Brevet FR2474931A1 — publié le 19810807

Dispositif pour réduire l'épaisseur d'une feuille d'emballage en déplacement. La présente invention concerne un dispositif pour la réduction de l'épaisseur d'une feuille de matière en déplace- ment, le long d'une zone longitudinale, par coupe et enlève- ment d'une bande de matière au moyen d'une lame cylindrique rotative disposée d'un côté de la feuille, l'axe de rotation de la lame étant sensiblement dans la direction de déplace- ment de la feuille. Dans l'industrie de l'emballage, on utilise pour la fabrication de récipients destinés à contenir par exemple un liquide, tel que du lait, un matériau d'emballage constitué de couches de papier et de matière thermoplastique, notamment. Au cours de la transformation du matériau d'emballage en réci- pients finis, les bords longitudinaux du matériau sont raccor- dés de façon étanche l'un à l'autre au moyen d'un joint à re- couvrement. Afin d'éviter le contact du contenu du récipient d'emballage avec la couche support centrale du matériau, on replie en double épaisseur le bord de la couche en regard de la paroi interne du récipient, afin que, dans l'opération de jonction, le bord se termine à l'intérieur et par conséquent ne puisse pas venir en contact avec le contenu. Même si la feuille composite d'emballage a seulement une épaisseur totale de l'ordre de 0,4 mm, ce pliage en double épaisseur a pour con- séquence que la matière atteint une épaisseur excessive dans les zones de jonction, ce qui est un inconvénient, en particu- lier aux endroits de croisement de deux zones de jonction, car dans ce cas des canaux provoquant une fuite peuvent facilement se former. Pour éviter l'inconvénient ci-dessus, on a cherché à réduire l'épaisseur de la feuille dans une zone longitudinale qui correspond à la région du bord o le pliage doit ultérieure- ment être effectué. Cette réduction de l'épaisseur de la feuille est exécutée de manière appropriée au moyen d'une lame cylin- drique rotative qui, pendant la fabrication du récipient, vient s'appliquer contre la feuille en déplacement de façon à couper et enlever, au moyen de la partie active de sa périphérie, une bande d'épaisseur prédéterminée, sur une face de la feuille de 2 2474931 matière. On peut ainsi former sur la feuille en déplacement une ou plusieurs zones longitudinales d'épaisseur réduite, le long des bords de la feuille ou aux endroits de la feuille qui, après division de cette dernière en éléments plus étroits, deviendront eux-mêmes des bords. La coupe et l'enlèvement d'une bande de matière au moyen d'une lame cylindrique rotative peuvent être effectués à de très grandes vitesses de déplacement de la feuille, ce qui est effectivement nécessaire puisque dans certains cas, au O cours de l'opération de fabrication o a lieu la réduction d'épaisseur, la feuille est déplacée à travers les machines de fabrication à une vitesse de plus de 300 mètres/minute. A cette vitesse élevée, une vitesse élevée correspondante de la lame cylindrique est nécessaire, la vitesse périphérique de la lame devant être de l'ordre de 50 mètres/minute. Il est évident qu'il est très difficile, à des vitesses de travail aussi grandes, de maintenir une profondeur exacte de coupe, par exem- ple de 0,25 mm, puisque cette profondeur est influencée par des défauts de, précision du matériau, en déplacement, ainsi que par des imprécisions dans le support et dans la réalisation de la lame cylindrique rotative. Il s'est avéré en effet pratique- ment impossible de maintenir une profondeur correcte de coupe, dans de telles conditions et avec les moyens disponibles jus- qu'à présent, c'est-à-dire une poulie de guidage située à l'intérieur de la lame cylindrique rotative et pouvant tourner librement dans la direction de déplacement de la feuille. La distance de cette poulie au bord de coupe détermine l'épais- seur de la bande de matière enlevée. Une buse de soufflage d'air, placée au même niveau que le bord de coupe mais sur la face opposée de la feuille, est prévue pour presser contre la poulie de guidage la feuille en déplacement. En plus des diffi- cultés précitées concernant des manques de précision dans le déplacement de la feuille et dans le support de la lame, on rencontre également avec ce dispositif des imprécisions dans la poulie de guidage, ce qui rend encore plus difficile le maintien d'une profondeur constante de coupe. Même si cela était possible en soi immédiatement après un réglage de la position de la poulie de coupe et des autres paramètres associés, 3 2474931 la précision disparaîtrait après une courte période de fonc- tionnement, de sorte que des variations d'épaisseur inaccepta- bles se produiraient dans la zone d'épaisseur réduite de la feuille. La