Brevet FR2593113A1 — publié le 19870724

APPAREIL POUR LA FABRICATION EN CONTINU D'UN TUBE EN CARTON DE SECTION POLYGONALE La présente invention concerne un appareil pour la fabrication en continu d'un tube en carton de section polygonale, comprenant un dispositif de fabrication d'un tube de section circulaire, pourvu d'un mandrin fixe essentiellement cylindrique sur lequel au moins une bande de papier ou de carton est enroulée helicoidaiement en continu et est collée pour former un tube circulaire qui est entraîné longitudinalement et en rotation, et un dispositif de formage du tube, pourvu d'un mandrin rotatif disposé à l'intérieur du tube dans le prolcngement du mandrin fixe, le mandrin rotatif étant solidaire lorigitudinalement du mandrin fixe et étant entraîné en rotation par le tube. On cannait déjà divers appareils de ce type, notamment pour fabriquer en continu des tubes carrés ou rectangulaires. Cependant, dans le procédé de déformation du tube circulaire initial, un problème crucial est l'obtention de faces réellement planes. En effet, la paroi du tube présente toujours une certaine élasticité qui tend à bomber vers l'extérieur les parois du tube polygonal. Pour remédier à ce phénomene, la demande de brevet allemand No. 1 943 ug; propose un procédé consistant à fabriquer un tube circulaire à paroi mince, que l'on déforme en un tube polygonal sur un mandrin rotatif et que l'on renforce alors par application de bandes encollées supplémentaires.Toutefois, ce procédé nécessite un appareil compliqué et coûteux, comprenant le dispositif supplémentaire d'enroulement des bandes et deux tètes rotatives équipées de rouleaux presseurs extérieurs, l'une pour déformer le tube circulaire mince sur le mandrin polygonal et l'autre pour comprimer les faces planes après épaississe ment nfln de pallier ces inconvénients, le brevet français No. 2 271 987 décrit un procédé et un appareil dans lequel le tube circulaire est déforme en un tube polygonal au moyen d'un mandrin rotatif comportant plusieurs rangées de roulettes, qui correspondent aux angles inté rieurs du tube polygonal à former et qui sont disposées de manière divergente d'amont en aval pour étirer transversalement la paroi du tube et former ainsi des faces planes. Cependant, comme ces faces tendent à reprendre une forme bombée par leur élasticité, il est généraiement nécessaire de prevoir en aval du mandrin rotatif une tête rotative munie de rouleaux presseurs extérieurs, à profil convexe, pour cintrer les faces du tube suivant un profil légèrement concave, de manière qu'elles reprennent ensuite une forme plane par leur élasticité.En outre, un tel mandrin à roulettes constitue un organe délicat, dont la fabrication est relativement coûteuse et qui nécessite un entretien fréquent. En fait, un dispositif aussi complexe ne se justifie que pour fabriquer des tubes à arêtes rainurées, prévus pour etre pliés à plat lorsqu'ils sont vides. La présente invention a donc pour but de fournir un appareil du type indiqué en préambule, de construction simple et permettant de fabriquer des tubes polygonaux ayant des faces bien planes, en évitant les inconvénients susmentionnes. Dans ce but, l'appareil selon l'invention est caractérise en ce que le mandrin rotatif comporte un bloc pourvu d'arêtes longitudinales, correspondant respectivement aux angles intérieurs du tube polygonal, et en ce que ce bloc comporte une partie antérieure, dans laquelle lesdites aretes sont divergentes par rapport à l'axe longitudinal du 25 bloc, et une partie prismatique dans laquelle lesdites aretes sont parallèles et sont séparées par des faces concaves transversalement. De préférence, le dispositif de formage du tube comporte, en regard de chacune desdites faces concaves du mandrin rotatif, au moins un rouleau presseur ayant un profil convexe dont la courbure correspond approximativement à celle de la face concave respective du mandrin rotatif. Le profil convexe de chaque rouleau presseur peut avoir une courbure inférieure à celle de la face concave respective du mandrin rotatif. Selon une forme de réalisation préférée de l'appareil, les rouleaux presseurs sont montés sur une tête rotative commune, qui est libre en rotation autour de l'axe longitudinal du mandrin rotatif, chaque rouleau presseur étant porté par un étrier qui est monté sur ladite tête de manière réglable dans une direction radiale par rapport audit axe. La tête rotative peut avantageusement être portée par un support qui est fixé de manière amovible sur le bâti de l'appareil. En outre, la tête rotative peut comporter un élément tubulaire disposé autour du tube en carton, cet élement tubulaire étant monté sur ledit support au moyen d'un palier rotatif, a son extrémité amont par rapport au sens de déplacement du tube en carton, et les rouleaux presseurs étant disposés à l'extrémité aval de.la tête rotative. De