Brevet FR2545752A1 — publié le 19841116

L'invention concerne un dispositif de tronçonnage pour les tu- bes de carton fabriqués en continu. Il est connu de fabriquer des tubes de carton par enroulement en hélice d'une pluralité de bandes de papier ou de carton sur une machine dite"spiraleuse". Ce type de machine comporte un mandrin cylindrique fixe sur lequel viennent s'enrouler en hélice une ou plusieurs bandes préala= blement encollées (sauf la première) et qui font des angles détermi- nés avec l'axe dudit mandrin, le tube formé étant entraîné en rota- tion et simultanément en translation longitudinale, par une courroie sans fin effectuant un tour mort autour dudit tube formé. Chaque tube de carton ainsi fabriqué en continu est tronçonné pendant-sa formation en tubes unitaires, dans un poste de coupe ou de tronçonnage. Tous les dispositifs detrorçonnage ont un fonctionnement cy- clique réglé en fonction de la vitesse d'avancement du tube formé et de la longueur des tronçons à obtenir. Il est évidemment nécessaire que les moyens de coupe suivent le tube au moment du tronçonnage de manière à obtenir une coupe se- lon une section droite c'est-à-dire selon un plan perpendiculaire à l'axe du tube. Certains systèmes connus comportent une scie circulaire montée sur un chariot mobile et des moyens pour faire plonger la scie dans le tube, ces derniers et l'entrainement du chariot étant asservis de ma- nière telle que la scie puisse pénétrer dans le tube au moment voulu et suivre ledit tube pendant son action de sciage. Un autre système connu consiste à asservir une scie selon un mouvement tournant cyclique de manière telle que la période dudit mou- vement soit fonction de la vitesse d'avancement du tube et de la lon- gueur des tronçons à obtenir et qu'un mouvement longitudinal de la scie se fasse pendant le sciage sensiblement à la même vitesse que 1 ' avancement du tube. Toutefois ces dispositifs connus à scies sont dangereux et pré- sentent des inconvénients en ce qui concerne la qualité de la coupe (bavures, poussières). C'est pourquoi il a été imaginé des systèmes plus performants utilisant des couteaux circulaires qui coopérent avec un mandrin d' appui disposé à l'intérieur du tube de carton. De tels systèmes permettent de débiter à chaque cycle de fonc- tionnement un ou plusieurs tronçons de tube coupés selon une section droite et pratiquement sans bavures. Les systèmes connus de tronçonnage à couteaux comportent géné- ralement trois sortes d'éléments: a) des éléments porteurs et de guidage du tube de carton sous forme de rouleaux et galets cylindriques. b) un mandrin d'appui cylindrique disposé à l'intérieur du tu- be et qui est généralement en métal très dur. c) des molettes ou couteaux de coupe en forme de disques qui sont fixés sur des supports rigides ou élastiques. Ces trois sortes d'éléments (a, b, c) sont reliés mécaniquement entre eux et l'un de ceux-ci ou deux ou les trois sont motorisés se- lon leur axe de rotation afin de favoriser le tronçonnage au moment de la pénétration des couteaux dans la paroi du tube en carton. Pendant le tronçonnage, l'ensemble de ces éléments est soumis à un déplacement longitudinal synchronisé en vitesse avec celle de 1 ' avancement du tube. Ce déplacement est obtenu par des moyens d'actionnement électri- ques, hydrauliques, pneumatiques etc dont l'action est réglée pro- portionnellement soit à la vitesse de fonctionnement des moyens d' entraînement du tube, soit à la vitesse de déroulement des bandes de papier ou de carton. Le déplacement de l'ensemble des moyens précités est parfois obtenu à partir d'un élément de référence du tube et, dans ce cas, un lecteur suit cet élément de référence de manière à capter et en- voyer des informations vers les organes de commande des moyens d'ac- tionnement qui générent ledit déplacement. En outre la pénétration des couteaux dans le tube, jusqu'à ce qu'ils rencontrent le mandrin d'appui, est assurée par d'autres moyens d'actionnement hydrauliques, pneumatiques, mécaniques ou élec- triques. -3- Tous ces systèmes sont donc complexes, onéreux et d'une sécurité discutable. L'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif plus simple et donc plus fiable, moins onéreux à la fabrication et pour la maintenance et présentant une grande sécurité. Le dispositif