Brevet FR2602717A1 — publié le 19880219

"Machine d'impression sur surface convexe" L'invention se rapporte à une machine d'impression sur surface convexe, notamment sur des objets en trois dimensions; elle concerne plus particulièrement un nouvel agencement permettant l'impression sérigraphique sur des objets cylindriques à section convexe non circulaire. Une machine d'impression sérigraphique comporte un cadre à l'intérieur duquel est tendu l'écran de sérigraphie et une spatule ou raclette d'encrage se déplaçant à la surface de l'écran pour appliquer l'encre, au travers des 10 mailles dudit écran, sur un objet en contact avec l'autre face de l'écran. Si la surface de l'objet n'est pas plane, il faut provoquer un mouvement relatif entre ce dernier et l'écran, de façon que la zone à sérigraphier roule sans glisser à la surface de l'écran. Si par exemple l'objet à 15 sérigraphier est cylindrique à section circulaire, le mécanisme est relativement simple et en particulier, le mouvement auquel ledit objet est assujetti se réduit à une simple rotation autour de l'axe de ladite zone à sérigraphier. En revanche, si l'objet est cylindrique à 20 section convexe quelconque (ovale), le mécanisme est plus complexe- puisque la rotation de l'objet s'accompagne alors d'un déplacement de celui-ci par rapport au plan de l'écran. Les solutions mécaniques connues à ce problème sont donc compliquées et relativement coûteuses. En particulier, dans 25 une machine automatique de ce type, les moyens de convoyage qui présentent les objets en regard de l'écran, sont notablement compliqués par le fait que la position du support de l'objet varie. L'invention a pour but de proposer un mécanisme plus simple et moins coûteux permettant 30 l'impression sur surface convexe. L'idée de base de l'invention consiste à simplifier le mouvement auquel est assujetti l'objet en rendant variable la distance entre l'écran de sérigraphie ou plus généralement d'un moyen d'impression plan dans le cas de la mise en oeuvre d'un 35 autre procédé d'impression et l'axe de rotation de l'objet. Plus précisément, l'invention concerne donc une machine d'impression sur au moins une zone sensiblement cylindrique convexe de la surface d'un objet tri-dimensionnel, du type comportant un ensemble mobile 5 susceptible de porter un moyen d'impression plan,,par exemple un écran de sérigraphie et des moyens pour faire pivoter ledit objet de façon que ladite zone reste sensiblement dans le plan dudit écran, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour faire pivoter ledit objet 10 sur luimême autour d'un axe de position fixe et des moyens pour corriger simultanément la distance entre ledit ensemble mobile et l'axe de rotation dudit objet et tels que ledit écran reste parallèle à lui-même. Un autre but de l'invention est de proposer un 15 mécanisme facilement transformable, dans le cas de la sérigraphie, pour l'impression d'objets cylindriques à section circulaire ou plats. Selon un mode de réalisation actuellement préféré, les moyens pour corriger la distance entre l'ensemble mobile 20 et l'axe de rotation de l'objet sont tels que ledit ensemble mobile soit monté articulé entre deux mécanismes formant biellettes, d'égales longueurs, pivotant autour d'arbres horizontaux respectifs. Dans le cas de la sérigraphie, un support de raclette peut être solidaire de cet ensemble mobile. Ce dernier peut comporter un support d'écran monté coulissant sur des guides dudit ensemble mobile. En outre, lesdits moyens pour faire pivoter ledit objet sur lui-même comportent des éléments de maintien de cet objet, montés pour tourner autour d'un axe horizontal de cet objet, parallèle à ladite zone cylindrique convexe dudit objet et traversant celui-ci tandis que ledit support d'écran est assujetti à suivre le contour d'un élément pivotant présentant une courbure et un axe de pivotement représentatifs de la courbure et de l'axe de pivotement de 35 ladite zone cylindrique convexe dudit objet. Plus précisément, le support du moyen d'impression plan comporte une crémaillère tandis que l'élément pivotant est de préférence un pignon ou fragment de pignon monté pivotant excentré, dont la courbure et l'axe de pivotement excentré correspondent à la courbure et à l'axe de pivotement de ladite zone cylindrique convexe dudit objet, c'est-à-dire la zone à imprimer. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celleci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'une machine d'impression sérigraphique conforme à son principe, donnée uniquement à 10 titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en élévation de la machine d'impression sérigraphique conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue de détail et à plus grande échelle, en élévation, de l'un des mécanismes formant biellettes de la machine de la figure 1; - la figure 3 est une vue de dessus en coupe partielle de la figure 2; et - les figures 4 à 6 sont des vues schématiques analogues à la figure 1, illustrant le fonctionnement. En se reportant aux dessins, la machine d'impression sérigraphique 11 comporte un ensemble mobile 12 monté articulé entre deux mécanismes formant biellettes 13, eux-mêmes pivotant par rapport au bâti 14 de la machine. Cet ensemble comporte une sorte de cadre-support composé de deux arbres de coulissement 16, parallèles et horizontaux, et de deux montants verticaux 18 formant glissières bloquables. Ces montants sont ainsi supportés par des chapes 19 elles-mêmes articulées aux mécanismes formant biellettes 13, respectifs. Cependant, la position des chapes 19 le long des montants 18 peut être ajustée. Plus précisément, un système vis-écrou, commandé par une manivelle 22, réalise la liaison entre chaque montant 18 et la chape 19 correspondante, cette 35 dernière portant ledit écrou. Le système vis-écrou est commandé à la partie supérieure du montant par la manivelle 22 située dans le prolongement de la vis. Les deux systèmes vis-écrou des deux montants 18 parallèles sont couplés par une liaison à chaîne, non représentée. Les deux arbres 16 portent un support de raclette 24 et un support d'écran 25. La raclette et l'écran de sérigraphie fixés aux supports 24 et 25 sont des sous-ensembles classiques et n'ont pas été représentés,. pour ne pas surcharger les dessins. Dans l'application envisagée, consistant à sérigraphier des surfaces cylindriques ovales, le support de raclette 24 est fixé- aux arbres 16 tandis que le support d'écran 25 est 10 susceptible de coulisser le long de ces mêmes arbres. Ce support d'écran est en forme générale de U et comprend deux montants verticaux 28 munis de bagues 29 coulissant sur les arbres 16 et une traverse horizontale inférieure 30 portant une crémaillère 31. Ainsi, lorsque le support de râclette 24 15 est immobilisé le long des arbres 16, le support d'écran 25 peut se déplacer le long des mêmes arbres 16 d'une certaine amplitude, de part et d'autre dudit support de rAclette. Chaque mécanisme formant biellettes 13 est de longueur utile ajustable et comporte deux tiges parallèles 35,36, rigidement solidarisées l'une à l'autre par deux entretoises d'extrémité 37. Une première tige 35 est serrée dans une première pièce d'articulation 38 solidaire d'un arbre horizontal 39 lui-même monté tournant dans des chapes 40 fixées au bâti 14. Des roulements 40a sont intercalés entre 25 les chapes 40 et l'arbre 39. L'ensemble des deux tiges 35,36 est orienté par rapport à l'arbre 39 de telle façon que la seconde tige 36 coupe l'axe géométrique (P1) dudit arbre 39, perpendiculairement à celui-ci (voir figures 1 et 2). L'extrémité inférieure de ladite seconde tige 36 est solidaire d'une seconde pièce d'articulation 43 (figure 3) fixée à l'ensemble mobile 12 par l'intermédiaire de la chape 19 correspondante. Plus précisément, ladite chape 19 s'articule à un tourillon horizontal 41 (d'axe P2) luimême lié à la seconde tige 36. On conçoit donc que, lorsque les 35 deux mécanismes 18 formant biellettes sont réglés de façon que leur longueur utile (c'est-à-dire la distance P1,P2 entre les axes géométriques de l'arbre 39 et du tourillon 41) soit