Installation de découpage rotatif

Abstract

 L'installation de découpage rotatif comprend, un organe de contrôle et de finition du découpage (18) est agencé entre la station de découpage (15) et la station de réception (20). Cet organe de contrôle et de finition du découpage comporte des moyens de transport des découpes de boîtes constitués par des transporteurs inférieurs à courroie (21, 22) disposés côte à côte dans la largeur de l'installation. Une série de ces transporteurs inférieurs à courroie (21) sont placés en regard des moyens d'action sur les pattes des découpes de boîtes alors que l'autre série de ces transporteurs inférieurs à courroie (22) sont placés de part et d'autre desdits moyens d'action. La deuxième série des transporteurs inférieurs à courroie (22) est associées à des transporteurs supérieurs (41). Des chambres à dépression (37, 38) sont agencées au-dessous des brins supérieurs (34) des courroies des transporteurs inférieurs à courroie (21, 22). Des moyens d'action sur les pattes des découpes de boîtes sont constitués par des outils rotatifs supérieur (39) et inférieur (54). Les outils rotatifs supérieurs (39) comportent au moins une protubérance aménagée sur leur circonférence. Cette protubérance agit conjointement avec un fraisage usiné dans la circonférence des outils rotatifs inférieurs (54). Les moyens de laminage des découpes de boîtes sont constitués par un cylindre de pression (40) agissant sur les découpes de boîtes en les pressant contre le brin supérieur (34) des transporteurs inférieurs (21, 22), ledit brin supérieur étant supporté par une tablette d'appui (35).

Description

[0001] La présente invention a pour objet une installation de découpage rotatif destinée à travailler une matière, telle que du papier ou du carton.

[0002] Dans le domaine de la transformation du papier ou du carton en vue de confectionner des emballages, on utilise déjà des machines qui comprennent en général, disposées l'une à la suite de l'autre dans l'ordre, une station d'alimentation,une station de conditionnement du matériau à traiter, une ou plusieurs stations d'impression, une station de gaufrage, refoulage et découpage et enfin une station de réception des objets confectionnés par la machine. L'une des conditions importantes devant être respectée, par de telles machines pour obtenir une découpe de boîte utilisable sans problèmes sur la machine de conditionnement à laquelle est destinée la production des découpes de boîtes, concerne l'assurance de la bienfacture du découpage.

[0003] Dans ces machines, la station de gaufrage, refoulage et découpage est généralement constituée par des bâtis latéraux dans lesquels sont insérées, l'une à la suite de l'autre, des cassettes équipées avec des outils rotatifs de gaufrage, de refoulage et de découpage. La cassette pour l'opération de gaufrage est munie d'un outil de gaufrage supérieur cylindrique, généralement l'outil femelle, et d'un outil de gaufrage inférieur rotatif, l'outil mâle. La cassette pour l'opération de refoulage possède un outil de refoulage supérieur cylindrique, généralement l'outil mâle, et d'un outil de refoulage inférieur rotatif, l'outil femelle. La cassette pour l'opération de découpage possède un outil de découpage supérieur cylindrique, généralement l'outil mâle, et d'un outil de découpage inférieur rotatif qui présente une surface cylindrique lisse.
En règle générale, les opérations de gaufrage et de refoulage sont bien maîtrisées et ne posent pas de problème. Il n'en est pas de même avec l'opération de découpage. En effet, cette opération de découpage, qui peut être réalisée suivant en tous cas deux principes de découpage, est fortement dépendante de la qualité du papier ou du carton que l'on désire travailler. Un autre facteur à prendre en compte réside dans le fait de la déformation des outils utilisés. Cette déformation, en particulier un flambage, provient des contraintes thermiques engendrées par les frottements dans les paliers des cassettes et dans les organes mécaniques d'entraînement des outils. Pour comprendre l'influence d'un flambage, même très peu prononcé des outils, il convient d'expliquer les deux principes de découpage. Le premier de ces principe procède du cisaillement du papier ou du carton à l'endroit de la coupe. Pour mettre en oeuvre ce principe, on utilise un outil supérieur rotatif dont la surface cylindrique est usinée de façon à présenter des filets de section sensiblement rectangulaire disposés en fonction de la forme et des dimensions des découpes de boîtes à réaliser. Cet outil supérieur travaille conjointement avec un outil inférieur rotatif qui présente lui aussi des filets de section sensiblement rectangulaire selon une disposition conjuguée par rapport à celle de l'outil supérieur, avec cependant un léger décalage de façon à ce que les arêtes de deux filets coactifs se chevauchent quelque peu. Pour que la coupe puisse se produire, il est nécessaire que l'entraxe entre les deux outils soit déterminé de manière très précise pour ménager entre les faces actives des filets des deux outils respectifs une distance qui soit telle que le cisaillement du papier ou du carton soit réalisé. Cette distance, qui dépend entre autres de la qualité du matériau travaillé, est comprise entre 0,05 et 0,2 millimètres suivant l'épaisseur du papier ou du carton.

