Brevet FR2621519A1 — publié le 19890414

DISPOSITIF ROTATIF DE DECOUPE La présente invention se rapporte à un dispositif rota- tif de découpe, notamment pour découper en continu des fenê- tres, encoches ou orifices, dans une feuille de papier ou de carton ou autre support décrit tel que matière plastique et comportant, fixé sur une coquille du cylindre ou tambour de découpe, une matrice de découpe constituée par une plaque ou feuille métallique.qui présente une arête ou filet tranchant de découpe en saillie vers l'extérieur du cylindre et au moins un trou d'aspiration et de soufflage pneumatique à l'intérieur de cette arête de découpe. Les dispositifs de découpe de fenêtres dans les papiers; notamment en vue de préparer des papiers pour enveloppe à fenêtre, utilisent des tambours ou cylindres tournants de découpe à grande vitesse de rotation. Sur ces tambours, est fixée une matrice de découpe réalisée par attaque chimique et qui, du fait qu'elle présente une faible épaisseur pour bien se plaquer sur la surface cylindrique du tambour, est très difficile à maintenir fermement à la surface du tambour. La présente invention se propose de simplifier la fixa- tion de ces matrices de découpe en tôle mince en exploitant leur caractère souple pour réaliser une fixation par placage magnétique garantissant non seulement une fixation rapide et aisée, mais aussi un maintien en position de longue durée sans aucune pièce saillante et de façon très économique et sûre. A cet effet, selon l'invention, la feuille métallique est une plaque de tôle, flexible et mince dont l'épaisseur est comprise entre 0,05 et 0,2 mm, plus préférablement 0,1 mm, en matériau magnétique et sur laquelle est formée en relief (dépassant par exemple de 0,2 à 0,5 mm pour le papier), l'arête de découpe et cette tôle magnétique mince est plaquée sur la surface cylindrique extérieure d'au moins une coquille de prise de la feuille de papier sous l'effet de l'attraction magnétique exercée sur elle par au moins un aimant ou électro- aimant, porté par la coquille et affleurant la surface cylin- drique extérieure de celle-ci. Selon un autre mode de réalisation, le tambour de dé- coupe comporte au moins une demi-coquille à surface extérieure hémicylindrique qui porte plusieurs barres ou rangées axiales parallèles d'aimants permanents enchâssées chacune dans une rainure axiale ménagée à la périphérie du tambour. Entre les rainures axiales débouchent des rangées de trous d'aspiration et de soufflage susceptibles d'aspirer la feuille de papier portée par la demi-coquille. Selon encore un autre mode de réalisation, la plaque de tôle flexible mince présente une largeur propre à lui faire recouvrir, sur chacun de ses bords en largeur, une barre ou bande d'aimants permanents et porte des trous d'aspiration et de soufflage susceptibles de venir sensiblement en face des trous correspondants de la demi-coquille de prise de la feuil- le de papier lorsque la plaque de tôle recouvre sensiblement, sur chacun de ses bords en largeur, une barre ou rangée d'ai- mants permanents. Selon un mode de réalisation du tambour portant les barres d'aimants permanents, la demi-coquille hémicylindrique qui porte les aimants permanents est réalisée en un matériau amagnétique afin d'obliger les lignes de force magnétiques à sortir radialement des aimants et à éviter la concentration des forces d'attraction des aimants permanents sur les zones de bords de ces aimants. Selon un mode de réalisation facilitant le montage précis de la matrice de découpe, l'une des coquilles du cylin- dre de découpage comporte une cale ou règle sur la surface latérale en saillie de laquelle est susceptible de venir en appui une arête droite de la matrice de découpe. L'invention concerne également la matrice de découpe en tôle mince qui vient d'être explicitée et qui est destinée à être plaquée par attraction magnétique sur la surface cylin- drique extérieure d'une coquille de prise de papier. