Brevet FR2270062A1 — publié le 19751205

L'invention se rapporte à un appareil pour sectionner des éléments tubulaires en matériau cassant et plus particuliere- ment, quoique non exclusivement, des cannes en verre du type utilisé pour la fabrication d'éléments tubulaires devant être conformés en pipettes. On connaît déjà des appareils pour sectionner les éléments tubulaires travaillant à cadence importante, puisque de l'ordre de 100 tronçons tubulaires à la minute. Ces machines utilisent un carrousel vertical comportant plusieurs postes de coupe périphériques aptes chacun à recevoir une canne en verre disposée verticalement et sur laquelle ne sera effectuée qu'une seule coupe à la fois. Ainsi, chaque fois qu'un tronçon de tube a été sectionné de la canne en verre, celle-ci descend d'une longueur égale à celle du tronçon. Cette façon de procéder nécessite une intervention humaine pour approvisionner manuellement la machine en cannes. De plus, le découpage est effectué au moyen d'un choc thermique, ce qui nécessite un chauffage à chaque poste de coupe et un mécanisme de rupture dynamique. Cette opération nécessite un règlage très délicat, aussi bien des moyens de chauffage que du mécanisme de rupture. Il ressort de ce qui précède que, dans les appareils à sectionner connus actuellement, la cadence de fonctionnement, bien que très substantielle, est limitée à celle du garnissage du carrousel en cannes, ce qui exige une main d'oeuvre permanente et qualifiée, ne serait-ce que pour assurer le règlage du dispositif de rupture. La présente invention a pour but de fournir un appareil à sectionner qui permette de parvenir à une cadence au moins trois fois supérieure à celle des machines les pluséoluées connues à ce jour et qui n'exige qu'un nombre limité d'interventions manuelles et, en d'autres termes, soit entierement automatique. L'appareil selon l'invention comporte un dispositif d'alimentation apte à délivrer un à un des éléments tubulaires stockés horizontalement dans un magasin, un dispositif de striage comportant des moyens mécaniques effectuant sur chaque élément tubulaire n - 1 rayures circulaires divisant ledit élément en n tronçons, des moyens de réception et de guidage des éléments tubulaires rayés, et un dispositif de rupture soumettant les extrémités de chaque tronçon à-des efforts radiaux coplanaires, mais de sens inverses pour les extrémités d'un même tronçon. Dans cet appareil, chaque canne en verre est disposée horizontalement et, de be fait, peut être manipulée très facilement par tout moyen automatique, ce qui permet de prévoir un magasin pouvant contenir une grande quantité de cannes. De plus, la réalisation a deux postes successifs, respectivement du striage, ou rayage, et de la rupture proprement dite de la canne en verre permet de réaliser ces deux opérations par des moyens entièrement mécaniques, donc de règlage relativement facile comparativement à celui de moyens dégageant une énergie calorifique. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, le dispositif de striage est constitué, d'une part, par un barillet horizontal de présentation des éléments tubulaires composé lui-même de supports tournants reliés à des moyens aptes à les entrainer en rotation à vitesse constante et uniforme et, d'autre part, à chaque poste de coupe, par une lame concave et extérieure au barillet formant la partie fixe d'un différentiel dans lequel le porte-satellites est constitué par les supports tournants du barillet précité, les satellites sont constitués par les éléments tubulaires à fractionner et le planétaire par une couronne qui, coaxiale au barillet mais indépendante de celui-ci, est en contact avec chacun des éléments tubulaires, de telle sorte que l'effort de rayage n'entraîne pas de patinage, et est reliée à des moyens aptes à lui communiquer un mouvement de rotation de vitesse uniforme et de sens inverse de celui du barillet. Grâce à cet agencement, chaque canne en verre, maintenue et positionnée par les supports rotatifs du barillet, est entraînée en rotation par lesdits supports en direction de i lame concave et, simultanément, est entraînée en