de tronçonnage selon l'invention qui comporte des moyens de guidage du tube formé, au moins un couteau disposé sur un chariot mobile et un mandrin d'appui disposé dans le tube formé est re- marquable en ce que la chariot mobile porte-couteaux est entraîné en translation longitudinale dans le sens d'avancement du tube par la pous- sée qu'exerce l'extrémité libre de ce dernier, au cours de son avance- ment, sur un élément relié audit chariot, tandis que des moyens sont prévus pour entraîner la pénétration du ou des couteaux dans la paroi du tube au cours du mouvement dudit chariot de telle sorte que le mou- vement translatif des couteaux, portés par le chariot, et l'avancement du tube, sont parfaitement synchronisés entre eux au moment du tronçon- nage, d'autre moyens étant prévus pour entraîner en translation inver- se le retour du chariot vers sa position initiale, après chaque tron- çonnage Avantageusement, le mandrin d'appui intérieur est rendu entière- ment libre pendant l'action de tronçonnage des couteaux, de telle sor- te qu'il est entraîné pendant cette phase en translation et en rota- tion par le tube lui-même par contact dudit mandrin avec la paroi in- terne du tube, des moyens étant prévus pour le retour du mandrin vers sa position initiale après chaque tronçonnage. De préférence les moyens prévus pour entraîner la pénétration du ou des couteaux comportent au moins un support qui porte au moins un couteau disposé perpendiculairement à l'axe du tube, ledit support étant articulé sur-le chariot et sollicité initialement vers une po- sition écartée du tube tandis qu'il est muni de moyens destinés à coo- pérer avec des moyens conjugués aménagés sur une partie fixe de maniè- re telle que la pénétration du ou des couteaux s'effectue par le bas- culement du support qui est obtenu par lesdits moyens au cours et sous l'action du mouvement translatif d'avancement du chariot, l'écartement ultérieur du ou des couteaux par rapport au tube étant obtenu par le basculement inverse dudit support, -4- Un tel dispositif est donc particulièrement simple et origi- nal puisque c'est l'action du tube lui-même qui au cours de son avancement commande et synchronise le fonctionnement des couteaux. Par rapport auxsystèmes classiques il supprime un nombre important d'éléments (moyens d'actionnement, capteurs). La mise en place d'un tel dispositif sur les machines exis- tantes ne pose aucune difficulté, les réglages sont simplifiés, les capacités en diamètre et en épaisseur sont importantes. En outre il présente une grande sécurité, puisque les cou- teaux ne peuvent être actionnés que s'il existe un tube en cours de fabrication. De nombreux moyens particuliers, permettant notamment la pé- tration des couteaux et la traction pour le retour du mandrin d'ap- pui,sont en outre préconisés. L'invention sera bien comprise et bien d'autre particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre en perspective un dispositif selon 1 ' invention, la figure 2 est une vue en perspective de trois-quart avant d'une partie d'un dispositif légèrement différent de celui de la figure 1, la figure 3 est une vue de dessus selon la flèche a de la figure 1, la figure 4 montre plus en détail les galets de guidage et d'éjection représentés sur la figure 1. Bien que les figures 1 et 2 concernent des dispositifs lé- gèrement différents, les éléments semblables ou de même fonction portent les mêmes références. Le dispositif représenté comporte de manière connue un man- drin fixe d'enroulage 1 tubulaire, fixé dans un support 2 (figure 1). Les bandes de papier ou de carton viennent s'enrouler sur le mandrin 1 pour former un tube en continu représenté en 3 (les bo- bines de papier et les moyens d'avancement du tube 3 qui ne font pas partie de l'actuelle invention ne sont pas représentés). Un mandrin d'appui en matière assez dure, mais choisie pour -5- ne pas émousser les couteaux dont il sera question ci-après, est re- présenté en 4. Le dispositif de coupe proprement dit, comporte un chariot 5 aménagé de manière à pouvoir se déplacer longitudinalement selon 1 l axe du tube 3 entre une position d'attente montrée sur les figures 1 et 2 et une position plus avancée en étant guidé par une tige de guidage 6 (figure 2) ou deux tiges 6 a et 6 b (figure 1) solidaires d'une plaque