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparai- tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, faite à.titre non limitatif et en regard du dessin annexé, o: - la figure 1 est une vue en coupe transversale du cy- lindre de support d'une matrice de découpe selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale de la plaque flexible mince constituant la ma- trice de découpe, après sa dépose du cylin- dre de support de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan de la plaque flexible représentée en coupe à la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation du cylindre de support de matrices de découpe selon l'in- vention; - la figure 5 est une vue partielle de dessus d'une rangée de trous d'aspiration ménagés à la surface du cylindre représenté à la figu- re 4. Si l'on se reporte aux figures 1 et 4, on voit qu'un noyau cylindrique central 1 d'un tambour de découpe délimite un passage annulaire 2 d'air d'aspiration ou de soufflage relié à un circuit de commutation pneumatique non représenté contrôlant les phases successives de succion d'une feuille de papier par liaison à une source de dépression, puis de souf- flage de cette feuille par mise en communication avec une source d'air comprimé. Autour du noyau 1, sont assemblées de façon étanche selon un plan de joint J deux demi-coquilles hémicylindri- ques 3 et 4, à l'aide de vis (non représentées), à tête noyée dans un lamage 5 -et dont le corps fileté est vissé dans un alésage fileté correspondant 6 ménagé dans la demi-coquille 4. Sur la figure 1, la surface extérieure de la demi-coquille 4 porte une matrice 7 de découpe rapide dans une feuille de papier 11, de fenêtres, encoches ou orifices obtenus par poinçonnage de serrage en prenant appui contre un cylindre complémentaire de sectionnement à surface lisse et qui tourne en synchronisme avec le noyau central 1. Selon l'invention, la demi-coquille supérieure 4 (selon la figure) comporte, à sa périphérie, plusieurs rainures axiales parallèles 8a à 8f dans chacune desquelles est enchâs- sée une barre d'aimants permanents ga à 9f, de forme complé- mentaire et dont la surface extérieure aimantée vient affleu- rer la périphérie du cylindre. Afin d'augmenter l'effet magné- tique créé par les barres d'aimants permanents, on peut dispo- ser ces barres en dix pôles opposés, les pôles nord et sud se succédant et la paroi de la demi-coquille 4 peut être réalisée en un matériau amagnétique obligeant les lignes de force des barres d'aimants permanents à sortir radialement de la surface extérieure de ces barres plutôt qu'à se diriger tangentielle- ment vers un barreau voisin, via un circuit de fer. Il est également possible d'utiliser pour la demi-coquille supérieu- re 4 un acier courant susceptible de se magnétiser, car les *20 lignes de trous 10a à 10g relativement rapprochés (voir la figure 5) constituent une résistance à la perméabilité magné- tique et obligent les lignes de force magnétique des circuits des aimants permanents à sortir radialement. Entre les rainures 8a à 8f voisines, sont percés des trous radiaux 10a à 10e qui sont reliés au passage annulaire d'air 2 et dont les orifices de sortie à la surface extérieure du cylindre constituent des orifices d'aspiration et de main- tien d'une feuille de papier 11 lorsque le passage annulaire 2 est relié à une source de dépression. Les orifices des trous radiaux IOa à 10e permettent la dépose de la feuille de pa- pier I1 et de la fenêtre découpée dans ce papier par soufflage en reliant, à l'instant de la dépose, le passage annulaire 2 à une source d'air comprimé à faible surpression. La matrice de découpe 7 représentée libre et en coupe à la figure 2 est constituée d'une plaque de tôle en matériau magnétique, par exemple en acier doux, dans laquelle on sculp- te, par tout moyen adéquat, notamment par attaque chimique, une arête de coupe 12 qui peut être continue (voir la figure 3) et qui est durcie après usinage pour découper des fenêtres. L'arête de coupe 12 peut être discontinue pour découper des encoches ou même peut être constituée par un simple trait pour découper des fentes dans le papier. Apres l'attaque chimique, l'arête de coupe 12 peut présenter par exemple une saillie S'de 0,44 mm de hauteur alors qu'en dehors de la zone d'arête il ne subsiste plus qu'une épaisseur é = 0,1 mm du métal de la plaque de départ qui présentait, avant l'attaque chimique, une épaisseur d'environ 0,54 mm. La ma- trice de découpe se présente avant fixation sur la demi- coquille 4 sous la forme d'une plaque très mince 13 parfaite- ment flexible et qui porte en saillie l'arête de coupe 12. Pour assurer le maintien