21, elle passe entre des cylindres conformateurs 22 pour se rendre sur un trans- porteur à cylindres commandés 23 et à travers un lehr de recuit 24, tous éléments bien connus dans ce domaine.
L'instrument de mesure des tensions, indiqué dans son en- semble par le nombre 25, est placé à proximité immédiate de la sortie du lehr, à un moment où la bande de verre 20 est à une température substantiellement uniforme. Pour . s'assurer en outre que la température du verre est constan- te sur toute sa largeur lorsqu'il passe à travers la zone de mesurage, on peut étaler une pellicule d'eau sur la bande en amont de cette zone.
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Se rapportant maintenant aux figures 2, 3 et 4, l'appareil de mesure des tensions est, comme déjà indi- qué, désigné dans son ensemble par le nombre 25 ; com- prend un châssis en fer cornière 26 faisant pont sur le transporteur 23 et se compose d'une paire de cornières 27 verticales sur chaque coté du transporteur 23, d'une cor- nière 28 réunissant chaque paire de montants 27 au voisina- ge de leur base, et une autre cornière 29 reliant chaque paire de montants au voisinage du sommet. Deux paires de voies 30 et 31 sont respectivement supportées sur les cor- nières 28 et 29, au-dessus et en-dessous de la bande de
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verre 20, t s;Qnt placées transvers7.ement relativement là la bande de-;verre et parallèlement aux surfaces de la ban- de.
Un chariot inférieur 32 ayant des roues 33 à rainure circonférentielle roule sur les voies 30 et porte une lampe électrique 34, montée verticalement et placée dans un logement perforé de forme cylindrique 35 qui est surmonté d'un tube cylindrique 36 concentrique à l'axe longitudinal de la lampe 34 et du logement 35: Le tube 36 se termine à une courte distance en-dessous du niveau de la bande de verre 20 et est fermé au sommet par un dis- que polariseur stationnaire 37. Un ventilateur 38 est monté sur le côté inférieur du chariot 32 et dirige un courant d'air de refroidissement à l'intérieur du boîtier 35 pour dissiper la chaleur émanant de la lampe 34. Au côté inférieur du chariot 32 est également attaché un dis- positif d'accouplement 39, représenté en détail dans la figure 5.
Le dispositif d'accouplement 39 comporte une cheville 40 fixée au chariot 32 et pendant de ce derdier à
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travers une fente allongée 41 dans un manchon épaulé, de forme annulaire 42, logé lâchement dans un trou circulaire 43 formé dans une plaque d'angle 44. La cheville 40 et la fente 41 compensent les tolérances de fabrication. La pla- que 44 est fixée à une chaîne 45 par des attaches 46 et des vis 47. Comme montré dans la figure 3, la chaîne 45 est portée par des pignons de chaîne 48 et 49 respective- ment supportés par des arbres 50,51 et des paliers 52,53 sur les extrémités opposées du châssis 26.
La chaîne 45 passe à travers une. paire de dispositifs protecteurs de forme rectangulaire 54 espacés l'un au-dessus de l'autre; celui d'en haut est pourvu d'une fente s'étendant longitu- dinalement 55 (figure 3) pour fournir de l'espace libre pour la plaque 44.
Un chariot supérieur 56 roule sur les voies 31 et est raccordé par un accouplement 39 à une chaîne 58 de la même manière que décrit pour ce qui a trait au chariot inférieur 32. Un dispositif analyseur de tension photoélec trique, désigné dans son ensemble par le nombre 59 et mon- tré en détail dans les figures 6,7 et 8 et schématiquement: dans la figure 9, est monté sur le chariot 56. Du dispo- sitif analyseur 59 pend un tube 60 qui sert de réceptacle à une lentille plane-convexe 61, exempte de tensions, pour recueillir la lumière, et un filtre vert 62 (figures 3 et 4) pour augmenter la sensibilité d'une plaque quart-d'onde que l'on décrira plus tard ; deux éléments sont dispa- sés concentriquement par rapport à un trou circulaire plus petit 63 s'étendant à travers la base du chariot 56.
Une plaque de base 64, ayant une ouverture circulaire 63 substn tiellement de même diamètre que le trou 63 et en aligne- ment axial avec lui, est fixée au chariot 56 avec des mon- tures interposées élastiques 66, absorbant les chocs.