présente invention a pour objet un dispositif de réduction d'épaisseur, du type ci-dessus, dans lequel les différentes parties sont arrangées de manière à ce que la cou- pe et l'enlèvement de la bande de matière puissent être effec- tués avec une précision suffisante, même pendant des périodes de fonctionnement prolongées. L'invention vise également un dispositif simple et efficace pour le réglage de l'épaisseur de la bande enlevée et, par suite, de l'épaisseur de la matière restante dans la zone d'épaisseur réduite de la feuille de matière. L'invention a encore pour objet un dispositif qui peut fonctionner à des vitesses particulièrement grandes de déplace- ment de la feuille, en particulier jusqu'à 600 mètres/minute. L'invention vise aussi un dispositif dont la fabrica- tion et l'entretien sont simples, stables et économiques. Suivant la présente invention, ces divers objets et avantages sont obtenus avec un dispositif pour la réduction de l'épaisseur d'une feuille de matière en déplacement, le long d'une zone longitudinale, par coupe et enlèvement d'une bande de matière au moyen d'une lame cylindrique rotative placée d'un côté de la feuille avec son axe de rotation orienté sensi- blement dans la direction de déplacement de la feuille, ce dis- positif étant caractérisé en ce qu'un organe de guidage pour la détermination de l'épaisseur de la bande enlevée est placé au bord de la lame cylindrique et est tenu par un support qui est en contact avec la lame cylindrique. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limitative, repré- sentée sur les dessins annexés. La figure 1 représente un dispositif conforme à l'in- vention, en vue de côté, pendant l'exécution d'une opération sur une feuille de matière en déplacement. La figure 2 représente en coupe partielle et à plus grande échelle une partie du dispositif de la figure 1, et 4 2474931 la figure 3 représente le dispositif suivant l'inven- tion, en vue de face, c'est-à-dire du côté de l'arrivée de la feuille. Le dispositif suivant l'invention comprend une lame cylindrique 1, dont une extrémité libre est meulée pour former un bord coupant 2 qui s'étend sur toute la circonférence du cylindre. L'extrémité opposée de la lame cylindrique est cons- tituée par un arbre creux 3 supporté par l'intermédiaire d'un palier 4 et d'une fixation 5 sur un châssis de machine 6. A l'extrémité libre de la lame cylindrique 1 est prévu un support 7 qui est également fixé et tenu sur le châssis 6, par l'intermédiaire d'une fixation 8. Le support 7 comporte plusieurs galets d'appui 9, montés de façon à pouvoir tourner librement, qui entourent la lame cylindrique et s'appliquent contre sa surface cylindrique extérieure à une petite distance en retrait du bord de coupe 2. Le support 7 (figure 3) a une forme sensiblement triangulaire, un galet d'appui étant placé à chaque sommet du triangle. Entre les deux galets d'appui 9 inférieurs, c'est-àdire les galets d'appui situés le plus près de la feuille 12, le support 7 porte un dispositif de guidage 10 qui est réglable, au moyen d'une vis de pression 11, dans la direction radiale de la lame cylindrique, de façon à se rapprocher ou à s'éloigner du bord de coupe 2. Ce réglage - est possible, car le dispositif de guidage 10 est supporté de manière à pouvoir coulisser dans une partie du support 7 qui est située entre les deux galets d'appui 9 placés le plus près de la feuille 12 à travailler. On voit, sur la figure 1, que la feuille de matière 12 passe sur deux rouleaux de guidage 13, 14, le dispositif suivant l'invention étant placé de ma- nière à ce que la réduction d'épaisseur de la feuille 12 s'ef- fectue entre les deux rouleaux 13 et 14. La figure 2 représente, à plus grande échelle, une par- tie du dispositif de guidage 10 tenu par le support 7. Le dis- positif de guidage 10 a une forme allongée et est orienté vers le bas, dans la direction radiale de la lame cylindrique 1. L'extrémité du dispositif de guidage 10, en face du bord de coupe 2, comprend une surface active 15 qui forme un angle aigu avec la feuille 12. La surface active 15 a sensiblement 2474931 la même largeur que la bande de matière qui doit être enlevée, mais elle peut aussi être un peu plus large. Vue dans le sens transversal de la feuille, la surface active est légèrement incurvée, avec un rayon qui correspond sensiblement à celui de la lame. La surface active 15, qui est polie jusqu'à un fini de surface très fin, s'étend jusqu'à la face plane 16 du dispo- sitif de guidage 10 tournée vers la lame cylindrique et se termine au même niveau que le bord coupant. Ladite face du dis- positif de guidage 10 est située dans le même plan que le bord coupant 2. La distance entre la surface active 15 (plus