Brevet FR2682636A1 — publié le 19930423

i Ligne modulaire de fabrication d'emballages en carton La présente invention concerne une ligne modulaire de fabrication d'emballages en carton, en bois, en matière plastique, tels que des caisses, des plateaux, des barquettes ou autres De telles lignes sont connues et comportent des modules organisés pour assurer des fonctions spécialisées, par exemple un module margeur, un ou plusieurs modules imprimeurs, au moins un module à refendre et rainer dit slotter et/ou au moins un module découpeur Ces modules sont déplaçables le long d'éléments de guidage ancrés ou sol et sont susceptibles d'être verrouillés les uns contre les autres suivant l'alignement prévu. Le ou les organes tournants de chaque module concourrant à assurer la fonction du module considéré fait corps avec un engrenage mené disposé en saillie dans celui-ci et en prise avec un engrenage menant disposé en retrait dans le module voisin Cet engrenage menant est relié, par l'intermédiaire d'une cinématique complexe, au ou aux organes tournants dudit module voisin qui concourrent à assurer la fonction de celui-ci Ledit engrenage menant du premier module considéré est en prise permanente avec l'engrenage mené de celui-ci. Le dispositif connu ainsi défini présente des inconvénients majeurs liés à l'engrènement, lequel ne peut être opérationnel valablement que si les engrenages sont parfaitement lubrifiés et amenés en prise avec une précision rigoureuse lors du rapprochement et du verrouillage des modules. Or, les engrenages doivent, pour être en prise, sortir de leurs carters et il est alors inévitable que du lubrifiant s'égoutte notamment de l'engrenage mené qui fait saillie Quels que soient les moyens d'étanchéité mis en oeuvre, du lubrifiant s'échappe et souille les modules et le sol, parfois les cartons et les organes tournants qui les sollicitent et les traitent. Par ailleurs, l'engrènement n'est jamais parfait car il dépend en particulier du bon appui des modules les uns contre les autres, de la coincidence de leurs hauteurs réspectives, de la propreté des moyens de guidage au sol qui peuvent être encrassés par le lubrifiant, les poussières, les déchets de carton, etc Dans ces conditions, il peut en résulter une détérioration des dentures, un jeu d'engrènement préjudiciable à la bonne exécution de chaque opération de traitement ainsi qu'à la précision et à l'enchaînement des traitements successifs de la ligne. Enfin, ces modules connus sont bruyants et constituent une nuisance pour les opérateurs. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en supprimant tous les moyens de lubrification (pompe, canalisation, carter) et les risques de fuites de lubrifiant, en assurant une transmission de mouvement d'un module au suivant d'une extrême précision avec une mise en place de l'accouplement facile, sûre, fiable et sans risque et en atténuant considérablement le bruit. Dans l'invention et comme cela est connu, chaque module contient une cinématique pour l'entraînement d'organes rotatifs qui assurent sa fonction, chaque module étant guidé en translation le long de rails parallèles à l'axe géométrique de la ligne et étant susceptible d'être rapproché ou éloigné de celui qui le précède, chaque module étant également muni à ses extrémités et de chaque côté des parties conjuguées d'un dispositif de verrouillage susceptibles de coopérer chacune avec celle conjuguée du module voisin et toutes les cinématiques des modules étant accouplées l'une à l'autre et à un dispositif d'entraînement centralisé d'une façon démontable. Dans le but précité et conformément à l'invention, la cinématique de chaque module comporte un tronçon d'arbre s'étendant parallèlement à l'axe géométrique de la ligne et pourvu à ses extrémités des parties conjuguées d'un dispositif d'accouplement dont la mise en ou hors service procède par translation parallèlement audit axe géométrique, chaque tronçon d'arbre coopérant avec un dispositif d'indexage et le tronçon d'arbre du module margeur étant accouplé à un dispositif d'entraînement en rotation. