Brevet FR2692515A1 — publié le 19931224

i DISPOSITIF DE MAINTIEN EN POSITION D'UN ARBRE AU CONTACT DUQUEL DEFILE UNE BANDE ET MACHINE DE COUPE UTILISANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif permettant de limiter les mouvements d'un arbre en réponse aux variations de tension d'une nappe de matériau défilant au contact de l'arbre L'invention concerne également une machine de coupe du type à couteaux et à contre-couteaux utilisant un tel dispositif.10 Dans la description qui suit, il sera fait référence à des modes de réalisation préférentiels dans lesquels le dispositif selon l'invention est destiné à maintenir en position de coupe des couteaux et contre-couteaux portés par des arbres de coupe entre lesquels défile une nappe15 d'un matériau à découper en bandes, mais il est évident que l'application d'un tel dispositif n'est pas limitée à de tel arbres de coupe A titre d'exemple on peut envisager le maintien en position d'un cylindre sur lequel défile une bande pour y être recouverte d'une couche d'une20 composition liquide, ceci afin de maintenir un écartement correct entre le dispositif de couchage et le cylindre de couchage. Les Figs l A-l B auxquelles il est maintenant fait référence représentent un dispositif de coupe du type à couteaux et à contre-couteaux utilisé habituellement, notamment pour la découpe de produits photosensibles. Ce dispositif de coupe conventionnel comprend principalement des couteaux 1 et des contre-couteaux 2 montés respectivement sur deux arbres parallèles 3 et 430 soutenus en leurs extrémités respectives par des moyens de support appropriés non représentés Dans le mode de réalisation représenté, les couteaux et contre-couteaux sont du type à lèvre, c'est à dire présentant en leur périphérie une surface sensiblement parallèle à l'axe des35 arbres les couteaux et contre- couteaux sont maintenus à écartement axial égal entre eux sur chacun de leur arbre 2 respectif au moyen de bagues circulaires 5,6 montées sur chacun des arbres 3,4 L'écartement entre les arbres est ajusté de manière à permettre une certaine hauteur d'engagement h entre les couteaux et les contre-couteaux5 afin d'obtenir une qualité de coupe satisfaisante de la nappe de matériau passant entre les deux arbres de coupe. De plus, afin de fournir une qualité de coupe régulière, cette hauteur d'engagement ne doit pas varier de manière trop importante; il en va de l'uniformité de la largeur10 des bandes réalisées Typiquement la valeur de h est de l'ordre de 0,6 mm. Ainsi cette hauteur d'engagement h doit être sensiblement constante sur toute la longueur des arbres lesquels sont soutenus en leurs extrémités par des moyens15 appropriés, du type à roulement à billes bien connus dans la technique Une telle disposition ne pose pas de problème pour des arbres de faible longueur et de faible poids Par contre, pour des arbres de longueur et de poids plus importants il est nécessaire de prévoir en un ou plusieurs20 endroits sur la longueur des arbres de coupe, des dispositifs de maintien destinés à limiter l'écartement maximal entre les arbres et ainsi, à garantir en tout point du dispositif de coupe une valeur minimale de pénétration h entre les arêtes de coupe des couteaux et des contre-25 couteaux, ceci quelle que soit la valeur de la tension de la nappe circulant entre les arbres En effet, les variations de tension de la nappe, dues notamment à des variations d'épaisseur de la nappe au passage d'un pli ou d'une collure provoquent un écartement relatif des arbres30 pouvant entrainer une annulation de la hauteur d'engagement entre les couteaux et les contre-couteaux conduisant au phénomène communément appelé "saut de coupe" Dans de telles conditions, en effet les couteaux ne sont plus en engagement de coupe avec les contre-couteaux, interrompant35 ainsi la découpe de la nappe en bandes longitudinales et détériorant les outils de coupe. Pour résoudre ce problème, il est connu d'utiliser des éléments de support cylindriques 7, 8, 9, 10 portés par le chassis de la