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La présente invention concerne une installation
de commande et de surveillance d'une machine ou d'une chaîne
de fabrication de produits, soumis a un contrôle de fabrication
avec mise au rebut des exemplaires ou des pieces non conformes r
pour mesurer avec precision les quantites d'exemplaires fabriques
et retenus comme conformes, pour arrêter la ~abrication lorsque
la quantite demandee est atteinte.
Il existe de nombreuses machines ou chaînes de
fabrication de pieces, entraînant des rebuts non negligeables
et surtout difficilement previsibles par des statistiques. Or,
le coût des fabrications et, en particulier, le coût des matieres
premieres devenant de plus en plus important, il est necessaire
de surveiller de pres la fabrication.
Actuellement, on utilise des compteurs qui indi-
quent le nombre de produits fabriques par la machine ou par lachaîne ; la mise au rebut de produits defectueux etant relati-
vement variable d'une fabrication a l'autre, la quantite totale
de produits fabriques et, par suite, de produits satisfaisants
au contrôle, est frequemment superieure a la quantité necessaire.
En effet, ces précautions ou ces marges de securite sont
necessaires dans les conditions de fabrication actuelle pour ne
pas être oblig~ de remettre en route l'installation pour la
fabrication d'une petite serie. En effet, il est d'une part sou-
vent trè~s delicat, voire impossible, de prevoir avec precision
le nombre de produits defectueux et, d'autre part, les coûts de
remise en route d'une fabrication etant importants, les respon-
sables de production prennent des marges de securite qui entraî-
nent la fabrication de quantites trop importantes, c'est-à-dire
- des gaspillages de matiere premiere, de temps et d'energie.
On rencontre des cas particulièrement interessants
.
-~-' de telles situations dans le domaine de l'impression.
La presente invention a pour but de creer une
installation de commande et de surveillance permettant de
gerer le fonctionnement d'une machine ou d'une chaîne de
fabrication, en particulier d'une presse à imprimer telle
qu'une rotative, entraînant en cours de fabrication la mise
au rebut d'une fraction de la production, pour permettre de
commander le fonctionnement de la machine ou de la chaîne
afin de realiser uniquement la quantite demandee de produits
4~ satisfaisant aux exigences de fabrication, tout en permettant
d'obtenir des informations comptables ou statistiques rela-
tives aux conditions de mise en route de la -Eabrication, à la
quantité de pièces ou d'exemplaires au rebut, ~ux temps de
fabrication, pour contrôler les produits, améliorer leurs
caractéristiques ou la regularite de la qualite e-t réduire
les couts en diminuant, voire en évitant la mise au rebut,
le gâchis, etc.
A cet effet, l'invention concerne une installa-
tion de surveillance et de commande d'une machine fabriquant
des pieces soumises en fin de fabrication à un contrôle de
qualité avec mise au rebut des pièces défectueuses, notamment
pour une presse à imprimer telle qu'une rotative, installation
caracterisee en ce qu'elle comporte un dispositif de calcul
relié à un capteur determinant le nombre de pièces fabriquees,
un dispositif de pesée recevant les exemplaires de rebut, un
dispositif de pesée de précision destiné à déterminer le poids
moyen d'un exemplaire, ainsi qu'un clavier et un dispositif
d'affichage, d'impression et de mise en mémoire, le capteur
fournissant le nombre d'exemplaires réalisés par la machine, le
dispositif de pesée fournissant le poids de l'ensemble des
exemplaires mis au rebut depuis le début de la fabrication, le
dispositif de pesée de précision fournissant le poids moyen d'un
exemplaire fabriqué, et à partir de ces informations, le
-dispositif de calcul fournit au dispositif d'affichage et d'im-
pression, le nombre d'exemplaires fabriqués, le nombre d'exem-
plaires mis au rebut et le nombre d'exemplaires conformes
(c'est-à-dire la difference entre le nombre d'exemplaires
fabriques et le nombre d'exemplaires mis au rebut).
Le programme de calcul et de fonctionnement de
l'installation est soit introduit à partir d'un disque ou d'une
bande magnetique ou encore ce programme est contenu dans la
mémoire morte de ce qui, par extension de langage est appelé
"dispositif de calcul".