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Un compensateur à coin de quartz 67 (figures 6 et 8), comme par exemple un compensateur L-135 Soeil Babi- net fabriqué par la Gaertner Scientific Corporation de Chicago, Illinois, U.S.A., ou dispositif équivalent, ayant un réglage à micormtre 68 et un moyen de'blocage de régla- ge 69, est monté sur un bloc 70, ce dernier ayant une ouver- ture circulaire 71 en alignement axial avec les ouvertures 65 et 63 dans la base 64 et le chariot 56. Le coin compen- sateur 67 se compose d'un coin inférieur 72, maintenu sta- tionnaire dans un support 73 (figure 8), et d'un coin supé- rieur 74, ce dernier étant raccordé au réglage à vernier 68 par un arbre 75.
Une coiffe 76 contenant une ouverture 77 formée dans un renflement de forme annulaire, s'étendant verticalement, est reçue télescopiquement par un support tubulaire 78 pour une lame quart-d'onde 79, pouvant être du type L-293 Hg et fabriquée par la Gaertner Scientific Cor- poration, ou son équivalent.
La portion supérieure du support 78 loge téles- copiquement un tube à extension verticale 80 passant à tra- vers un pont 81 et étant supporté par friction avec celui- ci, pont qui se dresse de la base 64; une fente 82, horizon- tale, est taillée ou autrement formée sur le côté gauche du tube au-dessus du pont 81, comme montré dans la figure 8.
Un détecteur à phototube 83 est monté horizontalement dans- un bottier tubulaire 84 qui est soudé ou autrement fixé au sommet du tube 80 et possède une ouverture 85 en alignement avec l'alésage du tube 80. Un moteur synchrone 86 est pla- cé sur la face supérieure du pont 81 et lui est fixé; ce moteur porte une réduction à engrenages 87 pour la commande d'un disque polaroïd tournant 88 qui s'étend à travers la fente 82 de manière à recouper substantiellement l'aire
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totale de l'alésage dans le tube 80.
Les connexions mécaniques entre le coin mobile 74 et un engrenage 95, défini plus loin, sont désignées dans leur ensemble par le nombre 89. Plus particulièrement, un arbre 90 raccorde un côté du vernier 68 à un côté d'un accouplement 91; l'autre côté de l'accouplement est raccor- dé par un arbre 92 à un potentiomètre de précision à dix tours 93, qui à son tour est raccordé par un arbre 94 à un engrenage à vis sans fin 95 (figure 6) et à un servomoteur biphasé 96. Le servomoteur est monté sur un fer cornière 97 se dressant de la base 64. L'engrenage à vis sans fin 95 engrène un segment de roue à vis sans fin 98 qui pivote' sur un tourillon 99 s'élevant de la portion de base de la cornière 97.
Une came 100 est fixée de manière réglable au segment 98 au moyen d'une vis 101 qui passe à ''.-avers une fente disposée radialement 102. Des vis 103 font saillie à travers un bloc 104 monté à une extrémité de la cornière 97 au même niveau que le segment 98; le segment et les vis 103 sont combinés pour former un mécanisme de blocage limi- tateur positif 105 qui bloque le moteur 96 en vue d'empê- cher une course excessive de ce dernier pouvant endommager le coin 67 ou le potentiomètre 93. La came 100 fait fonc- tionner un commutateur inverseur de phase 106, monté égale- ment sur la base 64, pour former un système de lockout 107 dont la fonction sera décrite lors du fonctionnement.
Se rapportant aux figures 2 et 3, de l'énergie pour faire avancer les chariots 32 et 56 est fournie par un moteur 108 au moyen d'un engrenage réducteur 109, tous deux montés sur une extrémité du châssis 26, par des chat- nes 110 et 58 au chariot 56 et par des chaînes 110,111 et
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45 au chariot 32. On notera dans la figure 3 que les tubes 36 et 60 sont en alignement de façon à ce qu'un rayon lumi- neux.issu de la lampe 34 passe à travers les tubes 36 et 60 pour aller au dispositif analyseur de tension 59: Des com- mutateurs limitateurs normalement fermés 112 et 113(figure 3) sont fixés par paires aux montants 27, chaque commutateur d'une paire étant en position pour entrer en engagement avec les chariots 32 et 56 lorsqu'ils approchent l'extrémité de la voie.
