Appareil de commande automatique d'avancement et de coupe d'un ruban Il est d'usage courant, lorsqu'on fabrique des objets à partir de ruban métallique ou de ruban en un autre matériau, d'alimenter automatiquement des outils destinés à travailler le ruban. Ces outils peuvent être actionnés par différents types de presse, de cisailles ou autres machines. Différents types de mécanisme entraînés par les machines de fabrication, ou indépen damment de ces machines, peuvent être utilisés pour alimenter leur ruban. Quoiqu'il existe des machines destinées à travailler le ruban alors que celui-ci est avancé de façon continue, par exemple à travers des cisailles ou des presses, le but principal de l'inven tion est d'améliorer les machines dans lesquelles le ruban est avancé de façon intermittente.
Dans ce type de machine, la longueur nécessaire du ruban est avancée dans les outils, le ruban étant ensuite maintenu stationnaire tandis que les outils travaillent le ruban et dès que les outils sont libérés du ruban, une nouvelle avance de ce dernier a lieu automati quement. Cette suite d'opérations s'effectue automa tiquement de façon qu'on obtienne une production élevée.
Les mécanismes d'avancement utilisant des rou leaux ne sont pas précis en ce qui concerne la vitesse du ruban. Les rouleaux d'avancement du ruban ont notamment tendance à glisser par rapport à ce dernier lorsque la vitesse d'alimentation dépasse une certaine limite. L'inertie des rouleaux et du ruban, au début et à la fin d'un cycle d'alimentation, constitue une autre cause d'inexactitude. Le glissement entre le ruban et les rouleaux tend à diminuer la longueur du ruban amenée aux outils tandis que l'inertie tend à augmenter cette longueur. Ces installations com prennent généralement des dispositifs pour régler la pression existant entre les rouleaux et le ruban ou pour commander le freinage des rouleaux à la fin d'un cycle d'alimentation.
Lorsque la vitesse, d'ali- mentation reste comprise entre certaines limites, ces dispositifs peuvent assurer une longueur d'alimenta tion constante, mais il est nécessaire, pour cela, d'ef fectuer un certain nombre d'essais. Pour des vitesses d'alimentation et du ruban comprises en dehors de ces limites, il est nécessaire de prendre d'autres pré cautions, même pour les vitesses inférieures.
A cet effet, l'appareil selon l'invention est carac térisé en ce qu'il comprend un dispositif d'avance ment de ruban, un organe de réglage de longueur sur lequel la longueur désirée est fixée, un moteur réversible pour entraîner le dispositif d'avancement, un dispositif pour mesurer continuellement la lon gueur du ruban avancé et une commande du moteur pour mettre en marche, arrêter et inverser le moteur continuellement contrôlée par le dispositif de mesure et par l'organe de réglage de longueur de telle manière que le moteur soit entraîné en avant lorsque l'avance effective est plus petite que l'avance requise fixée sur l'organe de réglage,
le moteur étant entraîné en sens inverse lorsque l'avance effective dépasse l'avance requise et le moteur étant arrêté lorsque l'avance requise est obtenue.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de la présente invention.
Les fig. la et lb ensemble représentent un schéma de l'appareil.
La fig. 2 est un diagramme représentant la vitesse du ruban en fonction du temps.
Bien que l'appareil puisse être utilisé avec diffé rents types de machines à travailler le ruban, l'appareil décrit ci-après sera supposé coopérer avec une machine à segmenter des rubans métalliques.
Dans ces machines, le ruban est déroulé d'un rouleau ou d'une bobine de façon à former une boucle entre la bobine et le dispositif d'avancement ou une boucle arrière du côté de la bobine située à l'opposé du dispositif d'avancement. Ce dernier tire le ruban à partir de la boucle de réserve et en avance une Lon gueur déterminée à travers une cisaille à guillotine. La cisaille est agencée pour couper le ruban à la lon gueur voulue après que cette longueur a été acheminée sous la cisaille. Des moyens destinés à acheminer les segments de ruban ou à les empiler sont prévus après le couteau. Une telle installation est repré sentée à la fig. 1.
