Brevet FR2512734A1 — publié le 19830318

La présente invention concerne un mandrin utilisé pour la fabrication de tubes, notamment par enroulement d'une bande ou feuille de matière souple autour dudit mandrin, et plus particulièrement un mandrin utilisé pour la fabrication de tubes ou corps tubulaires en carton, destinés à former des fûts en carton. On connait déjà des mandrins pour la fabrication de tubes en carton formant notamment corps de fûts cylindriques d'épaisseur de paroi et de diamètre extérieur donnés. Ces tubes de carton reçoivent à chaque extrémité une collerette métallique emboîtée et sertie sur ces extrémités. Comme les mandrins connus sont expansibles et contractables radialement d'une valeur fixe, si l'on désire modifier l'épaisseur de paroi du tube, il en résulte une modifioa- tion correspondante du diamètre extérieur du tube puisque le mandrin a une dimension transversale expansée constante. Ainsi, on est obligé de prévoir des collerettes métalliques de différentes tailles. Ceci présente de nombreux inconvénients, notamment dans la gestion des stocks de collerettes, la fabrication de celles-ci, et donc une augmentation du coût de fabrication des fûts en carton par exemple. Le problème exposé ci-dessus n'est pas spécifique à la fabrication de fûts en carton, mais est également rencontré dans toute fabrication de tubes à différentes épaisseurs de paroi, par enroulement d'une feuille ou bande de matière souple autour d'un mandrin, ces tubes devant zetre assemblés avec d'autres éléments à dimensions déterminées. La présente invention a pour but de résoudre ce problème en permettant l'utilisation par exemple d'une collerette de diamètre constant avec des tubes à différentes épais seurs de paroi. Pour cela, l'invention propose un mandrin dont la dimension transversale est sélectivement variable de façon à fabriquer des tubes de même diamètre extérieur en dépit de leur variation d'épaisseur de paroi. A cet effet, l'invention a pour objet un mandrin utilisé pour la fabrication de tubes notamment par enroule ment d'une bande ou feuille de matière souple autour dudit mandrin, par exemple pour la fabrication de tubes ou corps tubulaires en carton, caractérisé en ce que ledit mandrin, à corps notamment cylindrique se compose d'au moins deux segments dont au moins l'un est sélectivement mobile par rapport à l'autre selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit mandrin et dont le plan de joint de chaque segment est parallèle ou confondu à un plan passant par ledit axe longitudinal, ledit mandrin comprenant des moyens d'écartement et de rapprochement desdits segments pour faire varier sélectivement la dimension transversale dudit mandrin. Ainsi, il est possible d'expanser le mandrin à une dimension transversale de travail déterminée, en fonction de l'épaisseur de paroi désirée du tube, tout en conservant la dimension transversale extérieure dudit tube fabriqué. En outre, les moyens de rapprochement desdits segments permettent une contraction du mandrin pour libérer le tube fabriqué. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque segment est semi-cylindrique, et les moyens d'écartement comprennent au moins un élément de came ou d'excentrique sélectivement commandé et monté dans un desdits segments et coopérant avec l'autre segment. Avantageusement, ces moyens d'écartement comprennent au moins un groupe d'éléments de came ou d'excentrique répartis sur la longueur du mandrin, chaque élément de came ou d'excentrique étant monté articulé sur un elément de liaison commun actionné par un organe de commande. Cette caractéristique est notamment avantageuse pour les mandrins de grande longueur, et permet ainsi de réaliser un écartement des deux segments régulier et précis avec une force répartie sur tous les éléments de came. De plus, ce groupe d'éléments de came permet d'avoir une meilleure surface d'appui entre'les deux segments en position expansée du mandrin. Selon encore une autre caractéristique, chaque élément de cameoud'excentrique précité de chaque groupe est fixé sur un premier élément ou barre de support sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du mandrin, la paroi latérale dudit segment étant fixée sur ladite barre de support, de manière fixe ou amovible. En outre, avantageusement