Brevet FR2620371A1 — publié le 19890317

"Dispositif de coupe à lame de broyage, notamment pour les rubans d'écriture" L'invention concerne un dispositif de coupe à lame de broyage pour découper des feuilles, papiers, tissus minces ou similaires, avec un arbre à lames en- traîné, sur lequel sont disposés des anneaux de lames de broyage, mutueiiement séparés axialement au moyen d'anneaux d'écartement, contre les lames desquelles sont pressés élastiquement des anneaux de contrepres- sion, mobiles les uns relativement aux autres, dispo- sés avec interposition du substrat à découper. On connaît de tels dispositifs de coupe à lame broyeuse pour découper en particulier des feuilles très minces, telles que des feuilles d'étiquettes, des papiers minces, mais tout particu- lièrement dans la production de rubans d'écriture pour découper les tissus des rubans d'écriture. Les lames de broyage sont pressées sous haute pression contre un arbre métallique correspondant de surface durcie et le tissu se trouvant entre eux est broyé en conséquence. On pose à cette occasion de très fortes exigences con- cernant la qualité des lames et la qualité de la sur- face du contre-arbre, la surface de ce dernier devant au moins être rodée. Les sortes de tissus venant en question pour les rubans d'écriture sont en particu- lier le coton, la soie naturelle et les feuilles en bandes thermoplastiques très minces. Les lames de broyage sont montées sous forme d'anneaux sur un tube d'appui servant d'arbre à lames, qui est pourvu d'un chauffage intérieur pour découper de tels rubans d'écriture, chauffage autour duquel tourne le tube. Le chauffage s'effectue à cette occa- sion par chaleur rayonnée, afin d'obtenir une tempéra- ture aussi régulière que possible sur toute la surface de l'arbre à lames. Les anneaux de lames de broyage sont réglés par des anneaux d'écartement axialement interposés, de sorte que la distance entre les lames tournantes des anneaux à lames de broyage corresponde. précisément à la largeur de bande souhaitée. La fixation des anneaux de lames de broyage et des anneaux d'écartement s'effectue sur l'arbre à lames par le fait qu'ils sont tous serrés rigidement par exemple entre deux fixations correspondantes ou bien depuis un côté, contre un décrochement d'arbre correspondant, de sorte que le mouvement d'entraînement de l'arbre puisse être transmis aux lames de broyage, au moyen de la liaison par frottement obtenue à cette occasion. Pour appliquer les lames de broyage sur l'arbre à lames, il est nécessaire de respecter une tolérance suffisante pour obtenir une bonne applica- tion, sans entrave, cette tolérance se situant à cette occasion par exemple dans la plage de 0,1 mmn (pour un diamètre d'arbre d'environ 100 mm). Cette tolérance dans le diamètre d'ouverture de la lame de broyage à appliquer fait toutefois qu'un décalage mutuel radial correspondant des tranchants de lames individuels peut survenir, auquel il faut encore ajouter les tolérances de rectification de retouche, respectivement de la première rectification des anneaux de lame de broyage (qui se situent encore une fois dans le même ordre de grandeur). Ceci peut aboutir à ce qu'entre deux lames de découpage situées l'une à côté de l'autre, il appa- raisse un décalage mutuel maximal de 0,2 à 0,3 mm, même en respectant des tolérances serrées. Cette tolé- rance se révèle en tous cas comme trop importante par exemple pour les tissus de ruban d'écriture qui de leur côtés ne présentent que des épaisseurs allant de 0,06 à 0,13 mm, de sorte que lorsque de telles tolé- rances apparaissent, ces tissus pourraient glisser sans être découpés. Dans le cas des dispositifs de découpage à lame de broyage connus, afin de réaliser une compensa- tion, on a affecté à chaque lame de broyage un anneau de pression correspondant, précontraint dans la direction de la lame de broyage, sur un dispositif propre de précontrainte. Ceci conduisait toutefois à ce que pour chaque lame de broyage, un rouleau de con- trepression propre était nécessaire, avec un disposi- tif propre de précontrainte (par exemple un arrange- ment piston-cylindre précontraint), ce qui est très coûteux et ne peut être réglé