Comme les paramètrès de fabrication sont
variables, au debut de la mise en route de la machine, on
effectue une reinitialisation générale en mettant à ~éro tous
les compteurs puis on introduit les paramètres relatifs à
la fabrication à effectuer. Ces paramètres correspondent
à des valeurs theoriques ou de consigne ; au cours de la
suite de la fabrication, dès que cela est possible, on
détermine des parametres par des mesures reelles et on introduit
ces parametres, par exemple directement par la balance de
précision.
Bien que le but principal de l'installation de
commande et de surveillance soit d'arreter le fonctionnement
de la machine des que la quantite de consigne ou de commande
est atteinte, l'installation fournit egalement un grand
nombre de sous~produits relatifs a ].a fabrication, aux produits
de depart et aux produits fabriqués.
En cours de fabrication, l'installation peut
egalement surveiller les.paramètres initiaux et ceux obtenus
en cours de fabrication, par des mesures ponctuelles pour
vérifier l'evolution du fonctionnement de la machine ou
commander un signal d'alarme, voire l'arret de la machine
si certains seuils programmés sont depasses.
Enfin, les informations globales obtenues
peuvent etre exploitées pour la facturation, la gestion des
stocks, etc.
Les avantages de l'invention sur le plan de
l'économie sont considérables car, actuellement, dans le domaine
de l'impression, les pertes par tirage excessif, notamment pour
des tirages courts, peuvent atteindre 10 %. Or, grace à l'in-
vention, ces pertes sont pratiquement réduites a zéro. Comme
les opérateurs n'ont plus à surveiller les quantités fabriquées,
ils peuvent se consacrer uniquement au controle de la qualite
de la fabrication.
La presente invention sera décrite plus en détail
à l'aide d'un exemple d'une installation de commande et de
surveillance appliquée a une presse a imprimer, telle qu'une
rotative, représentée schématiquement dans l'unique figure
annexée.
Selon la figure, l'installation de commande
et de surveillance est appliquée à une machine à imprimer 1,
telle qu'une rotative, comportant un dérouleur, des groupes
d'impression, un sécheur et une plieuse pour imprimer des
feuilles en un~ ou plusieurs couleurs.
En sortie de machine, les feuilles sont triees
pour ne retenir que les exemplaires conformes, c'est-à-dire
non macules ou ne présentant pas de defauts ; ces exemplaires
sont recueillis dans le réceptacle 2 pour les ope~ations
ultérieures alors que les exemplaires défectueux sont mis au
rebut dans un réceptacle 3.
L'installation de commande se compose d'un
dispositif de calcu~ tel qu'un mini-ordinateur 4 relié à au
moins un capteur 5 équipant la machine 1. Ce capteur 5 est un
capteur de rotation ou compte-tours. Le dispositif de calcul
est relié au poste de surveillance et de commande 6 de la
machine 1 pour en assurer la mise en marche ou l'arret.
L'installation comporte un dispositif de pesée
tel qu'une bascule 7 recevant le réceptacle 3 dans lequel
sont mis les exemplaires non conformes et en parallèle à
la bascule 7, un dispositif de pesée de précision tel
~ulune balance de précision 8.
La communication avec l'unité de calcul 4 se
~ait par un clavier 9, un écran lG, une imprimante 11 et
un lecteur de mémoire de masse 1~.
De fa~on générale selon llinvention, le dispositif
de calcul 4 compte le nombre d'exemplaires imprimés par la
machine 1 ainsi que le nombre d'exemplaires mis au rebut pour
calculer par différence le nombre dlexemplaires fabriqués à un
instant donné~ Partant au nombre total d'exemplaires conformes,
à réaliser, par soustraction, le dispositif de calcul 4 déter-
mine le nombre d'exemplaires qui reste à imprimer.
Le dispositif de calcul 4 arrête la mach~ne 1
lorsque le nombre d'exemplaires conformes Ql (différence
entre le nombre dlexemplaires imprimés et le nombre dlexem-
plaires mis au rebut) est égal au nombre Q2 d'exemplaires,
demande.