[0004] Le second de ces principe procède de l'écrasement du papier ou du carton à l'endroit de la coupe. Pour mettre en oeuvre ce principe, on utilise un outil supérieur rotatif dont la surface cylindrique est usinée de façon à présenter des filets de section sensiblement triangulaire disposés en fonction de la forme et des dimensions des découpes de boîtes à réaliser. Cet outil supérieur travaille conjointement avec un outil inférieur rotatif qui présente quant à lui une surface cylindrique lisse. Pour que la coupe puisse se produire, il est nécessaire que l'entraxe entre les deux outils soit déterminé de manière très précise pour ménager entre les faces actives des deux outils respectifs une distance qui soit telle que l'écrasement du papier ou du carton soit réalisé. Cette distance, qui dépend entre autres de la qualité du matériau travaillé, est comprise entre 0 et 0,01 millimètres.

[0005] Alors même que la précision de la distance devant exister entre les faces actives des outils est respectée, les problèmes de flambage et d'usure des outils entraînent une perte de cette précision qui conduit à une mauvaise qualité du découpage et provoque même, dans certaines zones de découpage, des absences de coupe complète, incontrôlables et bien entendu inacceptables.

[0006] La présente invention a pour but de supprimer les inconvénients précités de manière à produire des découpes de boîtes exemptes de tout défaut de découpage. Ce but est atteint par une machine de découpage rotatif conforme à ce qu'énonce la revendication 1.

[0007] Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, à l'aide des dessins annexés dans lesquels :

• La figure 1 est une vue générale schématique, de profil, de la station de gaufrage, refoulage et découpage d'une machine de fabrication d'emballages équipée d'un organe de contrôle et de finition du découpage,
• La figure 2 est une vue schématique, de profil, d'un organe de contrôle et de finition du découpage,
• La figure 3 est une vue en plan de la figure 2,
• La figure 4 est une vue en perspective d'une partie active de l'outil supérieur de contrôle et de finition du découpage travaillant sur une première patte d'une découpe de boîte,
• La figure 5 est une vue en perspective d'une partie active de l'outil supérieur de contrôle et de finition du découpage travaillant sur une seconde patte d'une découpe de boîte et,
• La figure 6 est une vue en coupe partielle d'une partie active des outils supérieur et inférieur de contrôle et de finition du découpage.

[0008] La figure 1 est une vue générale schématique, de profil, de la station de gaufrage, refoulage et découpage 1 d'une machine de fabrication d'emballages équipée d'un organe de contrôle et de finition du découpage 18.

