Brevet FR2697462A1 — publié le 19940506

Dispositif de découpe à couteau prismatique pour film rigide. La présente invention conceme un dispositif de découpe pour film rigide en matière plastique sur une machine de thermoformage. Les machines de thermoformage sont utilisées en général dans une chaîne de production d'emballages en matière plastique pour produits alimentaires. Parmi les emballages, on peut citer des barquettes en matière plastique thermoformées pour conditionner de la viande fraîche ou des plats cuisinés. Sur la machine de thermoformage, le film rigide en matière plastique thermoformé, sous forme d'une bande à plusieurs rangées de barquettes qui enferment un produit alimentaire au moyen d'un film souple thermosoudé, est convoyé vers un dispositif de découpe transversal à la machine. Le dispositif de découpe classique comprend en général un outil de découpe ou un jeu de couteaux composé de parties vives droites appelées lames droites et de parties vives en forme d'as de carreau ou demi-as de carreau appelées lames en as ou en demi-as de carreau. Le dispositif de découpe comprend en outre une table de découpe située sous le jeu de couteaux et pourvue d'une enclume. L'enclume est actionnée pneumatiquement pour être appliquée verticalement contre le jeu de couteaux. Ainsi, le film rigide se trouvant entre le jeu de couteaux et la table de découpe est coupé par écrasement sous une pression très forte entre l'enclume et les parties vives du jeu de couteaux. Actuellement, les couteaux équipant les dispositifs de découpe sont réalisés en acier trempé d'une dureté de 55 à 60 HRC. L'expérience montre que les lames droites s'usent plus vite que les lames en as ou demi-as de carreau. Cela signifie qu'il est nécessaire de procéder au réglage du dispositif de découpe à cause uniquement des lames droites, ce qui est préjudiciable à la durée de vie des lames en as et demi-as de carreau. Pour cette raison, il est recommandé de changer les lames droites chaque fois que celles-ci sont émoussées ou usées, afin de prolonger sensiblement la vie utile des lames en as et demi-as de carreau. Dans le cas d'une machine de thermoformage à haute cadence de production qui réalise un nombre quotidien très élevé de cycles de découpe, l'usure rapide des lames droites nécessite des arrêts fréquents de production pour leur remplacement en lames neuves, ce qui constitue une cause de baisse de rendement de la machine. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités en réalisant un dispositif de découpe à haute résistance à l'usure et avec une durée de vie améliorée. Selon l'invention, l'outil de découpe comprend au moins un couteau métallique allongé sous forme prismatique de section constante et dont les arêtes constituent des lames de coupe. Le couteau prismatique est de préférence enserré entre deux plaques de fixation qui présentent chacune une rainure longitudinale pour recevoir une arête du couteau prismatique. Les plaques de fixation laissent en saillie une seule arête du couteau pour effectuer les opérations de découpe. L'outil de découpe comprend en outre au moins deux couteaux courts placés l'un à chaque extrémité du couteau prismatique. Les lames de découpe du couteau prismatique et des couteaux courts sont situées au même niveau pour former la lame de travail de l'outil de découpe. D'une manière générale, les arêtes du couteau prismatique présentent un profil droit pour former des lames droites de découpe. En variante, le profil des arêtes du couteau prismatique peut présenter des ondulations ou d'autres formes pour obtenir des découpes de formes particulières. Les couteaux courts sont en général des couteaux permettant d'obtenir des découpes en arrondi. Les formes les plus courantes des couteaux courts sont des as et demi-as de carreau. Selon l'invention, au moins le couteau prismatique est réalisé de préférence en carbure de tungstène, ce qui contribue à conférer au dispositif de découpe une durée de vie jamais atteinte jusqu'à ce jour. La forme prismatique du couteau multiplie le nombre de lames de découpe par couteau dont la durée de vie est augmentée par rapport à un couteau droit classique à matériau identique. En outre, l'invention pennet d'augmenter la résistance à l'usure de chaque lame du couteau par l'utilisation d'un matériau différent et plus résistant par rapport au couteau droit classique. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique en perspective du dispositif de découpe selon l'invention équipant une machine de thermoformage, la figure 2 est un schéma de dessus montrant le fonctionnement du dispositif de découpe de la figure 1, la figure 3 est une vue en perspective du support de couteau selon l'invention, la figure 4 est une vue en perspective du couteau prismatique associé à ses plaques de fixation selon l'invention, et la figure 5 est une vue en coupe transversale selon V-V de la figure 3. Le fonctionnement d'une machine de thermoformage pour le conditionnement des produits alimentaires est bien connu de l'homme du métier. On se contente donc de rappeler ici les étapes principales du fonctionnement de la machine qui forme également une chaîne de production. La chaîne comprend un convoyeur longitudinal dont l'extrémité amont est alimentée par une bobine de film rigide en matière plastique, telle que le PVC (polychlorure de vinyle), PE (polyéthylène) et APET (polyester amorphe), et dont l'extrémité aval délivre des emballages finaux.Entre les extrémités amont et aval de la chaîne se trouvent successivement un poste de chauffage du film rigide, un poste de formage pour former plusieurs rangées d!alvéoles ou barquettes sur le film chauffé, un poste de chargement pour déposer le produit à emballer dans les alvéoles thermoformées, un poste permettant le thermoscellage sous vide des alvéoles contenant le produit et un poste de séparation des emballages assurant les opérations de découpe transversale et longitudinale du film rigide pour obtenir des emballages finaux. Le dispositif de découpe de l'invention a pour rôle de découper dans le sens transversal de la chaîne le film rigide thermoformé formant les bords de séparation entre les barquettes d'emballage. Comme montré sur les figures 1 et 2, le dispositif de découpe comprend un outil de découpe 1 monté dans un support d'outil 2 situé au dessus du film rigide thermoformé 3, une table de découpe 4 située en dessous du film thermoformé 3 et pourvue d'une enclume 5 animée d'un mouvement vertical par un vérin pneumatique 6. Le film thermoformé 3 est guidé en mouvement longitudinal selon le sens fléché 7 et découpé transversalement au sens fléché 7 par écrasement de l'outil de découpe 1 sur l'enclume 5. Une fois l'opération de découpe finie, le film thermoformé 3 est avancé d'une certaine distance longitudinale pour répéter l'opération de découpe. A chaque côté de la chaîne, le dispositif de découpe présente un axe vertical de réglage 8 traversant les rebords latéraux 9 de la chaîne et dont l'extrémité inférieure est en appui sur la table de découpe 4. Chaque axe de réglage 8 est pourvu d'un écrou de réglage 10 avec un anneau gradué 1 1 afin d'optimiser la qualité de découpe en fonction de l'état de l'outil de découpe et de la nature du film rigide thermoformé, par un réglage précis de la hauteur de coutil de découpe 1 par rapport à la table de découpe 4. Dans le cas illustré en figure 2, le film rigide thermoformé 3 comporte trois voies longitudinales d'alvéoles ou barquettes 3a. L'extrémité droite de la figure représente le film 3 en amont du poste de thermoscellage sous vide 12 de la machine de thermoformage. Les barquettes thermoformées 3a contenant le produit à emballer entrent dans le poste 12 où un film souple en matière plastique (non représenté) est thermoscellé sur la surface supérieure du film rigide 3 afin de fermer hermétiquement les barquettes 3a. Dans les barquettes 3a, on introduit un gaz de conservation du produit emballé avant de les thermosceller par le film plastique souple. A la sortie du poste 12, les barquettes 3a sont thermoscellées et contiennent le produit à emballer. Il suffit alors de séparer les barquettes individuellement pour obtenir des emballages finaux. L'outil de découpe 1 permet une séparation partielle dans le sens transversal entre deux groupes de trois barquettes 3a successives en découpant le bord commun des deux groupes consécutifs de barquettes. L'outil de découpe 1 comporte ici trois couteaux prismatiques droits la, deux as de carreau lb intercalés entre les couteaux droits la au niveau des bords entre deux rangées consécutives de barquettes 3a, et deux demi-as de carreau lc constituant les extrémités de l'outil de découpe 1. Les as et demi-as de carreau lb, lc permettent de faire des découpes en arrondi sur les bords de chaque barquette 3a. En aval du dispositif de découpe se trouve un dispositif de découpe longitudinal (non représenté) pour séparer individuellement et longitudinalement les barquettes 3a en emballages définitifs. Comme montré plus en détail sur les figures 3 à 5, l'outil de découpe 1 est monté dans le support d'outil 2. Le support d'outil 2 comporte un corps de montage allongé 2a avec une rainure centrale longitudinale 2b de section rectangulaire. Dans la rainure centrale longitudinale 2b est logé l'outil de découpe 1 avec trois couteaux prismatiques la, deux as de carreau lb et deux demi-as de carreau lc. Les extrémités débouchantes de la rainure centrale 2b sont obturées au moyen de deux plaques d'extrémité 13 vissées sur les extrémités du corps 2a. Chacun des couteaux prismatiques la, as de carreau lb et demi-as de carreau lc est enserré entre deux plaques métalliques de fixation 14 en laiton ou en aluminium comme représenté sur les figure 4 et 5. Le maintien de l'outil de découpe 1 avec les plaques de fixation 