verticale 7, elle-même fixée sur uneplaque horizontale fixe 8 Le chariot 5 est mû par un vérin 9 et il est fixé par une ti- ge 10 traversant la plaque avant 7, à une butée 11 montée coulissan- te sur une tige 12 d'un support 13 (figure 1). De chaque côté du chariot 5 est articulé un support porte couteaux 140 Chaque support 14 est articulé dans sa partie médiane sur le chariot 5 et porte d'une part, à l'une de ses extrémités une montu- re réglable munie d'un couteau 15 en forme de disque disposé libre en rotation selon un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du tu- be 3 et, d'autre part, à son autre extrémité un galet 16. Les couteaux 15 sont disposés dans le même plan et les sup- ports 14 sont sollicités élastiquement vers la position montrée sur les figures 1 et 2 dans laquelle les couteaux sont écartés l'un de I' autre d'une longueur au moins égale au diamètre du tube 3. Des moyens de guidage sont prévus pour le tube 3 sous forme par exemple d'une gouttière 17, de rouleaux 18 (figure 2 et non re- présentés sur la figure 1) généralement réglable en hauteur et de galets en V 19 (figure 1). Le mandrin d'appui 4 est arrimé à son extrémité postérieure à une tige 20 par l'intermédiaire d'une attache 21 tel un émérillon qui permet une rotation libre dudit mandrin. Le mandrin 4 est destiné à êtrelogé dans le tube 3 et la ti- ge 20, également logé dans le tube 3, traverse le mandrin tubulaire d'enroulage 1, son support 2 et une plaque 22 montée coulissante sur des guides 23. L'extrémité de la tige 20 est munie d'une butée 24 (figure 3) de telle sorte qu'elle peut coulisser dans la plaque 22, mais aussi -6- être tirée par celle-ci qui comporte en outre éventuellement au niveau du passage de la tige 20 une partie basculante de montage et démontage. La plaque 22 est en outre fixée à l'extrémité de la tige d' un vérin 25 (figure 1 et 3). Il est toutefois possible de fixer directement la tige 20 à l'extrémité de la tige du vérin 25 sans l'intermédiaire de la pla- que coulissante 22 et de remplacer par un câble la totalité ou au moins une partie de la tige 20, et de préférence alors dans sa zone arrimée au mandrin 4, pour des raisons qui seront précisées ci après. Comme le montre surtout la figure 2, la plaque 8 est pourvue de deux cames 26 aménagées dans des parties évidées de ladite pla- que et articulées de manière pivotante en étant sollicitées élasti- quement dans la position montrée pour venir en butée sur une partie non évidée de ladite plaque 8. Les galets de guidage 19 qui sont montés sur le support 13 au moyen d'une monture 27 (figures 1 et 4) sont en outre munis d' un vérin d'éjection 28 et de même la butée 11 est également équi- pée d'un vérin 29 dont les fonctions apparaîtront ci-après. Les divers moyens constitutifs du dispositif ayant été dé- crits, le fonctionnement est simple à comprendre. Le mandrin d'appui 4 est introduit dans le tube 3 en cours de fabrication, au voisinage de son extrémité libre. Le mandrin 4 est rendu libre au début du cycle de tronçonna- ge de telle sorte qu'il progresse vers l'avant et tourne avec le tube 3 dans lequel il est en contact (sur la figure 2, le mandrin 4 dépasse du tube 3 pour permettre de le visualiser mais au début du cycle de tronçonnage, c'est le tube 3 qui dépasse le mandrin 4). Le tube 3 est guidé par la gouttière 17, les rouleaux 18 et les galets 19,et son extrémité frontale vient au cours de sa progres- sion au contact de la butée 11 et pousse cette dernière qui, en se déplaçant sur la tige 12 entraîne le chariot 5 au moyen de la tige La longueur de la tige 10 entre le chariot 5 et la butée 11 est réglable en fonction de la longueur désirée pour chaque tronçon. Le chariot est alors entraîné en translation par l'action mê- me du tube 3 et donc identiquement à la même vitesse. Comme le montre mieux la figure 2, les galets 16 des supports -7- rencontrent au cours de ce mouvement, les cames 26. Les-cames 26 présentent d'abord une forme divergente par rap- port à l'axe du tube et selon le sens de l'avancement de telle sor- te que les galets qui roulent sur cette partie des cames entraînent un basculement des supports 14 et provoquent un rapprochement des cou- teaux 15 vers le tube 3. Les cames 26 présentent ensuite une partie moins divergente qui correspond à la phase de