[0009] La station de gaufrage, refoulage et découpage 1 se compose d'un module de contrôle de qualité de l'impression 2 suivi d'un dispositif de guidage et de conditionnement 3 de la bande de carton 4. La bande de carton 4 passe ensuite dans un groupe d'introduction 5 comprenant des rouleaux d'entraînement 6 et 7 et des rouleaux de renvoi 8. Ce groupe d'introduction 5 précède une première cassette de gaufrage 9 équipée d'outils rotatifs supérieur 10 et inférieur 11. Cette cassette 9 est suivie par une cassette de refoulage 12 munie quant à elle d'outils rotatifs supérieur 13 et inférieur 14. La cassette de refoulage 12 précède la cassette de découpage 15 comportant un outil supérieur de coupe rotative 16 et une enclume rotative inférieure lisse 17. La cassette de découpage 15 est quant à elle suivie d'un organe de contrôle et de finition du découpage 18 pouvant lui aussi être inséré dans une cassette 19 de construction similaire à celle des cassettes de gaufrage 9, de refoulage 12 et de découpage 15. Les découpes de boîtes confectionnées dans la station de gaufrage, refoulage et de découpe 1 sont ensuite séparées latéralement et longitudinalement l'une de l'autre dans une station de séparation 20 puis réceptionnées dans une station de réception (non représentée).

[0010] La figure 2 est une vue schématique, de profil, d'un organe de contrôle et de finition du découpage 18 placé à la suite de l'outil supérieur de coupe rotative 16 et de l'enclume rotative inférieure lisse 17 de la station de découpage 15.

[0011] L'organe de contrôle et de finition du découpage 18 comprend un organe de transport composé d'une pluralité de transporteurs à courroie 21 et 22 disposés côte à côte dans la largeur de la machine (voir figure 3). Les courroies des transporteurs à courroie 21 et 22 sont entraînées par un rouleau commun 23 s'étendant entre les bâtis latéraux du dispositif et elles passent, dans leur circuit inférieur, autour de deux rouleaux ou galets de renvoi 24 et 25. De façon à autoriser le transport des découpes de boîtes 60 (voir figure 3), les deux extrémités des transporteurs à courroie 21 et 22 sont équipées de rouleaux ou galets de petit diamètre 26 et 27. Les transporteurs à courroie 21 sont agencés de façon à ne pas entrer en conflit avec l'outil rotatif inférieur de contrôle et de finition 28. A cet effet, leurs courroies respectives passent autour de deux rouleaux ou galets d'extrémité 29 et 30 de petit diamètre situés au voisinage de l'outil 28 et autour de trois autres rouleaux ou galets de renvoi 31, 32 et 33. Le brin supérieur 34 des courroies des transporteurs à courroie 21 et 22 passe sur une première et une seconde tablette d'appui 35 et 36. Pour assurer un meilleur transport des découpes de boîtes 60, on a prévu d'installer des chambres à dépression 37 et 38 au-dessous des tablettes d'appui 35 et 36. Le coeur de l'organe de contrôle et de finition du découpage est constitué par l'outil rotatif supérieur de contrôle et de finition du découpage 39 qui coopère avec l'outil rotatif inférieur de contrôle et de finition du découpage 28 et par un cylindre de pression 40 agissant sur les découpes de boîtes 60 de façon à les laminer entre sa circonférence et le brin supérieur 34 des courroies des transporteurs 21 et 22 supporté par la tablette d'appui 35.