14 est obtenu au moyen de vis ou boulons 2d traversant les trous taraudés 2c du corps 2a et dont l'extrémité est en appui sur l'une des plaques de fixation 14. Chaque couteau droit la est réalisé sous forme prismatique de section triangulaire équilatérale et réalisé en carbure de tungstène. Les plaques de fixation 14 correspondantes présentent chacune une rainure longitudinale 14a pour loger chacune une arête du couteau prismatique la. La troisième arête du couteau dépasse les plaques 14 de façon à former une partie de la lame droite de l'outil de découpe 1 au même niveau que les lames as et demi-as de carreau lb, lc. Les rainures 14a sont de préférence inclinées et présentent un fond qui ne touche pas l'arête du couteau prismatique la logée dans la rainure. Les parois des rainures 14a forment de préférence un angle de 600 pour épouser le profil du prisme, ce qui forme un montage en queue d'aronde pour le couteau prismatique la.Ainsi, un effort de serrage latéral appliqué aux plaques de fixation 14 par les vis ou boulons 2d permet de maintenir fermement Ie couteau prismatique la tout en préservant les arêtes non utilisées du prisme de toute dégradation mécanique possible, lesdites arêtes constituant également les lames de découpe. De préférence, au fond de la rainure centrale 2b du support d'outil 2 et entre chaque paire de plaques de fixation 14 se trouve une cale allongée 14b rigide afin d'assurer le positionnement droit du couteau prismatique la. Lorsque l'arête exposée du couteau prismatique la est usée, il suffit de tourner le couteau prismatique la d'un angle de 600 pour orienter l'une des arêtes non utilisées jusqu'à présent en position de travail. De préférence, la lame de découpe présente un tranchant dont la section fait un angle de 600 vers la pointe du tranchant. A la place du couteau prismatique à section triangulaire, on peut concevoir un couteau prismatique de section en croix avec quatre lames de découpe potentielle. Les rainures 14a des plaques de fixation 14 sont dans ce cas orientées horizontalement face à face pour recevoir deux lames opposées du couteau la en forme de croix. REVENDICATIONS 1. Dispositif de découpe pour film rigide (3) en matière plastique sur une machine de thermoformage, comprenant un outil de découpe (1) monté dans un support d'outil (2), une table de découpe (4) située sous l'outil de découpe et pourvue d'une enclume (5) animée d'un mouvement vertical par un vérin pneumatique, le film rigide étant en mouvement guidé entre l'outil de découpe et la table de découpe et découpé par écrasement de l'outil de découpe sur l'enclume, caractérisé en ce que l'outil de découpe comprend au moins un couteau métallique (la) allongé présentant une forme prismatique à section constante dont les arêtes constituent des lames de découpe et au moins deux couteaux courts (lb, lc), l'un à chaque extrémité du couteau prismatique (la), et que le support d'outil comprend pour chaque couteau prismatique allongé, deux plaques de fixation (14) pourvues chacune d'une rainure longitudinale (14a) dans laquelle est logée une arête du couteau prismatique, le couteau prismatique étant enserré entre les plaques de fixation dans le support d'outil de façon que l'une de ses arêtes fasse saillie pour former avec les couteaux courts situés au même niveau, la lame de travail de l'outil de découpe. 2. Dispositif de découpe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couteau prismatique (la) est à section triangulaire équilatérale. 3. Dispositif de découpe selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rainures longitudinales (14a) des plaques de fixation (14) sont inclinées avec un fond ne touchant pas l'arête du couteau prismatique reçue dans la rainure. 4. Dispositif de découpe selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parois de chaque rainure longitudinale (14a) fonnent un angle de 60O l'une de l'autre et que le couteau prismatique est maintenu dans les plaques de fixation (14) selon un montage en queue d'aronde. 5. Dispositif de découpe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couteau prismatique (la) est à section en croix, chaque arête de découpe présentant un tranchant formant un angle égal à 600 vers la pointe du tranchant, et que les rainures (14a) des plaques de fixation (14) sont de section rectangulaire orientées face à face pour recevoir deux lames opposées du couteau sans que le fond des rainures soit en contact avec les lames du couteau. 6. Dispositif de découpe selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couteaux courts (lc) situés aux extrémités de l'outil découpe sont en forme de demi-as de carreau, et que les couteaux courts (lb) situés entre deux couteaux prismatiques (la) sont en forme d'as de carreau. 7. Dispositif de découpe selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins le couteau prismatique (la) est réalisé en carbure de tungstène.