et manipulé que diffici- lement. La pluralité de ces rouleaux de contrepression à mécanismes d'entraînement propres menait également à ce que la limite inférieure de la largeur du ruban qui était susceptible d'être découpée, était relativement élevée et même qu'en cas d'utilisation de mécanisme individuels de contrepression encombrants, le découpa- ge de la largeur de rubans inférieure à 8 mm n'était pas possible. Pour de telles machines, il se présente également une autre problématique, par le fait que lors de l'application d'une précontrainte au tissu afin d'obtenir des arêtes de coupe propres, transver- salement à la direction de la précontrainte (entre les lames) le tissu se bombe, cet effet se faisant sentir plus fortement avec un accroissement de l'écartement mutuel des lames de broyage (donc avec une largeur de ruban croissante). Pour moyen de pression, dans un autre dispo- sitif connu de coupe à lame de broyage, on n'utilise aucun rouleau de contre-pression appliqué contre un mécanisme de précontrainte propre, mais des anneaux de contrepression librement tournant, mobiles entre eux et pourtant situés l'un à côté de l'autre, anneaux qui sont pressés élastiquement en commun par un rouleau métallique, ainsi qu'un rouleau de caoutchouc mou, contre les tranchants de lames de broyage. Cette solu- tion connue présente d'abord l'inconvénient que lors de l'arrêt de l'arbre à lames les anneaux tombent par manque de maintien. Du fait que dans cette disposition connue, on a anneau contre anneau, ceci conduit, au point o" les anneaux de contrepression les uns à côté des autres appuient sur le rouleau en caoutchouc mou, du fait de la surface lisse des anneaux, également à ce que par exemple l'on ait des problèmes sur les points d'appui des anneaux situés les uns à côté des autres, du fait de l'incompressibilité du caoutchouc, des volumes de caoutchouc sont déplacés du fait qu'un anneau est plus fortement écarté. Il s'ajoute le fait que justement pour les caoutchoucs bien élastiques ("mous"), il survient des pertes notables par hystéré- sis (travail de foulage), pertes qui mènent rapidement à un échauffement du caoutchouc et à cette occasion non seulement à une usure relativement élevée, mais également au risque que survienne des fissures locales dans le caoutchouc. Ceci est encore favorisé par le fait que lors de l'impression d'un anneau de contre- pression plus fortement écarté dans le rouleau de con- trepression mou, des pointes de pression locales notables surviennent dans le rouleau de caoutchouc, sur ses arêtes frontales, qui peuvent mener à une fis- suration locale et à une destruction du caoutchouc. Au total, ce dispositif de coupe à lame de broyage n'est pas non plus approprié pour être le siège de toléran- ces importantes ou pour les compenser. En partant de cela, l'invention a pour but d'améliorer un dispositif de coupe à lame broyeuse du type indiqué au début, de sorte que dans le cas d'un montage simplifié et d'un encombrement moindre, aucun supportage supplémentaire ne soit nécessaire pour d'autres arbres ou rouleaux, qui permette d'être le siège de tolérances même plus importantes et qui procure au total une meilleure aptitude au fonctionne- ment. Selon l'invention ceci est obtenu pour un dispositif de coupe à lame broyeuse du type indiqué au début, par le fait que les anneaux de contrepression sont mutuellement séparés par des anneaux d'écarte- ment, qu'ils reposent ensemble sur un arbre de main- tien et que chaque anneau de contrepression est monté sur un siège élastique à effet de ressort en direction radiale. Des anneaux élastiques possédant de préféren- ce une section de forme circulaire sont utilisés pour les sièges élastiques à effet de ressort, des anneaux en caoutchouc au silicone étent tout particulièrement appropriés. Dans le dispositif selon l'invention, du fait que les anneaux de contrepression reposent de leur côté sur un dispositif de maintien, avec interpo- sition d'un dispositif de protection élastique, on ob- tient d'une part d'éviter complètement les dispositifs extérieurs supplémentaires et d'obtenir ainsi un mon- tage notablement plus simple pour un encombrement plus faible. Du