Brevet FR2510460A1 — publié le 19830204

La présente invention concerne un dispositif pour perforer ou découper des feuilles minces, en parti- culier des feuilles de matière plastique, au moyen d'un couteau de découpage associé à un organe d'appui. On éprouve diverses difficultés pratiques pour per- forer ou découper des feuilles minces, en particulier des feuilles en matière thermoplastique, en vue de confectionner des emballages tels que des enveloppes ou des sacs, car il faut respecter un certain nombre d'impératifs. Pour confectionner des emballages tels que des en- veloppes ou des sacs souples, à partir de feuilles min- ces de matière thermoplastique, on soude ensemble deux feuilles superposées de matière plastique, au moyen de mâchoires de soudage ou de nervures de soudage con- venablement chauffées, après quoi on réalise les per- forations ou le découpage des feuilles à une cadence de travail élevée En général, les machines de trans- formation de feuilles de matière plastique utilisées pour ce travail fonctionnent de manière ininterrompue, au cours de deux postes successifs de travail, ce qui représente une très longue durée Il faut donc que le couteau et son organe d'appui aient une grande endu- rance Et si l'usure du couteau ou de l'organe d'appui imposent un remplacement en cours de travail, un tel incident représente non seulement des travaux onéraux pour les changements de pièces, mais entraine obliga- toirement une immobilisation de la machine. Par ailleurs, il est essentiel que le découpage ef- fectué sur les innombrables traits de coupe successifs soit d'excellente qualité Il faut donc obtenir des traits de coupe efficaces et bien nets, sur des feuilles de nature très diverse, quant à leur composition chi- mique, à leurs propriétés physiques ou à leur épaisseur. Or les feuilles de nature différente à ces divers points de vue se comoortent aussi de manière différente au de'cou Daae Il en résulte un autre impératif, à savoir aue le dispositif de Derforation et de découpage doit avoir une efficacité satisfaisante et constante avec des feuilles de matière plastique de natures très diverses. L'expérience montre qu'une feuille mince se laisse d'autant mieux perforer ou découper qu'elle se tr Quve tendue Mais il y a souvent lieu de souder les feuil- les à proximité immédiate d'une ligne de perforations et le refroidissement consécutif au soudage provoque une rétraction de nature à affaiblir le joint soudé, par suite d'une augmentation locale de la tension de chaque feuille Il faudrait donc maintenir chaque feuille sous tension pour exécuter le découpage ou les perforations de manière optimum, mais éviter aussi toute tension de la feuille pour avoir un joint soudé correct On n'a pas encore trouvé la solution permettant un tel com- promis Beaucoup de feuilles à traiter sont étirées dans un sens, mais souvent également dans un sens trans- versal En outre, il existe des feuilles dites "li- néaires", de grande minceur et très difficiles à perfo- rer ou à découper Or, pour des raisons de prix de revient, on cherche évidemment à utiliser des feuilles très minces, qui sont malheureusement très difficiles à perforer ou à découper Enfin, on connait des dispo- sitifs comportant un couteau de découpage ayant un mouvement alternatif vertical à vitesse constante, ou comportant un couteau de découpage tournant associé à un organe d'appui qui tourne également. Suivant les propriétés différentes des feuilles, et notamment suivant leurs propriétés physiques, mais aussi suivant le traitement prévu après l'exécution des perforations, il est nécessaire de réserver un seg- ment intact plus ou moins large de part et d'autre de chaque trait de coupe Et pour obtenir les dimensions voulues, on utilise un couteau de perforation ayant une arête coupante discontinue, constituée de dents dont la longueur correspond à celle de chacun des traits de coupe à réaliser Ces dents ont en général une confi- guration rectangulaire, mais il existe également des dents triangulaires constituant des pointes en saillie. Avec ces couteaux à arête discontinue, il serait pos- sible de régler