<I>Le dispositif</I> d'avancement Celui-ci est constitué principalement par trois paires de rouleaux 10, 11 et 12 dont les lignes de con tact sont situées sur un plan horizontal commun. La paire de rouleaux intermédiaires 11 constitue les rouleaux de mesure. Les deux autres paires de rou leaux 10 et 12 constituent les rouleaux d'alimentation d'entrée et de sortie respectivement. Le ruban 13 est acheminé à travers les rouleaux de mesure 11 par les rouleaux d'alimentation 10 et 12. Les rouleaux de mesure 11 sont mis en rotation uniquement par le ruban 13. Ainsi, le nombre de tours effectué par les rouleaux 11 est directement proportionnel à la longueur du ruban 13 qui a passé entre ces rouleaux.
Les deux paires de rouleaux d'alimentation 10 et 12 sont entraînées par un moteur 14 à courant continu, ceci par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses 75. La bobine inductrice 15 du moteur à courant continu 14 est alimentée à partir d'une source de courant continu 16, c'est-à-dire qu'elle est alimentée à partir d'un transformateur et d'un redresseur, l'induit 17 du moteur étant alimenté par un généra teur à courant continu 18. Le générateur 18 est entraîné par un moteur à induction triphasé 19, alimenté par une source triphasée 20 tandis que les bobines d'in duction 21 et 22 du générateur sont alimentées à partir d'un amplificateur électronique 23.
Le géné rateur 18 est du type à champs séparés de sorte que, lorsque des courants égaux circulent dans les deux bobines 21 et 22, le générateur 18 ne fournit aucun courant de sortie. L'amplificateur 23 est agencé de façon à fournir des courants égaux dans les bobines 21 et 22 lorsqu'il reçoit un signal d'entrée continu de valeur nulle. Ainsi, si aucun signal d'entrée n'est appliqué à l'amplificateur 23, le générateur 18 ne four nira lui-même aucun courant de sortie et le moteur 14 n'entraînera pas les rouleaux d'alimentation 10 et 12.
Une tension d'entrée 0,1 volt est suffisante pour permettre au générateur 18 de fournir son courant de sortie maximum, de sorte qu'il suffira d'appliquer un signal d'entrée de très faible amplitude à l'ampli ficateur 23 pour que le moteur à courant continu 14 puisse entraîner les rouleaux d'alimentation 10 et 12 et tirer le ruban 13 de la boucle (non représentée). Le signal d'entrée de l'amplificateur 23 devient égal à zéro lorsque la longueur voulue du ruban 13 a été avancée, comme cela sera décrit plus loin, et le mo teur 14 cessera d'entraîner les rouleaux d'alimenta tion 10 et 12 et le ruban 13 s'arrêtera.
Une cisaille représentée dans son ensemble en 24 et qui sera décrite en détail plus loin, peut maintenant être actionnée et un signal peut ensuite être appliqué à l'amplificateur 23 pour remettre en marche le mo teur 14 et provoquer l'avancement du segment suivant de ruban sous la cisaille 24. Le signal appliqué à l'am- plificateur 23 est provoqué par le fonctionnement de la cisaille 24 à l'aide d'un interrupteur 25, lequel se ferme de façon à exciter des relais d'un dispositif de démarrage 26 relié à l'amplificateur 23. <I>Le dispositif de</I> mesure Lorsque le ruban 13 passe entre la paire de rou leaux de mesure 11, ceux-ci tournent et entraînent un dispositif de mesure représenté dans son ensemble en 27.
L'arbre de commande 28 du dispositif de mesure 27 est relié à un disque 29 de grandes dimen sions par l'intermédiaire d'un engrenage de réduc tion 30, la réduction étant dans ce cas de 15(1. Le disque 29 porte deux cames 31 et 32 dont la came 31 est fixe et dont la came 32 est réglable. Un convertisseur 33 est monté près du disque 29, ce convertisseur étant alimenté par une tension à partir d'un transformateur 34 et portant un bras 74 et un rouleau 35, fixé au rotor du convertisseur. Le bras 74 et le rouleau 35 fonctionnent comme suiveurs de cames. Le rouleau 35 chemine le long des deux cames 31 et 32 de sorte que le rotor du convertis seur 33 tourne lorsque le disque 29 tourne. Ainsi, lorsque le ruban se déplace sous la cisaille 24, le rotor du convertisseur 33 tourne également.
