Brevet FR2796864A1 — publié le 20010202

"Dispositif et procédé pour traiter mécaniquement des cartons ou papiers à plat" DESCRIPTION La présente invention s'inscrit dans le domaine des équipements de traitement et de conditionnement de cartons d'emballage usagés et de papiers, notamment dans les secteur tertiaire et de distribution. Elle vise un dispositif de traitement de cartons usagés mobile ou installé en amont d'une installation de compactage. Une machine de broyage, conçue par exemple pour la destruction de documents en papier ou de plaques de carton, comprend généralement: - une fente d'alimentation pour recevoir des documents ou cartons à détruire, - un bloc de coupe entraîné par un motoréducteur, comportant des couteaux synchronisés par un engrenage, et - un bac de réception des déchets résultant des opérations de découpe. Le document FR2737979 divulgue un dispositif pour cisailler des corps de différente nature, comprenant au sein d'un caisson deux arbres rotatifs portant chacun un empilement de disques cisailles séparés par des entretoises cylindriques, et tournant en sens inverse. Des plaques racleurs sont disposées à proximité des empilements de disques cisailles de façon à empêcher la remontée des corps en cours de cisaillement, et sont agencées de manière à faciliter le nettoyage de ce dispositif. L'imbrication et l'agencement des empilements de disques cisailles fait de ce dispositif un véritable broyeur. Le document FR2737137 divulgue un dispositif pour le déchiquetage d'objets et de déchets industriels tels que des cartons du type comportant un ensemble de lames rotatives, comprenant un manchon d'introduction débouchant sur une partie munie d'un arbre supportant un ensemble de lames régulièrement décalées angulairement et coopérant avec un ensemble de contre-couteaux, et une partie inférieure formant réceptacle des déchets. Ces machines produisent des broyats résultant d'un déchiquetage et d'un broyage complet des corps ou objets traités. Or, dans le cas du traitement de cartons d'emballage usagés, il s'avère en pratique délicat de manipuler et d'évacuer de tels broyats, notamment pour des raisons de propreté du fait de la très faible dimension des éléments de broyats, lorsque cette opération de traitement doit par exemple être effectuée dans un site de vente. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de traitement mécanique de cartons ou papiers, qui contribue à minimiser les opérations d'évacuation des emballages en carton dans les grandes surfaces, et plus particulièrement à l'intérieur même des espaces de vente. Cet objectif est atteint avec un dispositif comprenant - des moyens pour introduire ces cartons ou papiers selon une direction d'introduction prédéterminée, - des moyens pour découper ces cartons ou papiers, comprenant des moyens pour découper longitudinalement selon la direction d'introduction lesdits cartons ou papiers en une pluralité de bandes de largeur prédéterminée, et - des moyens pour recevoir les cartons ou papiers après découpe. Suivant l'invention, les moyens de découpe comprennent en outre - des moyens pour laniérer les bandes de largeur prédéterminée, - des moyens pour découper transversalement perpendiculairement à la direction d'introduction lesdits cartons ou papiers en une pluralité de bandes de longueur prédéterminée, ces moyens de découpe transversale coopérant avec les moyens de découpe longitudinale et les moyens de laniérage pour produire des éléments de carton ou papier découpés calibrés et laniérés. On obtient ainsi des produits de traitement calibrés particulièrement faciles à stocker et à transporter, ce qui contribue à un gain notable de temps et d'espace par rapport aux solutions techniques antérieures qui consistaient soit à évacuer des cartons usagés de dimensions et de volume parfois encombrants soit à compacter ou broyer in situ avec les inconvénients que l'on sait. Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de laniérage comprennent des moyens pour réaliser dans un bande de largeur prédéterminée une pluralité de saignées longitudinales discontinues de façon à produire un ensemble de lanières de carton ou papier reliées entre elles par des points d'attache. On constate en effet que ce mode de laniérage accroît encore les performances de compactage. Dans un premier exemple de réalisation pratique d'un dispositif de traitement mécanique selon l'invention, les moyens de découpe longitudinale et les moyens de laniérage sont portés par une première paire d'arbres parallèles entraînés en sens inverse et en synchronisme par des moyens électromécaniques d'entraînement. Les deux opérations de découpe longitudinale et de laniérage portent en effet sur une direction de découpe commune qui est la direction d'introduction des cartons ou papiers. De préférence, chaque arbre de la première paire d'arbres porte une pluralité de couteaux circulaires de découpe longitudinale séparés par des ensembles de couteaux de laniérage et disposés de sorte que les couteaux circulaires d'un premier arbre de la première paire d'arbres alternent avec les couteaux circulaires du second arbre de ladite première paire d'arbres. Par ailleurs, chaque ensemble de couteaux de laniérage peut comprendre plusieurs couteaux circulaires pourvus chacun d'au moins une échancrure périphérique et décalés angulairement. En outre, les moyens de découpe transversale peuvent être portés par une seconde paire d'arbres parallèles entraînés en sens inverse et en synchronisme par des moyens électromécaniques d'entraînement. Chaque arbre de la seconde paire d'arbres porte un ensemble de couteaux pourvus chacun d'une dent de découpe et séparés par des éléments espaceurs, les dents de découpe respectives de chaque ensemble de couteaux étant en phase et les couteaux de chaque ensemble de couteaux étant situés en vis à vis d'un élément espaceur de l'autre ensemble de couteaux. De préférence, afin d'optimiser l'équipement électromécanique du dispositif selon l'invention, les première et seconde paires d'arbres sont entraînées par un bloc motoréducteur unique. On peut aussi envisager un mode de réalisation de l'invention dans lequel les moyens de découpe longitudinale, les moyens de découpe transversale et les moyens de laniérage sont portés par une unique paire d'arbres entraînés électromécaniquement. Dans une version particulière de l'invention, le dispositif de traitement mécanique est agencé pour être mobile, et logeable par exemple au sein d'une gondole d'un site de distribution. Dans une autre version de l'invention, le dispositif de traitement mécanique est agencé pour être placé en amont d'un dispositif de compactage. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour traiter mécaniquement des cartons ou papiers à plat, mis en #uvre dans un dispositif de traitement mécanique selon l'invention, comprenant - une phase d'introduction de ces cartons ou papiers selon une direction d'introduction prédéterminée, - une phase de découpe de ces cartons ou papiers, comprenant une découpe longitudinale selon la direction d'introduction desdits cartons ou papiers en une pluralité de bandes de largeur prédéterminée, et - une phase de réception d'éléments de carton ou de papier après découpe. Suivant l'invention, la phase de découpe comprend en outre - une phase de laniérage des bandes de largeur prédéterminée, et - une phase de découpe transversale perpendiculairement à la direction d'introduction desdits cartons ou papiers en une pluralité de bandes de longueur prédéterminée. La phase de laniérage peut comprendre des opérations de réalisation d'une pluralité de saignées longitudinales discontinues dans les bandes de carton ou de papier de façon à produire un ensemble de lanières de carton ou papier reliées entre elles par des points d'attache. Les phases de découpe longitudinale et de laniérage peuvent avantageusement être conduites simultanément. La phase de découpe transversale peut être consécutive aux phases de découpe longitudinale et transversale. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 illustre une vue schématique d'un exemple de dispositif de traitement de cartons usagés, dans une version mobile, la figure 2 illustre le procédé de traitement mis en #uvre dans un dispositif selon l'invention, la figure 3 illustre trois positions angulaires caractéristiques d'un première paire d'arbres pour la découpe longitudinale et le laniérage ;et la figure 4 illustre trois positions angulaires caractéristiques d'une seconde paire d'arbres pour la découpe transversale. on va maintenant décrire, en référence à la figure 1, un schéma de principe d'un exemple non limitatif de réalisation d'un dispositif de traitement mécanique selon l'invention. Ce dispositif de traitement mécanique 1, du type mobile destiné par exemple à être utilisé à l'intérieur d'un site de distribution et donc équipé de roulettes 8 