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, l'un au moins des dispositifs d'accouplement est un joint d'Oldham comprenant deux plateaux extrêmes et un plateau intermédiaire entre lesquels l'accouplement est réalisé par deux jeux d'une languette et d'une rainure diamétrales conjuguées, respectivement orthogonaux l'un à l'autre; le plateau intermédiaire est prisonnier axialement de l'extrémité libre du tronçon d'arbre sur lequel est fixé l'un des plateaux extrêmes, est monté flottant radialement dans toutes les directions autour de cette extrémité et est centré élastiquement sur celle-ci. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, sur le dessin annexé. Sur ce dessin les figures 1 et 2 sont des perspectives schématiques se prolongeant l'une, l'autre et illustrant une forme de réalisation d'une ligne modulaire conforme à l'invention, la figure 3 est une perspective montrant une première forme de réalisation de l'un des dispositifs d'accouplement, la figure 4 est une coupe prise à plus grande échelle suivant la ligne IV-IV de la figure 3, la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 montrant une deuxième forme de réalisation d'un dispositif d'accouplement. Ainsi que cela ressort des figures 1 et 2, la ligne modulaire de fabrication d'emballages en carton comporte des modules 1 à 4 déplaçables en translation le long de rails 5, 6 et susceptibles d'être sélectivement accolés ou éloignés. Dans l'exemple représenté, la ligne comprend en tête un module margeur 1 dont les organes rotatifs permettant de distribuer chaque ébauche de flan, non représentée, au poste suivant et de la positionner pour que les opérations successives soient appliquées aux bons endroits. Ces organes sont mûs, de façon connue, par une cinématique interne, laquelle est entraînée par une transmission 7 comprenant une courroie sans fin 8 circulant sur une poulie menante 9 et sur une poulée menée 10 faisant corps respectivement avec un tronçon d'arbre Il et un renvoi d'angle 12. Le tronçon d'arbre Il s'étend parallèlement aux rails 5 et 6, par conséquent à la direction d'avancement ou d'éloignement F des modules 2 à 4 Il est supporté par des paliers non représentés. A son extrémité libre, le tronçon d'arbre 11 est relié cinématiquement à un groupe motoréducteur 13, par exemple au moyen d'une transmission à courroie 14 enroulée sur deux poulies 15 et 16 calées respectivement sur l'arbre de sortie du groupe 13 et sur le tronçon d'arbre 11. Dans le même exemple illustré par le dessin, la ligne comprend ensuite un module imprimeur 2 dans lequel sont montés tournants notamment un cylindre porte-cliché 17 muni d'un cliché 18, un cylindre porte-blanchet 19 et divers autres cylindres Tous ces cylindres sont mûs de façon connue par une cinématique interne faisant application de courroies crantées pour éviter le bruit et la lubrification Cette cinématique est entraînée par une transmission 20 comprenant une courroie sans fin 21 circulant sur une poulie menante 22 et une poulie menée 23 faisant corps respectivement avec un tronçon d'arbre 24 et un différentiel de calage 25 accouplé à un renvoi d'angle 26. Le tronçon d'arbre 24 est aligné avec celui 11 du module 1 et est supporté par des paliers non représentés Ces deux tronçons d'arbre 11 et 24 sont reliés l'un à l'autre par un dispositif d'accouplement 27 dont les parties conjuguées 28 et 29 (figures 1 et 3) sont dissociables pour permettre l'écartement des modules 1 et 2, ces parties conjuguées étant organisées pour se centrer automatiquement et se réunir lors du rapprochement desdits modules. Pour que l'accouplement et le désaccouplement des tronçons d'arbre 11 et 24 soit