Brevet FR2743523A1 — publié le 19970718

La présente invention concerne un cylindre massif à poupées latérales amovibles, notamment pour machines de façonnage rotatives telles que les machines de découpe, les machines de marquage de pli ou les machines de gaufrage. Les machines de ce type qui utilisent des cylindres rotatifs, notamment les machines qui assurent la découpe de flans de carton, sont essentiellement de deux types. Dans le premier type de machine, ces cylindres sont constitués- d'un noyau massif, monté à rotation autour de poupées disposées axialement de part et d'autre du cylindre, ce noyau étant recouvert d'une série de secteurs sur lesquels est réalisée la gravure destinée à constituer les arêtes de découpe. Pour ce faire on réalise tout d'abord un usinage précis des différents secteurs, puis l'on soumet ceux-ci à une opération de traitement thermique afin de donner aux arêtes de découpe une dureté suffisante apte à leur conférer une durée de fonctionnement importante. En raison de la faible masse de ces secteurs, ce traitement thermique ne provoque qu'une déformation très faible de ces derniers, si bien qu'ils conservent la précision de l'usinage initial. On fixe ensuite les secteurs sur le noyau des cylindres de découpe. Un inconvénient de cette technique est qu'elle nécessite un repérage rigoureux et une fixation parfaite des secteurs sur le noyau, sous peine de perdre la précision de la découpe. On doit ainsi faire appel à des systèmes de maintien complexes qui rendent cette technique particulièrement onéreuse. Dans les machines du second type, le cylindre de découpe est constitué d'un élément massif sur la périphérie duquel on usine directement la gravure formant les aretes de découpe. La phase d'usinage est également suivie d'une phase de traitement thermique. Un inconvénient de cette technique est que, en raison de la masse importante des cylindres, les déformations provoquées par l'opération de traitement thermique sont importantes, ce qui a pour effet de déformer la gravure réalisée en surface. De plus, il a été établi que la présence des poupées latérales qui assurent le support et l'entraînement en rotation des cylindres, avait pour effet, notamment en raison de la dissymétrie qu'elles produisent, d'aggraver encore les déformations générées par le chauffage. C'est pourquoi on a proposé de réaliser des cylindres massifs pourvus de poupées amovibles, permettant de réaliser l'opération de traitement thermique sur la seule partie centrale du cylindre. Les cylindres de ce type comportent ainsi sur chacune de leurs faces de base un évidement axial tronconique dans lequel vient s'ajuster un tronc de cône correspondant prévu sur chaque partie interne des deux poupées latérales. Pour assurer un positionnement précis des axes de ces poupées par rapport à l'axe principal du cylindre, on est contraint de réaliser des ajustements par troncs de cônes de grande longueur. Or l'on sait, qu'en mécanique de précision, il est particulièrement délicat de réaliser de tels assemblages qui n'assurent pas une bonne portée entre les pièces. I1 en résulte que les cylindres ainsi formés ne fournissent pas une précision de découpe aussi bonne que celle obtenue à partir des cylindres à poupées intégrées. La présente invention a pour but de proposer un cylindre massif pour machine de façonnage rotative dont les poupées latérales sont amovibles et qui est en mesure de réaliser un façonnage dont la qualité est similaire à celle des cylindres de façonnage à poupées intégrées. On sait qu'un assemblage par tronc de cône d'une poupée sur un cylindre assure l'alignement des axes de ces deux éléments en faisant appel à deux fonctions, d'une part, une fonction qui assure la mise en parallèle de ces deux axes et, d'autre part, une fonction qui assure leur mise dans le prolongement l'un de l'autre. Suivant l'invention, on assure la séparation de ces fonctions en mettant en oeuvre deux moyens distincts, ce qui permet d'assurer un meilleur contrôle de chacun d'eux. La présente invention a ainsi pour objet un cylindre de façonnage