Contrôle de la tension en héliogravure : zones, rétroaction et repérage

Le contrôle de la tension en héliogravure est surtout critique sur les presses à bobines. L'héliogravure feuille à feuille n'a pas de problème de tension à résoudre, car chaque feuille est maintenue par des pinces et repérée par des taquets avant et latéraux pendant que la presse est momentanément à l'arrêt sous pression. La rotative héliographique fonctionne différemment. Le support avance à vitesse constante tandis que les rouleaux de contre-pression en caoutchouc appliquent une pression à vitesse synchronisée, et les deux mouvements se combinent en une condition effectivement statique entre le cylindre et la bande. Le repérage multicolore repose donc sur une exigence primordiale : une bande qui avance régulièrement avec une tension stable du dérouleur au réenrouleur.

Zones de tension et leur rôle respectif

Les presses héliographiques divisent généralement le contrôle de tension en quatre zones : déroulage, traction d'entrée, traction de sortie et réenroulage. Des rouleaux caoutchouc motorisés séparent ces zones. La zone d'impression s'étend du rouleau d'entraînement d'entrée au rouleau d'entraînement de sortie, et l'exigence y est une tension constante, car seule une valeur constante peut maintenir le repérage. La tension de déroulage existe pour servir la zone d'impression. Le dérouleur doit libérer la bobine et fournir une tension stable quel que soit le diamètre de la bobine, car toute variation au déroulage se propage dans la zone d'impression et se traduit par une erreur de repérage. Le réenroulage fonctionne sous une exigence plus souple, puisque tous les groupes de couleur ont déjà imprimé à ce stade. Selon l'objectif de qualité, un réenrouleur peut fonctionner à tension constante ou à tension variable, et le schéma familier de tension décroissante appartient au second groupe. Une tension de réenroulage variable peut perturber le dernier groupe de couleur, c'est pourquoi les presses insèrent un rouleau caoutchouc motorisé pour isoler les deux zones. La zone d'impression reste alors à tension constante tandis que le réenroulage diminue. Segmenter le contrôle tout en coordonnant l'ensemble est l'idée centrale de la conception de la tension de bande sur toute presse rotative, y compris en héliogravure.

Détection et rétroaction de la tension

Chaque zone dispose généralement de son propre matériel de détection. Les rouleaux à capteur de force, constitués de jauges de contrainte ou d'éléments capacitifs, mesurent directement la tension. Les rouleaux flottants associés à des potentiomètres mesurent plutôt la position, en suivant l'emplacement de la bande dans le trajet du rouleau. Les deux approches jouent des rôles différents. Les rouleaux à capteur de force réagissent rapidement, mais ils corrigent difficilement l'instabilité provenant de la bobine elle-même, comme un enroulement non circulaire. Les régulateurs de position ne mesurent jamais la tension, mais ils maintiennent la bande à un point stable dans le trajet du rouleau flottant et gardent ainsi une tension régulière. Cette capacité à amortir les fluctuations causées par des bobines d'entrée de mauvaise qualité est ce qu'un rouleau à capteur de force ne peut égaler.

Actionneurs de tension

Les actionneurs courants comprennent les embrayages ou freins électromagnétiques et à poudre magnétique, les embrayages et freins pneumatiques, et les servomoteurs. Les anciennes lignes à entraînement par engrenages utilisent également de petits moteurs d'actionnement sur un réducteur à 360 degrés. La théorie de la commande classe ces dispositifs en différentes catégories. Un embrayage ou un frein se comporte comme un élément linéaire du premier ordre, mais le segment linéaire n'occupe qu'une partie de sa courbe de réponse ; les extrémités supérieure et inférieure restent quasi linéaires, de sorte que ce type d'actionneur présente toujours une limitation. Un servomoteur est un élément du second ordre et, selon la théorie de la commande actuelle, peut être réglé à la fois pour la stabilité et la poursuite. C'est pourquoi les systèmes de tension avancés entraînent directement la bande avec des servomoteurs.