fait de l'appui sur un arbre de maintien propre, on obtient en outre que tous les anneaux de contrepression soient maintenus en commun par cet ar- bre, c'est-à-dire par exemple enlevés en commun avec l'arbre de maintien, et que l'on puisse les remplacer rapidement par de nouveaux anneaux de contrepression sur un autre arbre de maintien. La force de pression initiale souhaitée peut être appliquée simplement par une précontrainte correspondante de l'arbre de main- tien en direction des lames de broyage, chaque anneau de contrepression pouvant effectuer automatiquement correctement et sans influence de la part de l'anneau voisin (par suite de l'interposition d'anneaux d'écar- tement) la compensation de tolérance souhaitée, avec le dispositif élastique agissant depuis le haut, par rapport au tranchant de la lame de broyage qui lui est affectée. Si, pour les anneaux élastiques déjà évoqués, on utilise pour chaque anneau de contrepres- sion un siège élastique à effet de ressort, chaque an- neau de contrepression possède toutefois un dispositif élastique propre, efficace radialement, uniquement actionné par celui-ci, du fait que les anneaux d'écar- tement existant entre deux anneaux élastiques de cette sorte ne nécessitent pas cette fixation élastique et peuvent en conséquence être directement appliqués sur l'arbre de maintien, faisant toutefois que les anneaux à l'élasticité de ressort des anneaux de broyage indi- viduels sont notamment séparés les uns des autres. On ne peut ainsi arriver en aucune manière à des effets alternatifs indésirables entre les dispositifs élasti- ques d'anneaux voisins, ainsi que ceci est par exemple le cas pour le dispositif de pression déjà connu, avec un rouleau de caoutchouc mou. Le danger existant de fissuration de la surface de caoutchouc et de ce fait d'un endommagement indésirable de celle-ci n'existe pas dans l'invention, du fait que les anneaux peuvent être réalisés dans l'interstice situé entre le diamè- tre intérieur de l'anneau de contrepression et le dia- mètre extérieur de l'anneau de contrepression des an- neaux de maintien, sous une forme appropriée, avec une section approximativement ronde ou au moins courbée radialement vers l'extérieur, de sorte qu'il n'y a pas du tout pression des arêtes annulaires latérales dans l'anneau, et qu'il reste disponible suffisamment de place pour les volumes de caoutchouc déformés lors de la déformation. Une autre forme de réalisation, également préférée du dispositif de coupe à lame broyeuse selon l'invention consiste à ce que des ressorts, de préfé- rence des ressorts hélicoïdaux, maintenus dans des alésages se développant radialement dans l'arbre de maintien, servent de sièges élastiques à effet de ressort radialement. Afin d'atteindre des effets de compression aussi réguliers que possible sur l'ensem- ble de la périphérie du disque de contrepression, on est naturellement contraint de prévoir autant que possible de ces ressorts, radialement entre eux, en utilisant de préférence pas moins de huit ressorts hé- licoïdaux, disposés de manière décalée régulièrement sur la périphérie de l'arbre. Une autre réalisation préférée de l'inven- tion consiste également en ce que l'arbre de maintien est revêtu d'un revêtement élastique continu pour réaliser les sièges radialement élastiques à effet de ressort destinés aux anneaux de contrepression et que sur leurs surfaces radiales intérieures, les anneaux de contrepression sont réalisés avec une section cour- bée vers le revêtement élastique. On obtient de ce fait un montage particulièrement rapide, étant égale- ment assuré pour cette forme de réalisation que ne surviendra pas d'influence réciproque indésirable des conditions de contrepression élastique dans le 262037i caoutchouc, pour des anneaux situés les uns à côté des autres. Car d'une part, les points sur lesquels agis- sent les anneaux voisins sur la couche élastique si- tuée sur l'arbre de maintien sont nettement écartés les uns des autres axialement, du fait que selon l'in- vention, des disques d'écartement sont interposés en- tre les anneaux de contrepression. De plus, la réali- sation des surfaces intérieures radiales, sous une forme dont la