Brevet FR2548641A1 — publié le 19850111

La présente invention se rapporte à un dispositif pour la formation de rouleaux à partir d'une feuille, par coupe de la feuille dans sa direction longitudinale et bobinage des parties de feuille ainsi coupées, en une plura5 lité de rouleaux, dans le même sens de rotation pour tous les rouleaux pendant le bobinage, ce dispositif comprenant des moyens qui assurent le maintien de la périphérie et de l'axe des rouleaux pendant le bobinage. Un appareil de fendage-bobinage est un bobinoir dans lequel une feuille de papier est coupée dans sa direction longitudinale et enroulée simultanément en plusieurs rouleaux Dans les appareils de fendagebobinage connus, tous les rouleaux prennent appui,à leur périphérie, sur le même tambour support Les moyens nécessaires au supportage et à la manipulation des rouleaux rendent impossible la formation de rouleaux adjacents à partir de parties adjacentes de la feuille, à moins qu'un rouleau sur deux ne soit bobiné du côté opposé du tambour support Cela a pour conséquence qu'il y a deux groupes de rouleaux situés différemment. 20 Les parties de feuille aboutissant à chacun des deux groupes de rouleaux doivent suivre des chemins différents Il en résulte que le processus d'enroulement est légèrement différent dans les deux groupes de rouleaux On a essayé d'éliminer cette différence gênante, par utilisation de deux tambours d'appui placés côte-à-côte, comme décrit par exemple dans le brevet US 2 460 694 On a pu ainsi rendre le processus d'enroulement pratiquement uniforme pour tous les rouleaux, c'est-à-dire que les angles de contact entre les parties de feuille et les tambours d'appui sont 30 de même grandeur et que le sens d'enroulement est le même dans tous les rouleaux Il est important d'avoir un même sens d'enroulement en ce qui concerne la manipulation ultérieure des rouleaux, car il faut tenir compte du sens d'enroulement lors de l'emballage des rouleaux Si un bobinoir 35 produit des-rouleaux de sens d'enroulement différents, on doit prévoir deux lignes d'emballage séparées ou tourner les rouleaux d'un groupe de 180 avant de les envoyer à l'emballage. Un facteur très important dans un bobinoir est 5 le réglage de la formation du rouleau La formation d'un gros rouleau de papier est une opération techniquement difficile Une répartition de tension incorrecte dans le rouleau peut aboutir à un échec complet de l'enroulement. On connaît plusieurs phénomènes qui rendent un rouleau inutilisable ou diminuent beaucoup sa valeur Le réglage du processus d'enroulement est d'autant plus difficile qu'on fabrique des rouleaux plus grands Toutefois, les utilisateurs des rouleaux désirent des rouleaux aussi grands que possible Par exemple, dans une machine d'impression, 15 chaque remplacement de rouleau entraîne des perturbations importantes de la production et diminue le rendement de l'opération d'impression Pour cette raison, le but visé dans l'enroulement des rouleaux est d'obtenir ceux-ci aussi gros que possible, même au prix d'un risque accru de défaut 20 du rouleau Par exemple, si le diamètre d'un rouleau peut être augmenté de 1 m à 1,25 m, le rouleau contient plus de 50 % de longueur de feuille en plus Il est donc très important que le processus d'enroulement soit bien réglé, afin d'obtenir la dimension de rouleau maximale possible. La formation du rouleau est habituellement influencée par le réglage de la force qui résulte de l'appui périphérique du rouleau, c'est-à-dire de la force de contact ou de la pression de pincement entre le rouleau et son tambour support La présente invention a pour objet un bobi30 noir dans lequel ce réglage s'effectue normalement de façon automatique du fait des proportions géométriques de la structure du bobinoir, de sorte qu'aucune force extérieure n'est nécessaire pour modifier la force d'appui du rouleau. Il est toutefois commode de disposer de moyens permettant 35 l'emploi d'une force extérieure, s'il est possible qu'un i 548641 réglage anormal d'enroulement doive être utilisé dans des cas particuliers. L'invention procure un dispositif pour la formation de rouleaux à partir d'une feuille par coupe de la feuille dans sa