permettant sa mobilité, comprend, dans la partie supérieure d'une enceinte 3, une fente d'introduction 9 conduisant à un bloc de découpe 10 dont la sortie débouche en surplomb d'une bac récepteur amovible 2. Le bloc de découpe 10 comprend un première paire d'arbres parallèles A11, A12 portant des outils de découpe longitudinale et de laniérage 111, 112, suivie d'une seconde paire d'arbres parallèles A21, A22 portant des outils de découpe transversale A21, A22. Les cartons ou papiers C introduits passent entre les arbres respectivement supérieur et inférieur de chaque paire d'arbres qui sont entraînés en sens inverse et en synchronisme par un système d'entraînement mécanique comprenant un motoréducteur 7 et un dispositif 11 de liaison mécanique par engrenages avec les deux paires d'arbres. Le motoréducteur 7 est alimenté à partir d'une source d'alimentation électrique 12, - par exemple le secteur monophasé ou triphasé -, par un convertisseur d'alimentation 6 commandé à partir d'un panneau de commande 5. On va maintenant décrire les différentes phases du traitement mécanique subis par les cartons ou papiers dans le cadre de la présente invention, en référence à la figure 2. Chaque carton C introduit dans le bloc de découpe 10 est soumis à trois opérations - une opération de découpe longitudinale DL consistant en une découpe continue du carton en bandes de largeur prédéterminée 1 (par exemple, 3 cm), - une opération de laniérage LA des bandes consistant en une création de saignées longitudinales discontinues 15 , contribuant à réaliser des lanières 16 attachées entre elles par des points d'attache 14, - une opération de découpe transversale DT des bandes en éléments calibrés de longueur prédéterminée L (par exemple, 30 cm). On va maintenant décrire un exemple de réalisation des outils de découpe longitudinale et de laniérage sur une première paire d'arbres, ainsi que le fonctionnement de ces outils, en référence à la figure 3. Chaque arbre respectivement supérieur et inférieur A11, A12 porte un ensemble de couteaux de découpe longitudinale 32 entre lesquels des ensembles de couteaux de laniérage 30, 31 sont empilés. Ces couteaux de découpe longitudinale ont une forme circulaire et sont disposés de telle façon que les couteaux de découpe longitudinale d'un arbre sont partiellement imbriqués dans les couteaux de laniérage de l'autre arbre et sont décalés axialement par rapport aux couteaux de découpe longitudinale de cet autre arbre. La distance séparant un couteau de découpe longitudinale d'un premier arbre d'un couteau de découpe longitudinale adjacent du second arbre détermine la largeur 1 des éléments calibrés issus du traitement mécanique. Trois positions angulaires instantanées caractéristiques du fonctionnement de la paire d'arbres A11, A12 sont représentées en figure 3. Dans une première position a), le couteau de laniérage supérieur 30.1 est en position de coupe tandis que le couteau de laniérage inférieur 30.2 est situé angulairement de sorte que l'une de ses échancrures périphériques est dans la zone de passage du carton, ce qui contribue à réaliser une région sans découpe constituant un point d'attache entre lanières adjacentes. Dans une seconde position b) décalée angulairement de 45 degrés par rapport à la position b), c'est maintenant l'une des échancrures du couteau de laniérage supérieur 30.1 qui se trouve dans la zone de passage créant ainsi un nouveau point d'attache, tandis que le couteau de laniérage inférieur 30.2 est en position de coupe. Dans la troisième position représentée c) correspondant à une rotation de 90 degrés des deux arbres par rapport à la position initiale représentée a), les deux couteaux de laniérage respectivement supérieur et inférieur 30.1, 30.2 sont en position de coupe. On va maintenant décrire, en référence à la figure 4, un exemple de réalisation d'un outil de découpe transversale 121, 122 porté par la paire d'arbres A21, A22 (non représentés) entraînés électromécaniquement. Cet outil de découpe transversale comprend un premier empilement 121 de couteaux de coupe transversale 40.1 portés par l'arbre supérieur A21 et un second empilement 122 de couteaux de coupe transversale 40.2 portés par l'arbre inférieur A22 et décalés axialement par rapport aux couteaux de coupe transversale portés par l'arbre supérieur A21. Les couteaux de coupe transversale portés par un même arbre sont séparés par des éléments espaceurs 41.1, 41.2 cylindriques