à volonté la longueur des traits de cou- pe, en faisant varier la profondeur d'enfoncement de l'arête coupante dans la couche élastique sous-jacente, par exemple en caoutchouc Mais un tel réglage s'évére très difficile en pratique; D'après le brevet US 3 456 540, on connait un dis- positif pour perforer des feuilles en matière ther- moplastique, comportant un couteau à arête discontinue disposé sous les feuilles à découper, et associé à un vérin de soulèvement qui permet d'amener le couteau contre les feuilles sur lesquelles il s'agit de prati- quer un découpage discontinu Au dessus des feuilles, est monté un élément d'appui allongé, orienté dans le sens de la longueur du couteau de perforation et dont la face postérieure est associée, par des articulations, à une série de leviers, pourvus chacun d'un ressort de rappel hélicoïdal, et portant à leur extrémité en re- gard du couteau de perforation, un galet qui coopère avec le couteau Pour exécuter les perforations pré- vues sur les feuilles, on déplace l'élément allongé dans le sens de la longueur du couteau de perforation, en l'écartant en même temps du couteau, pour appliquer les galets contre le couteau avec interposition des feuilles à découper On réalise ainsi-dans les feuilles des traits de coupe ayant une longueur élémentaire qui correspond à celle des éléments en saillie de l'arête coupante discontinue Mais il n'est pas possible de modifier la lonaueur de ces traits de couse sauf en remnlacant le couteau de perforation-par un couteau analogue ayant une arête discontinue qui présente des éléments coupants de longueur appropriée Comme en outre les galets sont séparés l'un de l'autre par un intervalle important, qui correspond à plus de trois éléments coupants de l'arête discontinue du couteau, il est nécessaire de déplacer alternativement le sup- port allongé sur une course correspondante et relati- vement importante. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif du genre défini plus haut, pouvant effectuer sans tra- vaux de transformation des découpages discontinus sur des feuilles minces, suivant des traits de coupe de longueur-choisie à volonté, ou pouvant réaliser un dé- coupage de ces feuilles suivant un trait de coupe inin- terrompu. L'invention vise un dispositif pour perforer des feuilles minces, en particulier en matière plastique, comportant un couteau allongé qui coopère avec un or- gane d'appui constitué par des rouleaux; le couteau et les rouleaux sont animés d'un mouvement relatif dans le sens de la longueur du couteau. Selon l'invention, le dispositif défini ci-dessus est caractérisé en ce que le couteau présente une arête lisse, pour pouvoir effectuer au choix un dé- coupage ou des perforations, et en ce que l'organe d'appui comporte une série de rouleaux, disposés côte à côte avec un faible interstice, et montés de manière à pouvoir rouler d'eux-mêmes ou à être entrainés en rotation. Le dispositif conforme à l'invention permet ainsi d'effectuer au choix des traits de coupe discontinus et de différentes longueurs ou un découpage continu, au moyen d'un couteau à arête coupante lisse, associé à une série de rouleaux Ceux-ci ont un faible diamètre, compris par exemple entre 3 et 5 mm et une longueur importante, comprise par exemple entre le double et le quintuple de leur diamètre, si bien que ces rou- leaux sont analogues aux aiguilles d'un roulement L' intervalle d'axe en axe des rouleaux correspond à l'in- tervalle entre les traits de coupe, intervalle mesuré du milieu d'un trait de coupe au milieu du trait voisin. Si bien qu'en disposant la feuille ou les feuilles su- perpos 6 es à découper entre l'arête coupante du couteau et les rouleaux, et en appliquant une pression d'appui sur le couteau qui repose sur les rouleaux, on obtient dans chaque feuille un trait de coupe sensiblement ponctuel, à l'endroit ou l'arête coupante du couteau se trouve tangentiellement au contact de chaque rou- leau Si en outre on communique au couteau en appui sur les rouleaux un mouvement relatif de translation par rapport aux rouleaux, de manière à faire tourner ceux-ci, la zone de contact ponctuel