Le signal de sortie du convertisseur 33 est appliqué à un dispositif comparateur de phase 36. Ce dernier compare le courant alternatif en provenance du con vertisseur 33 avec le courant alternatif en provenance du transformateur 34 et convertit la différence de phase en un signal à courant continu destiné à être appliqué à l'amplificateur 23 par l'intermédiaire d'un circuit additionneur à résistance 37. Le courant continu appliqué à l'amplificateur 23 est positif ou négatif selon que la différence de phase entre le cou rant alternatif en provenance du convertisseur 33 et le courant alternatif de référence est positive ou négative.
Le circuit 37 comprend plusieurs résistances et est destiné à recevoir plusieurs courants d'entrée. Le signal de sortie du circuit 37 est appliqué à l'amplificateur 23 et ce signal n'est nul que si les signaux d'entrée du circuit 37 sont égaux.
La vitesse du moteur 14 est commandée par le signal de sortie du convertisseur 33, lequel est lui- même commandé par la position du disque 29. Chaque fois qu'un signal est émis par le convertis seur 33 (c'est-à-dire chaque fois que le bras 74 est déplacé hors de sa position zéro), ce signal de sortie provoquera la rotation du moteur 14 et la rotation du disque 29 par l'intermédiaire du ruban 13 et des rouleaux de mesure 11. Le disque 29 est agencé de façon à tourner dans un sens tel que le signal de sortie du convertisseur 33 tend à diminuer. Cet agen- cement constitue un dispositif de servocommande de position.
Générateur tachymétrique éc courant <I>continu</I> Le moteur 14 alimenté en courant continu est couplé par son rotor avec un générateur tachymé- trique 38. Lorsque le moteur 14 tourne, ce générateur tachymétrique 38 émet une tension continue. Celle-ci constitue une source de tension contre-réactive pour stabiliser le dispositif de servocommande. Lorsque le moteur 14 tourne, le générateur tachymétrique 38 émet un signal en opposition avec celui émis par le convertisseur 33 afin de permettre le contrôle de la vitesse du moteur.
Ceci est obtenu en équilibrant, dans le dispositif 37, le signal de sortie en provenance du convertisseur avec le signal de sortie en prove nance du générateur tachymétrique (qui est propor tionnel à la vitesse). Une différence entre ces deux grandeurs provoquera l'application d'un signal d'en trée à l'amplificateur 23, lequel à son tour provo quera l'émission d'un signal de sortie par le géné rateur 18. Ceci se traduira par une accélération ou une décélération du moteur 14 jusqu'à ce que la différence devienne nulle.
Ainsi, la vitesse du moteur 14 tendra toujours à être exactement proportionnelle au signal de sortie du convertisseur 33. Ce signal de sortie est sensible ment proportionnel au déplacement angulaire du bras 74 à partir de sa position zéro. La vitesse du moteur 14 peut ainsi être commandée par la forme des cames 31 et 32. Ces cames sont formées de façon que l'accélération et la décélération du moteur 14 soient constantes. Dans cet exemple, la vitesse maxi mum qui peut être atteinte par le ruban 13 est de 120 mètres par minute.
La came réglable 32 peut être déplacée relative ment à la came fixe 31 de sorte que la distance entre les points des cames pour lesquels le signal de- sortie du convertisseur 33 est zéro peut être variée. Cette distance est proportionnelle à la longueur du ruban 13 qui doit être mesurée et le disque 29 portant les cames 31 et 32 porte une graduation grossière des longueurs. Dans cet exemple, la graduation sera faite en mètres et en centimètres. La came réglable 32 porte un index 39 permettant de fixer d'avance la longueur du ruban 13 qui doit être mesurée.