rotation sur elle-même par la couronne planétaire. Grâce à cela, on est certain que la canne en verre, constituant satellite, effectue au moins un tour complet sur elle-m8me devant la lame et, en d'autres termes, est ceinturée sur toute sa périphérie par une rayure circulaire. Avantageusement, les moyens de réception et de guidage des éléments tubulaires rayés sont constitués par deux séries de disques espacés, calés sur des arbres parallèles dont l'un est au-dessous du barillet, au moins chacun des disques extrêmes des deux séries précitées comportant à sa périphérie des alvéoles semi-circulaires séparés du meme pas que les alvéoles des supports rotatifs du barillet. De ce fait, chaque canne en verre est reprise en douceur à la sortie du barillet et est parfaitement maintenue et guidée durant son transport jusqu'au poste de rupture. Dans une forme d'exécution de l'invention, le dispositif de rupture des éléments tubulaires est constitué, d'une part, par les disques des moyens de réception et de guidage agencés de façon que les trajectoires des centres de leurs alvéoles soient tangentes dans le plan contenant les axes de rotation de ces disques et disposés de façon que les disques d'une série soient distants les uns des autres d'une valeur constante, identique pour les deux séries et égale au double de la distance entre deux postes de coupe, et que chaque disque d'une série soit sensiblement dans le prolongement d'un disque de l'autre série et, d'autre part, par des butées verticales disposées au-dessous des postes de coupe, non associés à des disques, et de hauteur telle que le centre de la rayure circulaire venant en contact avec chacune d'elles soit au-dessus du plan contenant les axes de rotation des disques. En d'autres termes, la canne munie de rayures est soumise à des efforts alternés de direction radiale, normale au plan horizontal, appliqués aux extrémités des tronçons qui doivent être découpés, c'est-à-dire sur les zones rayées et aux extrémités initiales de la canne. Ces différents efforts entraînent la cassure de la canne en plusieurs tronçons, suivant une coupe nette et franche. Dans une autre forme de réalisation, le dispositif de rupture des éléments tubulaires est constitué par les disques des moyens de réception et de guidage, agencés de façon que leur entr'axe soit inférieur à la somme des rayons des trajectoires des centres de leurs alvéoles et disposés de façon que les disques d'une série soient distants les uns des autres d'une valeur constante, identique pour les deux séries et égale au double de la distance entre deux postes de coupe, et que les disques soient, alternativement par série, au-dessous d'un poste de coupe, afin que les centres des rayures circulaires de chaque élément tubulaire @@@@@t alternativement décalés, dans le plan horizontal contenant les axes de rotation des disques, en direction de l'un ou l'autre de ces axes de rotation. Dans ce cas, la rupture de la canne en verre en plusieurs tronçons est assurée par des efforts alternés de direction radiale normale au plan vertical. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit,en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet appareil Figure 1 est une vue de face en élévation de l'appareil selon 1 t invention; Figure 2 est une vue en coupe suivant 2-2 de figure î, montrant, à échelle agrandie, la position dans l'espace des différents arbres de l'appareil; Figure 3 est une vue en coupe suivant 3-3 de figure 2 montrant, à échelle encore plus agrandie, la constitution du barillet de l'appareil; Figure 4 est une vue partielle en plan par dessus sensiblement suivant 4-4 de figure 1, montrant les moyens de rupture des cannes en verre;; Figure 5 est une vue partielle en coupe suivant 5-5 de figure 1 montrant, à échelle agrandie, les éléments essentiels du poste de rupture de l'appareil représenté à la figure 1; Figure 6 est une vue partielle en plan par-dessus sensiblement suivant 4-4 de figure 1 montrant une variante de réalisation des moyens de rupture des cannes en verre; Figure 7 est une vue partielle en coupe semblable à la figure 5 montrant, à échelle agrandie, les