du papier 11 en face de la matrice de découpe, plusieurs trous d'aspiration et de soufflage 14 sont ménagés dans la tôle mince 15 subsistant à l'intérieur de l'arête 12. Dès que la matrice de découpe 7 en plaque mince est approchée de la périphérie de la demi-coquille supérieure 4, sa tôle mince est violemment attirée par les aimants les plus proches 9c et 9d sur la surface extérieure desquels elle s'applique (littéralement se plaque) énergiquement. La plaque mince 13, 15 de la matrice 7 présentant une bonne perméabilité magnétique, la plupart des lignes de force qui sortaient auparavant radialement des aimants 9c et 9d (voir la figure 1) sont alors déviées sur la plaque qui est traversée par une induction magnétique relativement élevée et des effets d'at- traction magnétique se développent radialement entre la sur- face de la plaque mince 13, 15 et la surface cylindrique des aimants 9c, 9d, ces efforts étant proportionnels au carré de l'induction magnétique existant à la surface de contact. La matrice de découpe 7 prend ainsi la forme arquée représentée à la figure 1 et reste plaquée énergiquement sur la surface cylindrique extérieure des aimants permanents 9c, 9d avec une attraction telle qu'elle reste rigidement en position et qu'il n'est possible de la déplacer qu'en agissant tangentiellement avec des forces importantes ou après avoir réduit artificiellement l'induction locale, par exemple en disposant des aimants permanents de polarité opposée. Les trous d'aspiration et de soufflage 14 de la matri- ce 7 viennent se placer sensiblement en face des trous ali- gnés 0lc (voir la figure 5 o est représenté un alignement de trous d'aspiration-soufflage 10a) ménagés dans la demi- coquille supérieure 4. Pendant une période de travail avec une feuille de papier 11 engagée sur la matrice de découpe 7, comme représenté à la figure 1, lorsque le canal annulaire 2 est relié à une source de dépression, l'espace 16 situé à l'intérieur de l'arête de coupe 12 et entre la feuille de papier 11 et la tôle mince 15 est mis en dépression, ce qui permet à la pression atmosphérique agissant sur les flèches PP à la figure 1 de presser la feuille de papier 11 sur l'arê- te 12 pour la maintenir en position de découpe et de faciliter ainsi la découpe de la fenêtre dans le papier 11 au moment de la pression du papier 11 sur le cylindre complémentaire lisse non représenté. Le fonctionnement du dispositif rotatif de découpe qui vient d'être décrit va maintenant expliqué. La demi-coquille supérieure 4 est équipée de sa matrice de découpe 7 soigneuse- ment réglée en position et plaquée sur la surface extérieure des aimants 9a à 9f (selon la figure 1 uniquement sur les aimants 9c et 9d). Le noyau rotatif 1 tourne de manière à placer la demi-coquille 4 en face de la feuille supérieure 11 d'une pile de feuille de papier. Le canal annulaire 2 est ensuite relié à une source de dépression, ce qui plaque la feuille 11 sur la face extérieure cylindrique de la demi- coquille et sur l'arête 12 de la matrice de découpe 7. Le noyau central 1 tourne alors d'un demi tour et vient s'ap- pliquer par roulement sur un cylindre de découpe complémen- taire non représenté et présentant une surface cylindrique extérieure lisse sur laquelle vient porter fermement l'arê- te 12. La fenêtre délimitée par l'arête 12 est ainsi progres- sivement découpée par la pression de cette arête 12 sur la surface lisse du cylindre complémentaire. En variante, on peut remplacer le cylindre de découpe lisse par une barrette montée fixe et sur laquelle vient porter la feuille de papier 11 au cours du découpage de la fenêtre par la pression de l'arête 12. Cette barrette de section rectangulaire ou cylindrique est réalisée en un matériau résistant à l'abrasion tel que le carbure de tungstène ou la céramique. Pour détacher la fenêtre de découpe de l'enveloppe, il est possible de mettre en soufflage le trou 10c par un circuit spécifique d'air comprimé non représenté. La liaison du pas- sage annulaire 2 à une source d'air comprimé à faible surpres- sion permet de décharger la feuille 11 après découpe de la fenêtre et le noyau central 1 tourne alors avec les demi- coquilles 3 et 4 pour ramener la demi-coquille 4 portant la matrice de découpe 7 en face d'une nouvelle feuille 11 placée au-dessus d'une pile de