possible, des dispositifs d'indexage 30 et 31 leur sont associés afin que leurs calages angulaires soient rigoureusement les mêmes. Le dispositif d'indexage de tête 30 affecté au tronçon d'arbre il du module 1 comporte un résolveur 32 qui délivre des signaux électriques indiquant la position angulaire qu'occupe le tronçon d'arbre Il à chaque instant lors de sa rotation et qui commande l'arrêt du groupe 13 lorsque cette position angulaire correspond à celle qui est prédéterminée et affichée Le résolveur 32 est entraîné par une poulie menée 33 reliée par une courroie sans fin 34 à une poulie menante 35 calée sur le tronçon d'arbre 11 De façon équivalente, le résolveur 32 peut être remplacé par un contact électrique, un détecteur de proximité, une cellule photoélectrique ou autre Le dispositif d'indexage 31 du module 2 est mécanique. Dans l'exemple représenté, il comporte un disque 36 calé sur le tronçon d'arbre 24 et présentant un cran en V 37 susceptible de coopérer avec un doigt mobile 38 mû par un vérin 39 Le vérin est commandé par un microordinateur gérant toutes les fonctions de la ligne et repousse le doigt 38 dans le cran 37 L'indexage mécanique est opérant lors de la séparation des modules. Pour le déplacement du module 2, celui-ci comporte un essieu 40 faisant corps avec deux roues 41 et 42 La roue 41 est guidée par le rail 5 qui dans cet exemple est profilé en U, tandis que la roue 42 repose sur le rail 6 qui dès lors est un méplat formant chemin de roulement L'essieu 40 est entraîné par un groupe motoréducteur 43 fixé sur le module 2 Deux autres roues 41 et 42 sont montées folles autour d'axes 44, disposées devant l'essieu 40 et guidées le long des rails 5 et 6. Si les rails sont positionnés au sol avec précision, le module 2 reposant sur ceux-ci par ses quatre roues 41 et 42 est rigoureusement vertical et s'applique avec précision contre le module 1 Il s'agit alors de fixer automatiquement et fermement lesdits modules entre eux. A cet effet, chacun des modules 1 et 2 est muni de chaque côté et à ses deux extrémités respectivement des deux parties conjuguées d'un dispositif de verrouillage Dans l'exemple représenté, la partie conjuguée avant est constituée par un doigt fixe 45 et la partie conjuguée arrière par un crochet 46 monté pivotant autour d'un axe fixe 47 et mû par un vérin 48 Le crochet 46 présente une rampe inclinée 49 d'accès à un cran de verrouillage 50, rampe qui provoque, lorsque le module 2 se rapproche du module 1 et que son doigt 45 rencontre la rampe 49 du crochet 46 du module 1, le soulèvement de ce crochet dont le cran se verrouille sur ledit doigt Dans ces conditions, les crochets du module antérieur se verrouillent sur les doigts du module postérieur et assurent la fixation desdits modules entre eux. Lors de ce verrouillage, les parties conjuguées 28 et 29 appartenant respectivement aux tronçons d'arbre 11 et 24 des modules 1 et 2, s'enclenchent mutuellement et constituent le dispositif d'accouplement 27 reliant lesdits tronçons d'arbre Cet enclenchement se réalise facilement dès lors, d'une part, que les dispositifs d'indexage 30 et 31 placent les tronçons d'arbre 11 et 24 dans la même position angulaire, d'autre part, que les guidages et verrouillages sont très précis, surtout que les parties conjuguées 28 et 29 se centrent et s'enclenchent automatiquement relativement l'une à l'autre en rattrapant les écarts de positionnement, certes faibles, mais inévitables. Des formes de réalisation d'un dispositif d'accouplement 27 sont décrites dans ce qui suit de façon que leur mise en ou hors service procède par translation parallèlement à l'axe géométrique de la ligne modulaire. Suivant la première forme de réalisation illustrée par les figures 2 et 4, le dispositif d'accouplement est un joint d'Oldham comprenant deux plateaux extrêmes 51, 52 et un plateau intermédiaire 53. Dans l'exemple