éléments essentiels du poste de rupture de la variante de figure 5; Figure 8 est une vue partielle de côté montrant, à échelle très agrandie, les éléments essentiels du poste de rayage. Comme montré plus particulièrement à la figure 2, l'appareil selon l'invention comporte un dispositif d'alimentation Â en éléments tubulaires 2, un dispositif de striage 3 comportant des moyens mécaniques effectuant,sur chaque élément tubulaire 2, n-S rayures-circulaires divisant chaque élément en n tronçons, des moyens de réception et de guidage C et des moyens de rupture D.Ces différents moyens sont disposés sur un bâti désigné de façon générale par 3 reposant lui-même sur un châssis inférir^lr t Le dispositif d'alimentation A est essentiellement constitué par une trémie 2 intercalée entre un magasin de stockage 6, pouvant contenir un grand nombre d'éléments tubulaires disposés oorizontalement, et une goulotte de sortie 2, munie de moyens non représentés, obligeant les éléments tubulaires 2 à ne passer qu t un à un dans la goulotte 2- Le dispositif de striage B est constitué essentiellement par un barillet horizontal 8, visible également à la figure 1.Ce barillet est lui-même composé de supports tournants associés, à chacune poste de coupe, à une lame concave En fait, à chaque poste de coupe, les supports tournants sont constitués par une pairle de disques Il comportant à leur périphérie une pluralité d'alvéoles semi-circulaires 12 de rayon sensiblement égal à celui des éléments tubulaires 2 à couper, et séparés les uns des autres par un pas constant E, visible plus particulièrement à la figure 8.Chacun de ces supports Il est calé, comme montré à la figure 3, sur un arbre transversal 15 disposé parallèlement aux éléments tubulaires 2 contenus dans le magasin 6. les disques Il de chaque paire de supports sont disposés de part et d'autre dlune couronne 14 constituant le planétaire d'un différentiel du premier genre dont le portesatellite est constitué par les disques Il les satellites par les éléments tubulaires, et le boîtier fixe par la lame 9. Comme montré aux figures 3 et 8, chaque couronne 14, coaxiale à arbre 2, est constituée par une âme annulaire métallique î4a ceinturée par un bandage élastique 14b apte à venir en contact permanent avec les éléments tubulaires 2 portés par les disques 11. L'âme 14a de la couronne est emmanchée sur la couronne extérieure dtun roulement à rouleau 2, montré en particulier à la figure 3, lui-même emmanché sur un palier constitué par des prolongements latéraux des disques 11. Chaque couronne 14 est en contact permanent avec deux galets moteurs, respectivement 16 et 17, calés sur des arbres 18 et 32 reliés chacun à des moyens moteurs non représentés. Chacun des arbres 18 ou 19 est calé par ses deux extrémités dans des paliers dont la position peut être réglée par rapport au bâti 5. il faut noter, comme le montre en particulier la figure 2, que les galets 16 et 17 sont sensiblement disposés de part et d'autre de la zone radiale de la couronne constituant contrepartie de la lame de coupe 9, afin d'assurer l'indéformabilité de l'arbre 15 lors du rayage et de répartir les efforts de réaction. Chaque lame de coupe 9 est portée par un support 20 monté coulissant dans un palier 22 calé, de manière règlable, sur un arbre 23 parallèle aux arbres 13, 48 et 19. Le support 20 de chaque lame 9 est soumis en permanence à l'action d'un ressort 24 comportant des moyens de règlage 25 tendant à le déplacer radialement en direction du barillet. Le déplacement du support 20 est limité vers l'avant par une butée, constituée par l'écrou des moyens de règlage du tarage du ressort, écrou se vissant sur une tige filetée disposée dans le prolongement du support 20.La lame 9, occupant une position fixe mais pouvant néanmoins être déplacée radialement dans le sens de la flèche 26, en cas d'effort radial trop important, a une concavité dont le rayon R, visible à la figure 8, est sensiblement égal à celui de la trajectoire de la partie extérieure des éléments tubulaires 2 portés par les supports tournants ou disques 11. En fait, cette lame 9 est disposée de façon que