[0012] Pour assurer un bon transport des découpes de boîtes 60 dans la zone des outils rotatifs de contrôle et de finition du découpage 28 et 39, on a placé, latéralement entre ceux-ci, en regard des transporteurs à courroie 22, des petits éléments de transport supérieur 41 dont les courroies, entraînées par un rouleau supérieur transversal 42, passent autour des galets 43 et 44 disposés dans l'axe vertical des rouleaux ou galets 29 et 30. Ces éléments de transport supérieur sont solidaires, chacun, d'une joue 45 supportée par des traverses 46 et 47. Les outils rotatifs 28 et 39 sont agencés dans une cassette 19 introduite dans l'échancrure 48 des bâtis latéraux 49 et 50. Cette cassette 19 est équipée de roulettes 51 et 52 guidées par des cornières 53 et 54. Le cylindre de pression 40 peut également être supporté dans des paliers (non représentés) logés dans les bâtis de la cassette 19. Il est à remarquer que ce cylindre de pression 40 pourrait aussi être supporté dans des paliers logés dans les bâtis latéraux 49 et 50. Après avoir été laminées, les découpes de boîtes 60 sont introduites dans le dispositif de séparation 20 qui comporte un rouleau inférieur 55 et un rouleau ou galet supérieur 56 réglable en pression. Ces deux rouleaux 55 et 56 sont animés d'une vitesse périphérique supérieure à la vitesse linéaire des découpes de boîtes 60 sortant de l'organe de contrôle et de finition du découpage 18 de manière à provoquer la séparation longitudinale de celles-ci avant de les introduire entre les courroies supérieure et inférieure 57 et 58, disposées, de façon connue en éventail, d'un dispositif de séparation latérale 59.

[0013] La figure 4 est une vue en perspective d'une partie active de l'outil supérieur de contrôle et de finition du découpage 39 travaillant sur une première patte 61 d'une découpe de boîte 60 (voir figure 3). L'outil supérieur de contrôle et de finition du découpage 39 est constitué par un corps cylindrique 62 maintenu en position latérale et rotative, par des moyens connus tels que bagues d'arrêt et clavettes, sur un arbre transversal 63. Ce corps cylindrique 62 est agencé de façon à présenter au moins une protubérance 64 dont la géométrie est définie en fonction de la forme de la patte 61 sur laquelle on désire travailler. Dans le cas de cette première patte 61, la protubérance 64 présente une surface composée de deux plans inclinés 65 et 66. Comme indiqué précédemment, la géométrie de la protubérance 64 dépend de la forme de la patte 61 à travailler et de ce fait, les deux plans inclinés 65 et 66 pourront présenter des inclinaisons différentes qui seront déterminées de cas en cas en fonction de l'importance du mouvement vers le bas que l'on désire appliquer à la patte 61. En raison du fait que les pattes 61 et 67 étant des pattes "composées", il est bien entendu que pour la patte 67 (voir figure 3) la protubérance 64 présentera des plans inclinés 65 et 66 dont l'inclinaison sera à l'inverse de celle choisie pour la patte 61. Dans une forme d'exécution de l'outil supérieur 39, le diamètre du corps cylindrique 62 est choisi de manière à ce que la répartition des protubérances 64 sur sa circonférence fasse coïncider celles-ci avec la position des pattes 61 et 67 sur les découpes de boîtes 60 successives arrivant sous l'outil supérieur 39 entraîné en rotation synchronisée avec la rotation des outils de découpage 16 et 17 de la station de découpage 15 précédente, rotation synchronisée obtenue par exemple au moyen d'un train de pignons reliant la commande des outils de découpage 16 et 17 à la commande des outils supérieur 39 et inférieur 54 de l'organe de contrôle et de finition 18. Dans une autre forme d'exécution, on pourrait admettre de ne placer qu'une, voir deux ou plusieurs protubérances 64 sur la circonférence de l'outil supérieur 39 et de le piloter en rotation, à l'aide d'un moteur adéquat de façon à ce que sa vitesse de rotation soit telle que les protubérances 64 viennent successivement en contact avec les pattes 61 et 67 à travailler.