machine de coupe et destinés à être mis en contact des arbres, soit au niveau des bagues circulaires 55 (ainsi que représenté pour l'arbre 3 portant les couteaux) soit au niveau de la surface périphérique des contre- couteaux (ainsi que représenté pour l'arbre 4 portant les contrecouteaux) Ces éléments cylindriques sont généralement disposés par paires ( 7, 8; 9, 10) pour chacun10 des arbres 3, 4 de part et d'autre du plan passant par le centre des deux arbres Selon des techniques connues, on utilise des roulements ou des bagues cylindriques en acier traité disposés de manière à être en permanence en contact avec lesdits arbres De tels dispositifs présentent15 l'avantage de limiter de manière précise l'écartement maximal entre les arbres en raison de la rigidité du contact métal-métal des éléments de support cylindriques et des surfaces d'appui des arbres de coupe Le contact métal- métal constitue cependant un inconvénient majeur en raison20 de la dégradation de la surface des arbres (particulièrement pénalisant lorsque l'appui se fait sur les couteaux ou les contre-couteaux) et donc, de la dégradation de la nappe passant au contact des arbres de coupe Un tel contact génère de plus des vibrations25 nocives. Selon d'autres dispositifs connus, on résoud le problème du contact métal-métal en recouvrant les éléments cylindriques d'une couche d'un matériau souple tel que du polyuréthane L'inconvénient d'une telle solution réside30 dans le fait que, en raison de l'épaisseur de la couche de matériau souple (de l'ordre de 2 mm), elle ne permet pas de limiter de manière suffisante l'écartement relatif entre les arbres lors d'une brusque variation de tension de la nappe à découper Une telle solution, n'évite donc pas le35 problème des sauts de coupe évoqués précédemment. Aussi est-ce un des objets de la présente invention que de fournir un dispositif pour maintenir dans une position donnée un arbre cylindrique sur lequel défile une nappe d'un matériau permettant d'éviter à la fois les5 problèmes liés au contact métal-métal ainsi que les problèmes liés aux variations importantes de position de l'arbre en réponse à des variations brusques de tension de la nappe. C'est un autre objet de la présente invention que de fournir une machine de coupe utilisant au moins un tel dispositif de maintien de manière à limiter l'écartement maximal entre les deux arbres de la machine de coupe. D'autres objets de la présente invention apparaîtront de manière plus détaillée dans la description qui suit. Ces objets sont réalisés en fournissant un dispositif permettant de limiter les mouvements d'un arbre en réponse aux variations de tension d'une nappe de matériau défilant au contact de l'arbre, ledit arbre étant soutenu en ses extrémités par des moyens de support appropriés, ledit20 dispositif comprenant au moins un élément cylindrique de révolution destiné à être mis en contact avec ledit arbre de manière à limiter lesdits mouvements caractérisé en ce que chacun des éléments cylindriques permet deux niveaux de contact avec l'arbre, un premier niveau variable sur une25 surface non métallique de l'élément pour des conditions normales de tension de la nappe et un second niveau sensiblement fixe pour des conditions anormalement élevées de tension de la nappe. Avantageusement, chacun des éléments présente sur une partie de sa largeur un diamètre supérieur à celui du reste de la largeur de l'élément, la partie de l'élément, cylindrique de plus grand diamètre étant constituée, au moins sur sa périphérie, d'un matériau semi-rigide déformable élastiquement, la partie de l'élément35 cylindrique de plus petit diamètre étant constituée d'un matériau rigide indéformable, la différence de diamètre étant telle que l'arbre est en contact avec la partie de plus grand diamètre du (ou des) élément(s) cylindrique(s) pour des conditions normales de tension de la nappe et, sur la partie de plus petit diamètre du (ou des) éléments(s)5 cylindrique(s) pour des conditions anormalement élevées de tension de la nappe. Selon