représenté, le plateau 51 est accouplé, par l'intermédiaire d'un manchon expansible 54, avec le tronçon d'arbre menant 11 Il délimite une rainure diamétrale 55 dans laquelle est emboîtée de façon coulissante une languette 56 du plateau intermédiaire 53 Celui-ci présente un alésage 57 enfilé avec un jeu important sur l'extrémité libre du tronçon d'arbre Il contre laquelle est fixée une rondelle 58 appliquée à glissement doux contre le plateau intermédiaire 53. Par ailleurs, quatre ressorts 59 sont logés dans des trous 60 dudit plateau intermédiaire 53 et interposés entre l'extrémité libre du tronçon d'arbre 11 et des bouchons 61 vissés dans des débouchures taraudées 62 desdits trous 60. Ainsi, le plateau intermédiaire 53 est monté flottant radialement dans toutes les directions autour du tronçon d'arbre Il et centré élastiquement relativement à celui-ci. La face libre du plateau intermédiaire 53 délimite une rainure diamétrale 63 dans laquelle est susceptible de s'emboîter de façon coulissante une languette 64 que présente en saillie l'autre plateau extrême 52 La rainure 63 est orthogonale à la languette 56. Le plateau 52 est accouplé, par l'intermédiaire d'un manchon expansible 65, sur l'extrémité libre du tronçon d'arbre mené 24 Lorsque les tronçons d'arbre 11 et 24 sont alignés et calés au même angle, en rapprochant le module 2 du module 1, (donc la partie conjuguée 29 de la partie conjuguée 28), le plateau intermédiaire 53 se centre automatiquement sur le plateau mené 52 (grâce à la coopération de chanfreins 66 et 67 bordant les rainures 63 et la languette 64) et lesdits plateaux s'accouplent par engagement de ladite languette 64 dans ladite rainure 63. Suivant la deuxième forme de réalisation illustrée par la figure 5, le dispositif d'accouplement comporte deux manchons 68 et 69 accouplés, par tout moyen approprié, aux tronçons d'arbre 11 et 24 Ces manchons présentent des dentures extérieures bombées 70 et 71 destinées à engrener avec des dentures intérieures 72 et 73 qui leur sont conjuguées Ces dentures intérieures sont taillées, formées ou moulées dans une bague 74 de part et d'autre d'une cloison annulaire 75 de celle-ci. La bague 74 est rendue prisonnière de façon flottante du manchon menant 11 par une rondelle 76 rapportée et fixée en bout de ladite bague et entourant avec un jeu important le manchon 68. Grâce à la forme bombée des dentures, le centrage et l'emboîtement des parties conjuguées 28 et 29 du dispositif d'accouplement se produit automatiquement et facilement lors du rapprochement des modules 1 et 2, malgré les imperfections inévitables du guidage et de verrouillage. O 5 Une troisième forme de réalisation du dispositif d'accouplement n'est pas représentée mais décrite succintement dans ce qui suit Il s'agit d'un embrayage électromagnétique dont un premier plateau contenant une bobine d'excitation reliée à un collecteur, est fixé sur un tronçon d'arbre, tandis qu'un deuxième plateau susceptible de fermer le champ magnétique est fixé sur l'autre tronçon d'arbre Le premier plateau fait corps avec un cône de centrage susceptible de coopérer avec une douille conique guidée dans le deuxième plateau et repoussée par un ressort La douille et le cône sont positionnés pour assurer le centrage avant que les plateaux soient trop rapprochés. D'autres modules peuvent être associés aux précédents 1 et 2. Dans l'exemple représenté illustré par le dessin, la ligne comprend, en aval du module imprimeur 2, un module à refendre et rainer 3 dénommé habituellement slotter, puis un module de découpe 4. La figure 2 montre que le slotter 3 comporte deux arbres 77 et 78 portant des outils disposés en regard et intervenant conjointement Ainsi, l'arbre 77 est équipé, à l'une de ses extrémités d'un disque rogneur simple 79 coopérant avec un disque double 80 de l'arbre 78 formant matrice pour couper le carton suivant une