[0014] La figure 5 est une vue en perspective d'une partie active de l'outil supérieur de contrôle et de finition du découpage 39 travaillant sur une seconde patte 68, respectivement 69, d'une découpe de boîte 60 (voir figure 3). Le corps cylindrique 62 de l'outil 39 est agencé de façon à présenter au moins une protubérance 70 dont la géométrie est définie en fonction de la forme de la patte 68, respectivement 69, sur laquelle on désire travailler. Dans le cas de cette seconde patte 68, la protubérance 70 présente une surface simple comprenant un plan incliné 71. Comme indiqué précédemment, la géométrie de la protubérance 70 dépend de la forme de la patte 68 à travailler et de ce fait, le plan incliné 71 présentera une inclinaison qui sera déterminée de cas en cas en fonction de l'importance du mouvement vers le bas que l'on désire appliquer à la patte 68. En raison du fait que les pattes 68 et 69 sont des pattes "simples", il est bien entendu que la protubérance 70 présentera un plan incliné 71 dont l'inclinaison sera dans le même sens pour les deux pattes 68 et 69. Comme pour l'outil supérieur travaillant sur les pattes 61 et 67, le diamètre du corps cylindrique 62 est choisi de manière à ce que la répartition des protubérances 70 sur sa circonférence fasse coïncider celles-ci avec la position des pattes 68 et 69 sur les découpes de boîtes 60 successives arrivant sous l'outil supérieur 39 entraîné en rotation synchronisée avec la rotation des outils de découpage 16 et 17 de la station de découpage 15 précédente. Ici aussi, on pourrait admettre de ne placer qu'une, voir deux ou plusieurs protubérances 70 sur la circonférence de l'outil supérieur 39 et de le piloter en rotation, à l'aide d'un moteur adéquat de façon à ce que sa vitesse de rotation soit telle que les protubérances 70 viennent successivement en contact avec les pattes 68 et 69 à travailler.

[0015] La figure 6 est une vue en coupe partielle d'une partie active des outils supérieur et inférieur de contrôle et de finition du découpage 39 et 54. Dans cette figure, on a représenté la protubérance 70 de l'outil supérieur 39 en action sur la patte 69 de la découpe de boîte 60. La protubérance 70 de l'outil supérieur 39 agit conjointement avec l'outil inférieur 54 par le truchement d'un fraisage 72 aménagé dans la circonférence de cet outil inférieur 54. La dimension de ce fraisage 72 est choisie de telle sorte qu'un jeu périphérique 73 soit réalisé tout autour de la protubérance 70 de l'outil supérieur 39. Le but de ce jeu périphérique 73 est de permettre une action efficace sur la patte 69, cela même dans le cas d'une variation de la position relative de la patte 69 par rapport à la protubérance 70, ce qui peut arriver par exemple lors de défectuosités de repérage provenant du transport des découpes de boîtes 60 entre la sortie de la station de découpage 15 et l'organe de contrôle et de finition du découpage 18. Toutes les pattes 61, 67, 68 et 69, ayant été travaillées par l'organe de contrôle et de finition du découpage 18, seront laminées par le cylindre de pression 40 de telle façon que chaque découpe de boîte 60 présente à nouveau un plan parfaitement uniforme nécessité par leur transport ultérieur vers la sortie de la machine de confection de découpes de boîtes. Il est à remarquer que les diverses protubérances 64 et 70 ainsi que les fraisages 72 pourraient être réalisés non pas par usinage direct dans les corps cylindriques 62 des outils supérieur 39 et inférieur 54 mais être usinés dans des éléments particuliers qui seraient ensuite rapportés aux endroit adéquats sur les circonférences des deux outils. Dans ce cas, il serait possible de choisir une matière différente pour ces éléments particuliers, par exemple une matière plus facile à usiner telle que du plastique, de la fibre ou un caoutchouc de dureté suffisante. De plus, on pourrait imaginer que les protubérances 64 et 70 ne présentent pas une surface unie mais une surface composée d'une succession de petits plots ou de tétons de façon à n'agir que sur des endroits donnés des pattes 61, 67, 68 et 69 à travailler.

[0016] L'utilisation d'une installation de découpage rotatif telle que celle qui vient d'être décrite permet d'assurer une production optimale, sans aucun défaut de coupe, de découpes de boîtes de par le fait que la coupe du papier ou du carton au niveau des diverses pattes des découpes de boîtes est simultanément contrôlée et parachevée, en cas de coupe imparfaite ou incomplète et cela en choisissant l'importance de la déformation des pattes 61, 67, 68 et 69 en adaptant la hauteur des protubérances 64 et 70. En raison de l'existence du jeu périphérique 73, il n'est pas nécessaire de prévoir une grande précision dimensionnelle pour les protubérances 64 et 70 ainsi que pour les fraisages 72 ce qui permet de réaliser des outils supérieur 39 et inférieur 54 à un coût relativement bas.