la présente invention, on réalise également une machine de coupe du type à couteaux et à contre-couteaux circulaires montés sur deux arbres parallèles rotatifs10 soutenus en leurs extrémités par des moyens de support appropriés et entre lesquels circule une nappe d'un matériau à découper en bandes soumise à une tension donnée, des moyens de support étant prévus pour limiter l'écartement maximal entre les deux arbres de coupe de15 manière à maintenir en position de coupe les couteaux et les contre-couteaux, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent au moins un dispositif de maintien en position selon la présente invention. Dans la description détaillée qui suit, il sera fait référence au dessin dans lequel: les FIGS l A-l B représentent de manière schématique une machine de coupe utilisant un dispositif conventionnel de maintien des arbres de coupe en position;un dispositif de maintien en position d'un arbre selon la présente25 invention; la Fig 3 représente de manière schématique une vue d'ensemble d'une machine de coupe utilisant un dispositif de support selon la présente invention; la Fig 4 illustre de manière schématique une disposition avantageuse des éléments de support selon la présente invention par rapport aux arbres de coupe de la machine de la Fig 3. Les Figs 2 A-2 B auxquelles il est maintenant fait référence représentent de manière schématique un mode de réalisation35 avantageux du dispositif de maintien selon la présente invention Il comprend principalement deux éléments 6 cylindriques de révolution 10, 11 disposés angulairement de manière à être mis en contact d'un arbre 16 dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre et définissant l'un par rapport à l'autre un angle a Cet5 anglea, correspondant à l'angle formé par les droites joignant l'axe de chacun des éléments cylindriques à l'axe de l'arbre, est de préférence inférieur à 900. Avantageusement, la valeur de l'angle a est d'environ 450. Chacun des éléments cylindriques 10, 11 présente sur une10 partie de sa largeur 12, 13 un diamètre supérieur à celui du reste de la largeur de l'élément 14, 15, la partie de l'élément cylindrique de plus grand diamètre 12, 13 étant constituée, au moins sur sa périphérie d'un matériau semi- rigide 18 déformable élastiquement A titre d'exemple on a15 utilisé du polyuréthane dont la dureté est supérieure à 40 SHORES A De préférence la dureté du polyuréthane utilisé est de l'ordre de 95 SHORES A En réalité, n'importe quel matériau de dureté suffisante et apte à reprendre sa forme initiale après avoir été déformé par écrasement peut être20 utilisé La partie de l'élément cylindrique de plus petit diamètre 14, 15 est quant à elle, constituée d'un matériau rigide indéformable Avantageusement, on utilise un acier à caractéristiques mécaniques élevées, tel qu'un acier trempé à coeur (ref: Z 200 C 13)) 13 % de chrome et dont la dureté est de 60 HRC telle que définie par le test de ROCKWELL La différence de diamètre entre les parties hautes 12, 13 et les parties basses 14, 15 est telle que l'arbre 16 est en contact avec la partie de plus grand diamètre 12, 13 des éléments cylindriques 10, 11 pour des conditions normales de tension de la nappe 17 et sur la partie de plus petit diamètre 14, 15 des éléments cylindriques 10, 11 pour des conditions anormalement élevées de tension de la nappe De telles conditions anormalement élevées s'entendent d'une élévation de tension provoquée par exemple par un à-coup dans le déroulement ou l'enroulement de la nappe, ou au passage d'une surépaisseur de la nappe, provoquée par 7 exemple par une collure ou par un pli, entre les deux arbres de coupe d'une machine de coupe Ainsi pour des conditions normales de tension de la nappe, le contact de l'arbre sur les éléments cylindriques 10, 11 se produit à5 un premier niveau sur la surface de polyuréthane sans être au contact des parties rigides 14 et 15 des éléments cylindriques ce premier niveau de contact, en raison de l'élasticité du matériau 18, peut varier dans la