Compensation de la perte de vitesse sur la bande

Trois facteurs réduisent la vitesse de synchronisation mécanique : la pression d'impression appliquée sur toute la largeur de la bande, le frottement au contact des rouleaux guides, et la traînée des roulements rigides. La pression d'impression du rouleau caoutchouc à chaque poste couleur domine, et parmi toutes les méthodes d'impression, l'héliogravure applique la pression la plus élevée lors du transfert. La dureté du rouleau et la pression sont adaptées au support. Le film utilise généralement un rouleau de 65 à 70 Shore à une pression unitaire de 900 kg/m. Le papier utilise 70 à 80 Shore à 1800 kg/m. Le carton utilise 80 à 90 Shore à 4500 kg/m. Un rouleau plus souple sous pression plus élevée provoque une perte de vitesse plus importante.

La solution traditionnelle augmente le diamètre du cylindre gravé à chaque poste. Comme la vitesse linéaire est égale à 2πrn, une presse peut corriger la vitesse du cylindre gravé soit en modifiant la vitesse de rotation n, ce que font les presses d'héliogravure à entraînement par servo, soit en modifiant le diamètre du cylindre, méthode utilisée depuis plus de vingt ans. Les incréments de diamètre de 0,02 à 0,03 mm, et parfois 0,04 mm, proviennent de l'expérience accumulée plutôt que d'un calcul précis. Les supports diffèrent, les largeurs de pression diffèrent, et donc la perte de vitesse diffère, ce qui signifie que la valeur de compensation idéale devrait également différer. Un incrément fixe n'est au mieux qu'une approximation.

Lorsque les constructeurs de presses nationaux ont développé des machines d'héliogravure à servo, ils s'attendaient à abandonner l'incrément de diamètre, en estimant que le réglage de vitesse du servo pouvait absorber le décalage à l'avance. La pratique en presse a prouvé le contraire. Même avec une rampe de vitesse servo par poste, conserver l'incrément de diamètre a produit un meilleur repérage que de le supprimer. Les systèmes servo aujourd'hui compensent encore la perte de synchronisation largement par l'expérience, et non par un véritable modèle calculé.

Le repérage repose sur une tension stable

Le contrôle du repérage sur une presse d'héliogravure ne fonctionne que lorsque le contrôle de tension est déjà stable. Une fois les quatre problèmes précédents largement résolus, un repérage précis devient possible. Le repérage est également largement mal compris. Sur les presses à servo, on invoque la résolution d'encodeur en millions de points par seconde et on suppose que le repérage est garanti. En pratique, l'ordinateur ne suit pas la marque de repérage elle-même. Il suit la tendance du mouvement de la marque, un peu comme un tireur anticipe une cible mobile plutôt que de viser l'endroit où se trouve l'oiseau à l'instant. La tendance est la condition préalable au repérage. Perdez le contrôle de la façon dont la marque imprimée se déplace sur la bande et même un encodeur à quatre millions de points ne maintiendra pas l'erreur dans la tolérance.

Déformation de la bande

Les entraînements servo peuvent compenser la perte de vitesse en cours de tirage, mais la déformation du support lui-même n'a toujours pas de correction fiable. Des films de même épaisseur et de même largeur se comportent différemment selon le type de polymère. Le même film à 20 µm et à 40 µm se déforme différemment dans des conditions de séchage identiques. Du papier à 5 pour cent d'humidité et du papier à 8 pour cent d'humidité, même qualité et même épaisseur, présenteront également des chiffres de déformation différents. Traiter ces différences implique de construire un modèle mathématique et de le charger dans le contrôleur de repérage. Sans cette étape, une presse d'héliogravure ne peut protéger le repérage qu'en utilisant des supports plus épais et plus stables dimensionnellement, comme le film PET. En atelier, les opérateurs accusent souvent le cylindre ou le support lorsque la couleur dérive ou que l'erreur de repérage augmente, puis ne trouvent rien de concret à désigner. Cette lacune dans la compensation de déformation en est généralement la cause réelle.