massif, notamment pour machine de découpe rotative, du type comportant un noyau central cylindrique et deux poupées axiales, solidarisées du noyau central, qui assurent le maintien et l'entraînement en rotation de celui-ci, caractérisé en ce que: chacune des faces de base du noyau cylindrique comporte, - soit une cavité axiale de faible profondeur dont la paroi périphérique interne est positionnée de façon précise à une distance constante donnée de l'axe longitudinal du noyau, la poupée comportant un bossage axial de forme complémentaire de la cavité axiale, de façon que son flanc périphérique externe vienne en appui sur la totalité de la périphérie de la cavité, - soit un bossage axial de faible hauteur dont la paroi périphérique est positionnée de façon précise à une distance constante donnée de l'axe longitudinal du noyau, la poupée comportant une cavité axiale de forme complémentaire du bossage axial, de façon que le flanc périphérique interne de cette cavité vienne en appui sur la totalité de la périphérie externe du bossage, la poupée comportant une surface de contact adjacente à son bossage axial ou à sa cavité, qui est perpendiculaire à son axe longitudinal, cette surface de contact étant appliquée, par des moyens de maintien, contre la face de base du noyau. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, la profondeur de la cavité est supérieure à la hauteur du bossage, et de préférence la cavité et le bossage sont de forme cylindrique. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, chacune des poupées est appliquée par une surface de contact, en forme de couronne entourant le bossage ou la cavité avec une face de base du noyau cylindrique. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, les deux faces de contact des poupées sont appliquées contre les faces de base respectives du noyau cylindrique par des moyens de pression qui prennent respectivement appui sur les deux poupées. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, la cavité est en forme de tronc de cône de faible hauteur, la grande base de ce tronc de cône étant située vers l'extérieur de l'élément dans lequel elle est réalisée. La présente invention permet de solidariser les deux poupées latérales du noyau cylindrique en assurant, sans faire appel à un ajustement par tronc de cône long, d'une part le parallélisme des axes des poupées et d'autre part leur alignement. Par ailleurs, dans le cylindre suivant l'invention, la portée des poupées sur les surfaces de base du noyau permet de leur assurer un positionnement et une assise conférant au cylindre de découpe une inertie importante permettant une excellente stabilité de ce dernier. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe axiale et longitudinale d'un cylindre de façonnage massif à fusées amovibles suivant l'invention. La figure la est une vue en coupe partielle agrandie de la figure 1. Les figures 2 et 2a sont des représentations schématiques du principe de fonctionnement de l'invention. La figure 3 est une vue en coupe partielle agrandie d'une variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 4 est une vue en coupe axiale et longitudinale d'une variante de mise en oeuvre d'un cylindre de façonnage suivant l'invention. Sur la figure 1 le cylindre de découpe suivant l'invention est essentiellement constitué d'un noyau cylindrique 1 sur les faces de base 2 duquel sont fixées deux poupées amovibles 3, destinées à assurer d'une part le maintien du cylindre et d'autre part son entraînement en rotation autour de son axe longitudinal. Les faces de base 2 du noyau 1 sont rigoureusement perpendiculaires à l'axe xx' de celui-ci. Lorsque le cylindre est un cylindre de découpe, la surface périphérique cylindrique du noyau 1 comporte une gravure constituant les arêtes de découpe du cylindre. Les faces de base 2 du noyau cylindrique 1 sont creusées d'une cavité cylindrique 5 de faible profondeur e dont la paroi périphérique cylindrique Sa est positionnée de façon précise à une distance constante de l'axe xx' du noyau 1. Chacune des poupées 3 est constituée, en