Brevet FR2813030A1 — publié le 20020222

La présente invention a pour objet un automate industriel pour la réalisation de filets décoratifs à grands maillages d'une qualité irréprochable. Ces filets en fils métalliques ainsi réalisés sont destinés à la décoration de flacons, bouteilles, paquets d'emballage ou bien de certains objets à embellir du moment que leur forme puisse être engagée dans cette décoration enveloppante faite sur mesure. Cette décoration est constituée de plusieurs mailles relativement grandes qui viennent épouser la forme de l'objet à décorer. Un n#ud discret maintient cet habillage bien ajusté sur l'objet à décorer. D'autres décorations de ce genre réalisées plus artisanalement en raphia ou en osier existent encore de nos jours. I1 existe déjà un procédé, élaboré en 1972, pour fabriquer des filets métalliques dont le principe est de répartir un fil sur un support à clous verticaux servant à réaliser la forme aplatie du filet. Cette forme est ensuite engagée dans des pignons fendus qui sont entraînés en rotation grâce à une crémaillère actionnée par une manivelle ou une pédale. Les liaisons des fils réalisées par une déformation hélicoïdale au niveau de chaque pignon fendu permettent d'obtenir les mailles du filet. I1 faut alors éjecter, à l'aide de poussoirs métalliques, le filet terminé et le manipuler, à la main ou mécaniquement pour le stocker. Ce procédé ancien a comme inconvénient la lenteur et la difficulté pour répartir correctement le fil sur les clous et l'utilisation de crémaillères ne peut pas garantir un bon positionnement des roues fendues à cause de l'usure prématurée des dents exposées à des corps étrangers venant se loger dans ces engrenages fragiles. Un graissage permanent est nécessaire et difficile à quantifier. La manipulation de ce filet aux mailles fragiles pose aussi un problème car il se déforme facilement lorsqu'il est coincé dans des mécanismes plus ou moins ajustés. Ces systèmes étant anciens et dangereux, ils doivent être oubliés si l'on veut travailler dans de bonnes conditions de production industrielle. L'invention a pour objet un automate utilisant d'autres procédés au niveau les plus critiques qui sont la réalisation d'une déformation hélicoïdale de deux fils ensemble et la manipulation des filets achevés très fragiles tout au long du cycle de fabrication jusqu'au stockage final. La liaison des fils entre eux est primordiale car elle permet de former les mailles du filet. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la déformation hélicoïdale des deux fils ensemble sera faite à l'aide du système d'entraînement par roue et vis sans fin, connu dans le milieu mécanisé lorsque l'on veut entraîner la rotation d'une roue avec fiabilité et longévité, selon lequel les quatre roues fendues (19) sont alignées et actionnées en rotation par une même vis d'entraînement (4) en acier. Un arbre fileté disposé perpendiculairement à l'axe de la roue, elle-même crantée sur sa circonférence, entraîne la rotation de celle-ci avec précision. L'invention utilise un moteur électrique pour actionner en rotation la vis d'entraînement sur laquelle sont alignées les roues fendues. Ces roues ont donc un mouvement parfaitement synchronisé entre elles, leur nombre de tours est toujours identique et reproductible. Nous appellerons, tout au long de la description, cet ensemble de quatre roues (19) et une vis (4) maintenu dans un bloc compact en Nylon, un "outil à torsader" (11). Cet automate est caractérisé par le fait qu'il comporte également un plateau rigide et mobile (1) où sont fixés les outils à torsader ainsi que leurs moteurs. Celui-ci est mobile, selon un axe vertical et un axe horizontal, afin de pouvoir transporter les filets du plateau à aiguilles jusqu'au magasin de stockage de l'automate. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un système de coupe, par une cisaille (26), du fil provenant de la bobine est réalisé de manière à ce que le fil entre la buse (31) et les plots d'appui soit toujours tendu avant et après la coupe. Conformément à l'invention, les outils à torsader sont auto lubrifiés et ne déposent pas de produit gras sur le fil métallique. L'invention de cet outil à torsader original permet les liaisons des fils (18) sans se soucier des contraintes mécaniques connues dans les anciennes machines manuelles ou automatiques. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, la mise au point de cet outil s'appuie sur l'utilisation d'un moteur électrique (2) de type "pas à pas" dont nous maîtrisons parfaitement le positionnement contrôlé en permanence grâce à des commandes informatisées. Selon un mode préféré de l'invention, le nombre de tours de l'axe moteur (4) est choisi et mémorisé. I1 est possible de le modifier facilement pour changer la longueur de la torsade et donc l'esthétique du filet. Chaque outil à torsader possède donc une chaîne cinématique et un moteur (2) indépendant des autres. Les quatre roues alignées, identiques de réalisation, ont chacune une fente radiale (21) dont la largeur est égale à 1,5 fois le diamètre du fil. Cela pour éviter, lors de l'engagement des fils deux par deux, de les sectionner par écrasement dans le cas d'une fente trop étroite, ou de ne pas les entraîner en rotation dans le cas d'une fente trop large. La longueur de cette fente mesure la longueur du rayon de la roue, plus 0,6 mm afin d'éviter que les deux fils ne soient éjectés lors de la rotation des roues. Selon un mode de fonctionnement choisi de l'invention, les outils à torsader (11) descendent pour s'engager sur le fil (18) réparti à plat sur le support à aiguilles (7), réalisent les torsades et retirent eux-mêmes le filet terminé de ce support pour le transporter vers un magasin de stockage. I1 est prévu que les filets une fois transportés vers le magasin de stockage soient reliés les uns aux autres pour