chaque élément de came ou d'excentrique. coopère avec des projections fixées sur au moins une seconde barre ou élément de support de l'autre segment, sur laquelle est fixée de préférence de manière amovible la paroi latérale dudit segment. Lesdites première et seconde barres de support sont assemblées ensemble par des chevilles ou tétons empêchant ainsi tout déplacement d'une barre de support par rapport à l'autre selon la direction longitudinale du mandrin. Ces différentes caractéristiques permettent de monter les moyens d'écartement,etde rapprochement dans le vérin de manière souple, avant la fixation des parois latérales d'au moins un segment sur lawlesbarres de support associéeS Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'organe de commande du pivotement des éléments de came ou d'excentrique comprennent un vérin fixé par son cylindre dans le segment contenant les éléments de came qu d'excentrique, lesdits éléments de came ou d'excentrique étant reliés à la tige de piston du vérin. Avantageusement, cet organe de commande comprend un élément formant butée de fin de course de la tige de piston et permettant de régler cette course pour obtenir 11 expansion désirée du mandrin. D'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au vu de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés illustrant un mode de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - La figure 1 se compose de deux parties représentées aux figures Ia et Ib se raccordant selon la ligne AA' et est une vue en coupe longitudinale selon la ligne I-I de la figure 2 avec arrachement partiel, illustrant un mode de réalisation préféré du mandrin de l'invention - la figure 2 se compose de deux parties représentées aux figures 2a, 2b se raccordant selon la ligne BB', et est une vue en coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1 avec arrachement partiel - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1 - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 1 ; et - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 1. En se référant aux dessins, on décrira un mode de réalisation préféré de l'invention d'un mandrin utilisé pour la fabrication de tubes en carton par enroulement d'une feuille ou bande de papier sur le mandrin entraîné en rotation par des moyens d'entraînement (non illustré). Toutefois, il est bien entendu que le mandrin défini dans l'invention peut être utilisé pour la fabrication de tubes constitués notamment de matière plastique, métal, ou analogues, par enroulement, de manière générale, d'une feuille ou bande de matière souple, le mandrin pouvant- être entraîné en rotation ou être fixe. Dans le mode de réalisation préféré décrit ci-dessous, le mandrin a une section transversale sensiblement circulaire. Toutefois, ce mandrin peut avoir une section transversale de forme quelconque, par exemple polygonale, ou analogue, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Conformément à l'invention, le mandrin se compose de deux segments 1, 2 de cylindre ayant une forme senmblement ssmi- cylindrique et délimités d'une part par les parties correspondantes de paroi latérale la, 2a du mandrin et d'autre part par un plan de joint correspondant sensiblement aux lignes lb, 2brépérées sur la figure 1b. Ces plans de joint sont avantageusement des plans passant par l'axe logitudi- nal du mandrin, en d'autres termes des plans diamétrals. Toutefois, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, il est possible que ces plans de joint ne passent pas par l'axe longitudinal du mandrin, mais ils devront être de préférence parallèles à un plan passant par ledit axe longitudinal. En outre, ces segments 1, 2 de cylindre sont délimités respectivement à leursextrémités par des flasques 4, 5, 6. La forme de ces flasques est clairement illustrée aux figures 1, 2 et 5, 6. Ainsi, le flasque d'extrémité 4 est de préférence de forme sensiblement circl ire et fixé solidairement sur le segment 2, et est utilisé comme flasque de centrage et d'entraînement en rotation du mandrin. En effet, ce flasque 4 est relié par des goujons de traction 7 à un moyen d'entraînement en rotation du mandrin (non illustré). Dans la partie centrale de ce flasque d'extrémité est fixé un noyau de centrage 8 du mandrin. Quant aux