parti- culièrement, le bord formé entre la surface active 15 et la face 16 du dispositif de guidage) et le bord coupant 2 détermi- ne la profondeur de coupe, c'est-à-dire la quantité de la feuille 12 qui doit être enlevée au moyen de la lame cylindri- que rotative 1. Le bord coupant 2 est meulé, sur sa face tour- née vers l'intérieur de la lame cylindrique rotative 1, et coupe, pendant l'opération de réduction d'épaisseur, une bande 17 de matière. Celle-ci est évacuée au moyen d'un dispositif, non représenté, et d'un fort courant d'air, à travers l'arbre creux 3, vers un point de collecte. Pour faciliter l'enlève- ment de la bande de matière 17 du lieu de coupe, le dispositif de guidage 10 peut comporter une sortie d'air 18 qui, pendant le fonctionnement et grâce à un effet d'éjecteur, engendre une force de soulèvement qui propulse et guide la bande de matière 17, de façon à l'éloigner du bord coupant 2. Le dispositif de guidage 10 comporte également une sortie d'air supplémentaire 19, située dans un prolongement 20 directement à l'avant de la surface active 15. La sortie d'air 19 permet de refroidir la surface active 15 et, en même temps, le courant d'air diminue le frottement entre la surface active et la feuille 12, ce qui est avantageux aux grandes vitesses de production. Les sorties d'air 18 et 19 sont raccordées, par des flexibles 21, à une source d'air comprimé, non représentée. On voit, sur la figure 1, comment le dispositif suivant l'invention est situé pendant le travail sur la feuille. L'axe principal de la lame cylindrique 1 est placé sensiblement dans la direction de déplacement de la feuille 12, mais cet axe est légèrement incliné, de sorte que l'extrémité de la lame cylin- 6 2474931 drique 1 comportant le bord coupant 2 vient s'appliquer contre la feuille 12 en déplacement, entre les rouleaux 13 et 14. Plus particulièrement, la partie active du bord coupant 2, tournée vers la feuille 12, se trouve un peu au-dessous du plan droit dans lequel la feuille 12 se déplacerait entre les rou- leaux 13 et 14 si la lame cylindrique n'agissait pas sur la feuille. Par suite, la feuille 12 est pressée contre la surfa- ce active 15 du dispositif de guidage 10, pendant toute la durée du travail, de sorte que la distance entre la surface io active 15 et le bord coupant 2 détermine seule l'épaisseur de la bande de matière 17 coupée et, par suite, l'épaisseur de la zone longitudinale réduite de la feuille 12. Puisque seulement 0,25 mm environ de l'épaisseur initiale totale de 0,5 mm de la feuille doivent être enlevés, le guidage de la feuille 12 au passage du bord coupant 2 est très sensible. Toutefois, des essais ont montré que la tension initiale de la feuille 12, provoquée par la lame cylindrique 1, ainsi que par le disposi- tif de guidage 10 qui sont déplacés légèrement vers le bas en- tre les rouleaux 13 et 14, est suffisante pour obtenir, dans les conditions normales de travail, une pression de contact de la feuille 12 contre la surface active 15 telle que l'épaisseur de la bande de matière 17 enlevée peut être maintenue et réglée complètement par la distance entre la surface active et le bord coupant 2. Pour être certain que l'épaisseur de la bande de matière 17 enlevée corresponde à la distance entre la surfa- ce active 15 et le bord coupant 2, il est également très impor- tant, en particulier aux grandes vitesses d'avance de la feuille 12, que cette dernière s'applique seulement contre la partie de la surface active 15 située.le plus près du bord cou- pant 2. Sinon, c'est-à-dire si la feuille 12 s'appliquait contre la surface active 15 à une certaine distance à l'avant du bord coupant 2, la feuille 12 serait éloignée du bord coupant 2 et, par suite, l'épaisseur de la bande 17 deviendrait inférieure à la distance entre la surface active et le bord coupant. On a observé des effets analogues dans des essais avec des disposi- tifs de guidage rotatifs, car les diamètres de ces dispositifs ne peuvent pas être suffisamment petits pour assurer que la feuille s'applique contre le dispositif de guidage seulement dans une zone très limitée, juste à l'avant du bord coupant. Dans le fonctionnement du dispositif suivant l'inven- tion, la feuille de matière 12 est déplacée à une vitesse habi- tuelle de 300 à 400 mètres/minute et, en même temps, la lame cylindrique l tourne à une vitesse de 800 tours/minute, corres- pondant à une vitesse périphérique au bord de coupe 2 de 50 mètres/minute environ. A des vitesses aussi grandes de la feuille et de la lame, il est très important d'éviter tous les types de vibrations. Par suite, le support de la lame cylindri- que l est robuste, ainsi que le support des rouleaux 13 et 14. Toutefois, malgré une précision aussi grande que