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Méthodologie optique

Introduction

Les machines à papier, onduleuses, rotatives imprimantes et autres machines utilisées sur des lignes de production par procédé en continu ont en commun le fait que l'alignement constitue un aspect critique de leur programme d'entretien, tout autant que de leur qualité de production. Et, dans la très grande majorité des cas, c'est l'utilisation d'équipement optique qui s'avère la méthode la plus appropriée pour établir et maintenir des conditions d'alignement optimales.

Alignement

Le fait d'aligner correctement une machine contribue à réduire les problèmes d’opération et, par conséquent, favorise une production plus efficace et plus rapide, tout en améliorant la qualité du produit; d'où l'importance de disposer de références extrêmement fiables lorsque vient le temps de procéder à l'alignement de machines impliquant la production et la manutention de feuilles de grande dimension ou en bobines.

Or, la meilleure référence pour aligner ce type d’équipement est l'axe longitudinal de la machine ou une représentation fiable de cet axe, soit une ligne de repère. De plus, pour établir un point de référence approprié, il est important de tenir compte de la façon dont la machine a été conçue: ainsi, la ligne de repère qui sera utilisée sera soit parallèle à l’axe longitudinal de la machine (ligne de repère décalée), soit perpendiculaire à cet axe (ligne de repère transversale).

L’alignement adéquat de l'équipement peut aider à solutionner plusieurs problèmes typiques de ces machines, comme par exemple:

• Déviations de la feuille
• Déchirures de feuilles
• Bordures détendues
• Diminution de la largeur effective
• Épaisseur non-uniforme
• Électricité statique
• Problèmes de registre d'impression
• Problèmes de bobinage/débobinage
• Délaminage des couches
• Déformation des flûtes

Équipement optique

L'expression "équipement optique" désigne les instruments optiques ainsi que les outils auxiliaires qui sont utilisés pour effectuer les mesures. L'usage de fils de piano, de rubans, de fils à plomb et de niveaux à bulle d'air ne répond plus aux besoins actuels de l’industrie. Avec le développement de l’équipement, la méthode optique est devenue rentable, efficace, flexible et d’une précision qui ne peut être obtenue avec aucune autre méthode; c’est sans doute pour ces raisons qu’elle fait aujourd’hui l’unanimité dans le domaine.

Les instruments optiques utilisés permettent d’obtenir des plans ou des lignes de visée (LDV) perpendiculaires entre eux, horizontalement et verticalement, qui serviront par la suite à la cueillette de données, au moyen d’instruments auxiliaires mis en contact direct avec la composante; la position exacte de chacune des composantes pourra ainsi être vérifiée par rapport à un point de repère défini.

Ligne de repère décalée

La meilleure référence pour une machine à papier est une ligne représentant l'axe longitudinal de la machine --donc parallèle à cet axe-- et décalée par rapport à l'équipement, pour en faciliter l'utilisation; d'où l'appellation "ligne de repère décalée". Une ligne de repère est identifiée au plancher par une série de rondelles ou de manchons encastrés.

En utilisant la ligne de repère et l’équipement optique, on peut établir la relation de chacune des composantes avec un point de référence commun et éliminer ainsi l'accumulation d'erreurs qui survient lorsqu'on effectue un alignement de rouleau à rouleau, par exemple.

L’utilisation d’une ligne de repère décalée donne aussi la possibilité d'établir la relation entre deux composantes qui sont éloignées l'une de l'autre, ou encore entre une composante existante et une autre qui n'est pas encore installé à ce moment. Des composantes qui seront alignées par rapport à un repère commun seront, de ce fait, alignées entre elles.

Ligne de repère transversale

Les machines dites "à support libre" comportent certaines caractéristiques pouvant compromettre la précision des lectures d'alignement. En effet, elles reposent sur des fondations au lieu du plancher de l'usine. Ces machines peuvent donc se déplacer de façon indépendante, selon les changements de température reliés aux opérations. Par conséquent, dans de telles conditions, les lectures prises à même des repères encastrés dans le plancher risquent d’être faussées, précisement à cause de ces mouvements d'origine thermique. Dans ce cas, le plancher ne peut être considéré comme un endroit convenable pour l’établissement d'un repère devant représenter un point de l'axe longitudinal de la machine.

Une méthode fiable pour l’obtention de données précises pour ce genre de machine consiste à installer les références axiales à même les plaques de fondation, ou sur les poutres transversales, perpendiculairement à l’axe longitudinal de la machine; ceci permet d'obtenir une ligne de repère perpendiculaire à l'axe longitudinal de la machine, ou "ligne de repère transversale".