du couteau sur chacun des rouleaux s'allonge, pour donner naissance à un trait de coupe dont la longueur dépend de l'am- plitude du mouvement relatif du couteau par rapport aux rouleaux. Pour un diamètre déterminé des rouleaux, on peut ainsi fixer a priori l'amplitude angulaire de rotation des rouleaux, ou la longueur L de l'arc de découpage correspondant au trajet du point de contact de l'arête coupante du couteau sur la surface de chaque rouleau. La longueur L de l'arc de découpage correspond à la longueur de chacun des traits de coupe interrompus réalisés sur la feuille. Pour assurer ce mouvement relatif de translation entre le couteau et les rouleaux, afin de déplacer sur un arc de longueur L la zone de contact ponctuelle du couteau-sur chaque rouleau, on peut monter le couteau de manière à lui imprimer un mouvement de va-et-vient dans le sens de sa longueur. Dans un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, le couteau n'est pas mobile dans le sens de sa longueur, mais les rouleaux qui cons- tituent l'organe d'appui associé au couteau sont mobi- les dans le sens de la longueur du couteau En se dé- plaçant ainsi, les rouleaux peuvent rouler sur eux- mêmes, ce qui permet de faire parcourir un arc de longueur L à la surface de chaque rouleau par le point de contact de l'arête du couteau, comme déjà exposé. Ce mode de réalisation à l'avantage de ne provoquer pratiquement aucun glissement correspondant à la feuille à découper. D'une manière avantageuse, les rouleaux sont en mé- tal et reposent sur une bande métallique flexible, en particulier enacier; cette bande est elle-même en appui sur une barrette en un matériau élastique tel que du caoutchouc On assure ainsi un réglage favorable de la pression d'appui du couteau sur la feuille qui repose sur les rouleaux, grâce à l'élasticité de la bar- rette en caoutchouc En comprimant plus ou moins cette barrette en caoutchouc, on peut régler à un niveau plus ou moins élevé la pression d'appui du couteau sur les rouleaux Dans un autre mode de réalisation du dispositif con- forme à l'invention, la barrette en caoutchouc est por- tée par un chariot qui peut être animé d'un mouvement de va-et-vient dans le sens de la longueur de la bar- rette en caoutchouc, c'est-à-dire dans le sens de la longueur du couteau Le chariot comporte de préférence une série de galets, qui sont montés côte à côte avec un certain écart sur un chassis pouvant être animé d'un mouvement de va-et-vient On peut ainsi assurer un mou- vement de va-et-vient du support de l'organe d'appui associé au couteau, ce support reposant avantageuse- ment sur les galets du chariot. On peut assurer de diverses manières le mouvement de va-et-vient du support de l'organe d'appui associé au couteau, et par exemple au moyen d'un électro-ai- muant qui se trouve excité périodiquement Mais on peut aussi assurer l'entrainement du chariot au moyen d'un système pneumatique ou hydraulique D'une manière particulièrement avantageuse, le mouvement de va-et vient du chariot est commandé par un mécanisme à came, agissant à l'encontre d'un ressort hélicoldal de rap- pel, qui travaille dans le sens axial. D'une manière particulièrement avantageuse, le dis- positif conforme à l'invention comporte un couteau, monté en saillie à la surface d'un rouleau tournant, et coopérant avec un organe d'appui monté à la surface d'un rouleau symétrique. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description de quelques modes de réalisation, présentés ci-après à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure l représente en perspective un dispositif pour perforer ou découper conforme à l'invention, la figure 2 représente une feuille mince en pers- pective, la figure 3 est une vue partielle du dispositif de la figure 1, en regardant dans la direction de la flèche III, la figure 4 représente une variante du dispositif conforme à l'invention, la figure 5 est une vue de face d'un dispositif de découpage, la figure 6 est une coupe verticale à échelle agrandie du dispositif de la figure 4, la figure 7 est une vue de face du dispositif pour perforer et découper des figures 5 et 6 en regardant dans la direction de la flèche VII, la figure 8 représente en vue par dessus le méca- nisme de commande de la figure 7. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dis- positif pour perforer et découper comporte un couteau de découpage 10 à lame lisse, animé en permanence d'un mouvement de va-et-vient rectiligne et sans a-coups schématisé par la double flèche 11, en opérant sur un appui constitué par des rouleaux de petit calibre 12, 12 a, 12 b, etc, ayant de préférence un diamètre de 3 à 5 mm La longueur de ces rouleaux est un multiple de leur calibre, étant de préférence comprise entre le double et-le quintuple de ce calibre On peut donc considérer ces rouleaux comme de forme analogue aux aiguilles utilisées dans un roulement à aiguilles Ces rouleaux sont disposés côte à côte avec un faible interstice (qui peut être par exemple de 0,1 à 2 mm) et montés transversalement par rapport à la longueur du couteau 10 de manière à pouvoir tourner autour de leurs axes longitudinaux Ils sont retenus par leurs extrémités dans une monture appropriée, schéma- tisée sur la figure 6 et reposent sur une barrette flexible 13, de préférence en métal, elle-même en appui sur une barette 14 faite d'un matériau com- pressible tel que du caoutchouc La barrette en caout- chouc 14 est en appui sur un support 15 dont les ex- trémités sont fixées au bâti de la machine Entre le couteau 10 et les rouleaux 12, on fait passer la feuil- le mince 16, qui peut être constituée d'une seule cou- che ou de plusieurs couches, et qui défile de manière continue ou intermittente dans le sens de la flèche 17, pour recevoir des perforations ou un découpage de sé- paration. On a représenté sur la figure 2 un découpage 18, com- portant des traits de coupe 18 a et 18 b de faible lon- gueur alignés et séparés par des plages intactes 19. Sur la figure 2, on a également schématisé un autre découpage comportant des traits de coupe 18 a et 18 b de plus grande longueur, alors qu'on n'a laissé subsister que des plages intactes de plus faible longueur On a aussi schématisé sur la figure 2 une ligne de coupe continue 20, obtenue en donnant aux traits de coupe 18 a et 18 b une longueur telle qu'ils se rejoignent. On va maintenant exposer le mode d'exécution de ce découpage en référence à la figure 3 qui, comme il a été dit, est une vue latérale partielle de la figure 1. On dispose la feuille 16 à découper entre les rou- leaux 12 et l'arête coupante l Oa du couteau 10 Le couteau exerce de haut en bas une pression d'appui, dont l'effet est réglable suivant l'élasticité de la barrette en caoutchouc 14, mais on meut aussi réaler la Pression d'ao Dui au moven d'un svstème com Dlémentai- re de soutien, constitué par exemple par des ressorts hélicoïdaux On obtient ainsi, à l'endroit des points de contact 21, 21 a, o l'arête du couteau est locale- ment tangente aux rouleaux sous-jacents, un découpage discontinu ponctuel ou par traits de coupe de faible longueur, centrés chacun sur le point de contact cor- respondant de l'arête du couteau sur l'un des rouleaux. En assurant un mouvement relatif de va-et-vient entre le couteau et les rouleaux, par exemple en communiquant au couteau 10 un mouvement alternatif dans le sens de la flèche double 22 de la figure 1, ou, comme on l'ex- pose plus loin, en déplaçant de manière analogue la barrette de roulement 13, la barrette de catouchouc 14 et la barrette de soutien 15, dans le sens de la longueur du couteau 10, on provoque un mouvement al- ternatif de rotation de l'ensemble des rouleaux 12, 12 a etc suivant une amolitude angulaire a li- mitée Dar les rayons q 1 et a 2 pour chacun des rouleaux Cette amplitude angulaire a détermine à la périphérie de chaque rouleau un arc de découpage, dont la longueur L dépend ainsi de l'importance du mou- vement de va-et-vient, et de la valeur du diamètre du rouleau En choisissant le diamètre des rouleaux et la valeur de l'amplitude linéaire du mouvement de va-et- vient du système, on peut faire varier à volonté la longueur unitaire de chaque trait de coupe 18 (figure 2) de manière à obtenir des traits de coupe