possible, on ne peut pas empêcher une certaine vibration de la lame cylin- drique pendant le fonctionnement. Dans les dispositifs suivant l'art antérieur, cette vibration a rendu impossible le maintien d'une profondeur uniforme de coupe à des vitesses aussi élevées mais le dispositif suivant l'invention permet de vaincre ces difficultés. En plus du dispositif de guidage 10 décrit plus haut et de la conception spéciale de ce guidage et de sa surfa- ce active 15, le dispositif suivant l'invention comporte égale- ment des moyens qui, d'une part, réduisent les vibrations en- gendrées et, d'autre part, suppriment l'effet des vibrations résiduelles sur l'épaisseur de la bande de matière 17 enlevée. Le premier résultat est obtenu en ce que l'élément support 7, qui tient le dispositif de guidage 10, repose par l'intermé- diaire des galets d'appui 9 contre la surface périphérique de la lame cylindrique, au voisinage de l'extrémité libre de la lame o se trouve le bord coupant 2. Les galets d'appui 9 ser- vent ainsi de support pour l'extrémité libre de la lame cylin- drique et empêchent tout mouvement radial de celle-ci, qu'un tel mouvement radial soit dû à des défauts dans le palier 4 ou à la réaction du bord coupant 2 lors de la coupe de la feuille de matière. Cette disposition s'est avérée très effi- cace pour obtenir un fonctionnement plus régulier et plus doux. Les vibrations résiduelles sont très petites mais, compte tenu des tolérances extrêmement serrées qui sont admises, elles peuvent avoir un effet nuisible sur la profondeur de coupe. Le fait d'accoupler ensemble la lame cylindrique 1 et le sup- port 7, par l'intermédiaire des galets d'appui 9, permet 8 2474931 toutefois de relier positivement le dispositif de guidage 10 à la lame cylindrique 1 afin que leurs mouvements soient simul- tanés. Ainsi, la distance entre la surface active 15 et le bord coupant 2 est maintenue constante avec une grande préci- sion, indépendamment des mouvements radiaux de la lame. Puis- que la feuille s'applique contre la surface active 15 avec une certaine tension initiale, des mouvements uniformes de la surface active 15 et du bord coupant-2 sont sans effet sur la profondeur de coupe, qui est exclusivement déterminée par la distance libre entre la surface active et le bord coupant. On est ainsi assuré d'obtenir une profondeur uniforme de coupe, même si des vibrations mineures ne peuvent pas être totalement évitées pendant le fonctionnement à grande vitesse. i 9 2474931 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour réduire l'épaisseur d'une feuille de matière en déplacement (12), le long d'une zone longitudi- nale, par coupe et enlèvement d'une bande de matière (17) au moyen d'une lame cylindrique rotative (1) placée d'un côté de la feuille, l'axe de rotation de la lame étant sensiblement orienté dans la direction de déplacement de la feuille, carac- térisé en ce qu'un dispositif de guidage (10) pour la détermi- nation de l'épaisseur de la bande (17) enlevée est placé près du bord (2) de la lame cylindrique (1) et est tenu par un support (7) qui est en contact avec la lame cylindrique. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support (7) s'applique, par l'intermédiaire de galets d'appui (9), contre la surface de la lame cylindrique M1). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que le dispositif de guidage (10) comporte une surface polie servant de surface active (15) qui, vue dans la direction de déplacement de la feuille (12), se termine au même niveau que le bord coupant (2). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la distance entre la surface active (15) du disposi- tif de guidage (10) et le bord coupant (2) est réglable par déplacement du dispositif de guidage (10) le long du rayon de la lame (1), au moyen d'une vis de réglage (11). 5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface active (15) du dispositif de guidage (10) forme un angle aigu avec la feuille (12). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 à 5, caractérisé en ce que la surface active (15) du dispositif de guidage (10) est de même largeur, ou un peu plus large, que la bande de matière (17) à enlever. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 à 6, caractérisé en ce que la surface active (15), vue dans la direction transversale de la feuille (12), est courbe, avec un rayon correspondant au rayon de la lame (1). - 4931 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (10) comprend des sorties d'air (19) pour le refroidissement de la surface active (15). 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 à 8, caractérisé en ce que le dispositif comprend des sorties d'air (18) pour le guidage de la bande de matière (17) enlevée.