Les différents interfaces reliant le dispositif
de calcul ~ aux péripheriques tels que le capteur 5, le poste
de surveillance et de commande 6, la bascule 7, la balance de
precision 8, le clavier 9 et l'écran 10 ne sont pas represent~s.
Le capteur 5 est un capteur de rotation comptant
le nombre de tours faits par un cylindre dlimpression et qui
correspond au nombre d'exemplaires imprimés. En g~neral, un tour
de cylindre correspond à l'impression d'un exemplaire ; toutefois,
il peut egalement correspondre à l'impression de plusieurs exem-
plaires. Le capteur de rotation peut être un capteur mecanique
par contact, ou de préférence un capteur sans contact tel qulun
capteur opto-électronique à roue phonique, un capteur opto-
électronique a reflexion, un capteur électromagnétique,notamment un capteur ~ effet Hall, etc.
~ ans le cas le plus simple, on fixe un repere
réfléchissant ou coloré sur l'un des cotés d'un cylindre et
en regard de la trajectoire de ce repere, on fixe l'ensemble
émettel~r-récepteur du capteur.
Dans le cas d'une machine fabriquant ou usinant
des pièces, le capteur est par exemple un capteur de passage
(barrière lumineuse, magnétique ou mécanique) comptant le
nombre de pièces défilant dans la machine ou le nombre de mou-
vements d'un outil, par exemple d'un poin~on, etc.
Pour éviter les parasites et les erreurs de
comptage et donner une plus grande sécurité a la détection du
nombre de tours (ou du nombre d'exemplaires imprimés) il
peut être intéressant de prevoir plusieurs capteurs dont les
signaux de sortie sont combines par un circuit logique de type
E T avant d'être transmis au dispositif de calcul 4 pour
valider les signaux fournis par les capteurs.
Le capteur 5 fournit le si~nal t du nombre de
tours au dispositif de calcul 4 qui, suivant le cas, multiplie
ce nombre t par le coefficient n ( n = 1, 2 ...)
Les capteurs comportent des circuits electro-
niques tels que des amplificateurs, des filtres, des formeurs
de signaux, etc. qui ne seront pas decrits en detail.
Le poste de surveillance et de commande 6 fait
partie de la machine 1. Ce poste 6 permet de commander le
fonctionnement des differents moteurs et de surveiller leur
fonctionnement. Le dispositif de calcul 4 agit sur ce poste
de surveillance et de commande 6 notamment pour commander la
mise en route et l'arrêt de la machine 1.
La bascule 7 pèse en permanence les mauvais
exemplaires jetes dans le receptacle 3 et fournit au dispositif
de calcul 4 le poids P. Partant de ce poids P, le dispositif 4
determine le nombre d'exemplaires mis au rebut. En fait, la
~35 bascule fournit d'abord le poids a vide ou tare PO correspondant
au réceptacle 3, poids qui varie d'-un receptacle à l'autre.
Puis, a la fin de la mise en route (~phase de calage), la
bascule fournit le poids Pl correspondant au cumul du poids des
exemplaires de rebut de la phase de mise en route et de reglage
et de la tare PO.
Au cours de la phase de calage, les exemplaires
sont tous mis au rebut puisque par definition le reglage de la
machine est en cours~ Dans ce cas, le nombre d'exemplaires
fabriques est é~al au nombre d'exemplaires mis au rebut. La fin
du calage se traduit par la fabrication d'exemplaires conformes
(avec de temps à autre un exemplaire mis au rebut).
Le dispositif de calcul 4 peut donc passer en
phase de tirage, c'est-à-dire en phase de comptage des exem-
plaires conformes dès l'apparition d'une différence entre le
nombre d'exemplaires fabriqués et celui mis au rebu~. Ce
passage en phase de tirage peut se-faire automatiquement.
La-balance de précision 8 permet de determiner
le poids d'un exemplaire pour fournir cette indication Plo au
dispositif de calcul 4.
La balance de precision 8 peut effectuer non
seulement la pesée initiale Plo mais elle peut également servir
à effectuer diverses pesées intermédiaires pour surveiller
les rapports d'encres, tenir compte des variations de grammage
en cas de changement de papier, etc.