allant de l'extérieur de la poupée vers le noyau 1, d'une portion cylindrique 6 apte à assurer à la fois le maintien et l'entraînement en rotation du cylindre, et apte à recevoir a cet effet, soit des éléments paliers soit des éléments d'entraînement, tels que des engrenages. Cette portion cylindrique 6 est suivie d'une partie d'appui 7 de plus grand diamètre, elle-même suivie d'un bossage cylindrique 9. Le diamètre externe du bossage 9 est tel qu'il permet à celui-ci de prendre place à l'intérieur de la cavité 5 de façon que sa paroi cylindrique externe 9a soit en contact, sur la totalité de sa périphérie, avec la paroi interne cylindrique 5a de cette cavité 5. Par ailleurs, la hauteur x du bossage 9 est inférieure à la profondeur e de la cavité 5, de façon que, lorsque la poupée 3 est en place sur le noyau 1, le bossage 9 ne puisse venir en contact avec le fond de la cavité 5. La paroi externe cylindrique 9a du bossage 9 est parfaitement centrée par rapport à l'axe de symétrie uu' de la poupée 3. La partie d'appui 7 comporte une surface de contact 7a qui est usinée de façon à être rigoureusement perpendiculaire à l'axe uu' de la poupée 3. Cette surface de contact 7a est appliquée contre la face de base 2 du noyau cylindrique 1 par des moyens décrits ci-après. Ainsi que représenté sur la figure 2, la mise en contact de la surface de contact 7a de la poupée 3 avec la face de base 2 du noyau cylindrique 1 a pour effet de rendre nul l'angle a formé par l'axe de symétrie uu' de la poupée 3 et l'axe de symétrie xx' du noyau cylindrique l. Par ailleurs, ainsi que représenté sur la figure 2a, le fait de mettre en contact la paroi cylindrique externe 9a du bossage 9 avec la paroi cylindrique interne 5a de la cavité 5 a pour effet de ramener à zéro la distance b existant entre l'axe de symétrie uu' de la poupée 3 et l'axe de symétrie xx' du noyau cylindrique 1. Dans ces conditions, les deux axes uu' et xx' se trouvent d'une part parallèle et d'autre part situés dans le prolongement l'un de l'autre, et ce à l'aide de deux moyens respectifs qui coopèrent entre eux, mais qui sont obtenus indépendamment l'un de l'autre. La présente invention permet ainsi d'assurer la coïncidence des axes xx' et uu' sans mettre en oeuvre des ajustements au moyen de troncs de cônes de grande longueur qui, comme il est connu des spécialistes en la matière, n'assurent pas une portée suffisante pour assurer un centrage correct de ces deux axes. Suivant l'invention, au contraire, le contact des surfaces 7a de la poupée 3 et de la face de base 2 du noyau cylindrique 1 assurent une portée particulièrement efficace. Comme représenté sur la figure 1, pour assurer le maintien des poupées 3 sur le noyau cylindrique 1, on réalise, dans le noyau cylindrique 1, une série de trous longitudinaux régulièrement répartis sur la section droite de celui-ci (au nombre de quatre dans le mode de mise en oeuvre représenté), dans lesquels on introduit des broches 11 qui se terminent à l'une de leurs extrémités par un filetage 13 qui vient se visser dans un trou fileté correspondant de la partie d'appui 7 d'une poupée 3, l'autre extrémité de la broche il étant percée d'un trou fileté longitudinal 12 lui permettant d'accueillir une vis 15 qui traverse un trou 17 réalisé dans la partie d'appui 7 de l'autre poupée 3. Bien entendu, suivant l'invention, on pourrait également utiliser tout autre mode de fixation permettant d'appliquer la surface d'appui 7a des poupées 3 contre les faces de base 2 correspondantes du noyau 1. Par ailleurs, les cavités 5 réalisées dans le noyau 1 peuvent posséder une forme autre que cylindrique. Ainsi, comme représenté sur la figure 3, la cavité 5' possède une forme tronconique d'angle fort et de faible portée, la grande base 5b du tronc de cône étant disposée vers l'extérieur du noyau 1. Dans ce mode de mise en oeuvre, le bossage 9 prévu sur la poupée 3 possède une forme complémentaire de cette cavité de façon que sa surface périphérique externe soit en contact avec la totalité de la périphérie interne de la cavité 5' lorsque sa surface