préférence, le mandrin rotatif est monte au moyen de paliers sur un arbre fixe qui est fixé à l'extrémité du mandrin fixe. Cet arbre peut avantageusement être fixé dans un alésage axial ménagé dans l'extrémité du mandrin fixe. D'autres caractéristiques de l'appareil selon l'invention et ses avantages ressortiront mieux de la description d'une forme de réalisation préférée, décrite ci-dessous en référence aux dessins annexes, dans lesquels La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un appareil selon l'invention, et La figure 2 est une vue frontale suivant la flèche II de la figure 1. En référence à la figure 1, l'appareil selon l'invention comprend, sur un bati commun 1, un dispositif 2 de fabrication d'un tube en carton de section circulaire, et un dispositif 3 de formage du tube en carton, le dispositif 3 servant å'modifier la section transversale du tube pour en faire un tube de section polygonale, laquelle est carrée dan l'exemple décrit ici. Bien entendu, on peut réaliser suivant le meme principe des dispositifs pour fabriquer des tubes en carton de etin rectangulaire, hexagonale, etc. - dispositif 2 utilisé pour fabriquer le tube circulaire est bien connu et il naest pas décrit et représenté ici de maniere détaillée. On relèvera simplement qu'il comporte un mandrin fixe 4 qui est cylindrique, à l'exception de son extrémité effilée 4. Des bandes de papier ou de carton préencollées 5 sont enroulées hélicoidalement sur le mandrin 4 au moyen d'une courroie dsentrainement sans fin 6 dont la position est représentée schématiquement en traits interrompus. La courroie 6 a pour effet d'appliquer continuellement les bandes 5 contre le mandrin et contre les parties de ces bandes qui sont déjà enroulees sur le mandrin 4, de maniére à former le tube circulaire en carton (non représenté). Elle produit également une rotation de ce tube sur le mandrin fixe et elle entrain le tube longitudinalement dans la direction de la flèche A. Le dispositif 3 de formage du tube sera décrit en référence aux figures 1 et 2. Ce dispositif comprend essentiellement un mandrin rotatif 7, qui est disposé à l'intérieur du tube en carton que l'on fabrique, et une tête rotative 8 qui entoure à la fois le tube en carton et le mandrin rotatif 7. Ce mandrin est monté au moyen de paliers 10 et 11 et d'une butée 12 sur un arbre fixe 13 dont l'axe longitudinal 14 coïncide avec l'axe longitudinal du mandrin fixe 4. En fait, l'arbre 13 est fixé au mandrin fixe 4. Dans l'exemple représente, il est simplement engage dans un alésage axial 15 ménagé dans l'extrémité 4' du mandrin fixe et il est fixé au moyen d'une goupille transversale 16. Ainsi, le mandrin rotatif 7 est disposé coaxialement dans le prolongement du mandrin fixe 4 et il peut tourner librement sur l'arbre 13. Les deux extrémités 7' et 7" du mandrin rotatif 7 sont circulaires. Par contre, la partie centrale 17 de ce mandrin a une forme prismatique, dot la forme en section transversale est clairement visible sur la fig. 2. Cette forme s'apparente à un carré, mais ses côtés sont légèrement concaves vers l'extérieur. Ainsi, la partie prismatique 17 du mandrin rotatif 7 présente quatre arêtes vives longitudinales 18, qui sont rectilignes et parallèles à l'axe 14 du mandrin, et quatre faces latérales 19 qui sont concaves transversalement. Entre son extrémité amont 7' (par rapport au sens de déplacement A du tube) et la partie prismatique 17, le mandrin rotatif 7 comporte une partie antérieure 20 de transition, avec quatre arêtes 21 qui sont divergentes par rapport à l'axe 14.Ces arêtes peuvent être arrondies à l'avant et devenir aiguës à l'arrière pour se ra corder aux arêtes 18. On remarque que le mandrin rotatif 7 peut avantageusement être constitué par un seul bloc métallique, pourvu d'un alésage central pour le passage de l'arbre 13 et d'evidements appropriés pour les paliers 10 et 11. il s'agit donc d'une pièce particulièrement simple et peu conteuse. Ld tête rotative 8 comporte un élément central tubulaire 22 qui, à son extrémité amont, est monté sur un support fixe 23 au moyen d'un palier 24 et d'une bague de retenue 25 fixée de manière amovible sur l'élément tubulaire 22. L'autre extrémité de cet élément tubulaire est solidaire d'un plateau 26 sur lequel sont montés quatre rouleaux prés eus 27 ifig. 2) dont chacun se trouve en regard d'une face latérale respective 19 du mandrin rotatif, c'est-à-dire que chaque rouleau 27 est décale de 900 par rapport aux rouleaux voisins.Chaque rouleau presseur 27 est porté par un étrier 28 solidaire d'un coulisseau 29 dont la position est réglable radialement dans une coulisse 30 du plateau 26, grâce à une vis respective 31. De cette manière, on peut régler avec précision la position radiale de chacun de rouleaux 27 par rapport au mandrin rotatif 7, donc aussi par rapport au tube carré en carton. Les rouleaux 27 présentent un