la même, l'ensemble mobile 12 auquel sont fixés à la fois l'écran de sérigraphie et la râclette, est susceptible d'exécuter un mouvement de balancier commandé, tout en restant parallèle à lui-même. Comme on le verra plus 5 loin, la longueur utile P1,P2 convenable dépend de l'objet à sérigraphier. Le mouvement de balancier est transmis par une chaîne 42 en prise, notamment avec deux pignons 44 respectivement solidaires des deux arbres 39. La chaîne 42 est entrainée à partir d'un moteur ou d'un vérin, par tout 10 moyen convenable (par exemple par l'intermédiaire d'une came) susceptible de lui imprimer un mouvement de va-et-vient d'amplitude souhaitée. En se reportant plus particulièrement à la figure 3, on voit que ladite première tige 35 d'un mécanisme formant 15 biellette est fixée perpendiculairement à l'arbre 39 et latéralement par rapport à celui-ci, par pincement élastique au moyen d'une pièce élastiquement déformable 45, formant chape. L'arbre 39 comporte par ailleurs deux parties coaxiales 39a,39b, respectivement interne et externe. Le pignon 44 est solidaire de la partie externe 39b en forme de manchon, qui porte à l'une de ses extrémités, un pignon 46 en prise avec une crémaillère 35a taillée le long de ladite première tige 35. La partie interne 39a est fixée à une butée axiale 49 en contact avec la pièce 45 formant chape et 25 susceptible de la resserrer tout en venant prendre appui contre l'extrémité voisine de la seconde partie 39b de l'arbre 39. Pour ce faire, l'extrémité arrière de la partie interne 39a est filetée et reçoit un écrou 50 prenant appui sur l'autre extrémité de la partie externe 39b. De cette 30 façon, lorsque l'écrou 50 est serré,-les deux parties coaxiales 39a,39b et la tige 35 sont rendues rigidement solidaires, de sorte que l'ensemble constitué par les tiges et 36 puisse être soumis à un mouvement de balancier, lorsque la chaîne 42, en prise avec le pignon 44, est animée 35 d'un mouvement de va-et-vient. En revanche, si l'écrou 50 est provisoirement desserré, un mouvement transmis par la chaîne 42 se traduit par une rotation du pignon 46 commandant le coulissement de la tige 35 dans la pièce 45 formant chape, laquelle se trouve desserrée. Ainsi s'effectue le réglage de la longueur utile du mécanisme formant biellette 13. Comme la chaîne 42 est en prise avec 5 les deux pignons 44 des deux mécanismes 13, le réglage de longueur se fait simultanément des deux côtés. D'autre part, la machine comporte des moyens pour faire pivoter l'objet sur lui-même autour d'un axe choisi de cet objet. Une partie de ces moyens est visible sur la figure 1. Il s'agit d'un arbre horizontal 60 monté tournant dans une structure fixe 61 du bâti 14 et portant un socle 63 conformé pour recevoir une extrémité de l'objet. Celui-ci (non représenté) peut être maintenu horizontalement dans le prolongement de ce socle grâce à une contrepointe ou un équipement analogue (non représenté) coopérant par exemple avec un goulot (si l'objet est un flacon et si la position de ce goulot se prête à ce mode de fixation). Si ce n'est pas le cas, on prévoit un autre socle, conformé en fonction de l'objet, placé en regard du socle 63 et monté tournant 20 autour d'un autre arbre horizontal, situé dans le prolongement axial de l'arbre 60, de façon que l'objet puisse tourner sur lui-même autour d'un axe fictif le traversant, ici un axe horizontal. Par commodité, on supposera que, dans l'exemple décrit, la zone cylindrique 25 convexe à sérigraphier dudit objet a une section constante, perpendiculairement à l'axe fictif précité et que cette section est assimilable à un arc de cercle A'A figuré aussi par un bord du socle 63. On appréciera que, selon l'invention, le seul mouvement communiqué à l'objet est un 30 mouvement de rotation sur lui-même, ce qui simplifie grandement les mécanismes de mise en place et de maintien des objets à sérigraphier. Cependant, comme l'objet n'est pas cylindrique à section circulaire, son axe de rotation propre O, n'est pas confondu avec l'axe O' de la directrice 35 de la zone à