[0017] De nombreuses améliorations peuvent être apportée à cette installation de découpage rotatif, dans le cadre des revendications.

Revendications

1. Installation de découpage rotatif destinée à travailler une matière, telle que du papier ou du carton comprenant, disposées l'une à la suite de l'autre dans l'ordre, une station d'alimentation, une station de conditionnement du matériau à traiter, une ou plusieurs stations d'impression, une station de gaufrage, refoulage et découpage et enfin une station de réception des objets confectionnés par la machine, caractérisée en ce qu'un organe de contrôle et de finition du découpage (18) est agencé entre la station de découpage (15) et la station de réception (20), ledit organe de contrôle et de finition du découpage comprenant des moyens de transport des découpes de boîtes, des moyens d'action sur les pattes (61, 67, 68 et 69) des découpes de boîtes (60) et des moyens de laminage des découpes de boîtes (60).

2. Installation de découpage rotatif selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de transport des découpes de boîtes (60) sont constitués par des transporteurs inférieurs à courroie (21, 22) disposés côte à côte dans la largeur de l'installation, une série de ces transporteurs inférieurs à courroie (21) étant placés en regard des moyens d'action sur les pattes (61, 67, 68, 69) alors que l'autre série de ces transporteurs inférieurs à courroie (22) sont placés de part et d'autre desdits moyens d'action, en ce que la deuxième série des transporteurs inférieurs à courroie (22) est associées à des transporteurs supérieurs (41) placés eux aussi de part et d'autre des moyens d'action et en ce que des chambres à dépression (37, 38) sont agencées au-dessous des brins supérieurs (34) des courroies des transporteurs inférieurs àcourroie (21, 22).

3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'action sur les pattes (61, 67, 68, 69) sont constitués par des outils rotatifs supérieur (39) et inférieur (54), les outils rotatifs supérieurs (39) comportant au moins une protubérance (64, 70) aménagée sur leur circonférence, ladite protubérance (64, 70) agissant conjointement avec un fraisais (72) usiné dans la circonférence des outils rotatifs inférieurs (54), la géométrie de ladite protubérance (64, 70) étant déterminée par la forme des pattes (61, 67, 68, 69) à travailler.

4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de laminage des découpes de boîtes (60) sont constitués par un cylindre de pression (40) agissant sur les découpes de boîtes (60) en les pressant contre le brin supérieur (34) des transporteurs inférieurs (21, 22), ledit brin supérieur étant supporté par une tablette d'appui (35).

5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'action sur les pattes (61, 67, 68, 69) sont aménagés dans une cassette (19).

6. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'action sur les pattes (61, 67, 68, 69) et les moyens de laminage des découpes de boîte (60) sont aménagés dans une cassette (19).

7. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la protubérance (64) destinée à agir sur les pattes "composées" (61, 67) comporte deux plans inclinés (65, 66) et en ce que la protubérance (70) destinée à agir sur les Pattes "simples" (68, 69) comporte un seul plan incliné (71).

8. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les outils rotatifs supérieur (39) et inférieur (54) comprennent une pluralité de protubérances (64, 70) et de fraisages (72) répartis sur leur circonférence en fonction de la position respective des pattes (61, 67, 68, 69) sur les découpes de boîtes (60).

9. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les fraisages (72) sont usinés de façon à laisser un jeu périphérique (73) tout autour des protubérances (64, 70).

10. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les protubérances (64, 70) et les fraisages (72) sont usinés dans des éléments particuliers rapportés sur la circonférence de l'outil supérieur (39).

Dessins