Chaque paire, d'interrupteurs 112 et 113 sont rac- cordés en série dans le circuit d'alimentation d'énergie au moteur 108, de façon à ce qu'au moment où l'un ou l'autre chariot entre en contact ayec l'un ou l'autre des .commuta- ' teurs normalement fermés 112-113, le circuit vers le moteur 108 soit désamorcé et les chariots 32 et 56 cessent leur déplacement.
Une bobine commandée par ressort 114 est pré- vue pour absorber le ballant d'un cordon électrique 115 qui fournit de l'énergie à la lampe 34 et au ventilateur 38.
.un câble flexible 116 est fixé au chariot 56 et étalé sur un tambour de remontage à rainure hélicoïdale qui est rac- cordé mécaniquement à un potentiomètre de précision à 10 tours 117 pour indiquer la position du chariot par rapport à la bande de verre 20 sur un indicateur visuel 118 et un enregistreur 119 (figure 11).
Si l'on désire mesurer la tension dans le ver- re avec l'instrument de mesure de tension 59 en une position stationnaire au-dessus du verre, ou en d'autres termes de façon à ce que l'instrument ne soit pas en mouvement dans une direction transversale relativement au verre, on utili- se un odomètre pour mesurer et transmettre le déplacement longitudinal du verre à l'indicateur enregis treur que l'on décrira plus loin. L'odomètre se présente sous la forme
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d'une roue mensuratrice 120 en contact avec la surface sommitale de la bande de verre 20 (figures 2 et 3); il est supporté par un joug 121 monté pivotant sur un organe trans- versal du châssis 26.
La roue 120 entraine un pignon de chaîne 122, une chaîne 123, un pignon de chaîne plus petit 124 et un potentiomètre à 10 tours 125 qui est raccordé électriquement à l'enregistreur 119 et à l'indicateur visuel 118. Les signaux des potentiomètres 117 et 125 sont traduits en pouces de déplacement sur l'indicateur 118 et l'enregistreur 119.. De même, les signaux de tension sont fournis à l'indicateur 126 et à l'enregistreur 119 pour mettre en corrélation la tension avec le déplacement du feuillet, comme on le décrira par après.
Comme on peut le voir dans les figures 2 et 11, ¯-. une réduction à engrenages 127 et un mécanisme de décalage d'engrenage 128 mû par un solénoïde 129 sont interposés entre le pignon de chaîne 124 et le potentiomètre 125 pour fournir des mesures longitudinales soit de 100 pouces(254 cm), soit de 10. 000 pouces (254 m). Un mécanisme d'embraya- ge 130,ayant un ressort'de remontage à moment de rotation constant et un arrêt limitateur pour l'embrayage qui pati- nera quand le potentiomètre 125 a effectué 10 tours, est monté sur l'arbre d'entrée du potentiomètre 125 et est mis' en engagement par un solénoide 131.
Se rapportant à la figure 11, des lignes d'éner- gie électrique 132 et 133 sont interrompues par un commu- tateur 134. La fermeture du commutateur 134- met en acti- vité le système et établit : le circuit A depuis la ligne 132 par l'enroulement de relais 135 jusqu'à la ligne 133 qui ferme les contacts 136 pour établir le circuit B depuis la ligne 132 par les contacts 136, la lampe 34, le moteur
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de ventilateur 38 et le moteur du polaroïd tournant jusqu' à la ligne 133
Lorsqu'on désire effectuer une mesure trans- versalement au déplacement de la feuille de verre 20, on.
ferme à la main le commutateur 137 pour établir un circuit
C depuis la ligne 132 par l'interrupteur 137 et'l'enroule- ment de relais 138 jusqu'à la ligne 133 qui ferme les con- tacts 139 et ferme également les contacts 140 pour raccor- der électriquement le potentiomètre 117 à l'indicateur 118 et à l'enregistreur 119. On supposera que les chariots 32 et 56 sont au repos contre les commutateurs limitateurs 113
Dans cette position, les interrupteurs limitateurs 113 sont ouverts et les commutateurs limitateurs 112 sont fermés; la direction de déplacement des chariots, lorsqu'on effec- tuera la prochaine mesure transversale, sera vers les com- mutateurs limitateurs 112.