son bord tranchant passe à l'intérieur de la trajectoire circulaire précitée pour pouvoir rayer chacun des éléments tubulaires précités. Les moyens de réception et de guidage C des éléments tubulaires rayés sont constitués par deux séries de disques 30 et 31 calées sur deux arbres 32 et 22, parallèles entre eux et aux arbres 2, 18 et 19 précités. Au moins chacun des disques disposés aux extrémités de chacune des deux séries de disques, et dans la présente forme d'exécution, chaque disque des deux séries, comporte une pluralité d'alvéoles semi-circulaires périphériques 34 séparés les uns des autres du même pas 2 que les alvéoles 12 des disques Il constituant les supports tournants du barillet. Lorsque l'appareil est en fonctionnement, l'arbre 13 tourne dans le sens de la flèche 37 des figures 2 et 8 des arbres 18 et 2, de même que les galets 16 et 2 tournant dans le sens des flèches 38 et X à des vitesses uniformes, constantes et ajustables. Du fait de leur contact avec la couronne planétaire 14, les galets 16 et JI entraînent cette dernière à une vitesse tangentielle identique et dans le sens de la flèche 40, c'est-àdire dans le même sens Jz que l'arbre 13. Chaque élément tubulaire quittant la goulotte 2 prolongeant la trémie 2 vient se loger, en plusieurs zones de sa longueur, dans les alvéoles semicirculaire 12 des disques Il qui l'entraînent dans le sens de la flèche 37 de figure 2. Simultanément, la couronne planétaire, associée à chaque paire de disques 11, fait tourner chaque élément tubulaire sur lui-même, comme représenté schématiquement par la flèche 41 à la figure 8. Durant son transfert entre la zone d'alimentation, définie par la goulotte 2, et la zone de rupture, définie par le plan horizontal P contenant les axes géométriques de rotation des arbres 32 et 33, chaque élément tubulaire 2 est guidé dans son déplacement par des guides 42 et 44 enveloppant localement le barillet et les disques 30. Lorsque chaque élément tubulaire 2 passe devant la lame 9, et alors même que cet élément est entraîné en rotation de façon à effectuer devant cette lame au moins un tour sur lui-même, cette dernière réalise sur ledit élément une rayure circulaire iL visible à la figure 8. il en résulte qu'après passage devant la zone de striage, chaque élément tubulaire 2 comporte n-1 rayures pour sa division ultérieure en n tronçons. En quittant la zone de striage, les éléments tubulaires guidés par les guides 43 et 44 et par les deux séries de disques jg et 31 parviennent à la zone de rupture permettant d'assurer la division de l'élément tubulaire initial. Dans une forme de réalisation, montrée plus particulièrement aux figures 1, 2 et 5, le dispositif de rupture est constitué par les disques 30 et 31 des moyens de réception et de guidage et par des butées verticales 50. Comme montré en particulier à la figure 5, les disques et 31, et en particulier leurs arbres 32 et 33, sont agencés de façon que les trajectoires- des centres de leurs alvéoles semi-circulaires 34, trajectoires correspondant au bord extérieur de chaque disque, soient tangentes dans le plan P contenant les axes de rotation des arbres 32 et 33. Par ailleurs, les disques de chaque série, par exemple ceux j2, sont séparés les uns des autres d'une valeur L constante, identique pour les deux séries et égale au double de la distance entre deux postes de coupe.En outre, chacun des disques 30 est disposé dans le prolongement d'un disque 51 de autre série, comme montré à la figure 5. Les butées verticales 2 comportent chacune un alvéole semicirculaire 51 et ont une hauteur telle que le centre de la rayure circulaire venant reposer sur chacun d'eux soit à un niveau supérieur à celui du plan P précité. Enfin, comme le montre la figure 1 les lames 50 sont disposées sous certains postes de coupe, dans les intervalles entre les séries de disques 30 et 31. Lorsqu'un élément tubulaire 2 provenant de la zone de triage, pénètre dans le dispositif de rupture, chacune de ses rayures circulaires #2 vient en contact soit avec l'une des lames 50,soit avec une paire de disques 30-31, tandis que ses extrémités viennent en contact, l'une