ligne droite continue et, à son autre extrémité, d'un disque encocheur coupe-patte 81 coopérant avec un disque matrice 82 pour couper le carton suivant une ligne brisée délimitant une patte En outre, l'arbre 77 est équipé dans sa partie intermédiaire de trois disques encocheurs 83 dont les secteurs saillants 84 coopèrent avec des disques doubles 85 formant matrices pour couper dans le carton les fentes ou encoches séparant les volets qui forment les côtés de l'emballage à fabriquer. Outre les arbres à refendre 77 et 78, le module comprend des arbres refouleurs non visibles sur le dessin situés devant les précédents Ces arbres sont équipés de molettes mâles et femelles formant dans le carton qui défile entre elles des rainages à l'endroit o des plis doivent être constitués. Tous ces cylindres sont m Os de façon connue par une cinématique interne, faisant application de courroies crantées pour éviter le bruit et la lubrification Cette cinématique est entraînée par une transmission 86 identique à la transmission 20 du module 2 et comprenant par conséquent un tronçon d'arbre 87 équipé, à ses extrémités, des parties conjuguées 28 et 29 d'un dispositif d'accouplement 27 et, entre elles, d'un dispositif d'indexage 31 Le module 3 est également équipé des moyens de guidage 40 à 43 et des dispositifs de verrouillage 45 à 48 précités. La figure 2 montre également que le module de découpe 4 comporte un cylindre porte outils 88 percé de nombreux trous 89 et coopérant avec un cylindre 90 Sur le cylindre 88, sont montées des plaques en bois 91 faisant corps avec des outils de découpe 92 permettant par exemple de découper les poignées de l'emballage. Sur le cylindre 90 sont fixées des plaques 93 en poluyréthane contre lesquelles le tranchant desdits outils porte. Les cylindres 88 et 90 sont précédés des arbres entraîneurs non visibles sur le dessin. Ces cylindres et arbres sont m Os de façon connue, par une cinématique interne faisant application de courroies crantées pour éviter le bruit et la lubrification Cette cinématique est entraînée par une transmission 94 identique à celle 20 du module 2 et comprenant par conséquent un tronçon d'arbre 95 équipé à ses extrémités, des parties conjuguées 28 et 29 d'un dispositif d'accouplement 27 et, entre elles, d'un dispositif d'indexage 31. Le module 4 est également équipé des moyens de guidage 40 à 43 et des dispositifs de verrouillage 45 à 48 précités. La ligne modulaire illustrée par les figures 1 et 2 comporte quatre modules Il est bien évident qu'elle peut en comporter moins ou davantage et que certains peuvent être multipliés, comme par exemple le module d'impression 2 si ladite impression est effectuée en plusieurs couleurs. Par ailleurs, certains modules peuvent être sortis latéralement de la ligne et éventuellement transférés dans une ligne parallèle A cet effet, chacun des modules concernés sont équipés, outre des moyens de guidage longitudinal 40 à 43 coopérant avec les rails 5 et 6, de moyens de guidage transversal, à roues par exemple, susceptibles de circuler sur des rails de dérivation s'étendant perpendiculairement aux rails principaux 5 et 6. il R E V E N D I C A T I O N S 1. Ligne modulaire de fabrication d'emballages en carton, bois, matière plastique ou autre, comprenant des modules de traitement tels qu'un module-margeur ( 1), un ou des modules imprimeurs ( 2), un ou des modules à refendre et rainer dit slotter ( 3), un ou des modules de découpe ( 4) chaque module contenant une cinématique pour l'entraînement d'organes rotatifs qui assurent sa fonction, chaque module étant guidé en translation ( 40) le long de rails ( 5, 6) parallèles à l'axe géométrique de la ligne et étant susceptible d'être rapproché ou éloigné de celui qui le précède, chaque module étant également muni à ses extrémités et de chaque côté des parties conjuguées d'un dispositif de verrouillage ( 