direction longitudinale et enroulement des parties de feuille ainsi coupées en une pluralité de rouleaux, avec le même sens de rotation pour tous les rouleaux pendant l'enroulement, ce dispositif comprenant des moyens qui supportent la périphérie et l'axe des rouleaux pendant 10 l'enroulement, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il a des dimensions telles que, du fait de l'augmentation du diamètre du rouleau pendant l'enroulement, le rapport de la force d'appui périphérique et de la force d'appui axial d'un rouleau subit un changement notable,simple15 ment en raison des caractéristiques géométriques de construction du dispositif et sans utilisation d'une force extérieure pour influencer la force d'appui, la force d'appui axial du rouleau étant, du fait de ce changement, beaucoup plus grande que la force d'appui périphérique, pendant 20 la phase finale de l'enroulement d'un rouleau. Grâce à cette construction du bobinoir, on obtient l'auto-réglage désiré, mais cela n'exclut pas la possibilité d'influencer le processus d'enroulement au moyen d'une force extérieure si cela est éventuellement nécessai25 re Le principe de l'invention réside en ce qu'une répartition favorable de charge est obtenue entièrement par la géométrie structurelle du dispositif qui corrige automatiquement le rapport de la charge périphérique et de la charge centrale,de sorte qu'on obtient un résultat optimal d'enrou30 lement L'invention s'applique principalement à l'enroulement de papier d'impression chargé ou revêtu La densité de ce papier est de l'ordre de 1 à 1,25 kg/dm 3 Dans le bobinage d'un tel papier, on peut obtenir un très bon résultat d'enroulement jusqu'à un diamètre de rouleau de 1,25 m. 35 Si on bobine une feuille de papier de densité supérieure, 2545 i& 41 la géométrie du bobinoir doit être modifiée pour qu'une plus grande proportion du poids du rouleau soit supportée par l'appui axial du rouleau Si on bobine une feuille de papier d'une densité inférieure, la géométrie du bobinoir 5 doit être modifiée de façon à augmenter la proportion de l'appui périphérique En pratique, la modification de la géométrie de construction du bobinoir est peu commode et il est donc plus avantageux d'appliquer une force extérieure auxiliaire afin d'obtenir une répartition modifiée de 10 la charge. Le brevet US 3 188 016 décrit un bobinoir dont la géométrie de construction ressemble à celle de l'invention. Toutefois, dans ce dispositif connu,il n'y a aucune utilisation de la géométrie de construction pour obtenir l'auto15 réglage d'un processus d'enroulement et,au contraire,la pression d'appui du rouleau est maintenue constante au point de contact du rouleau et du tambour d'appui Cela est obtenu au moyen de vérins chargeant le rouleau En outre, les rouleaux de groupes différents sont enroulés dans des sens 20 différents, dans le dispositif connu, et de plus l'angle de contact entre la feuille et le tambour d'appui n'est pas le même pour les deux groupes de rouleaux Le phénomène constituant la base de la présente invention n'a donc pas été reconnu ni traité dans ce dispositif connu. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, on utilise une géométrie de construction telle que l'appui central du rouleau représente au moins 150 % de son appui périphérique, dans la phase finale de l'enroulement. Ce résultat peut être obtenu si l'axe du tambour d'appui 30 d'un rouleau et le point de fixation et de pivotement des bras porteurs oscillants qui assurent l'appui central du rouleau sont au même niveau horizontal, et si la distance entre le dit point de pivotement et l'axe du tambour d'appui est de 70 % du diamètre du rouleau fini, le diamètre du tambour d'appui représentant 60 % et la longueur du bras por- 2548641. teur oscillant 70 % du diamètre du rouleau. Pour obtenir un résultat optimal d'enroulement, il est important que le bobinoir soit conçu dans sa totalité pour permettre l'obtention de bons résultats d'enrou5 lement Une caractéristique importante est que l'angle de contact entre chaque partie de feuille et le ou les tambours sur lesquels elle passe soit le même pour toutes les parties de feuille formant les rouleaux La façon la plus commode