avec une lame 50 et l'autre avec une paire de disques ~-31. Les arbres 32 et , et en conséquence les disques JQ et , pivotant dans le sens des flèches 54 et , il arrive un moment oU les centres des rayures circulaires 45 venant en contact avec les lames g sont à un niveau nettement supérieur au centre des rayures venant en contact avec les alvéoles 54 des disques 30-jL comme cela est représenté en trait interrompu et de façon exagérée à la figure 1. On congoit aisément que, dans ces circonstances, l'6lément tubulaire 2 en matériau cassant soit soumis à des efforts radiaux de sens alternés qui provoquent son sectionnement dans les zones comportant une rainure circulaire et, celà, suivant une coupe d'autant plus nette que la rayure est profonde et que le matériau est dur.Bien entendu des réceptacles, non représentés aux figures, sont disposés au-dessous de la zone de rupture pour recueillir les tronçons de tube 2a venant d'être sectionnés. Dans une autre forme de réalisation,représentée aux figures 6 et 7, le poste de rupture est agencé pour entraîner le sectionnement de l'élément 2 par déformation de ce dernier dans un plan horizontal et non vertical comme cela vient d'être exposé dans ce qui précède. A cet effet, et comme montré à la figure 7,les disques 30 et jL des deux séries de disques sont calés sur les arbres 32 et ZZ de façon que chacun des disques d'une série soit distant de son homologue d'une valeur L précédemment définie et soit disposé sous un poste de coupe et de telle façon que les postes de coupe successifs soient alternativement associés à un disque 30 ou à un disque 31.Par ailleurs, comme montré particulièrement à la figure 7, les arbres 32 et 2 ont des axes de rotation qui,contenus dans le même plan horizontal P, sont séparés par un entraxe e inférieur à la somme des rayons de trajectoires des centres de leurs alvéoles semi-circulaires 34, trajectoires qui, dans un but de simplification, correspondent au bord de- chaque disque 30 ou 31. Grâce à celà, les extrémités de chaque élément tubulaire 2 pénétrant dans la zone de rupture, de même que chacune de ses parties comportant des rayures circulaires 45, sont soumises à des efforts radiaux de direction horizontale, mais de sens inverses d'un poste de rupture à l'autre, c'est-à-dire dtun disque 30 à un disque J2. Là encore, ces moyens permettent de réaliser une coupe d'autant plus nette et franche que le matériau est dur. Pour illustrer les possibilités de l'appareil selon l'invention, il est précisé qu'un appareil agencé comme celui décrit ci-dessus, c'est-à-dire comportant six postes de coupe permettant de sectionner une canne en sept tronçons égaux et un barillet composé de disques à 18 alvéoles pivotant à une vitesse de sensiblement deux tours/minute, donc relativement faible, permet d'obtenir 300 tronçons par minute, soit 18.000 tronçons/ heure il faut noter que dans ces conditions, l'alimentation en cannes ne nécessite qu'un personnel réduit, sans compétence particulière, puisqu'il suffit de charger de temps à autre le magasin 6. il est évident que l'appareil selon l'invention peut être utilisé pour sectionner tout alésent tubulaire en matériau cassant bien que plus particulièrement destiné au sectionnement des ébauches de pipettes. REVENDIZAIONS 1.- Appareil pour sectionner des éléments tubulaires en matériau casaant,caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation apte à délivrer un à un des éléments tubulaires stockés horizontalement dans un magasin, un dispositif de striage comportant des moyens mécaniques effectuant sur chaque élément tubulaire n-I rayures circulaires divisant ledit élément en n tronçons, des moyens de reception et de guidage des éléments tubulaires rayés et un dispositif de rupture soumettant les extrémités de chaque tronçon à des efforts radiaux coplanaires, mais de sens inverses pour lesxextrémités d'un même tronçon. 2.