feuille. Selon un autre mode d'exploitation préférée par la requérante, le papier 11 dans lequel il est nécessaire de réaliser des fenêtres défile en continu entre les deux coquil- les 3 et 4 qui tournent en face d'un cylindre lisse complémen- taire et dès que la feuille de papier 11 a quitté la zone de la matrice de découpe 7, un soufflage est appliqué par mise en surpression du passage annulaire 2, ce qui a pour effet d'éva- cuer la fenêtre découpée dans le papier et de décoller la feuille de papier 11 du tambour portant la matrice de décou- pe 7, la feuille de papier Il avance alors d'une longueur pendant que le noyau central 1 effectue un tour pour ramener la matrice de découpe 7 en face d'une nouvelle fenêtre à découper. Selon le mode de, réalisation du tambour support de la matrice représenté à la figure 4, on retrouve sensiblement les mêmes éléments principaux qu'à la figure 1. Les barres aiman- tées 9a à 9f sont remplacées par des rangées d'aimants perma- nents 9a à 9h dont la largeur est beaucoup plus faible que la longueur des barres. Ces aimants permanents sont réalisés en un matériau présentant un plus fort pouvoir coercitif que celui des barres mais n'autorisant que la fabrication de petites pastilles d'aimants. Les trous intercalaires 10a à lOg présentent une section légèrement plus grande que ceux repré- sentés à la figure 1. Une cale de section rectangulaire 17 est fixée par des vis 18 au voisinage d'une arête diamétrale de la demi-coquille 3 et débouche sur le plan de joint J pour constituer une règle de butée d'extrémité pour la matrice de découpe 7. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, on voit une matrice de découpe 7 à deux fenêtres délimitées par des arêtes de coupe 12 et 12a. L'épaisseur des plaques de la matrice 7' est légèrement exagérée pour permettre de bien distinguer la matrice à la surface de la demi-coquille 4. Seule la fenêtre délimitée par l'arête de coupe 12 est munie d'une ligne de trous de soufflage 14 car l'intérieur de l'arête de coupe 12a tombe juste en face de l'aimant 9a non percé de trous de soufflage. L'arête inférieure droite 13a de la matrice 7' vient en appui sur la surface supérieure plane en saillie 17a de la cale 17, ce qui détermine avec précision la position de la matrice de coupe 7' qui occupe toute la largeur de la demi-coquille 4. Dans ce mode de réalisation; le réglage en position de la matrice 7' est immédiat. En effet, pour placer la matrice de découpe 7' sur la coquille supérieure 4, il suffit d'appli- quer l'arête inférieure 13a de la matrice de découpage (voir l'arête 13a représentée également à la figure 3 sur la matri- ce 7) en appui, simultanément sur la face 17a formant règle de la cale 17 et sur la surface cylindrique extérieure 4a de la coquille 4, la feuille métallique 13 correspondant bien à la largeur de la coquille 4. En rapprochant la feuille 13 de la surface cylindrique extérieure de la coquille 4 sur toute sa surface, la feuille 13 est plaquée par l'attraction magnétique des aimants permanents 9a, 9b et 9c sur cette surface exté- rieure tout en restant en appui par son arête droite 13a sur la face 17a formant règle et le positionnement de la matrice de découpe 7' est parfait sur la coquille 4. Si un léger écart de positionnement se révèle, soit en largeur par rapport à la coquille 4, soit par mise en biais du fait qu'un intervalle s'ouvre entre l'arête inférieure 13a et la surface 17a de la cale 17, il est possible de faire glisser la feuille 13 de la matrice 7' en position sur la surface de la coquille 4 à l'aide d'un outil de calage, le cas échéant après suppression partielle de l'attraction magnétique. La cale 17 permet ainsi de repérer et d'obtenir très rapidement le positionnement exact de la matrice '7' sur la surface de la coquille 4 grâce au léger dépassement de la cale 17 sur la surface du tambour de découpe, ce dépassement pouvant être réduit jusqu'à 1/10 de mm sans que la fonction d'appui et de positionnement de l'arête 13a.n'en soit affectée. Du fait que la largeur de la matrice 7' est égale à celle de la demi- coquille 4 qui peut comporter des lignes de soufflage à vingt neuf trous 10, le réglage de la position de la matrice est facilité. Il est possible de passer à la découpe toutes les laizes de papier Il depuis celles de largeur