45 à ) susceptibles de coopérer chacune ( 45) avec celle conjuguée ( 46 à 50) du module voisin et toutes les cinématiques des modules étant accouplées l'une à l'autre et à un dispositif d'entraînement centralisé ( 13 à 16) d'une façon démontable, caractérisée: en ce que la cinématique de chaque module comporte un tronçon d'arbre ( 11, 24, 87, 95) s'étendant parallèlement à l'axe géométrique de la ligne et pourvu à ses extrémités des parties conjuguées ( 28, 29) d'un dispositif d'accouplement ( 27) dont la mise en ou hors service procède par translation parallèlement audit axe géométique, en ce que chaque tronçon d'arbre ( 11, 24, 87, 95) coopère avec un dispositif d'indexage ( 30; 31). et en ce que le tronçon d'arbre ( 11) du module de tête de la ligne est accouplé à un dispositif d'entraînement en rotation ( 13 à 16). 2. Ligne modulaire selon la revendication 1, caractérisée: en ce que l'un au moins des dispositifs d'accouplement est un joint d'Oldham ( 27) comprenant deux plateaux extrêmes ( 51, 52) et un plateau intermédiaire ( 53) entre lesquels l'accouplement est réalisé par deux jeux d'une languette ( 56, 64) et d'une rainure ( 55, 63) diamétrales conjuguées, respectivement orthogonaux l'un à l'autre. en ce que le plateau intermédiaire ( 53) est prisonnier axialement ( 58) de l'extrémité libre du tronçon d'arbre ( 11) sur lequel est fixé l'un ( 51) des plateaux extrêmes, est monté flottant ( 57) radialement dans toutes les directions autour de cette extrémité et est centré élastiquement ( 59) sur celle-ci. 3. Ligne modulaire selon la revendication 2, caractérisée en ce que le plateau intermédiaire ( 53) est centré élastiquement sur l'extrémité libre du tronçon d'arbre correspondant ( 11) au moyen d'au moins trois ressorts hélicoïdaux ( 59) logés dans des trous radiaux ( 60) de ladite extrémité et interposés entre celle-ci et des bouchons ( 61) vissés dans des débouchures taraudées ( 62) desdits trous. 4. Ligne modulaire selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le plateau intermédiaire ( 53) est prisonnier du plateau externe menant ( 51). 5. Ligne modulaire selon la revendication 4, caractérisée en ce que le plateau intermédiaire ( 53) comporte une languette ( 56) d'accouplement avec le plateau menant ( 51) dont il est prisonnier et délimite une rainure ( 63) d'accouplement avec le plateau mené ( 52) dont il peut s'éloigner. 6. Ligne modulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'un au moins des dispositifs d'accouplement est du type à dentures bombées ( 70, 71) et comporte deux manchons ( 68, 69) à dentures extérieures bombées ( 70, 71) fixés sur deux tronçons d'arbre voisins ( 11, 24) et une bague ( 74) à deux dentures intérieures ( 72, 73), l'une des dentures intérieures ( 72) étant en prise permanente avec la denture extérieure ( 70) de l'un des manchons ( 68) par rapport auquel la bague ( 74) est prisonnière et montée flottante ( 75, 76). 7. Ligne modulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque module comporte un essieu menant ( 40) dont une roue ( 41) est guidée le long d'un rail profilé en U ( 5), tandis que l'autre roue ( 42) roule sur un chemin ( 6), le module considéré comportant d'autres roues ( 41, 42) montées folles à distance de celles de l'essieu, autour d'un axe ( 44). 8. Ligne modulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque dispositif d'indexage ( 31) comporte un disque ( 36) calé sur le tronçon d'arbre correspondant ( 11, 24, 87, 95) et présentant un cran ( 37) susceptible de coopérer avec un doigt mobile ( 38) mû par un vérin ( 39). 9. Ligne modulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque dispositif de verrouillage comporte un crochet ( 46) monté pivotant sur un module autour d'un axe fixe ( 47) et mû par un vérin ( 48), le crochet ( 46) étant susceptible de coopérer avec un doigt fixe ( 45) monté sur le module contigu.