La fermeture des contacts de relais 139 éta- blit un circuit D depuis la ligne 132 par les contacts 139, les contacts de relais 141 normalement fermés, l'enroule- ment de démarrage 142 du moteur 108, les contacts de relais normalement fermés 143, les interrupteurs limitateurs 112 et les contacts de relais normalement fermés 144 jusqu'à la ligne 133 et aussi jusqu'à l'enroulement de marche 145 du moteur 108. Ce circuit sera interrompu lorsque l'un ou l'autre des chariots 32 ou 56 touche et ouvre l'un ou l'autre des commutateurs 112.
La mesure transversale sui- vante déplacera les chariots vers les interrupteurs limita- teurs 113, ce qui est réalisé en fermant le commutateur
146 à la main pour établir le circuit E depuis la ligne
132 par l'interrupteur 146 et l'enroulement de relais 147 jusqu'à la ligne 133 qui ouvre les contacts de relais 141,
143 et 144 et ferme les contacts de relais 148, 149 et 150
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pour établir le circuit F depuis la ligne 132 par les con- tacts 139 et 148, le champ du moteur 142 dans une direction inverse, les contacts 149, les interrupteurs limitateurs 113, les contacts 150, jusqu'à la ligne 133. Les chariots 32 et 56 rompront ce circuit en ouvrant les commutateurs 113 à la fin de leur déplacement.
Lorsqu'on désire effectuer une mesure longitu- dinale, parallèle à la direction de déplacement de la bande 20, les circuits A et B sont alimentés, les circuits C et D ou les circuits 0', E et F sont alimentés jusqu'à ce que les chariots soient placés de manière appropriée transver salement à la bande de verre 20, la sélection du circuit dépendant de la direction de déplacement des chariots. Le commutateur 151 est fermé à la main pour établir le circuit C depuis la ligne 132 par l'interrupteur 151 et l'enroule- ment de relais 152 jusqu'à la ligne 133, ce qui ferme les contacts 153 pour raccorder le potentiomètre 125 avec l'in- dicateur 118 et l'enregistreur 119 et établit aussi le cir- 'cuit H depuis la ligne 132 par le commutateur 151, l'enrou- lement primaire 154 d'un transformateur 155 jusqu'à la ligne' 133.
En même temps, le circuit I est réalisé depuis l'en- roulement secondaire 156 du transformateur 155 par l'enrou- lement du solénoïde 131, dont le plongeur engage l'embraya- ge 130 raccordant l'odomètre 120 et le potentiomètre 125 qui à son tour est raccordé électriquement à l'indicateur 118 et à l'enregistreur 119. Lorsque les circuits G et H sont alimentés, la mesure s'étendra sur 100 pouces (254 cm) le long de la bande de verre 20, moment auquel le potentio- mètre aura effectué 10 tours et l'embrayage de surcharge 130 patinera. En ce point le solénode 131 est désamorcé, libérant l'embrayage 130; le ressort de remontage (non re- présenté), raccordé au potentiomètre 125, le renvoie à la position de départ.
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Lorsqu'on désire effectuer une mesure sur une distance de 10.000 pouces (254 m), le commutateur 157 est fermé également pour établir un circuit J depuis la ligne 132 par le commutateur 157 et l'enroulement du solénoïde 129 jusque la ligne 132 lui décile l'engrenage 127 entre l'odomètre 120 et le potentiomètre 125
Se -rapportant maintenant à la détection de l'erreur de tension dans le verre, les composants suivants sont utilisés : la source lumineuse (figure 4), le disque . de polarisation stationnaire 37 un coin de quartz station-- naire 72, un coin de quartz mobile 74, une lame quart-d'on- de 79 et une plaque polarisante tournante 88 mue par un moteur synchrone 86.
Les principes auxquels on fait appel dans la, détection de l'erreur de tension. sont les suivants: en fa.isant passer de la lumière polarisée plane à travers un verre sous tension, en faisant un angle par rapport à la tension,. de préférence toutefois à 45 par rapport à la direction des tensions principales, on peut considérer qu'elle est scindée en deux composantes, une polarisée dans la direction de la tension et une perpendi- culaire à la précédente. Lorsque la lumière passe à tra- vers le verre, ces composantes se déplacent à des vitesses différentes. Un décalage de phase en résulte et en général la lumière en sort elliptiquement polarisée.