La balance 8 permet notamment de déterminer le
-poids d'un exemplaire, c'est-à-dire le poids en papier et en
encre. Selon la précision à obtenir~ on peut peser un nombre
prédéterminé d'exemplaires, le dispositif de calcul 4 détermi-
nant à partir de là, une valeur moyenne.
Le clavier 9 permet d'introduire dans le dispositif
de calcul 4 les diff~rentes informations nécessaires au fonc-
tionnement de llinstallation et, en particulier :
- la mise à zéro de l'ensemble du système
(réinitialisation générale),
- l'indication de la phase d'initialisation
des paramètres et l'introduction de ces paramètres, phase
nécessaire pour autoriser le démarrage de la machine.
De façon plus détaillée :
1 - Initialisation du systeme :
Avant chaque mise en route, l'opérateur
introduit par exemple deux codes :
- le numéro du dossier ou de la commande,
- la nature du papier.
Il introduit également les 4 parametres de
calcul à savoir :
- la laize L (largeur de la bande a imprimer)
- le grammage g du papier
- le nombre de bandes n
la quantité demandee Q en nombre de tours
c'est~à-dire en nombre d'exemplaires ou une ~raction du
nombre d'exemplaires,
- le developpement D c'es-t-à-dire la longueur
d'un exemplaire.
~ - Indication de la phase de calage.
Pendant la phase de calage c'est-à-dire le
réglage des divers groupes d'impression pour assurer la
coincidence des couleurs ou des repères, les exemplaires
non conformes sont mis au rebut et sont comptes. La bascule 7
pèse le nombre d'exemplaires non conformes, correspondant
aux operations de calage. Cette pesee Pl es~ fournie au
dispositif de calcul ~ qui peut ainsi determiner le nombre
d'exemplaires Nl qui ont ete necessaires pour effectuer le
calage. Cette indication peut, par exemple, s'utiliser à des
fins statistiques, pour confirmer la difficulte du travail à
realiser, la difficulte des re~lages preparatoires, etc.
3 - Indication de la phase de tirage :
Cette indication sert à commencer le comptage
de la gache de tirage après l'obtention du premier exemplaire
conforme.
Par cette indication, on remet à zero l'un des
compteurs du dispositif de calcul 4, affecte au comptage de la
phase de tirage.
Dans le cas d'un passage automattque en phase
de tirage, cette indication de la phase de tirage devient
inutile.
Les diverses indications fournies par le dispo
sitif de calcul ~ sont affichees sur l'ecran 10 et peuvent
etre imprimees par une imprimante 11 ou encore etre mises en
memoire dans une memoire de masse telle qu'un disque magnetique,
pour etre exploitees par un ordinateur par exemple de comptabi-
lite, à des fins de comptabilite, de facturation ou de statis-
tique.
Dans le cas general, il est possible d'associer
le dispositif de calcul ~ à plusieurs groupes de periphériques
~0 en parallèle, tels que des ~roupes de capteurs, de bascules de
balances de précision et de claviers avec ecrans et impr
mantes, pour surveiller le fonctionnement de plusieurs
machines ou presses et notamment de plusieurs rotatives.
Le-dispositif de calcul 4 qui est, par exemple,
un ordinateur, un mini-ordinateur ou un microprocesseur
equipé de ses mémoires, vive~ et mortes, de ses re~istres,
etc., re~oit les differents signaux de mesure :
- le signal t du ou des capteurs 5
- les signaux des poids cumules PO, Pl; P de~0 la bascule 7,
les signaux Plo, Pll .~. de la ba a
précision 8.
A partir de la laize L, du developpement ~ et
du nombre de bandes n ainsi que du grammage g du papier imprime,
le dispositif de calcul 4 d~termine le poids d'un exemplaire :
n x L x D x ~. A partir du poids P fourni par la bascule 7, il
determine le nombre d'exemplaires mis au rebut soit :
p
n . L . ~ . g
~0 Le dispositif 4 determine la quantite Ql d'exem-
plaires conformes. Cette quantite est la difference entre le
nombre Q2 d'exemplaires imprimes et le nombre Q4 d'exemplaires
mis au rebut pendant la phase de tirage, augmentee de la
quantite Q3 de rebut pendant la phase de reglage (comme le
poids est cumule on a : Q3 + Q4 = n L D g)
Suiva~t les cas, il est interessant de connaître
et d'enregistrer le nombre d'exemplaires imprimes, y compris
les exemplaires Q3 ayant servi aux reglages de mise en route
(phase de calage).