de contact 7a est appliquée contre la face de base 2 du noyau cylindrique 1. On pourrait également, suivant l'invention, ainsi que représenté sur la figure 4, réaliser les cavités 5 dans les poupées 3 et les bossages 9 dans le noyau 3. Un tel mode de mise en oeuvre est particulièrement intéressant en ce qu'il rend plus facile l'usinage des cavités 5. En effet, on sait qu'il est plus simple mécaniquement de réaliser un alésage sur une pièce de faible volume, alors que la difficulté de réalisation d'un bossage ne dépend guère du volume de la pièce sur laquelle il est réalisé. Les moyens de maintien des poupées 3 sur le noyau 1 peuvent également être constitués d'une seule broche centrale 19 constituée d'une vis dont la tête 21 est noyée dans une cavité 23 prévue dans une des poupées 3 et dont la partie filetée reçoit un écrou de serrage 25 disposé dans une cavité 27 de l'autre poupée 3. Des ergots 29, qui viennent se loger dans des cavités des poupées 3 et du noyau 1 assurent l'immobilisation relative en rotation de ces éléments. Bien entendu on pourrait également assurer la fixation des poupées 3 sur le noyau 1 au moyen de vis disposées en périphérie de la partie d'appui 7 et qui traverseraient celleci pour se visser dans le noyau 1. REVENDICATIONS 1.- Cylindre de façonnage massif, notamment pour machine de découpe rotative, du type comportant un noyau central cylindrique (1) et deux poupées axiales (3), solidarisées du noyau central (1), qui assurent le maintien et l'entraînement en rotation de celui-ci, caractérisé en ce que: chacune des faces de base (2) du noyau cylindrique (1) comporte, - soit une cavité axiale (5,5')de faible profondeur (e) dont la paroi périphérique interne est positionnée de façon précise à une distance constante donnée de l'axe longitudinal (xx') du noyau (1), la poupée (3) associée comportant un bossage axial (9) de forme complémentaire de la cavité axiale (5,5'), de façon que son flanc périphérique externe vienne en appui sur la totalité de la périphérie de la cavité (5,5'), - soit un bossage axial (9) de faible hauteur (x) dont la paroi périphérique est positionnée de façon précise à une distance constante donnée de l'axe longitudinal (xx') du noyau (1), la poupée (3) associée étant creusée d'une cavité axiale (5,5') de forme complémentaire du bossage axial (9), de façon que le flanc périphérique interne de cette cavité (5,5') vienne en appui sur la totalité de la périphérie externe du bossage (9), la poupée (3) comportant une surface de contact (7a) adjacente à son bossage axial (9) ou à sa cavité (5,5'), qui est perpendiculaire à son axe longitudinal (uu'), cette surface de contact (7a) étant appliquée, par des moyens de maintien, contre la face de base (2) du noyau (1). 2.- Cylindre suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la profondeur (e) de la cavité (5,5') est supérieure à la hauteur (x) du bossage (9). 3.- Cylindre suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cavité (5) et le bossage (9) sont de forme cylindrique. 4.- Cylindre suivant la revendication 3 caractérisé en ce que chacune des poupées (3) est appliquée par une surface de contact (7a), en forme de couronne entourant le bossage (9) ou la cavité (5) avec une face de base (2) du noyau cylindrique (1). 5.- Cylindre suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les deux faces de contact (7a) des poupées (3) sont appliquées contre les faces de base respectives (2) du noyau cylindrique (1) par des moyens de pression (11,15) qui prennent respectivement appui sur les deux poupées (3). 6.- Cylindre suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les deux faces de contact (7a) des poupées (3) sont appliquées contre les faces de base respectives (2) du noyau cylindrique (1) par des moyens de pression (11,15) qui prennent appui sur le noyau (1). 7.- Cylindre suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la cavité (5) est en forme de tronc de cône de faible hauteur, la grande base (5b) de ce tronc de cône étant située vers l'extérieur de l'élément (1,3) dans lequel elle est réalisée.