de respecter cette condition consiste à utiliser 10 deux tambours d'appui tournant dans le même sens et, d'un côté du bobinoir, un tambour auxiliaire sur lequel les parties de feuille dirigées de ce côté du bobinoir passent avant d'atteindre le tambour d'appui Ainsi, d'un côté du bobinoir, la feuille passe directement sur un tambour d'ap15 pui et, du côté opposé du bobinoir, la feuille est d'abord conduite sur un tambour auxiliaire puis sur un tambour d'appui L'angle de contact entre la feuille et le tambour d'appui d'un côté du bobinoir et, de l'autre côté du bobinoir, la somme des angles de contact entre la feuille et le tam20 bour auxiliaire plus son tambour d'appui associé-doivent être au moins sensiblement égaux Par cette disposition, on obtient un résultat d'enroulement uniforme dans tous les rouleaux formés simultanément dans le bobinoir. Il est souhaitable, dans la mise en oeuvre de 25 l'invention, de supporter en rotation toutes les parties lourdes du dispositif au niveau du sol Ainsi, par exemple, les bras porteurs du rouleau, les tambours d'appui et le tambour auxiliaire peuvent tous être supportés de façon tournante,au même niveau On a trouvé de façon empirique 30 que le diamètre optimal du tambour d'appui est de l'ordre de 750 à 800 mm lorsqu'on bobine un papier d'impression Le tambour auxiliaire peut être plus petit que les tambours d'appui, pour limiter son coût de fabrication, mais il ne doit pas être petit au point que sa vitesse de rotation de35 vienne trop grande La vitesse de rotation d'un tambour quel- conque ne doit pas dépasser 75 % de sa fréquence naturelle. Il est souhaitable que la feuille arrive du haut dans le bobinoir, car l'observation de la feuille pendant le processus d'enroulement et la présentation de la feuille au début de l'enroulement sont alors beaucoup plus faciles à effectuer que si la feuille arrive du bas. Le processus d'enroulement peut également être influencé par des moyens extérieurs Comme déjà indiqué, le rapport de l'appui central et de l'appui périphérique peut être modifié par exemple au moyen de vérins qui agissent sur les bras porteurs assurant l'appui central Cela peut être effectué par application de la force extérieure en sens inverse ou dans le même sens que le poids du rouleau Le processus d'enroulement peut également être influ15 encé par application d'un moment de rotation à l'axe du rouleau En outre, un contre-rouleau ou une combinaison de contre- rouleaux peuvent être utilisés pour charger la partie intermédiaire de rouleaux axialement longs, de façon à supprimer l'inconvénient de la déformation du rouleau qui se produit en particulier pendant la phase initiale d'enroulement L'utilisation d'un moment de rotation et celle d'un contre-rouleau sont connues en elles-mêmes. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de 25 la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ciaprès, qui se réfère aux dessins annexes dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté, avec coupe par30 tielle, d'un mode de réalisation d'un bobinoir conforme à l'invention; la figure 2 illustre une modification du dispositif d'enroulement situé du côté droit du bobinoir représenté sur la figure 1; et la figure 3 représente schématiquement les forces 254864 I statiques agissant dans un bobinoir conforme à l'invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'in5 vention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Sur les figures, le repère 1 désigne une feuille à bobiner en rouleaux La feuille passe sur des cylindres de guidage 2 et traverse un dispositif de coupe longitudi10 nale 3 dans lequel des lames rotatives fendent la feuille 1 en plusieurs parties, dont deux parties adjacentes la et lb sont représentées sur la figure 1 La partie de feuille la est dirigée, par l'intermédiaire d'un tambour auxiliaire 4, sur un tambour d'appui 5 a, à droite, tandis que la partie de feuille lb est directement amenée sur un tambour d'appui 5 b, à gauche Les tambours d'appui 5 a et 5 b tournent dans un même sens, indiqué par des flèches 6 Les rouleaux bobinés sont supportés à leur périphérie par les tambours d'appui et, à leur axe, par des bras porteurs 8, 20 qui