section est courbée vers le revêtement élastique de l'arbre de maintien, assure qu'il n'y a également aucun danger d'une fissuration de la surface de caoutchouc lors de la pression au moyen d'une con- tresurface annulaire, ainsi que cela peut toutefois arriver pour le dispositif connu, ayant un rouleau de pression en caoutchouc situé extérieurement. D'une manière préférée, le revêtement élas- tique se compose d'un caoutchouc au silicone vulcanisé d'épaisseur suffisante. Dans une autre réalisation préférée de l'in- vention il est prévu qu'à côté de cet arbre, l'arbre de maintien des anneaux de contrepression soient éga- lement entraîné. Le dispositif de coupe selon l'invention permet de pouvoir atteindre des largeurs de coupe si- tuées au-dessous de 4,2 mm, sans que soit pour cela nécessaire un coût particulièrement important. Avec le dispositif de coupe selon l'invention, on peut toute- fois obtenir des arêtes de coupe très propres et le montage global de l'arbre de contrepression avec les anneaux de contrepression est extraordinairement simple; les anneaux peuvent, si cela est souhaité, être changés rapidement, on peut utiliser des anneaux courants du commerce d'un prix très favorable (arti- cles valant quelques centimes) pour les dispositifs élastiques à effet de ressort agissant radialement et le réglage et l'équipement, la mise en place au début du processus de coupe est également très simple; il faut simplement supprimer la précontrainte de l'arbre de maintien vis-à-vis de l'arbre à lames jusqu'à ce que la dernière lame coupe. La compensation des tolé- rances sur l'ensemble de l'arbre à lame s'effectue alors sur toutes les lames automatiquement et sans problème. Un exemple de l'invention est représenté sur les dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue de principe, res- pectivement une représentation partiellement coupée d'un dispositif de coupe selon l'invention; - la figure 2 est une représentation de dé- tail de principe (sens de coupe: perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre de maintien) pour deux exemples de réalisation d'un autre montage élastique des anneaux de contrepression, et - la figure 3 est une représentation de principe d'un autre exemple de réalisation pour le montage élastique des anneaux de contrepression (re- présentation de détail, sens de coupe en direction longitudinale de l'axe longitudinal de l'arbre de maintien). La figure 1 représente une représentation de principe (partiellement coupée dans la moitié droite de la figure, sinon en vue de dessus) d'un arbre à lame 1 réalisé sous forme de tube d'appui, sur lequel repose une pluralité d'anneaux de lames de broyage 2 en interposant des anneaux d'écartement 3. Les anneaux de lame de broyage 2 présentent une arête de coupe 4 périphérique. Par le choix d'anneaux d'écartement 3 de largeur appropriée les arêtes de coupe 4 sont chaque fois placées avec un certain écartement vis-à-vis de deux anneaux de lames de broyage 2 situés l'un à côté de l'autre, écartement qui correspond exactement à la largeur du substrat à couper, par exemple un tissu de ruban d'écriture. L'arbre à lames 1 est relié à un dispositif d'entraînement non représenté, au moyen duquel il peut être déplacé en rotation. Les anneaux de lame de broyage 2 et les anneaux d'écartement 3 sont montés sur l'arbre à lames 1 avec un ajustement très étroit, mais toutefois suffisant pour permettre un montage sans entrave, arbre à lames qui présente un décroche- ment d'arbre 10 à son extrémité droite de la figure 1, contre lequel sont serrés les anneaux de lames de broyage 2 et les anneaux d'écartement 3, depuis l'au- tre extrémité de l'arbre à lames 1, de sorte que la rotation de l'arbre à lames 1 puisse être transmise aux anneaux de lames de broyage 2 par une liaison par frottement. La contrepression exercée contre les tran- chants 4 des anneaux de lames de broyage 2 est produi- te par un arbre de contrepression, qui se compose d'un arbre de maintien 7 (usuellement non entraîné), sur lequel sont montés des anneaux de contrepression 5 en fonction de la position des anneaux de lames de broya- ge 2, également en interposant des anneaux d'écarte- ment 