plus ou moins longs, allant même jusqu'à se rejoindre pour former une ligne de découpage continue 20. La longueur L de l'arc de découpage (figure 3) dé- termine celle de chaque trait de coupe 18 et l'inter- valle existant entre les axes de deux rouleaux adja- cents 12 correspond à l'intervalle qui sépare les mi- lieux de deux traits de coupe voisins 18 Les rou- leaux sont en acier. Le mode de découpage que l'on vient d'exposer permet de traiter des feuilles difficiles à découper, en appliquant le couteau sur chaque feuille en position de départ, pour déplacer le couteau par exemple vers la gauche en faisant rouler les rouleaux, puis en revenant à la position de départ, pour déplacer ensuite le couteau vers la droite et le ramener à la même posi- tion de départ Sous l'effet de ce double mouvement, le couteau agit deux fois au même endroit de la feuille, par exemple pour entamer d'abord celle-ci sur la moi- tié de son épaisseur dans un sens de son mouvement, en coupant le reste de l'épaisseur de la feuille dans l'autre sens. Dans la plupart des cas, on obtient le découpage des feuilles sous l'action du couteau en appui sur les rouleaux dès la première phase du mouvement de va-et- vient du couteau, de sorte qu'on soulève le couteau avant son mouvement de retour sur les rouleaux. On voit sur la figure 4, dans une variante du dis- positif, que le couteau peut également être animé d'un mouvement alternatif vertical par rapport à la feuille 16, suivant la flèche double 11, pour s'écarter de la feuille à la demande, sans pouvoir se déplacer dans le plan de la feuille 16 Le mouvement relatif de trans- lation est assuré au moyen de la barrette support 15, montée à cet effet sur un chariot 23 qui comporte une série de galets 24, 24 a, écartés l'un de l'autre, pour pouvoir rouler sur une surface d'appui sous jacente en portant la barrette 15 On trouve dans le commerce des chariots à galets de ce genre, confectionnés à l'avance suivant diverses tailles et diverses lon- gueurs Le chariot 23 de la figure 4 est anime d'un mouvement de va-etvient schématisé par la double flèche 25. Le schéma de la figure 5 représente le couteau 10 monté sur un tambour 27 qui tourne dans un sens, indi- qué par une flèche 26, tandis que la pièce d'appui 28 qui coopère avec le couteau est montée sur un tam- bour 29, tournant en synchronisme en sens inverse Le dispositif pour découper et perforer est particuliè- rement avantageux dans ce système tournant qui est représenté en coupe sur la figure 6 Celle-ci montre encore que le chariot 23, 24 roule sur un support 30 fixé selon la figure 7 aux deux flasques d'extrémité 31 et 31 a du tambour 29. On voit sur la figure 7 que le chariot 23, 24 n'ef- fectue pas directement un mouvement de va-et-vient, mais qu'un mouvement alternatif schématisé par une flèche double 25 est communiqué au support 15, prqlongé par une bielle d'actionnement 31 Celle-ci porôté à son ex- trémaité une fourche de fixation 32, pour un' galet 33 en appui contre un rail de guidage fixe 34, de profil rond. Lorsque le support 15 se déplace dans le sens de la flèche 35 (figure 8), le galet 33 passe d'abord sur la rampe oblique 37, qui présente de préférence une faible pente Ceci provoque un déplacement du sup- port 15 vers la gauche, et un écrasement du ressort 36. Sous l'effet de la poussée du ressort hélicoidal de compression 36, le support 15 peut ensuite franchir la rampe oblique 38 en venant vers la droite Dans cette position, le couteau se trouve en appui sur les rouleaux 12, pour effectuer un découpage dans un seul sens Comme l'obliquité de la rampe 38 est réglable par rapport à son axe de pivotement 39, par exemple au moyen d'une vis de réglage 40, on peut régler la vi- tesse de découpage, car l'effort servant au découpage provient du ressort 36. Le mouvement de soulèvement est commandé de manière à mettre d'abord le couteau en appui tangentiellement sur les rouleaux 12, pour comprimer légèrement la barrette en caoutchouc 14, en l'écrasant par exemple de O, 3 mm ensuite, se produit le mouvement relatif de translation entre le couteau et les rouleaux 12, pour réaliser le