sérigraphier. Les axes O et O' apparaissent par des points sur la figure 1. En pratique, l'axe O est choisi pour couper le rayon de courbure O'B passant par le centre de l'arc A'A. Si la forme de l'objet présente une singularité facilitant son maintien, l'axe est choisi en fonction de cette singularité. Ainsi, si l'objet est, par exemple, un flacon comportant un goulot placé dans le prolongement d'un axe de symétrie de l'objet, l'axe O sera de préférence confondu avec cet axe de symétrie. Par ailleurs, le support d'écran 25 est assujetti à suivre le contour d'un élément pivotant présentant une courbure et un axe de pivotement représentatifs de la courbure et de l'axe de pivotement de la zone cylindrique convexe précitée, représentée sur les dessins par l'arc A'A. Selon l'exemple, cet élément est un fragment de pignon 62 (ou un pignon complet) monté tournant à l'extrémité d'un arbre horizontal 60a, parallèle à l'arbre 60. Ce fragment de 15 pignon est en prise avec la crémaillère 31, la courbure et les dimensions dudit fragment de pignon sont donc représentatives de l'objet et plus particulièrement des particularités de la surface à sérigraphier représentée ici par l'arc A'A. Il est donc interchangeable en fonction de la 20 forme et des dimensions de l'objet. Ainsi, selon l'exemple, le rayon de courbure moyen R de la denture du pignon 62 est égal au rayon de courbure O'B. La distance du centre de rotation de ce pignon (l'axe de l'arbre 60a) à la denture est égale à la distance OB, etc... La chaîne d'entraînement 25 42 reliant les deux pignons 44 des arbres 39 passe autour d'un pignon 64 solidaire de l'arbre 60a. Les arbres 60 et â sont couplés en rotation dans le même sens, par une pignonnerie de rapport 1, non représentée. Bien entendu, les arbres 60 et 60a pourraient être confondus. En fonctionnement, la longueur utile P1,P2 des mécanismes formant biellettes 13 est réglée pour être sensiblement égale au rayon de courbure O'B de la zone à sérigraphier, c'est-à-dire aussi au rayon de courbure R du fragment de pignon 62. Une fois ce réglage effectué, on agit sur les systèmes vis-écrou des montants 18 pour amener la crémaillère 31 en prise avec le fragment de pignon 62. Le fonctionnement découle avec évidence de la description qui précède et apparait clairement sur les figures 4 à 6. Au début de l'opération de sérigraphie (figure 4) l'ensemble mobile 12 pivotant portant à la fois le support de râclette 24 et le support d'écran 25 est basculé vers la 5 droite (en considérant les dessins) tandis que le pignon 62 est incliné au maximum vers la gauche tout en restant en prise avec la crémaillère 31. La sérigraphie s'effectue par un mouvement de balancier de droite à gauche de l'ensemble 12 jusqu'à une position intermédiaire (figure 5) o les 10 mécanismes formant biellettes 13 sont à la verticale. On constate que le pignon 62 a pivoté dans le sens des aiguilles d'une montre et que le support d'écran s'est abaissé en même temps qu'il s'est déplacé vers la gauche par rapport au support de raclette 24, fixé sur l'ensemble 12. 15 Le mouvement se poursuit (figure 6) jusqu'à ce que l'ensemble 12 achève son mouvement de balancier de droite à gauche et que le fragment de pignon 62 achève son pivotement dans le sens des aiguilles d'une montre. Pendant cette seconde partie du mouvement de balancier, le support d'écran 20 continue à se déplacer vers la gauche par rapport au support de raclette. Pendant toutes ces phases opératoires, l'objet a exécuté le même mouvement que le pignon 62 en roulant sans glisser à la face inférieure de l'écran tandis qu'un mouvement relatif entre ledit écran et la râclette se produisait à la surface supérieure de l'écran, au dessus dudit objet. La machine qui vient d'être décrite peut être utilisée pour la sérigraphie d'un objet cylindrique à section circulaire. Dans ce cas, il suffit de bloquer les 30 mécanismes formant biellettes 13 dans la position de la figure 5 et d'utiliser un pignon 62 tournant autour de son axe géométrique et de même rayon de courbure que l'objet. Pour la sérigraphie