9. Chaque anneau de contrepression 5 est disposé de telle sorte qu'il puisse être pressé avec sa zone médiane contre le tranchant de lame 4 de l'anneau de lame de broyage 2 qui lui est affecté. Les anneaux de lame de broyage 5 présentent un diamètre intérieur qui est plus important que le diamètre extérieur de l'arbre de maintien 7 et ils sont montés sur l'arbre de maintien 7 par des anneaux de caoutchouc au silicone 9 de section circulaire, ad- joints dans l'espace intermédiaire compris entre leur diamètre intérieur et l'arbre de maintien 7. Dans l'exemple de réalisation représenté, les anneaux de contrepression 5, comme pour l'arbre à lames 1, sont également fixés pour empêcher tout glissement latéral, d'un côté par un décrochement d'arbre 13 et sur l'au- tre extrémité axiale de l'arbre de contrepression, par un élément de butée (non représenté à la figure 1) de position fixée par exemple au moyen d'un serrage par vis orienté radialement, appliqué de manière corres- pondante sur celui-ci, ne donnant lieu ici en tous cas à aucune déformation axiale des anneaux de contrepres- sion 5 et des anneaux d'écartement 9, du fait que les anneaux de contrepression peuvent se compresser et s'étendre lors du fonctionnement du dispositif, indé- pendamment des anneaux d'écartement 9 les séparant, et devant pouvoir tourner. Lors du fonctionnement, on écarte d'abord l'arbre de maintien 7 avec les anneaux 5 et 9 par rap- port à l'arbre à lame 1, afin de pouvoir introduire le tissu à couper entre les arêtes de coupe 4 des anneaux de lames de broyage 2 et la surface des anneaux de contrepression. Immédiatement après l'arbre à lame 1 est déplacé en rotation et simultanément l'arbre de maintien 7 est lentement démarré, face à l'arbre à la- mes 1. Tout d'abord, une ou plusieurs arête(s) de cou- pe est/sont mises en appui contre les anneaux de con- trepression 5 correspondants et les premières découpes sont réalisées, pendant que du fait des tolérances, quelques arêtes de coupe 4 encore situées en arrière appartenant à d'autres anneaux de lames de broyage 2 ne réalisent encore aucune découpe. Immédiatement après, la pression sur l'arbre à lame 7 de l'arbre de contrepression (s'exerçant dans le sens des flèches indiquées à la figure 1) est lentement accrue, faisant que se manifeste une sollicitation en pression corres- pondante des anneaux de contrepression 5 déjà en con- 2620371I tact de pression avec les arêtes de coupe qui leurs sont affectées, sollicitation en pression qui mène à ce que les anneaux de contrepression 5 concernés sont "écrasés" élastiquement en direction approximative de l'arbre de maintien 7, en partant du point d'appui avec l'arête de coupe 4, avec une déformation élasti- que correspondante des anneaux de silicone qui les supportent. La pression sur l'arbre de maintien 7, dans le sens de pressage contre l'arbre à lames i est ac- crue jusqu'à ce que l'arête de coupe 4 du dernier an- neau de lame de broyage 2 réalise également une coupe propre, à la suite de quoi le fonctionnement du dispo- sitif entier peut se dérouler en conservant ce régla- ge. Du fait que chaque anneau de contrepression est soutenu vis-à-vis de l'arbre de maintien 7 par un anneau de caoutchouc 8 propre susceptible de se déformer élastiquement et qu'un anneau d'écartement est chaque fois disposé entre deux anneaux de contre- pression 5, l'anneau d'écartement n'admettant pas de sollicitation alternée indésirable lors de l'écrase- ment d'un anneau de contrepression 5 vers l'anneau de contrepression voisin, on peut voir ainsi, lors du fonctionnement du dispositif, un enfoncement et une extension des anneaux de contrepression, adapté aux conditions spéciales de tolérances et de pression de chaque paire constituée d'un anneau de contrepression et d'un anneau de broyage, qui soit complètement indé- pendant, de sorte que soit constamment garanti un fonctionnement sur et conforme du dispositif. A la figure 2 est représentée une autre possibilité de montage d'un dispositif élastique pour appuyer radialement élastiquement les anneaux de con- trepression 5 vis-à-vis de l'arbre de maintien 7, deux possibilités différentes étant à cette occasion repré- sentées