On a trouvé expérimentalement que le décalage de phase résultant est proportionnel à. la tension à l'intérieur du verre et à l'épaisseur du verre, et inversement proportionnel à la longueur d'onde. Cet effet sur la lumière polarisée est identique à celui obtenu naturellement dans certaines sub- stances cristallines, non contraintes, telles que le quartz avec ses deux indices de réfraction. L'orientation de l'axe et l'épaisseur du quartz déterminent l'importance
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suivant laquelle les retards des deux composantes de la lumière diffèrent, et ainsi il se produit un.décalage de phase.
Comme l'effet du quartz peut être rendu exactement opposé à l'effet de la tension dans le verre en changeant l'orientation et/ou l'épaisseur du quartz; on obtient ainsi.- un moyen pour mesurer la tension dans le verre.
Dans le système utilisé, un rayon de lumière polarisée plane passe à travers le verre à mesurer, norma lement à sa surface et avec l'axe de polarisation de préfé- rence à 45 degrés par rapport à la direction dans laquelle il est principalement sous tension. La tension dans le verre change ce rayon généralement en de la lumière ellip- tiquement polarisée. La lumière passe ensuite à travers les deux coins de quartz 72 et 74 qui présentent une épais- seur variable non amincie à la lumière et qui peuvent être fabriqués pour annuler le décalage de phase causé par la tension dans le verre 20 en les déplaçant l'un par rapport à l'autre comme on le décrira plus loin. Pour une position des coins, l'épaisseur présentée élimine pratiquement com- plètement le décalage de phase.
Au-dessus des coins se trouve une lame quart- d'onde 79 qui change la lumière polarisée plane en lumière polarisée circulaire. Après passage à travers la lame quart-d'onde, la lumière passe ensuite à travers une pla- que polaroid tournante. Ainsi, lorsque les coins sont pla- cés convenablement pour obtenir une compensation exacte, de la lumière polarisée circulaire sera présentée au pola- roid tournant et le débit lumineux sera constant. Lorsque les coins ne sont pas placés convenablement, de la lumière elliptiquement polarisée sera présentée à la plaquepolari- sante tournante et il en résultera une intensité lumineuse
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v:i.c.izt uinusoïclalement, donnant un signal d'erreur de tension.
Le polaroïd tournant 88 est entraîné à 1.800 -tours par minute au moyen du moteur synchrone bipolaire 86 par l'intermédiaire d'une réduction d'engrenage 87, de rap' port 1 : 2, pour produire-un signal d'erreur à 60 cycles, par la cellule photoélectrique, qui est fournie par un. amplificateur 153 à un enroulement du servomoteur 96 de mise en place du coin, l'autre enroulement du servomoteur étant alimenté en courant de ligne à 60 cycles. L'amplifi- cateur 153 peut être un amplificateur électronique dans lequel l'entrée à été convertie d'entrée à chopper en une entrée à voltage conventionnel à la grille, et dans lequel un filtre de réjection 120 cps est incorporé dans le cir- cuit d'entrée.
Un aimant permanant est inséré dans le rotor du moteur de commande de la plaque polarisante pour assurer un blocage en position de préférence simple plutôt que les deux positions ordinairement présentes dans un moteur synchrone bipolaire, pour produire la relation de phase appropriée avec le servomoteur.
La phase du signal d'erreur devancera ou sera en retard par rapport au signal de ligne, suivant qu'il y a ou non à ce moment retard de compression ou retard de traction non compensé. Le signal d'erreur est amplifié et introduit, dans le servomoteur avec une composante de qua- drature par rapport au signal de ligne qui excite le second enroulement du servomoteur, l'obligeant à tourner dans une direction pour réduire le signal d'erreur en mettant en position les coins 72 et 74 par l'intermédiaire de l'engre- nage 95.
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Un dispositifde mesure de la tension est prévu par conversion du signal de l'erreur de tension, causé par- une position impropre des coins, en un mouvement mécanique qui entraîne le coin de quartz 74 par rapport au coin 72 vers la position zéro ou, en d'autres ternies, vers la posi- tion à laquelle l'épaisseur des coins combinés tend à annu- ler le décalage de phase causé par la tension dans le verre, de manière à ce que de la lumière polarisée circulaire soit présentée au polaroïd tournant.