profil légèrement convexe, dont la courbure peut être égale à celle des faces concaves 19 du mandrin rotatif 7. Cependant, afin de diminuer le frottement du tube sur les faces 19 du mandrin, on peut donner aux rouleaux 27 une courbure légèrement plus faible que celle des faces 19, de sorte que le tube en carton frotte contre le mandrin uniquement ajni la zone des arêtes 18. Le vis 31 ne constituent évidemment qu'un exemple de moyen de réglage de la position des rouleaux 27. On peut évidemment envisager d'autres mt,yens, par exemple une bague rotative comportant quatre surfaces de butées excentriques pour les coulisseaux 29 et permettant de faire varier simultanément la position des quatre rouleaux 27. Le fonctionnement du dispositif de formage du tube est extrêmement sirnP1e et sur. Le tube circulaire en carton (non représenté) est plusse en avant par le dispositif 2 entre le mandrin rotatif 7 et la tête rotative 8. sur la partie antérieure 20 du mandrin, les aretes divergentes 21 écartent progressivement le carton, dont la colle est encore molle, pour former les angles intérieurs d'un tube carré. aur la partie prismatique 17 du mandrin, ces angles sont maintenus par les arêtes rectilignes 18, tandis que les rouleaux presseurs 27 poussent vers l'intérieur les faces latérales du tube pour que celles-ci prennent d'abord une forme légèrement concave et retrouvent ensuite une forme plane par leur élasticité. Bien entendu, le mandrin 7 et la tête 8 s Un aspect avantageux de ce dispositif est le fait que les rouleaux presseurs 27 se trouvent du côté aval de la tête rotative 8, tandis que c'est l'extrémité amont de l'élément tubulaire 22 de cette tête qui est portée par le palier 24. De cette manière, la tête rotative 8 peut tres légèrement osciller par rapport à l'axe longitudinal 14 pour assurer un centrage automatique du groupe de rouleaux 27 par rapport au mandrin 7. D'autre part, on peut déposer très facilement la tête rotative 8, en démontant sa bague de retenue 25. On peut egalement retirer faciiement cette tête rotative de l'appareil en enlevant les boulons 23a qui fixent son support 23 sur le bati 1. Comme le mandrin rotatif 7 peut facilement etre séparé du mandrin fixe 4 si l'on enlève la goupille 16, on constate que l'appareil selon l'invention peut passer rapidement de la fabrication d'un tube carre a celle d'un tube rond, et inversément. Par ailleurs, il est aisé de compléter un dispositif classique 2 pour la fabrication de tubes circulaires, en lui permettant de fabriquer des tubes polygonaux au moyen d'un dispositif de formage 3 du type décrit ci-dessus. Revendications 1. Appareil pour la fabrication en continu d'un tube en carton de section polygonale, comprenant un dispositif de fabrication (2) d'un tube de section circulaire, pourvu d'un mandrin fixe (4) essentiellement cylindrique sur lequel au moins une bande de papier ou de carton est enroulée hélicoidalement en continu et est collée pour former un tube circulaire qui est entraîné longitudinalement et en rotation, et un dispositif de formage (3) du tube, pourvu d'un mandrin rotatif 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositf de formage (3) du tube comporte, en regard de chacune desdites faces concaves (19) du mandrin rotatif (7), au moins un rouleau presseur (27) ayant un profil convexe dont la courbure correspond approximativement à celle de la face concave respective du mandrin rotatif. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profil convexe de chaque rouleau presseur (27) a une courbure inférieure à celle de la face concave respective (19) du mandrin rotatif. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rouleaux presseurs (27) sont montés sur une tête rotative commune (8), qui est libre en rotation autour de l'axe longitudinal (14) du mandrin rotatif, et en ce que chaque rouleau presseur est porté par un étrier (28j qui est monté sur ladite tête (8) de maniere réglable dans une direction radiale par rapport audit axe. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête rotative (8) est portée par un support (23) qui est fixé de manière amovible sur le bâti (1) de l'appareil. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tete rotative (8) comporte un élément tubulaire (22) dispose autour du tube en carton, en ce que cet element tubulaire est monté sur ledit support (23) au moyen d'un palier rotatif (24) à son extrémité amont par rapport au sens de déplacement (A) du tube en carton, et en ce que les rouleaux presseurs (27) sont disposés à l'extrémité aval de la tête rotative. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin rotatif (7) est monté au moyen de paliers (10, 11) sur un arbre fixe (13) qui est fixe à l'extrémité du mandrin fixe (4). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit arbre (13) est fixé dans un alésage axial (15) ménagé dans l'extrémité du mandrin fixe.