pénétration des couteaux dans la paroi du tube jusqu'à rencontrer le mandrin d'appui 4 Cette partie peut même être sensiblement parallèle à l'axe du tube si la Première par- tie est suffisante pour entraîner une pénétration complète dans le tube Il est important de noter que les couteaux 15 sont libres en rotation et qu'ils sont entraînés par la rotation du tube lui-même. En arrivant en bout de came, les supports 14 pivotent élas- tiquement dans l'autre sens entraînant ainsi l'écartement des cou- teaux. Pratiquement à ce moment le vérin 29 fait basculer la butée 11 et le vérin 9 entraîne le chariot 5 dans un mouvement inverse vers sa position initiale, les galets 16 passant derrière les cames 26 qui pivotent. Sensiblement au même moment, le mandrin 4 est tiré en arriè- re et le vérin 28 fait basculer l'un des galets 19 (figure 4) de telle sorte que le tronçon de tube qui vient d'être coupé peut-être récupéré en attendant le suivant. Le recul du mandrin 4 est obtenu par l'action du vérin 25 qui tire sur la plaque 22 et par son intermédiaire et celle de la butée 24 (figure 3) tire sur la tige 20. Pour permettre de libérer de nouveau le mandrin 4 pôur le tron- çonnage suivant, le vérin 25 pousse sur la plaque 22 de telle sorte que la tige 20 présente du champ pour coulisser dans la plaque 22 au rythme de la progression du tube 3 et du mandrin 4. Comme il a été dit ci-avant, une partie au moins de la tige peut être remplacée par un câble de telle sorte que le vérin 25 peut tirer sur le mandrin 4 et le lacher brusquement en donnant du mou audit câble, la plaque 22 devenant alors inutile. -8- Le dispositif est ainsi de nouveau remis en place pour un nou- veau cycle (la butée Il et le galet 19 ayant entre temps repris leurs positions initiales). La description qui précède montre bien que contrairement à 1 ' art connu,les éléments de guidage sont fixes et que l'actionnement translatif du chariot, la pénétration des couteaux, la rotation des couteaux et l'entraînement du mandrin d'appui sont obtenus par l'ac- tion directe ou transmise du tube lui-même Les divers moyens néces- saires,bien que coopérant,sont dissociés mécaniquement entre-eux et ne sont pas motorisés. Toutefois de très nombreuses variantes peuvent être imaginées sans sortir du cadre de l'invention C'est ainsi, par exemple, que le dispositif peut ne comporter qu'un seul couteau ou au contraire chaque-support peut port Erplusieurs couteaux et/ou le chariot peut comporter plusieurs supports de chaque cÈté de manière à exécuter plusieurs tronçons à la foie. De même les cames 26 peuvent présenter une forme et une dis- position ne nécessitant pas leur pivotement et bien que l'invention préconise de libérer-le mandrin au moment du tronçonnage, celui-ci pourrait être asservi autrement Enfin il est bien sur possible d'imaginer et de prévoir de nombreux aménagements: lanceur de chariot, amortisseur de retour etc. En outre si l'invention concerne un dispositif de tronçonnage, ladite invention s'étend bien sûr aux tubes de carton provenant d'un tube de carton fabriqué en continu et qui est tronçonné au moyen d'un dispositif semblable à celui précédemment décrit. REVENDICATIONS 1) Dispositif de tronçonnage pour tubes de carton fabriqués en continu sur une machine munie d'un mandrin fixe d'enroulage( 1) sur lequel viennent s'enrouler une ou plusieurs bandes de carton ou de papier, et de moyens d'entraînement en rotation et simulta- nément en translation longitudinale du tube formé( 3) dispositif comportant des moyens de guidage ( 17, 18, 19) du tube formé, au moins un couteau ( 15) disposé sur un chariot mobile ( 5) et un man- drin d'appui ( 4) disposé dans le tube formé, dispositif caractérisé en ce que le chariot mobile ( 5) porte-couteaux est entraîné en translation longitudinale dans le sens d'avancement du tube par la poussée qu'exerce l'extrémité libre de ce dernier, au cours de son avancement, sur un élément relié audit chariot, tandis que des moy- ens sont prévus pour entrainer la pénétration du ou des couteaux dans la paroi du tube au cours du mouvement dudit chariot de telle sorte que le mouvement translatif des couteaux, portés par le cha- riot, et l'avancement du tube, sont parfaitement synchronisés entre eux au moment du tronçonnage, d'autres moyens ( 9) étant prévus pour entraîner en translation inverse le retour du chariot vers sa posi- tion initiale, après chaque tronçonnage. 