limite des variations normales de tension de la nappe Lors d'un10 à-coup de tension de la nappe, le matériau élastique 18 s'écrase jusqu'à ce que l'arbre soit au contact des parties 14 et 15 de plus faible diamètre des éléments cylindriques; ce qui constitue, en raison de la rigidité du matériau formant ces parties un second niveau15 sensiblement fixe. Ainsi que représenté à la Fig 2 B, chacun des éléments cylindriques 10, 1 l est constitué d'une pluralité de cylindres 12, 13, 14, 15 montés en rotation sur le même axe et dont un certain nombre d'entre eux 12, 13 présentent un20 diamètre supérieur à celui des arbres 14, 15 Les cylindres de plus grand diamètre 12, 13 sont constitués, au moins sur leur périphérie d'un matériau semi-rigide déformable élastiquement 18; les autres 14, 15 sont constitués d'un matériau indéformable Une telle disposition permet, notamment dans le cas de son utilisation pour une machine de coupe, de faire appuyer les différents cylindres 12, 13, 14, 15 sur différents couteaux ou contre-couteaux, ou sur différentes bagues séparant les couteaux ou les contre- couteaux.30 Avantageusement le dispositif selon la présente invention comprend en plus une pièce intermédiaire 20 destinée à être fixée sur le châssis de la machine portant ledit arbre 16 Par un élément de raccord approprié 19, les éléments cylindriques 10, 11, libres en rotation, sont de manière solidaire fixés à la pièce intermédiaire 20 en un point de pivot Un tel point de pivot permet aux éléments 8 cylindriques 10, 1 i de rester parfaitement en contact avec l'arbre, indépendamment de toute déformation de l'arbre ou indépendamment de toute variation d'orientation de la force résultante s'exerçant sur ledit arbre 16 (tension de la5 nappe + force de coupe + friction sur les palliers supportant l'arbre etc) De préférence encore l'élément de raccord 19 est relié à la pièce intermédiaire 20 au moyen d'un dispositif à excentrique 21 permettant ainsi de manière aisée de mettre en appui ou de dégager les éléments10 cylindriques 10, 11 de l'arbre 16. Une autre solution pour réaliser les éléments cylindriques du support selon la présente invention consisterait à recouvrir entièrement un cylindre constitué d'un matériau rigide indéformable, tel que de l'acier15 trempé, d'une fine couche de matériau déformable élastiquement de telle sorte que, pour des conditions normales de tension de la nappe la couche élastique ne s'écrase pas complètement et forme un premier niveau de contact variable de l'arbre avec l'élément cylindrique.20 Pour des conditions anormalement élevées de tension, la couche de matériau déformable élastiquement est complètement écrasée de sorte que l'arbre est en contact avec l'élément à un niveau sensiblement fixe correspondant à la surface rigide du cylindre Cette solution est cependant moins avantageuse que celle mentionnée précédemment dans la mesure o le contact au niveau fixe sur l'élément rigide suppose un écrasement total de la couche déformable élastiquement, détériorant ainsi de manière assez rapide l'élasticité du matériau Dans la30 solution décrite précédemment, en raison du fait que les deux niveaux de contact ne sont pas superposés et en raison de l'épaisseur du matériau élastique, le contact sur les parties rigides de l'élément cylindrique se produit avant l'écrasement total de la couche de matériau déformable35 élastiquement, augmentant ainsi la durée de vie du matériau. La Fig 3 représente une vue d'ensemble d'une machine de coupe utilisant deux éléments de support 30 et 31 selon la présente invention Cette machine de coupe est, hormis ses éléments de support 30, 31 conformes à la présente5 invention, tout à fait conventionelle et ne nécessite par conséquent aucune explication détaillée autre que celle fournie en référence à la Fig 1 Dans le mode de réalisation illustré à la Fig 3, des éléments de support 30, 31 sont disposés au regard de chaque arbre, sensiblement au centre desdits arbres Il est évident bien- sur que l'on pourrait envisager de répartir une