Dans ces conditions, on obtient une information
approch~e en utilisant le poids th~orique d'un exemplaire
(poids de papier eventuellement corrige par le poids theorique
de l'encre). Le comptage des premiers exemplaires est fait
en divisant le poids fourni par la bascule 7, par le poids
theorique. Puis, dès que l'on dispose d'un ou plusieurs exem-
plaires en sortie de machine, on d~termine leur poids par la
balance de precision ; cette information est fournie au
dispositif de calcul ~ qui substitue cette valeur au poids
theorique tout en verifiant que la valeur pratique est une
~0 valeur plausible, clest-à-dire qui se situe entre certaines
limites par rapport au pOias theorique.
En cours de travail, l'ecran d'affichage
permet de suivre l'évolution de la ~abrication. De plus, l'ecran
peut être utilise pour signaler les incidents ou l'approche de la
fin de la fabrication.
Enfin, à la fin d'une fabrication, l'imprimante 11
imprime les diverses indications relatives à la fabrication,
par exemple :
- le numero du dossier
- la nature du papier
- la laize
- le grammage
- le nombre de bandes
- la gache de calage
- la gâche en cours d'impression
- le poids consomme
- la quantite demandee
- le nombre de bons exemplaires.
A titre d'information, on donnera ci-après quelques
definitions :
La gâche de calage correspond au poids des
exemplaires produits jusqu'à l'entree dans la phase de tirage.
Cette gâche est exprimee en poids et en nombre de tours.
La gâche de tirage correspond à la difference
entre le poids de la gâche totale et le poids de la gâche de
calage.
Cette gache est exprimee en poids et en pour-
centage du nombre de tours demandes (poids de la gache tirage
divise par le poids d'un exemplaire "p", divise par le nombre
de-tours demandes).
Le poids consomme est egal au nombre de tours
multiplie par : n . L . D . g . (poids theorique d'un exemplaire~
plus le poids des bobineaux, des macules, etc.
L'enregistrement magnetique realise par l'enre-
gistreur 12 peut comporter les memes indications en vue de leur
exploitation par un ordinateur.
A titre d'e~emple, il a ete realise une installa-
tion ayant les caracteristiques suivantes dans une application
à une rotative.
Bascule :
1 0
charge maximale : 1 500 kg
precision : 3000 divisions
soit 500 g/division
temps de mesure : 0,5 sec
Balance de precision :
charge maximale : 1 200 g
precision : 1 centigramme
Unite de calcul comprenant :
- un microprocesseur z 80
- une memoire PROM
- une memoire CMOS (4 Koctets)
- un clavier
- une console d'affichage adressee par ~ones,
une imprimante
- une memoire de masse.
De facon generale, l'installation selon l'inven-
tion, est applicable non seulement aux imprimeries de presse
ou de labeur à presses typographiques, helio, offset, mais
également à toute machine ou chaîne de fabrication de pièces
entraînant un rebut en fin de chaîne de fabrication.
- ~eferences utilisees dans la description :
PO : poids initial (tare)
Pl : poids-du rebut à la fin de la phase de reglage
et de-mise en route.
P : poids du rebut variable en cours de tirage,
Plo : poids reel d'un (ou plusieurs) exemplaires
au debut de la fabrication,
Pll : poids reel d'un (ou plusieurs) exemplaires
en cours de fabrication,
Ql : quantite demandee (quantite d'exemplaires
conformes)
Q~ : quantite -Eabriquee comprenant les exemplaires
conformes et ceux mis au rebut,
Q3 : quantite mise au rebut pendant la phase ini
tiale de reglage,
Q4 : quantite mise au rebut pendant la phase de
fabrication,
' J 40 n : nombre de bandes,
L : largeur de la laize
D O développement de l'exemplaire
g : grammage du papier
t : nombre de tours d'lmpression.