d'épaisseur sensiblement égale à celle desdits couteaux de coupe transversale, et ces empilements de couteaux et d'espaceurs sont agencés l'un par rapport à l'autre de telle sorte qu'un couteau d'un arbre se trouve en vis à vis d'un espaceur de l'autre arbre. Chaque couteau est pourvu d'un dent en forme de bec d'aigle avec une extrémité configurée pour pénétrer, perforer et découper le carton passant à des instants déterminés entre les deux arbres A21, A22. Les deux empilements 121, 122 sont calés angulairement de telle sorte que les dents des couteaux respectivement supérieurs et inférieurs se trouvent simultanément en position de perforation en pénétrant la plaque de carton en cours de traitement respectivement par sa face supérieure et par sa face inférieure. On va maintenant décrire trois positions angulaires caractéristiques du fonctionnement de l'outil de découpe transversale, représentées sur la figure 4. Dans une première position angulaire a), les dents respectives 400.1, 400.2 de deux couteaux respectivement supérieur et inférieur 40.1, 40.1 sont en approche de la zone de passage d'une plaque de carton (non représenté) qui est entraîné par rotation des parties cylindriques des empilements d'outils. Dans une seconde position angulaire b), les dents 400.1, 400.2 ont pénétré et perforé la plaque de carton respectivement par sa face supérieure et sa face inférieure, provoquant une découpe transversale de cette plaque de carton. Dans la troisième position angulaire c), les dents 400.1, 400.2 quittent la zone de passage et les parties cylindriques entraînent dans leur rotation une nouveau tronçon de plaque de carton à découper transversalement. L'opération de laniérage est caractérisée par une succession de découpes en longueur avec maintien des points d'attache. Le pas entre ces lanières peut être soit symétrique, soit différent en fonction du :montage des outils. La largeur des lanières est fonction de la largeur des outils de laniérage. Les dimensions de découpe du carton sont obtenues, en fonction d'un cahier des charges: - soit par une géométrie d'outil spécifique, - soit par un réglage particulier des vitesses d'avance, - soit par modification du nombre d'outils montés sur un même arbre. Dans un exemple pratique de réalisation d'un dispositif de traitement selon l'invention, l'entraînement de l'équipement de découpe -laniérage est assuré par un motoréducteur d'une puissance nominale de 3 kVA, avec une vitesse nominale de 46 tours/minute. La fente d'alimentation présente une largeur de 600 mm et une hauteur de 220 mm. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le nombre de paires d'arbres rotatifs n'est pas nécessairement limité à deux, et on peut ainsi concevoir pour des applications spécifiques plusieurs étages successifs de découpe-laniérage. Par ailleurs, les dimensions indiquées pour les éléments résultant de l'opération de découpe-laniérage sont données à titre indicatif et peuvent être modulées pour tenir compte des dimensions initiales des plaques de carton traitées et de la nature des traitements ultérieurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) pour traiter mécaniquement des cartons ou papiers (C) à plat, comprenant.: - des moyens (9) pour introduire ces cartons ou papiers (C) selon une direction (D) d'introduction prédéterminée, - des moyens (10) pour découper ces cartons ou papiers (C), comprenant des moyens (32) pour découper longitudinalement selon la direction d'introduction (D) lesdits cartons ou papiers (C) en une pluralité de bandes de largeur prédéterminée (1), et - des moyens (2) pour recevoir les cartons ou papiers (E) après découpe , caractérisé en ce que les moyens de découpe (10) comprennent en outre - des moyens (30, 31) pour laniérer les bandes de largeur prédéterminée, - des moyens (121, 122) pour découper transversalement perpendiculairement à la direction d'introduction (D) lesdits cartons ou papiers (C) en une pluralité de bandes de longueur prédéterminée (L), ces moyens de découpe transversale (121, 122) coopérant avec les moyens de découpe longitudinale (32) et les moyens de laniérage (30, 31) pour produire des éléments de carton ou papier (E) découpés, calibrés et laniérés. 2. Dispositif de traitement mécanique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de laniérage comprennent des moyens pour réaliser dans un bande de largeur prédéterminée une pluralité de saignées longitudinales discontinues (15) de façon à produire un ensemble de lanières de carton ou papier reliées entre elles par des points d'attache (14). 