supportent un arbre axial des rouleaux Chaque rouleau est porté par deux bras 8, un à chaque extrémité du rouleau. Lorsque le rouleau a été bobiné à son diamètre final, il est placé sur un plancher 9, au moyen de vérins 10 qui font pivoter les bras porteurs 8 de manière à les éloigner du 25 tambour d'appui du rouleau Les bras porteurs 8 tournent autour de leur pivot 11 Chaque bras porteur 8 est fixé à un coulisseau 12 mobile dans la direction axiale des rouleaux La distance entre les deux bras porteurs d'un rouleau est réglée par déplacement des coulisseaux, de manière à 30 correspondre à la longueur axiale désirée du rouleau Une longueur axiale normale d'un rouleau est de l'ordre de 1 m mais on bobine parfois des rouleaux d'une longueur axiale de 40 cm seulement, tandis que la longueur axiale maximale d'un rouleau est en pratique légèrement supérieure à 260 cm. 35 Le poids d'un rouleau-complet de cette longueur est de l'or- dre de 4 tonnes. Les tambours d'appui 5 a et 5 b sont identiques et ils sont supportés, de même que le tambour auxiliaire 4, de manière à tourner au même niveau que les bras porteurs 8, c'est-à-dire au niveau du plancher 9 de l'installation Le dispositif complet de fixation tournante des tambours n'est pas représenté et il est seulement indiqué par des paliers 13 L'angle de contact entre la partie de feuille lb et le tambour d'appui 5 b est désigné par a La partie de feuille 10 la possède deux angles de contact, à savoir un angle b avec le tambour auxiliaire 4 et un autre angle c avec le tambour d'appui 5 a Afin d'obtenir des résultats d'enroulement semblables dans les deux rouleaux 7, les angles de contact des parties de feuille doivent être tels que a = b+c. La figure 2 représente des moyens auxiliaires par lesquels le résultat d'enroulement peut être influencé, d'unefaçon connue en elle-même On sait qu'un moment de rotation transmis h l'arbre axial d'un rouleau a un effet favorable sur le résultat d'enroulement Le but visé est ha20 bituellement de maintenir un moment constant pendant tout l'enroulement Le moment appliqué est généralement d'autant plus grand que la longueur axiale du rouleau est plus grande Pour transmettre le moment à l'arbre du rouleau, un moteur 14 est fixé au coulisseau 12 de l'un des bras porteurs 25 et ce moteur, par l'intermédiaire de courroies 15 et de poulies 16 et 17, transmet un moment de rotation à l'arbre axial du rouleau 7 Cet arbre est en général constitué par un tube de carton fort comportant des inserts métalliques aux extrémités,mais on peut également utiliser un arbre en 30 acier d'un bout à l'autre. Dans la phase initiale d'enroulement, le rouleau 7 est petit et sa rigidité est faible, en particulier s'il a une grande longueur axiale Il peut donc se produire une flexion du rouleau, du fait de la charge exercée par les forces qui agissent sur lui Cette flexion, qui est dirigée à l'opposé du tambour d'appui, est un inconvénient courant dans le bobinage de rouleaux supportés à leurs extrémités. La flexion du rouleau peut être compensée par application, au milieu du rouleau,entre ses extrémités, d'un contre5 rouleau suiveur ou d'une combinaison de contre-rouleaux 18 qui exercent une charge sur le rouleau 7 en direction du tambour d'appui Lorsqu'une rigidité suffisante du rouleau a été atteinte, la contre-charge est supprimée et le contre- rouleau est retiré Dans le mode de réalisation repré10 senté, le groupe de contre-rouleaux 18 est déplacé le long d'un guidage linéaire 19 et, au moyen d'un bras pivotant , toute la structure de guidage peut être éloignée du rouleau 7, par pivotement. La figure 3 illustre les forces statiques agis15 sant sur le rouleau 7 Le poids P du rouleau est divisé en deux composantes de poids Pl et P 2, Pl correspondant à l'appui périphérique du rouleau et P 2 correspondant à l'appui axial du rouleau Comme on le voit sur la figure 3, le rapport des forces Pl et P 2 dépend de l'angle d'inclinaison d du bras porteur 8 Dans le mode de réalisation représenté, la force P 2 est beaucoup plus grande que la force Pl dans la phase finale de l'enroulement La force P 2 doit alors représenter de préférence au moins 150 % de la force P 1 Le meilleur