Lorsque les rouleaux d'alimentation 10 et 12 com mencent à tourner, et la longueur du ruban 13 à être mesurée, le suiveur de cames 74, 35, descend le long de la came fixe 31 depuis le point zéro, et remonte ensuite le long de la came 32 jusqu'à ce qu'il atteigne le point zéro de cette came. Des dispositifs d'em brayage électromagnétiques 40 et 41 provoquent ensuite un changement du sens de rotation du dis que 29, de sorte que pour le second segment de ruban 13, le rouleau 35 commence par descendre le long de la came 32 pour remonter ensuite le long de la came fixe 31, et ainsi de suite. Les rouleaux d'alimentation 10 et 12 s'arrêteront chaque fois que le signal de sortie émis par le convertisseur 33 est 0, de sorte que les longueurs du ruban 13 qui seront mesurées seront égales aux longueurs enregistrées sur le disque 29.
Dans cet exemple, les rouleaux de mesure 11 ont une circonférence de 0,3 m et le dispositif de réduc tion 30 réduit dans la proportion de 15 à 1, de sorte que le disque 29 permet de mesurer jusqu'à 4,5m correspondant à 360 . En réalité, il n'est calibré que pour 3,6 m, c'est-à-dire pour 288 . Chaque fois que le ruban 13 aura avancé de 0,3 m, les rouleaux de mesure 11 auront accompli un tour et le disque 29 aura tourné de 240.
Le dispositif de mesure décrit jusqu'à maintenant peut être suffisamment précis pour certaines appli cations. Toutefois, pour obtenir des mesures très précises, il est nécessaire d'utiliser un dispositif de mesures fines supplémentaire.
Etant donné que la précision obtenue par la dis position à convertisseur et à cames n'est pas très élevée, il est nécessaire de prévoir un système de mesures fines également à convertisseur. Un conver tisseur 42, de mesure fine, est monté dans le dispositif de mesure et est également entraîné par les rouleaux de mesure 11 par l'intermédiaire d'un engrenage 43 ayant le rapport de réduction voulu. Dans cet exemple, le rapport est de 1/1 et le convertisseur 42 effectue par conséquent un tour complet chaque fois que le ruban 13 a avancé de 0,3 m. Un interrupteur minia ture 44 est agencé de façon à être fermé par le bras 74 lorsque le ruban 13 a été avancé d'une petite partie de la longueur requise, par exemple de 7,6 cm.
Un dispositif de commutation 45, comprenant des relais, intervient ensuite pour déclencher le conver tisseur 33 de façon que le convertisseur de mesures fines 42 soit utilisé pour terminer la mesure du ruban 13.
Le convertisseur de mesures fines 42 est alimenté par un convertisseur de phase d'émission 46, de mesures fines. Dans cet exemple, le rotor du conver tisseur 46 est relié à un disque de positionnement 47 qui est gradué en cm jusqu'à la valeur de 30 cm, un tour du disque 47 correspondant ainsi à 30 cm. Le disque 47 est relié, par un engrenage 48,à un autre disque 49 calibré en 0,25 cm jusqu'à la valeur de 60 cm, un tour correspondant ainsi à 5 cm. Lorsqu'on veut enregistrer une longueur sur les dis ques, on commence par enregistrer les cm sur le disque 47 et les dixièmes ou fractions de dixième de cm sur le disque 49.
La longueur est également enregistrée de façon aussi précise que possible sur le convertisseur de phase 33, soit par exemple une valeur de 1,2 m 15 cm 1,3 cm; on commence par enregistrer 1,2 m sur le convertisseur 33, ensuite 15 cm sur le disque 47 et 1,3 cm sur le disque 49.
Le dispositif de mesure est disposé sur le méca nisme d'avancement, tandis que les engrenages de commande et les disques de réglage fin sont montés dans des pupitres de commande séparés. Ainsi, les convertisseurs peuvent être réglés à la longueur voulue avant que le mécanisme d'avancement soit mis en marche.
Il est clair que lorsqu'un convertisseur de mesure fine est utilisé pour terminer le positionnement du premier segment, il est nécessaire de repositionner ce convertisseur à sa position de départ avant que le segment suivant puisse être mesuré. Un reposition- nement du convertisseur de mesure fine s'effectuant après que le premier segment a été avancé, conduirait à un gaspillage de temps; pour cette raison, on utilise deux convertisseurs de mesure fine 42 et 50 de façon que lorsque le convertisseur 42 est utilisé pour positionner le ruban, le convertisseur 50 est ramené à sa position de départ.