sur des objets plats, on peut laisser l'écran immobile et débloquer le support de râclette 24 de 35 façon à lui communiquer un mouvement de translation par rapport au support d'écran. Les mécanismes qui viennent d'être décrits ne s'appliquent pas qu'à la mise en oeuvre d'une impression sérigraphique. Leur adaptation à d'autres procédés d'impression mettant en oeuvre un moyen d'impression plan tels qu'un cliché chauffant pour presse à dorer, du genre décrit par exemple dans le brevet français N' 2314831 ou un ensemble blanchet et plan pour machine OFFSET sec, etc, est possible et rentre dans le cadre de l'invention. 2 6 0 2 7 1 7 REVENDICATIONS 1- Machine d'impression sur au moins une zone sensiblement cylindrique convexe de la surface d'un objet tri-dimensionnel, du-type comportant un ensemble mobile (12) susceptible de porter un moyen d'impression plan, par exemple un écran de sérigraphie et des moyens pour faire pivoter ledit objet de façon que ladite zone (AA') reste sensiblement dans le plan dudit écran, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (60) pour faire pivoter ledit objet sur lui-même autour d'un axe de position fixe et des 10 moyens (13) pour corriger simultanément la distance entre ledit ensemble mobile et l'axe de rotation dudit objet et tels que ledit écran reste parallèle à lui-même. 2- Machine d'impression selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ensemble mobile (12) est monté 15 articulé entre deux mécanismes formant biellettes (13) d'égale longueur, pivotant autour d'arbres horizontaux respectifs. 3- Machine d'impression selon la revendication 1 ou 2, pour la sérigraphie, caractérisée en ce que ledit 20 ensemble mobile comporte un support de raclette (24) solidaire de cet ensemble mobile. 4- Machine d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit ensemble mobile comporte un support de moyen d'impression ou 25 d'écran (25) monté coulissant sur des guides dudit ensemble mobile, en ce que lesdits moyens pour faire pivoter ledit objet sur lui-même comportent des éléments de maintien (63) de cet objet, montés pour tourner autour d'un axe horizontal (0) parallèle à ladite zone cylindrique-convexe dudit objet 30 et traversant celui-ci et en ce que leditsupport de moyen d'impression ou d'écran est assujetti à suivre le contour d'un élément pivotant (62) présentant une courbure et un axe de pivotement représentatifs de la courbure et de l'axe de pivotement de ladite zone cylindrique convexe dudit objet. 35 5- Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit support de moyen d'impression ou d'écran (25) 1 1 comporte une crémaillère (31) et que ledit élément pivotant (62) est un pignon ou fragment de pignon monté pivotant excentré, dont la courbure et l'axe de pivotement excentré correspondent à la courbure et à l'axe de pivotement de ladite zone cylindrique convexe dudit objet. 6- Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la longueur utile (P1,P2) desdits mécanismes formant biellettes est sensiblement égale à celle du rayon de courbure (R) dudit pignon ou fragment de pignon (62). 7- Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits mécanismes formant biellettes (13) sont de longueur ajustable pour s'adapter à des rayons de courbure différents dudit pignon ou fragment de pignon (62), ce dernier étant interchangeable en fonction de la forme et des 15 dimensions dudit objet. 8- Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que chaque mécanisme formant biellette comporte deux tiges (35,36) parallèles rigidement solidarisées l'une à l'autre par deux entretoises (37) d'extrémité, en ce qu'une 20 première tige est serrée dans une première pièce d'articulation (38) montée tournante à l'extrémité d'un arbre horizontal (39) précité, en ce que l'ensemble des deux tiges est orienté de façon que la seconde tige (36) coupe l'axe géométrique (P1) dudit arbre horizontal, perpendiculairement à celui-ci et en ce qu'une extrémité de cette seconde tige est solidaire d'une seconde pièce d'articulation (43) fixée audit ensemble mobile.