résultat est obtenu lorsque le point de pivotement 2511 du bras porteur 8 et l'axe de rotation 13 du tambour d'appui 5 sont situés au même niveau 9 a et lorsque le diamètre E du tambour d'appui est de 60 % du diamètre D d'un rouleau terminé, la longueur L du bras porteur 8 est de 70 % du diamètre D du rouleau, et la distance F entre les axes 30 de rotation 11 et 13 est de 70 % du diamètre D du rouleau. Avec cette géométrie de construction, on obtient de bons résultats lorsqu'on bobine le papier d'impression de la qualité mentionnée plus haut Le résultat reste bon même si le rapport des forces P 2 et Pl s'écarte de 10 % environ du ré35 sultat obtenu par l'utilisation des dimensions relatives indiquées ci-dessus, mais de préférence l'écart ne doit pas dépasser 5 %. La figure 3 montre bien que, lorsqu'on tire le bras porteur 8 dans une position correspondant à la phase initiale de l'enroulement du rouleau 7, lorsque le diamètre de celui-ci est encore très petit, la force d'appui périphérique Pl est environ le double de la force d'appui axial P 2, dans cette phase de l'enroulement. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in10 vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre ni de la portée de la 15 présente invention. 1 1 Revendications 1 Dispositif pour la formation de rouleaux ( 7) à partir d'une feuille ( 1) par coupe de la feuille dans sa direction longitudinale et enroulement des parties de feuille ainsi coupées en une pluralité de rouleaux, avec 5 le même sens de rotation pour tous les rouleaux pendant l'enroulement, ce dispositif comprenant des moyens ( 5,8) qui supportent la périphérie et l'axe des rouleaux pendant l'enroulement, caractérisé en ce qu'il a des dimensions telles que, du fait de l'augmentation du diamètre (D) du 10 rouleau pendant l'enroulement, le rapport de la force d'appui périphérique (P 1) et de la force d'appui axial (P 2) d'un rouleau subit un changement substantiel simplement en raison des caractéristiques géométriques de construction du dispositif et sans utilisation d'une force extérieure pour influencer la force d'appui, la force d'appui axial du rouleau étant, du fait de ce changement, beaucoup plus grande que la force d'appui périphérique pendant la phase finale de l'enroulement d'un rouleau. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé 20 en ce que, pendant la phase finale de l'enroulement, la force d'appui axial est au moins de 150 % de la force d'appui périphérique. 3 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un premier tambour d'appui ( 5 b) 25 et un deuxième tambour d'appui ( 5 a) du rouleau, qui tournent tous deux dans le même sens, et un tambour auxiliaire ( 4) de guidage de feuille associé au deuxième tambour d'appui ( 5 a), et des moyens ( 2,3) pour diriger une première partie de feuille (lb) sur le premier tambour d'appui ( 5 b) vers une 30 première station d'enroulement, et une deuxième partie de feuille (la) sur le tambour auxiliaire ( 4) et le deuxième tambour d'appui ( 5 a), vers une deuxième station d'enroulement, l'angle au centre (a) de la surface du premier tam- bour d'appui qui est en contact avec la première partie de feuille étant au moins sensiblement égal à la somme des angles de contact correspondant entre la deuxième partie de feuille et le tambour auxiliaire (b) plus le deuxième tambour d'appui (c). 4 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le tambour auxiliaire ( 4) est situé entre les premier ( 5 b) et deuxième ( 5 a) tambours d'appui, sensiblement dans le même plan horizontal que ces tambours d'appui 10 et de préférence au niveau du plancher de l'installation. Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le tambour auxiliaire ( 4) a un diamètre légèrement plus petit que celui des tambours d'appui ( 5 a, b). 6 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la feuille( 1)est dirigée à partir du haut, dans le dispositif. 7 Dispositif suivant l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que, pour amener les 20 moyens d'appui ( 8) de l'axe à une position d'enlèvement du rouleau, on utilise des vérins ( 10) au moyen desquels la force d'appui périphérique peut être modifiée pendant l'enroulement.