Le convertisseur 50 peut ensuite être utilisé pour mesurer le segment suivant, tandis que le convertisseur 42 est ramené à sa position de départ.
Les bornes d'entrée et de sortie des convertis seurs 42 et 50 doivent être commutées, ce qui est effectué par les relais 51 et 65.
Le repositionnement est effectué à l'aide d'un amplificateur à courant continu 52 et d'un engre nage 53. Le signal de sortie du convertisseur 42 ou 50, qui doit être repositionné, est converti en une tension continue par un redresseur 54 et est ensuite appliqué à un amplificateur 52 par l'intermédiaire d'un circuit additionneur 55. L'amplificateur 52 alimente lui-même un servomoteur 56 à champs séparés dont l'induit est alimenté par une source de courant continu 57, c'est-à-dire par un transformateur et un redresseur. L'amplificateur 52 est agencé de façon à envoyer des courants égaux dans chacun des champs du servo moteur 56 lorsque la tension d'entrée de cet amplifi cateur est nulle.
Lorsque la tension appliquée à l'am plificateur 52 n'est pas nulle, les deux champs du moteur ne seront pas alimentés par un même courant et le servomoteur 56 tournera dans un sens ou dans l'autre suivant la polarité de la tension appliquée à l'entrée de l'amplificateur, ce qui aura pour résultat d'amener le convertisseur de phase à sa position de départ.
Un générateur tachymétrique 58 est couplé au servomoteur 56 afin de constituer une source de tension contre-réactive appliquée au circuit addition- neur 55 afin d'assurer la stabilisation du dispositif.
Le servomoteur 56 entraîne l'un ou l'autre de deux convertisseurs de phase d'émission, intermédiaires, 59 ou 60. L'entraînement s'effectue par l'intermédiaire de deux dispositifs d'embrayage électromagnétiques 61 et 62 et à l'aide de deux freins électromagnéti ques 63 et 64. Les dispositifs d'embrayage et les freins sont commandés à partir d'une source de courant continu non représentée, c'est-à-dire à partir d'un transformateur et d'un redresseur, et à travers des relais de commutation non représentés actionnable par le relais 65. Les dispositifs d'embrayage et les freins sont reliés de façon que le convertisseur 59 ou 60 qui n'est pas entraîné soit maintenu immobile par son frein.
Lors du repositionnement, le convertisseur 59 ou 60 qui doit être entraîné par le servomoteur 56 est alimenté par une tension de référence à partir d'un transformateur de référence non représenté et est positionné de façon que lorsque le ruban 12 s'arrête, les convertisseurs 42 ou 50, qui sont alimentés par la tension de référence par l'intermédiaire du convertisseur 59 ou 60, n'émettent aucun signal de sortie.
Le convertisseur 46 de mesure fine est positionné initialement de façon que lorsque la longueur est mise à zéro, le signal de sortie soit identique à la tension de référence. Si une longueur est ensuite enregistrée sur le convertisseur 46, ce dernier utilisera la tension de référence comme donnée.
Après que le ruban 13 s'est arrêté, le relai 65 commutera de sorte que la chaîne relative au conver tisseur qui a été repositionné à la tension de référence est maintenant alimentée par le convertisseur de mesure fine 46 et la chaîne de convertisseur qui avait été utilisée pour positionner le dernier segment de ruban est maintenant alimentée par la tension de référence. Cette chaîne de convertisseur peut main tenant être repobitionnée sur la donnée, tandis que l'autre chaîne est utilisée pour mesurer la longueur du segment suivant du ruban 13.
La cisaille 24 comprend une lame fixe 66 et une lame mobile 67, cette dernière étant commandée par un dispositif à manivelle et à volant 68. Les segments du ruban qui ont été coupés sont acheminés de la cisaille 24 vers un convoyeur 69 et ensuite vers un support 70.
Le fonctionnement de l'appareil décrit va être expliqué en se référant à l'exemple donné précédem ment de la mesure d'une bande de 1,2 cm 15 cm 1,3 cm de long. Comme il a déjà été dit le conver tisseur actionné par came est réglé aussi exactement que possible à 136,3 cm, le premier disque 47 sur le convertisseur 46 est réglé à 15 cm et le second dis que 49 à 1,3 cm.