découpage déjà indiqué Après quoi le couteau se rélève. Il est en outre possible de choisir la longueur des traits de coupe 18, en relevant le couteau 10 et 1 ' écartant des rouleaux après une course d'aller et retour d'amplitude suffisante, correspondant à une cer- taine amplitude angulaire L pour chacun des rouleaux tournants, sans que le couteau se trouve appliqué sur les rouleaux pour la totalité de l'amplitude angulaire possible. D'après ce qu'on vient d'exposer, on voit que le dispositif pour perforer et découmer meut être utilisé de plusieurs manières et peut être commandé également de plusieurs manières et d'une façon simple, Dour réaliser les liqnes de découpage discontinues que l'on souhaite obtenir, en faisant varier au besoin la vitesse de découpage. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour perforer des feuilles minces, en particulier en matière plastique, comportant un couteau allongé qui coopère avec un organe d'appui constitué par des rouleaux, le couteau et les rouleaux étant animé-s d'un mouvement relatif dans le sens de la longueur du couteau, caractérisé en ce que le cou- teau ( 10) présente une arête de coupe lisse ( 10 a), pour pouvoir effectuer au choix un découpage ou des perforations, et en ce que l'organe d'appui comporte une série de rouleaux ( 12) disposés côte à côte avec un faible interstice, et montés de manière à pouvoir rouler d'eux-mêmes ou à être entraînés en rotation. 2 Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les points de contact ( 21, 21 a) des rouleaux sont disposés avec un intervalle qui cor- repond à l'intervalle des traits de coupe d'une ligne de découpage, intervalle mesuré du milieu d'un trait de coupe au milieu du trait de coupe adjacent. 3 Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les rouleaux ( 12) ont un diamètre de 3 à 5 mm et une longueur qui corres- pond à un multiple entier de ce diamètre. 4 Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couteau ( 10) est monté de manière à pouvoir aller et venir dans le sens de sa longueur. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un couteau ( 10) qui n'est pas mobile dans le sens de sa longueur, les rouleaux ( 12) de l'organe d'appui associé au couteau étant mobiles dans le sens de la longueur du couteau. 6 Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les rouleaux ( 12) sont en métal et reposent sur une bande ( 13) en un métal tel que l'acier, cette bande ( 13) étant elle-même en appui sur une barrette ( 14) en un matériau élastique tel que du caoutchouc. 7 Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que la barrette en caoutchouc ( 14) repose sur un chariot ( 23, 24) qui peut être animé d'un mouvement de va-et-vient dans le sens de la lon- gueur de la barrette en caoutchouc ( 14) et du couteau de découpage ( 10). 8 Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le chariot comporte une série de galets ( 24) montés côte à côte avec un certain écart dans un châssis ( 23), de manière à pouvoir rouler, le chassis étant lui-même animé d'un mouvement de va-et-vient. 9 Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support ( 15) de 1 ' organe d'appui associé au couteau ( 10) est monté de manière à pouvoir effectuer un mouvement de va-et- vient. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le support ( 15) de l'organe d' appui associé au couteau repose sur les galets ( 24) du chariot ( 23). 1 l Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le support ( 15) est monté de manière à avoir un mouvement de va-et-vient, à l'en- contre d'un ressort de rappel hélicoïdal à effet axial ( 36). 12 Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que le déplacement du support s' ef- fectue dans un sens en passant sur une rampe inclinée ( 37), la course de découpage étant commandée par un ressort préalablement band 6 ( 36) 13 Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé-en ce que le couteau de découpage ( 10) est disposé en saillie à la périphérie d'un tambour tournant ( 27), l'organe d'appui ( 28) associé au cou- teau se trou ant disposé à la périphérie d'un tambour symétrique ( 29).