pour l'appui élastique, dans la moitié supé- rieure et la moitié inférieure de la figure 2. Dans le cas de la forme de réalisation qui est représentée dans la moitié supérieure de la figure 2 des alésages 15 radiaux sont adjoints dans l'arbre de maintien 7, dont chacun reçoit la partie inférieure d'un ressort hélicoïdal 11, qui appuie avec sa partie émergeant sur la surface de l'arbre de maintien 7 contre la surface intérieure de l'anneau de contre- pression 5 correspondant, avec une certaine précon- trainte choisie au choix. Dans le cas de la forme de réalisation qui est représentée dans la moitié inférieure de la figure 2, l'anneau de contrepression 5 est appuyé de manière élastique sur l'arbre de maintien 7, au moyen de saillies 16 réalisées sur la surface intérieure, en section en forme d'arc de cercle, en un matériau élas- tique, vulcanisé, par exemple en un caoutchouc au si- licone approprié. La représentation de la figure 3 représente finalement encore une autre forme de réalisation de l'appui élastique des anneaux de contrepression 5, dans laquelle la surface de l'arbre de maintien 7 est pourvue d'un revêtement 12 en un matériau élastique- ment déformable d'épaisseur suffisante. Les anneaux de contrepression 5 sont ici pourvus d'une forme réalisée de manière coudée en section sur leur surface inté- rieure 14 radiale, dans la direction du revêtement 12, faisant que peut être obtenu un appui bombé sur la couche 12 élastique, ce qui procure des conditions de travail particulièrement favorables, le caoutchouc dé- formé ayant suffisamment de place latéralement pour s'écarter dans l'interstice et qui ne présente aucune sorte de danger de pénétration d'une arête affûtée dans le caoutchouc. REVENDICATIONS 1') Dispositif de coupe à lame de broyage pour découper des feuilles, papiers, tissus minces ou similaires, avec un arbre à lames entraîné, sur lequel sont disposés des anneaux de lames de broyage, mutuellement séparés axialement au moyen d'anneaux d'écartement, contre les lames desquelles sont pressés élastiquement des anneaux de contrepression, mobiles les uns relativement aux autres, disposés avec inter- position du substrat à découper, caractérisé en ce que les anneaux de contrepression (5) également séparés les uns des autres par des anneaux d'écartement (9) reposent ensemble avec les anneaux d'écartement (9) sur un arbre de maintien (7) et chaque.anneau de con- trepression (5) étant monté sur l'arbre de maintien (7) sur un siège élastique à effet de ressort en di- rection radiale. 2 ) Dispositif de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que des anneaux (8) élastiques possédant de préférence une section de forme circulaire sont utilisés pour les sièges élastiques à effet de ressort. 3&) Dispositif de coupe selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que les anneaux (8) élasti- ques à effet de ressort sont des anneaux en caoutchouc au silicone. 4') Dispositif de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que des ressorts (11), de préférence des ressorts hélicoïdaux, maintenus dans des alésages se développant radialement dans l'arbre de maintien (7), servent de sièges élastiques à effet de ressort radialement. ') Dispositif de coupe selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que sont prévus au moins huit ressorts hélicoïdaux (11), disposés de manière régulièrement et mutuellement décalée sur la périphé- rie de l'arbre. 6') Dispositif de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'arbre de maintien (7) est revêtu d'un revêtement (12) élastique continu pour réaliser les sièges radialement élastiques à effet de ressort destinés aux anneaux de contrepression (9) et que sur leurs surfaces (14) radiales intérieures, les anneaux de contrepression (9) sont réalisés avec une section courbée vers le revêtement (12) élastique. 7 ) Dispositif de coupe selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que le revêtement élastique (12) se compose de caoutchouc au silicone vulcanisé, d'épaisseur suffisante. 8 ) Dispositif de coupe selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'arbre de maintien des anneaux de contrepression (8) est également entraîné.