3. Dispositif de traitement mécanique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de découpe longitudinale et les moyens de laniérage sont portés par une première paire d'arbres parallèles (A11, A12) entraînés en sens inverse et en synchronisme par des moyens électromécaniques d'entraînement (11, 7). 4. Dispositif de traitement mécanique (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque arbre de la première paire d'arbres (A11, A12) porte une pluralité de couteaux circulaires de découpe longitudinale (32) séparés par des ensembles de couteaux de laniérage (30, 31) et disposés de sorte que les couteaux circulaires d'un premier arbre (A11) de la première paire d'arbres alternent avec les couteaux circulaires du second arbre (A12) de ladite première paire d'arbres. 5. Dispositif de traitement mécanique (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque ensemble de couteaux de laniérage comprend plusieurs couteaux circulaires (30, 31) pourvus chacun d'au moins une échancrure périphérique (300) et décalés angulairement. 6. Dispositif de traitement mécanique (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens de découpe transversale (121, 122) sont portés par une seconde paire d'arbres parallèles (A21, A22) entraînés en sens inverse et en synchronisme par des moyens électromécaniques d'entraînement. 7. Dispositif de traitement mécanique (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque arbre de la seconde paire d'arbres (A21, A22) porte un ensemble de couteaux (40.1, 40.2) pourvus chacun d'une dent de découpe (400.1, 400.2) et séparés par des éléments espaceurs (41.1, 41.2), les dents de découpe respectives de chaque ensemble de couteaux étant en phase et les couteaux de chaque ensemble de couteaux étant situés en vis à vis d'un élément espaceur de l'autre ensemble de couteaux. 8. Dispositif de traitement mécanique (1) selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les première et seconde paires d'arbres (A11, 12 ; A21, A22) sont entraînées par un bloc motoréducteur unique (11, 7) . 9. Dispositif de traitement mécanique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de découpe longitudinale, les moyens de découpe transversale et les moyens de laniérage sont portés par une unique paire d'arbres entraînés électromécaniquement. 10. Dispositif de traitement mécanique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour être mobile. 11 . Dispositif de traitement mécanique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est en outre agencé pour être logeable au sein d'une gondole d'un site de distribution. 12. Dispositif de traitement mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est agencé pour être placé en amont d'un dispositif de compactage. 13. Procédé pour traiter mécaniquement des cartons ou papiers à plat, mis en #uvre dans un dispositif de traitement mécanique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant - une phase d'introduction de ces cartons ou papiers (C) selon une direction d'introduction prédéterminée (D), - une phase de découpe de ces cartons ou papiers (C), comprenant une découpe longitudinale (DL) selon la direction d'introduction (D) desdits cartons ou papiers en une pluralité de bandes de largeur prédéterminée (1), et - une phase de réception d'éléments (E) de carton ou de papier après découpe, caractérisé en ce que la phase de découpe comprend en outre - une phase de laniérage (LA) des bandes de largeur prédéterminée, et - une phase de découpe transversale (DT) perpendiculairement à la direction d'introduction (D) desdits cartons ou papiers (E) en une pluralité de bandes de longueur prédéterminée (L). 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce la phase de laniérage (LA) comprend des opérations de réalisation d'une pluralité de saignées longitudinales discontinues (15) dans les bandes de carton ou de papier de façon à produire un ensemble de lanières de carton ou papier reliées entre elles par des points d'attache (14). 15. Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que les phases de découpe longitudinale (DL) et de laniérage (LA) sont conduites simultanément. 16. Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la phase de découpe transversale (DT) est consécutive aux phases de découpe longitudinale (DL) et de découpe transversale (DT).