Le convertisseur 33 et l'un des convertisseurs 42 et 50 sont utilisés en étant chacun entraîné par les rouleaux de mesure 11 pendant tout le temps néces saire pour qu'une bande unique soit mesurée. Par conséquent, lorsque le dispositif de démarrage 26 entraîne le moteur 14, le convertisseur 42 ou 50 fait davantage que quatre révolutions complètes.
Le con vertisseur 42 ou 50 est empêché pendant la partie initiale de ce temps d'influencer le moteur 14 par le dispositif de commutation 45 qui ne commute que sous la commande de l'interrupteur miniature 44 et par conséquent du convertisseur 33 pour permettre au convertisseur 42 ou 50 de commander le moteur 14 lorsque la bande mesurée par les rouleaux 11 se trouve dans une fraction (dans cet exemple 7,6 cm) de la gamme de mesure de 30 cm du convertisseur 42 ou 50 de sa longueur désirée. Comme la bande 13 est avancée par des rouleaux 10 et 12, elle entraîne les rouleaux 11 de mesure et ces derniers entraînent les convertisseurs 33, 42, 50 ainsi que le disque 29.
La came 31 déplace 35, 74 pour commander la tension de sortie du convertisseur 33 qui est appliquée par l'intermédiaire de 45, 36, 37, 23 aux bobines d'in duction 21, 22 du générateur 18 de sorte que la vitesse du moteur 14 est commandée selon la forme des cames 31, 32 et sa direction en avant ou en arrière dépend du signal de courant continu provenant du redresseur 36 ou 54 positif ou négatif. Lorsque la longueur de la bande atteint 7,6 cm de la longueur requise, l'interrupteur 44 actionne le dispositif 45 pour mettre hors circuit le convertisseur 33 par rapport au générateur et pour relier le convertisseur 42 (ou 50) (par l'intermédiaire 51, 45, 36, 23) aux bobines 21, 22.
Lorsque la longueur requise a été avancée selon le réglage des disques 47, 49, aucun courant n'est amené aux bobines 21, 22 et les rouleaux 10, 12 d'alimenta tion s'arrêtent et le couteau 66 est actionné. Cependant, si la bande dépasse la longueur désirée, le moteur 14 est inversé. Aussi longtemps que la longueur amenée est plus petite ou plus grande que la longueur néces saire réglée sur 47, 49, du .courant est fourni aux bo bines 21, 22 pour obliger le moteur 14 à entraîner les rouleaux d'alimentation en avant ou en arrière jus qu'à ce que la longueur exacte nécessaire soit obtenue.
La fig. 2 est un diagramme représentant la vitesse du ruban en fonction du temps pour un cycle complet de l'installation représentée à la fig. 1. Un tel cycle s'étend, par exemple, sur deux secondes.
Le cycle comprend les parties suivantes A-B, accélération constante du ruban jusqu'à la vitesse maximum.
B-C, alimentation à la vitesse maximum (cons tante).
C-D, décélération constante, enclenchement du convertisseur à mesure fine au point D.
D-E, la décélération constante continue jusqu'à l'arrêt, le ruban ayant été avancé d'une longueur supérieure à la longueur requise.
E-F, changement du sens d'acheminement du ruban, ce dernier étant reculé de façon que la lon gueur soit inférieure à celle requise.
F-G, nouveau changement du sens de déplace ment du ruban de façon que la longueur requise soit atteinte, actionnement de la cisaille au point G.
G-H, le ruban est coupé par la cisaille, la lame de la cisaille est retirée et le cycle recommence. L'appareil décrit permet d'éviter les effets dus au glissement du ruban par rapport au rouleau et à l'inertie, lesquels provoquent l'obtention d'une longueur trop grande ou trop petite.
Le dispositif de servocommande peut être suffisamment atténué pour éviter les dépassements de longueur illustrés à la fig. 2, mais on a constaté que ceci conduit à un accroissement du temps nécessaire pour obtenir la longueur exacte et, par conséquent, à une diminution de la production obtenue. Le diagramme de la fig. 2 correspond au meilleur résultat obtenu avec l'instal lation.