flasques 5, 6 de l'autre extrémité du mandrin, ils sont de préférence et respectivement rendus solidaires des segments1, 2 2 du cylindre. Comme illustré à la figure 5, le flasque 5 d'extrémité comprend à sa partie centrale un passage 3 pour monter un arbre de sortie de mandrin 9 monté avantageusement en rotation libre sur un palier (non illustré) pour maintenir le mandrin dans une position convenable. De plus, on prévoit deux fenêtres ou ouvertures 10 sur le flasque pour permettre le montage d'éléments internes décrits ci-après dans ce segment 2. Un bouton Il avec son dispositif de blocage 12 est également monté avantageusement sur ce flasque 5, et la fonction de ce bouton 11 sera décrite ultérieurement. Par ailleurs, le flasque 6 d'extrémité est avantageusement solidaire du segment 1. Le mandrin conforme à l'invention comprend des moyens d'écartement et des moyens de rapprochement des deux segments 1, 2 l'un par rapport à l'autre selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du mandrin pour permettre d'une part de faire varier sélectivement la dimension transversale du mandrin en position expansée pour réaliser des tubes de diamètre extérieur constant et d'épaisseur de paroi variable, et d'autre part de permettre la contraction du mandrin pour libérer les tubes ainsi formés. En se référant plus particulièrement aux figures 1 à 4, on décrira maintenant les moyens d'écartement du mandrin. Ces moyens d'écartement sont constitués, dans le mode de réalisation de l'invention, d'éléments de came 13, et dans l'exemple illustré de deux groupes 14, 15 d'éléments de came situés de manière symétrique par rapport à l'axe longitudinal du mandrin. Les éléments de came 13 de chaque groupe 14, 15 sont répartis sur la longueur du mandrin. Chaque élément de came 13 est constitué par une bieXette dont la tête 13a forme came, un corps monté pivotant autour d'un axe 16, et un pied de biellette 13b monté articulé sur un élément de liaison commun 17. Cet élément de liaison 17 est de préférence commun aux deux groupes de cames 14, 15 et est constitué par une tringlerie comprenant deux barres longitudinales 18 sur lesquelles sont montés les pieds de biellette 13b par un système de chape, et d'entretoises fixéessur les barres 17, avantageusement par des vis pour relier entre elles les barres 18. Les axes de pivotement 16 des biellettes 13 sont fixés sur une barre longitudinale 20 dont la surface supérieure est sensiblement contenue dans et définit le plan de joint 2b du segment 2. Ainsi, le segment 2 a son enveloppe latérale 2a montée de préférence de manière amovible sur la barre de support 20 au moyen de flasquesintermédiaires25. Ces flasques intermédiaires comprenant des ouvertures pour permettre le déplacement longitudinal des différents éléments montés dans le segment de cylindre 2. De manière analogue, le segment 1 de cylindre comprend au moins une barre de support 26, deux barres 26 dans le mandrin illustré, dont la surface inférieure définit sensiblement le plan de joint lb du cylindre 1, l'enve- loppe latérale la dudit cylindre étant montée sur cette barre de support au moyen de flasques 27 présentant à leur extrémité libre une patte de fixation 27a fixée par vissage sur )es barres de support 26. Avantageusement, cette patte comprend à sa partie supérieure un tube de guidage 28 pour faciliter et guider la vis d'assemblage 29 lors du montage de l'enveloppe la sur l'élément de support 26. Les deux barres de support 20, 26 sont superposées lors de l'assemblage des deux segments de cylindre 7b, de manière que les têtes de biellette 13b ou cames coopèrent avec des organes 29 fixés sur l'élément de support 26 de manière à pouvoir écarter le segment 1 par rapport au segment 2. Avantageusement, ces éléments 29 sont constitués par un galet 29a monté en rotation sur un axe 29b solidaire de l'élément de support 26. De plus, pour permettre le centrage des barres de support 26 et 20 l'une par rapport à l'autre et éviter tout déplacement longitudinal de ces barres l'une par rapport à l'autre, on prévoit des axes de guidage 30, avantageusement solidaires de l'élément de support 20 et montés coulissant dans une bague de coulissement 31 prévue dans l'élément de support 26, la longueur de cet axe de guidage étant suffisante pour permettre un écartement suffisant du segment 1 par rapport au segment 2. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, un ressort 32 est monté autour de l'extrémité débouchante de l'axe 30 dans le segment 1 et prend appui d'une part sur la barre de support 26 et d'autre part sur une rondelle d'appui 33 fixée à l'extrémité dudit axe de guidage. La fonction de ce ressort sera décrite ultérieurement. Les moyens d'écartement du mandrin comprennent également un organe de commande constitué avantageusement par un vérin 23, par exemple hydraulique, pneumatique ou analogue, dont le cylindre 24 est monté articule sur le flasque intermédiaire 25a par un système de chape et tenon. Pour éviter un effet de balourd dans la rotation du mandrin, le vérin 23 est monté de manière sensiblement centrée dans le segment 2 de cylindre. La tige 21 du piston de ce cylindre est reliée par un dispositif à chape et tenon 22 à la partie centrale de l'entretoise 19a de l'élément de liaison 17 commun. Ainsi, par pressurisation du vérin 23, la tige 21 provoque le déplacement longitudinal de l'élément de- liaison 17 et ainsi le pivotement des biellettes 13 pour provoquer par l'effet de came des têtes de biellettes 13a l'écartement du segment de cylindre 1 par rapport au segment 2. Par ailleurs, pour régler la course de la tige de piston, et donc la valeur de l'expansion du mandrin, une butée 34 de fin de course du piston est montée coulissante et bloquée en rotation par un dispositif vis-gorge 39, dans un tube de guidage 35 fixé sur le flasque intermédiaire 25b, la position de cette butée 34 est réglée par une vis 36 actionnée par le bouton 11, avantageusement moleté monté sur le flasque d'extrémité 5 au moyen d'un palier 38. Ce bouton Il comprend des moyens de blocage en rotation 12 conventionnels. Ainsi, on peut régler la position de la butée 34 pour avoir une course déterminée de la tige de piston 21 pour obtenir la dimension transversale désirée du mandrin en expansion, et donc fabriquer des tubes avec des épaisseurs de paroi déterminées et désirées. Le mandrin selon l'invention comprend également des moyens de rapprochement permettant de contracter le mandrin par rapprochement des deux segments 1, 2 l'un vers l'autre. Ces moyens sont constitués d'une part par les ressorts 32 montés sur les axes de centrage des barres de support 20, 26, et qui ont été décrits ci-dessus, et d'autre part par des ressorts de rappel 37 dont chaque extrémité est fixée respectivement sur la barre de support 26 et la barre de support 20. Avantageusement, les ensembles axe de guidage ressort 32 et les ressorts de rappel 37 sont montés à proximité de chaque élément de came 13, et sont donc répartis sur toute la longueur du mandrin. Il est bien entendu que d'autres systèmes de rappel du mandrin pour provoquer sa contraction peuvent être utilisés, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Ainsi, pour contracter le mandrin, il suffit de dépressuriser le vérin 23, les deux segments 1 et 2 étant rapprochés l'un vers l'autre par les forces de rappel des ressorts 32 et 37. Les figures 3 et 4 montrent clairement la position des ressorts 37, ainsi que la structure du flasque 25b supportant la butée de fin de course 34. Dans les figures annexées, le mandrin est représenté à un minimum d'expansion, c'est-à-dire à un écartement minimum de l'ordre du millimètre par exemple entre les deux barres de support 20, 26 pour permettre la contraction du mandrin pour l'enlèvement du tube. D'autre part, on a représenté en traits fant8mes la position des éléments de came 13 pour une extension maximum du mandrin, de l'ordre de 6 mm environ, par exemple. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'arbre de sortie du mandrin se prolonge à l'intérieur dudit mandrin par un tube entretoise 9a monté à travers le flasque intermédiaire 25d et fixé sur le flasque 25c, comme cela est clairement illustré par les figures 3 et 4. La présente invention propose donc un mandrin pouvant autre expansé sélectivement à des dimensions transversales déterminées. Ainsi, il est donc possible de réaliser des tubes à épaisseurs de paroi variables tout en conservant constant le diamètre extérieur de ces tubes. En outre, la structure de ce mandrin permet un montage aisé de tous les éléments permettant l'expansion et la contraction du mandrin, par fixation de ces différents éléments sur les barres de support 26 et 20 avant le montage des parois latérales, notamment de la paroi latérale la du segment 1. Dans l'exemple dormé ci-dessus, le mandrin a été divisé en deux segments, mais il est tout-à-fait possible, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, de diviser le mandrin en un nombre quelconque de segments, mobiles les uns par rapport aux autres pour ainsi faire varier sélectivement la dimension transversale du mandrin. Il est bien entendu que d'autres moyens permettant de contrôler la course de la tige de piston peuvent etre utilisés, de plus, on peut utiliser des éléments d'excentrique à la place des éléments de came 13 sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Mandrin utilisé pour la fabrication de tubes notamment par enroulement d'une bande ou feuille de matière souple autour dudit mandrin, par exemple pour la fabrication de tubes ou corps tubulaires en carton, caractérisé en ce que ledit mandrin à corps notamment cylindrique se compose d'au moins deux segments (1, 2), dont au moins l'un (1) est sélectivement mobile par rapport à l'autre selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit mandrin, et dont le plan de joint (lob, 2b) de chaque segment (1, -2) est parallèle ou confondu à un plan passant par ledit axe longitudinal, ledit mandrin comprenant des moyens d'écartement et de rapprochement desdits segments (1, 2)pour faire varier sélectivement la dimension transversale dudit mandrin. 2.- Mandrin selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque segment précité (1, 2) est sensiblement semi-cylindrique, et les moyens d'écartement précités comprennent au moins un élément de came (13) ou d'excentrique sélectivement commandé; monté dans un desdits segments (2) et coopérant avec l'autre segment (1). 3.- Mandrin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'écartement précités comprennent au moins un groupe (14, 15) -d'éléments de came (13) ou d'excentrique réparti sur la longueur dudit mandrin, chaque élément de came (13) ou excentrique étant monté articulé sur un élément de liaison commun (17) actionné par un organe de commande (23). 4.- Mandrin selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque élément de came (13) ou d'excentrique précité de chaque groupe (14, 15) précité est fixé sur un premier élément ou barre de support (20) sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du mandrin, la paroi latérale (2a) dudit segment (2) étant fixée sur ladite barre de support (20). 5.- Mandrin selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque élément de came (13) précité coopère avec des organes (29) fixés sur une seconde barre ou élément de support (26) de l'autre segment (1) sur laquelle est fixée, de préférence amoviblement, la paroi latérale (la) de l'autre segment (1), lesdits premier et second éléments de support (20, 26) étant assemblés l'un à l'autre, par exemple par des axes de guidage (30) pour éviter tout déplacement selon la direction longitudinale du mandrin d'un élément de support par rapport à l'autre. 6.- Mandrin selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes (29) précités sont constitués par des galets (29a) montés en rotation sur le ou les seconds éléments de support (26) précités. 7.- Mandrin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rapprochement précités comprennent au moins un organe élastique (32, 37) tel qu'un ressort exerçant une force de rappel tendant à mettre en contact les plans de joint (lob, 2b) respectifs des deux segments (1, 2). 8.- Mandrin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de commande précité comprend au moins un vérin (23) dont le cylindre (24) est monté avantageusement articulé en rotation dans un segment (1) de cylindre, la tige de piston (21) étant reliée à chaque élément de came (13) avantageusement par l'élément commun de liaison (17) précité, et un élément (34) formant butée de fin de course de la tige de piston (21). 9.- Mandrin selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément formant butée de fin de course (34) est réglable en position par un bouton de réglage (11) accessible, comprenant avantageusement un organe de blocage (12) en rotation.