minimum jusqu'à celles de largeur correspondant à celle de la demi-coquille 4, car le papier ne peut pas glisser latéralement du fait de la faible épaisseur de la matrice 7, 7'. La séparation de la demi- coquille magnétique 4 avec l'autre coquille inerte 3 n'est plus nécessaire que pour les changements de demi- coquille magnétique. On voit à la figure 5 les trous l0a alignés d'aspiration et de soufflage dont certains correspondent aux trous 14 ménagés dans la tôle mince 15 de la matrice 7. De chaque côté des trous est alignée une rangée d'aimants permanents 9c et 9d de petite section unitaire en un matériau magnétique à forte rémanence ne permettant pas de réaliser de longues barres magnétiques. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif rotatif de découpe, notamment pour décou- per en continu des fenêtres, encoches ou orifices dans une feuille de papier ou de carton et comportant, fixé sur une coquille du cylindre ou tambour de découpe, une matrice de découpe constituée par une feuille métallique qui présente une arête tranchante de découpe disposée en saillie vers l'exté- rieur du cylindre et au moins un trou d'aspiration et de soufflage pneumatique à l'intérieur de cette arête de découpe, caractérisé en ce que la feuille métallique est une plaque de tôle flexible et mince (13, 15) dont l'épaisseur étant compri- se entre 0,05 et 0,2 mm, plus préférablement 0,1 mm, en maté- riau magnétique et sur laquelle est formée un relief, dépas- sant par exemple de 0,2 à 0,5 mm, l'arête de découpe (12) et en ce que cette tôle magnétique mince (13, 15) est plaquée sur la surface cylindrique extérieure d'au moins une coquille (4) de prise de la feuille de papier (11) sous l'effet de l'at- traction-magnétique exercée sur elle par au moins un aimant ou électroaimant (9a à 9f, 9a à 9h), porté par la coquille (4) et affleurant la surface cylindrique extérieure de celle-ci. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour de découpe comporte au moins une demi- coquille (4) à surface extérieure hémicylindrique qui porte plusieurs barres ou rangées axiales parallèles d'aimants permanents (9a à 9f) enchâssées chacune dans une rainure axiale (8a à 8f). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'entre les rainures axiales (8a à 8f) débouchent des rangées de trous d'aspiration et de soufflage (10a à 10e) susceptibles d'aspirer la feuille de papier (11) portée par la demi-coquille (4). 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque de tôle flexible mince (13, 15) présente une largeur propre à lui faire recouvrir, sur chacun de ses bords en largeur, une barre ou bande d'aimants permanents (9c, 9d) et porte des trous d'aspiration et de soufflage (14) suscepti- bles de venir sensiblement en face de trous correspondants (10c) de la demi-coquille (4) de prise de la feuille de papier (11) lorsque la plaque de tôle recouvre sensiblement, sur chacun de ses bords en largeur, une barre ou rangée d'aimants perma- nents (9c, 9d). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la demi-coquille hémicylindrique (4) qui porte les aimants (9a à 9f) est réalisée en un matériau ama- gnétique afin d'obliger les lignes de forces magnétiques à sortir radialement des aimants et d'éviter la concentration des forces d'attraction des aimants permanents sur les zones de bord de ces aimants. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'une des coquilles (3, 4) du cylindre de découpage comporte une cale ou règle (17) sur la surface latérale en saillie (17a) de laquelle est susceptible de venir en appui une arête droite (13a) de la matrice de découpe (7, 7'). 7.- Matrice de découpage en tôle mince destinée notam- ment à découper des fenêtres dans une feuille de papier, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une plaque de tôle flexible et mince en matériau magnétique (13, 15), sur laquelle est formée, en relief, dépassant par exemple de 0,2 à 0,5 mm, au moins une arête de découpe (12, 12a) et qui est munie de trous d'aspiration et de soufflage (14) à l'intérieur de ladite arête et en ce que cette tôle mince est destinée à être plaquée par attraction magnétique sur la surface cylin- drique extérieure (4a) d'une coquille (4) de prise de papier pour former le dispositif rotatif de découpe selon l'une des revendications 1 à 6'