- Appareil selon la revWndication zl, caractérisé en ce que le dispositif de striage est constitué, d'une part, par un barillet horizontal de présentation des éléments tubulaires composé lui-même de supports tournants reliés à des moyens aptes à les entraîner en rotation à vitesse constante et uniforme et, d'autre part, à chaque poste de coupe, par une lame concave et extérieure au barillet formant la partie fixe d'un différentiel dans lequel le porte-satellites est constitué par les supports tournants du barillet précité, les satellites sont constitués par les éléments tubulaires à fractionner et le planétaire par une couronne qui, coaxiale au barillet mais indépendante de celui-ci, est en contact avec chacun des éléments tubulaires, de téle sorte que l'effort de rayage n'entraîne pas de patinage, et est reliée à des moyens aptes à lui communiquer un mouvement de rotation de vitesse uniforme et de sens inverse de celui du barillet. 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à chaque poste de coupe la couronne, formant planétaire, est montée libre en rotation sur l'arbre central du barillet et est entraînée en rotation par deux galets moteurs, de position radiale règlable, disposés de part et d'autre de la zone radiale de la couronne constituant contre-partie de la lame de coupe. 4.- Appareil selon l'ensemble des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couronne, formant planétaire, est constituée par une âme annulaire métallique ceinturée par un bandage en matière élastique. 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque couronne formant planétaire est entourée par une paire de supports comportant chacun des alvéoles périphériques de rayon égal à celui des éléments tubulaires et séparés les uns des autres par un pas constant. 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la lame fixe concave a une concavité de rayon sensiblement égal à celui de la trajectoire de la partie extérieure des éléments tubulaires portés par le barillet et est portée par un support qui, monté coulissant dans un palier fixe, est soumis en permanence à l'action d'un ressort à tarage règlable tendant à le déplacer radialement en direction du barillet, mais d'une valeur limitée par une butée règlable. 7.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les doyens de réception et de guidage des éléments tubulaires rayés sont constitués par deux séries de disques espacés, calés sur des arbres parallèles dont l'un est au-dessous du barillet, au moins chacun des disques extrêmes des deux séries précitées comportant, à sa périphérie, des alvéoles semi-circulaires séparé s du même pas que les alvéoles des supports rotatifs du barillet. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de rupture des éléments tubulaires est constitué, d'une part, par les disques des moyens de réception et de guidage agencés de façon que les trajectoires des centres de leurs alvéoles soient tangentes dans le plan contenant les axes de rotation de ces disques et disposés de façon que les disques d'une série soient distants les uns des autres d'une valeur constante, identique pour les deux séries et égale au double de la distance entre deux postes de coupe, et que chaque disque d'une série soit sensiblement dans le prolongement d'un disque de l'autre série et, d'autre part, par des butées verticales disposées au-dessous des postes de coupe, non associés à des disques, et de hauteur telle que le centre de la rayure circulaire venant en contact avec chacune d'elles soit au-dessus du plan contenant les axes de rotation des disques. 9.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de rupture des éléments tubulaires est constitué par les disques des moyens de réception et de guidage, agencés de façon que leur entr'axe soit inférieur à la somme des rayons des trajectoires @es cert@@s @@ @@@@@ alvéoles et disposés de façon que les disques d'une série soient distants les uns des autres d'une valeur constante, identique pour les deux séries et égale au double de la distance entre deux postes de coupe, et que les disques soient, alternativement par série, au-dessous d'un poste de coupe, afin que les centres des rayures circulaires de chaque élément tubulaire soient alternativement décalés, dans le plan horizontal contenant les axes de rotation des disques, en direction de l'un ou l'autre de ces axes de rotation.