Le fonctionnement du système détecteur d'erreur est le suivant : une intensité lumineuse à variation sinu- soïdale, produite par un placement 'impropre du coin de quartz 74, est vue par le tube photoélectrique 83 qui con- vertit cette lumière variable en un signal électrique.,' Ce dernier est alors suffisamment amplifié pour entraîner le servomoteur 96 qui, à son tour, place le coin de quartz 74 de manière à réduire le signal d'erreur. Par mesure de la position zéro des coins 72-74, il est possible de détermi- ner la tension à l'emplacement du système optique sur la bande de verre 20.
Pour le système d'enregistrement de tensions, il est prévu un enregistreur de type standard désigné par
119, dont l'entrée de voltage conventionnelle est changée en une entrée de pontage autocompensée. Un potentiomètre de précision à 10 tours, 93, qui constitue deux bras d'un pont, est couplé directement à l'arbre de sortie du servo- moteur 96 qui met en position le coin-de quartz 74. Les deux autres bras du pont sont également un potentiomètre de précision placé dans l'enregistreur 119 et actionné par un servomoteur dans l'enregistreur qui fait tourner le tam- bour d'enregistrement en proportion du signal d'erreur en
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provenance du potentiomètre 93. Ce système établit le mou- vement de la carte d'enregistrement en fonction de la ten- sion.
La tension est indiquée également en millimicrons de retard sur un appareil de mesure visuel 126.
L'exprension "tension en millimicrons", appli- quée à l'industrie du verre, indique numériquement le re- tard relatif des composantes de la lumière polarisée pas- sant à travers le verre et permet la mesure soit de la ten- sion dans le verre ou de l'épaisseur du verre lorsque l'autre de ces facteurs est connu.
Un c ircuit-pont, consistant soit en le poten tiomètre de précision à tours multiples 117 pour la mesure transversale, soit en le potentiomètre 125 pour la mesure longitudinale, et en un potentiomètre de précision placé dans l'enregistreur 119 et mû par un servomoteur, détermine la position de la plume dans l'enregistreur et produit un mouvement de la plume porportionnel à la direction trans- versale ou longitudinale de mesure. L'excitation du servo- moteur de mise en position de la plume est obtenue par amplification du signal non compensé du pont obtenu lorsque le potentiomètre 117 est mis en rotation par le mouvement transversal du chariot 56 ou quand le potentiomètre 125 est mis en rotation durant la mesure longitudinale. La position est également indiquée en pouces sur un appareil de mesure visuel 118 (figure 11).
La combinaison de 'ces dispositifs constitue un instrument capable de mesurer la tension enregistrée dans le verre. Un dispositif d'arrêt limitateur 105 (figure 6) protège les coins 72-74 et le potentiomètre 93 dans l'éven- tualité d'une avarie du système et de la rotation continue,. du moteur 96.
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On a trouvé que l'instrument est capable de mesurer et d'enregistrer la tension sur une gamme de 150
Millimicrons de tension de traction jusqu'à 350 millimi- crons de tension de compression, 1 exactitude.étant de +
0,5 millimicrons.
Un moyen pour éliminer le signal d'erreur de tension du servomoteur et remplacer ce signal par un signal de portée limitée convenablement choisi est fourni par le système de lockout manuel 107. La nécessité d'un tel dis- positif se fait sentir lorsqu'une tension élevée se pro- duit brusquement, tension qui est suffisante pour donner un signal d'erreur dépassant approximativement 273 milli- microns. Dans ce cas, le système réducteur d'erreur est incapable de déterminer le zéro propre et, sans le lockout manuel, peut entraîner le coin dans la mauvaise direction vers un zéro non conforme.
Dans l'éventualité d'une ten- élevée soudainement appliquée, l'interrupteur multi- ple 105' (figure 9) est inversé manuellement, transférant - ainsi le contrôle du servomoteur 96 du circuit de détec- tion par phototube au système de lockhout manuel 107.
Dans cette circonstance la came 100, comman- dée par le servomoteur 96, inversera le commutateur 106 et, par l'inversion mentionnée plus haut du commutateur manuel 105', de l'énergie provenant d'une source extérieu- re est fournie au servomoteur 96 qui fera tourner le moteur afin de déplacer le coin 74 vers et légèrement au-delà du zéro de 125 millimicrons de tension de compression;ensuite la came 100 et le commutateur 106 coopèrent pour inverser la direction de rotation du servomoteur en vue de déplacer le coin 74 dans un mouvement d'avance et de recul-dans un intervalle limité en-dessous et au-dessus de la position
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zéro, jusqu'à ce que l'interrupteur 105' soit de nouveau inversé pour restituer le contrôle du servomoteur au cir- cuit.de détection d'erreur par phototube.