2)Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le mandrin d'appui ( 4) intérieur est rendu entièrement libre pendant l'action de tronçonnage des couteaux, de telle sorte qu'il est en- trainé pendant cette phase en translation et en rotation par le tube luimême par contact dudit mandrin avec la paroi interne du tube ( 3), des moyens étant prévus pour le retour du mandrin vers sa position initiale après chaque tronçonnage. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2,caracté- risé en ce que l'élément relié audit chariot ( 5) est une butée méca- nique ( 11) reliéeà celui-ci par des organes de liaison ( 10) réglables en longueur en fonction de la longueur voulu pour chaque tronçon de tube, ladite butée étant aménagée de manièreà pouvoir s'escamoter avant le retour du chariot. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens prévus pour entraîner la pénétration du ou des couteaux comportent au moins un support ( 14) qui porte au moins un couteau ( 15) disposé perpendiculairement à l'axe du tube, ledit sup- port étant articulé sur le chariot ( 5) et sollicité initialement vers une position écartée du tube, tandis qu'il est muni de moyens destinés à coopérer avec des moyens conjugués aménagés sur une par- tie fixe ( 8) de manière telle que la pénétration du ou des couteaux s'effectue par le basculement du support ( 14) qui est obtenu par lesdits moyens au cours et sous l'action du mouvement translatif d' avancement du chariot, l'écartement ultérieur du ou des couteaux par rapport au tube étant obtenu par le basculement inverse dudit support. ) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque couteau ( 15) sous forme d'un disque est monté libre en rota- tion à l'une des extrémités de son support ( 14), l'autre extrémité de ce dernier étant pourvue d'un galet ( 16) tandis que ledit sup- port est articulé sur le chariot ( 5) entre ses deux extrémités et que les moyens conjugués aménagés sur la partie fixe ( 8) comportent pour chaque support une came ( 26) destinée à coopérer avec ledit galet ( 16) et aménagée de manière à entraîner un mouvement de péné- tration du couteau ( 15) par basculement dudit support et permettre un mouvement inverse d'écartement après chaque tronçonnage, la ro- tation du couteau étant obtenue par la rotation du tube lui-même. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que chaque came ( 26) présente au moins une partie de forme divergente par rapport à l'axe du tube et selon le sens d'avancement de maniè- re à entraîner le basculement du support ( 14) correspondant et en conséquence l'approche et la pénétration du couteau ( 15) dans le tube ( 3). 7) Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que chaque came ( 26)est articulé de manière à pouvoir pivoter et repose sur une partie fixe vers laquelle elle est sollicitée élastiquement de telle sorte que le galet ( 16) du support ( 14) passe derrière ladite came en la faisant pivoter lors du mouvement de retour du chariot ( 5). -11- 8) Dispositif selon l'une des revendications, 2 à 7 caractérisé en ce que la mandrin d'appui ( 4) est attelé à un système de traction qui est asservi de manière à exercer une traction de retour sur le- dit mandrin, après chaque tronçonnage, et à cesser ensuite toute ac- tion pour rendre le mandrin libre de suivre le tube avec lequel il est en contact. 9) -Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que le système de traction du mandrin d'appui ( 4) comporte une tringle ( 20) et/ou un câble disposés dans le tube ( 3) en formation, en traversant le support ( 2) du mandrin fixe d'enroulage ( 1) ainsi que ce dernier qui est à cet effet tubulaire tandis que la tringle et/ou le câble sont reliés d'une part audit mandrin d'appui par une attache ( 21) permettant une rotation libre du mandrin et, d'autre part, à la tige d'un vérin ( 25) qui est disposé derrière le support ( 2) du mandrin d'enroulage ( 1) et qui est éventuellement pourvu d'un moyen d'échap- pement ( 22) aménagé pour libérer brusquement tout effet sur le man- drin d'appui. ) Tubes de carton caractérisésen ce qu'ils proviennent d'un tube fabriqué en continu et qui est tronçonné au moyen d'un disposi- tif selon l'une des revendications à 9.