pluralité de tels éléments de support sur toute la largeur des arbres Les éléments de support représentés à la Fig 3 sont du même type que ceux décrits en référence aux Fig 2 A15 et 2 B. La Fig 4 à laquelle il est maintenant fait référence représente de manière plus détaillée la disposition des éléments de support 40, 41 par rapport aux deux arbres de coupe 42, 43 d'une machine de coupe. Ainsi que représenté à la Fig 4, chacun des arbres de coupe 42, 43 est maintenu en position par rapport à l'autre au moyen d'un dispositif de support ( 40, 41) selon la présente invention Chacun des éléments de support 40, 41 est conforme à la description faite en référence aux25 Figs 2 A-2 B L'élément de support 41 au contact de l'arbre 43 sur lequel s'enroule la nappe 44 est disposé de sorte que 1 'angle a formé par les deux éléments cylindriques contienne la résultante des forces s'exerçant sur l'arbre 43 Dans le mode de réalisation représenté, l'élément de support 41 est disposé de manière que l'angle a formé par les éléments cylindriques 45, 46 soit centré sur la résultante F des efforts de tension de la nappe 44 sur l'arbre 43. Avantageusement, ainsi que représenté, le second arbre de coupe 42 (ici, l'arbre porte-couteaux) est également maintenu en position grace à un élément de support 40 Dans le mode de réalisation ici représenté, l'élément de support est disposé de telle sorte que les éléments cylindriques 47, 48 qui le constituent soient disposés de manière symétrique par rapport au plan passant par les axes des deux arbres de coupe 42, 43 A titre d'exemple, pour l'application à une machine de coupe conforme à celle qui vient d'être décrite et pour une profondeur de pénétration h des couteaux/contre-couteaux de 0,6 mm, la différence de hauteur entre la partie de plus grand10 diamètre et celle de plus petit diamètre est de l'ordre de 0,2 mm L'épaisseur du revêtement de polyuréthane sur les parties de plus grand diamètre des éléments cylindriques varie entre 2 et 3 mm; ceci permet aux arbres de coupe de pouvoir s'écarter au maximum de 0,4 mm avant de15 venir en contact sur les portées rigides, évitant ainsi tout saut de coupe. Il est évident que tout autre arrangement des éléments de support par rapport aux arbres de coupe pourrait être envisagé sans s'écarter de l'esprit de l'invention.20 il REVENDICATIONS 1 Dispositif permettant de limiter les mouvements d'un arbre ( 16) en réponse aux variations de tension d'une nappe ( 17) de matériau défilant au contact de l'arbre, ledit arbre ( 16) étant soutenu en ses extrémités par des moyens de support appropriés ledit dispositif comprenant au moins un élément cylindrique de révolution ( 10, 11) destiné à être mis en contact avec ledit arbre ( 16) de manière à limiter lesdits mouvements caractérisé en ce que chacun des éléments cylindriques ( 10, 11) permet deux niveaux de contact avec l'arbre, un premier niveau variable sur une surface non métallique ( 18) de l'élément pour des conditions normales de tension de la nappe ( 17) et un second niveau sensiblement fixe pour des conditions anormalement élevées de tension de la nappe ( 17). 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun des éléments présente sur une partie de sa largeur ( 12, 13) un diamètre supérieur à celui du reste de la largeur de l'élément ( 14, 15), la partie de l'élément cyclindrique de plus grand diamètre ( 12, 13) étant constituée, au moins sur sa périphérie, d'un matériau semi-rigide ( 18) déformable élastiquement, la partie de l'élément cylindrique de plus petit diamètre ( 14, 15) étant constituée d'un matériau rigide indéformable, la différence de diamètre étant telle que l'arbre ( 16) est en contact avec la partie de plus grand diamètre ( 12, 13) du (ou des) élément(s) cylindrique(s) pour des conditions normales de tension de la nappe ( 17) et, sur la partie de plus petit diamètre ( 14, 15) du (ou des) élément(s) cylindrique(s) pour des conditions anormalement élevées de tension de la nappe ( 17). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments cylindriques de révolution ( 10, 11), libres en rotation, les deux éléments cylindriques étant disposés de manière à être mis au contact de l'arbre ( 16), dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre, les droites joignant l'axe de chacun des éléments cylindriques à l'axe de l'arbre définissant un angle a. 4 Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit angle a est inférieur à 900. Dispositif de support selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que chacun des éléments cylindriques est constitué d'une pluralité de cylindres ( 12, 13, 14, 15) montés en rotation sur le même axe et dont un certain nombre d'entre eux ( 12, 13) présentent un diamètre supérieur à celui des autres ( 14, 15), les cylindres de plus grand diamètre ( 12, 13) étant constitués, au moins sur leur périphérie, d'un matériau semi-rigide déformable élastiquement ( 18), les autres ( 14, 15) étant constitués d'un matériau indéformable. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend en plus une pièce intermédiaire ( 20) destinée à être fixée sur le chassis de la machine portant ledit arbre, les deux dits éléments cylindriques étant, de manière solidaire, fixés à ladite pièce intermédiaire en un point de pivot. 7 Dispositif de support selon la revendication 6 caractérisé en ce que les deux dits éléments cylindriques sont, de manière solidaire, fixés à ladite pièce intermédiaire ( 20) au moyen d'un dispositif à excentrique ( 21). 8 Dispositif de support selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que le matériau semi-rigide déformable élastiquement ( 18) est du polyuréthane. 9 Dispositif de support selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que le matériau indéformable est de l'acier trempé. Machine de coupe du type à couteaux et à contre- couteaux circulaires montés sur deux arbres parallèles rotatifs ( 42, 43) soutenus en leurs extrémités par des moyens de support appropriés et entre lesquels circule une nappe ( 44) d'un matériau à découper en bandes soumise à une tension donnée, des moyens de support ( 45, 46, 47, 48) étant prévus pour limiter l'écartement maximal entre les deux arbres de coupe de manière à maintenir en position de coupe les couteaux et les contre-couteaux, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent au moins un dispositif ( 41, 45, 46; 40, 47, 48) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. il Machine de coupe selon la revendication 10 caractérisé en ce que, sur chacun de leurs arbres respectifs, les couteaux et contrecouteaux sont séparés d'une bague circulaire de diamètre inférieur au diamètre des couteaux et contre-couteaux, les éléments cylindriques ( 45, 46; 47, 48) des moyens de support étant disposés de manière à être en contact avec lesdites bagues circulaires. 12 Machine de coupe selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que les couteaux et contre-couteaux sont du type à lèvre présentant sur leur périphérie une surface sensiblement parallèle à l'axe des arbres, les éléments cylindriques desdits moyens de support étant disposés de manière à être en contact avec lesdites surfaces. 13 Machine de coupe selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisé en ce que chacun des deux arbres de coupe ( 42, 43) est pourvu d'au moins un dispositif conforme à la revendication 3 ou à l'une quelconque de celles qui en dépendent. 14 Machine de coupe selon la revendication 13 caractérisé en ce que les moyens de support de l'un au moins des arbres de coupe sont disposés de manière à ce que 1 'angle a formé par les deux éléments cylindriques correspondants ( 45, 46) soit centré sur une droite portant la résultante F des efforts de tension de la nappe ( 44) Machine de coupe selon la revendication 13 ou 14 caractérisé en ce que les moyens de support de l'un au moins des arbres de coupe ( 42) sont disposés de manière à ce que l'angle a formé par les deux éléments cylindriques correspondants ( 47, 48) soit centré sur le plan passant par les axes des deux arbres de coupe ( 42, 43).