Le choix d'un zéro à 125 millimicrons de compression tient à ce que, étant donné l'expérience acquise, on sait .que ces tensions soudaines sont de compression. Ainsi, lorsque le lockout manuel est éliminé, le système servo préfère le "zéro de compression", et entraîne dans la direction appropriée.
Ceci peut évidemment varier selon les 'caractéristiques d'un milieu donné à analyser.
Dans la mesure transversale, ou à déplace-ment transversal, les deux chariots 32 et 56 se déplacent simul- tanément en alignement à une vitesse d'environ 10 pouces (25,4 cm) par minute, tandis que la bande de verre 20 se déplace à une vitesse d'environ 150 pouces (3,80 m) par minute. Chaque mesure débute par la fermeture du commuta- teur 137 et l'inversion du comrnutateur sélecteur de direc- tion 146 de la position de la course précédente; elle est 'interrompue par l'ouverture d'un quelconque des commuta- teurs limitateurs 112, 113 lorsqu'ils sont touchés par l'un des chariots 32 ou 56.
Lorsqu'on effectue une mesure longitudinale, l'opérateur,choisit tout d'abord la position désirée pour le commutateur sélecteur 157, ouvert pour 100 (254 cm) et fermé pour 10. 000 pouces (254 m), et commence la mesure en fermant le commutateur 151. L'appareil est activé par l'odomètre 120 qui s'appuie sur la surface sommitale de la bande de verre 20. Lorsque l'embrayage 130 est amoroéj la roue 120 entre en engagement avec le potentiomètre 125.
Pour protéger le potentiomètre 125 et l'engrenage 127,une butée limitatrice est incorporée et le voltage sur l'em- brayage 130 est ajusté de façon à ce que l'embrayage
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patine lorsque le potentiomètre 125 a effectue 10 tours.
Ces dispositifs existent sur le marché et sont bien connus dans ce domaine. La mesure du déplacement longitudinal est effectuée en utilisant le potentiomètre commande 125 pour former les deux bras d'un circuit-pont, comme expliqué plus haut. Dans ce cas le potentiomètre 117 n'est pas en fonc- tionnement lorsque les contacts 140 sont ouverts.
Comme on l'a mentionné, les indicateurs de position longitudinale et de position transversale utilisent sélectivement un potentiomètre de précision tournant, 125 ou 117 respectivement, dans un circuit-pont dans l'enregis- treur 119 comme moyen pour indiquer la position de l'instru ment de mesure de tension 59 par rapport au verre à un mo- ment donné.
L'enregistreur 119 enregistre la tension en. fonction de la position longitudinale ou de la position transversale sur la bande de verre 20, les principes de l'opération étant les suivants le circuit-pont de mesure utilise le potentiomètre de tension 93 pour deux bras du 'circuit-pont, et un potentiomètre de précision couplé au. tambour de l'enregistreur pour les deux autres bras. Les deux contacts mobiles sur les potentiomètres sont raccordés à un amplificateur qui reçoit un signal lorsque le pont n'est pas équilibré. Ce signal amplifié commande un servo- moteur qui rééquilibre le circuit en remettant en position le contact mobile sur le potentiomètre couplé avec le tam- bour de l'enregistreur.
Un circuit identique séparé détermine. la posi- tion de la plume et peut être utilisé pour enregistrer la position longitudinale ou transversale à laquelle la tension est mesurée. L'instrument mesure en abcisse 100 pouces (254 cm) le long du verre, 10.000 pouces (254 m) le long du
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verre, ou 100 pouces (254 cm) transversalement au verre. ' En ordonnée, on enregistre de 150 millimicrons de tension de traction à 350 millimicrons de tension de compression à l'échelle complète. On peut évidemment faire varier les mesures suivant la dimension du verre et la gamme des ten- sions lorsqu'on désire la mesurer.
L'appareillage et le procédé de l'invention peuvent aussi servir à mesurer l'épaisseur du matériau au cas où la tension est connue, étant donné que pour une' tension donnée le retard de la lumière est proportionnel à l'épaisseur du matériau.