Lorsque la machine subit des changements thermiques, les composantes, le châssis et les plaques de fondation se déplacent ensemble. En installant les manchons d'alignement en acier inoxydable (MAAI) dans les plaques de fondation, le mouvement des rouleaux et des autres composantes peut être suivi pendant la période de refroidissement et les lectures conservent leur exactitude. Il est cependant, primordial de mesurer la position exacte des MAAI, telles quelles (as-built), lorsque la machine et l'édifice sont à la température normale d'opération.

Établissement d'une ligne de repère

Le positionnement précis de la ligne de repère est essentiel à un alignement optimal. Ce doit être une représentation exacte de l’axe longitudinal de la machine. Il faut de plus, tenir compte des déplacements de la machinerie causés par les variations de température de l’édifice, selon qu’il s'agit d'une période d’activité ou d’arrêt. Les MAAI servant à établir la ligne de repère doivent donc être correctement mis en place afin d’assurer un suivi rigoureux de l’alignement de la machine. De fait, ils doivent être fixés solidement à la machine ou installés sur les poutres d'acier de l'édifice, afin de se déplacer avec l'édifice et la machine.

Une ligne de repère ne peut habituellement pas être installée lorsque la machine est en marche car des lectures doivent être effectuées afin de déterminer la position exacte de l'axe central de chacune des sections de la machine, après quoi, ces données sont analysées en vue de déterminer le meilleur emplacement pour la ligne de repère. Enfin, des trous sont percés dans le plancher ou dans les plaques de fondation et les MAAI sont cimentés en place de façon permanente, au moyen de résine époxyde.

Calibrage des instruments

OASIS calibre tous ses instruments optiques régulièrement et les éléments critiques sont calibrés après chaque usage, en plus d'être vérifiés sur place, au besoin. Les tolérances utilisées par OASIS pour le calibrage des instruments optiques sont les suivantes :

Niveau de précision: à une seconde d'arc (0.001" sur une distance de dix-sept pieds).
Micromètre: à 0.001" sur tout son registre de 0.200".
Lunette d'alignement transversale: à deux secondes d'arc.

Inspection de l'attribut de perpendicularité

Un instrument à deux lunettes d'alignement orthogonales (ILAO), appelé l'instrument de contrôle, est placé ("bucked-in") le long d'une ligne décalée, parallèle aux mires optiques qui se trouvent sur la ligne de repère. Un deuxième ILAO est placé de façon à ce qu'on puisse faire une collimation entre sa lunette d'alignement transversale et la lunette d'alignement principale de l'instrument de contrôle. Ceci crée une ligne de visée (LDV) perpendiculaire à la ligne de repère. Un instrument de mesure (règle ou mire optique) est alors placé sur le côté de la composante, puis nivelé par rapport au sol afin de trouver la tangente horizontale. Des lectures sont ensuite effectuées à chaque extrémité de la composante et sont comparées mathématiquement afin de déterminer la valeur et la direction du désalignement de la composante, à l'égard de l'attribut de perpendicularité.

Inspection de l'attribut de niveau

Un instrument à deux lunettes d'alignement orthogonales (ILAO) ou une lunette d'alignement de nivellement (LAN) est positionné de façon à obtenir une ligne de visée (LDV) sans obstruction, en direction des deux extrémités d'une composante, puis, l'ILAO (ou la LAN) est nivelé par rapport au sol. Un instrument de mesure est ensuite placé au-dessus ou en dessous de la composante, selon l'emplacement de l'instrument optique, et il est nivelé par rapport au sol afin de trouver la tangente verticale. Des lectures sont ensuite effectuées à chaque extrémité de la composante et sont comparées mathématiquement afin de déterminer la valeur et la direction du désalignement de la composante, à l'égard de l'attribut de niveau.

Inspection des lignes d'entraînement et des transmissions

Étant donné l'existence de différents types de lignes d'entraînement et de transmissions, plusieurs méthodes peuvent être utilisées afin d'établir une ligne de référence pour ces composantes. Généralement, c'est la ligne de repère de la machine qui sert de référence. Or, les entraînements doivent être alignées avec la composante entraînée mais celle-ci peut ne pas être perpendiculaire à la ligne de repère de la machine; dans ce cas, c'est la composante elle-même qui servira de référence, à partir de laquelle une ligne de visée décalée sera établie, et l'entraînement sera aligné par rapport à cette nouvelle ligne de visée.

Définitions