faciliter leur manipulation par des automatismes industriels dans le cas d'une pose en série sur les objets à décorer par machine industrielle. Ce système fait l'objet d'un autre appareil distinct et n'est donc pas décrit. Pour faciliter la compréhension de l'invention, nous allons décrire les dessins annexés, ceux-ci n'ont pas de caractère limitatif dans leur forme. La figure__1 représente un outil à torsader vu de face fixé au plateau mobile (1) ainsi que le moteur électrique (2) qui l'actionne. La figure___2 représente un plateau support d'aiguilles (7) où le fil est réparti juste avant que les points de liaison entre chaque aiguille (a) et (b) soient réalisés. Ici, six rangées (6) de quatre torsades à effectuer, il faudra donc six outils à torsader. La figure---- 3, représente la vue de profil des trois plateaux (1), (7) et (17) de l'automate. Nous voyons le fil (18) tendu entre les aiguilles (14). La fiq-ure._4 représente une partie des trois plateaux vus de face. Deux outils à torsader sont représentés. Le point de contact de la colonne (13) avec le plateau (7) est établi, les ressorts (9) et (15) ne sont pas encore compressés. La fiqure___5 représente une roue crantée (19) et la forme de la fente (21) réalisée. La figure---- 6 représente les trois plateaux (1), (7) et (17) de profil sans la mécanique de guidage afin de visualiser les aiguilles (14) et les organes de poussée (16) ainsi que les points de contact inclinés (12). La figure7 représente une vue de dessus du système de coupe et le parcours du fils en début et fin de trajet, la position des plots d'appui du fil et la cisaille (26) en position fermée ainsi que la pince mobile (30) et ses deux positions de travail P1 et P2. Le rond (31) indique la position de la buse de la tête de répartition. Les représentent les trois séquences et les positions des plateaux (1), (7) et (17) dans l'ordre réel des mouvements. Position 1 : Le plateau (1) est éloigné du plateau (7), la tête de répartition peut déposer le fil sur les aiguilles. Position 2 : Le plateau (1) est descendu pour guider les paires de fils vers l'entrée des fentes des roues. Position 3 : Les ressorts (9) et (15) sont compressés. Les moteurs (2) peuvent actionner la rotation des roues. Nous allons maintenant décrire le cycle de fabrication d'un filet complet et les séquences essentielles par ordre chronologique. Le fil métallique stocké sur une bobine de forte capacité est déroulé naturellement par traction et canalisé vers une tête de répartition mobile guidée selon deux axes perpendiculaires. Le déplacement de cette tête de répartition est programmé informatiquement et actionné par deux moteurs électriques simultanément. Ce mode de répartition est courant dans la technique actuelle (par exemple, les imprimantes papier à jet d'encre pour ordinateur). Dans notre cas, le fil passe à l'intérieur d'un tube rigide et fin servant de guide fixé sur la tête de répartition. Le fil est donc réparti sur le plateau à aiguilles (figure 2). La forme de répartition du fils sur ce schéma n'est pas arbitraire, elle sert uniquement à la compréhension du principe. Une solide liaison est réalisée à certains endroits où les fils se côtoient par deux, plus précisément entre les aiguilles (a) et (b) afin de former les mailles (5) du filet. Pour faciliter cela, les points de liaison à réaliser sont alignés par quatre ou cinq (6). Ainsi, l'outil réalise ces quatre ou cinq liaisons à lui seul. Il faut donc autant d'outil à torsader que de rangées de liaisons à effectuer. Une fois le fil totalement réparti sur le plateau (7), la tête de répartition se range sur le côté gauche de celui-ci, au dessus du système de cisaillement (figure 7). Dans un premier temps, le plateau porte-outil (1) vient se placer au-dessus du plateau à aiguilles (7) de façon à ce que les guides-fils (10) des outils à torsader soient au-dessus des points à torsader (position 1, figure 8). Le plateau porte- outil (1) descend jusqu'au point de contact de la colonne (13) avec le plateau (7). A ce moment, les points à torsader sont en face des fentes (21) des roues orientées vers le bas, les fils deux par deux sont guidés vers l'entrée (10) si besoin par les guides-fils (3) de l'outil. La descente du plateau (1) continue mais en entraînant le plateau (7) car les colonnes (13) sont venues en appui et poussent celui-ci vers le bas. Les ressorts primaires (15) sont d'abord compressés car leur raideur est inférieure à celle des ressorts secondaires (9). De cette façon, dans un deuxième temps (position 2,figure 9), les plaques (16) s'appuient sur les paires de fils en leur donnant un ordre de passage du fait de l'inclinaison des points de contact (12). Dans un troisième temps (position 3, figure 9), la descente du plateau (1) continue jusqu'à ce que les fils soient placés au fond des fentes (21) des roues. Les ressorts secondaires (9) sont à leur tour compressés. Le plateau (7) est en fin de descente grâce aux points de contact fixes de la pièce (20) établis avec le plateau (7), le plateau bas (17) étant toujours immobile fixé au châssis de la machine. Une fois les fils engagés jusqu'au fond des fentes, les roues (19) de chaque porte-outil à torsader tournent en vrillant chacune leur paire de fils. Les torsades sont alors réalisées. Une cisaille (26) va alors sectionner le fil venant de la bobine, ce système étant décrit en fin de texte et figure 7. Le filet est prisonnier dans les roues fendues qui ont effectuées plusieurs rotations et sont alors arrêtées de façon à ce que les fentes (21) ne soient pas en face des ouvertures (10) de l'outil qui sont les seuls passages possibles pour les fils alors torsadés. Le plateau (1) porte-outil à torsader peut évacuer ce filet de forme plane en l'arrachant des aiguilles de maintien (18). Les ressorts (9) et (15) se détendent et le plateau (7) reprend sa position initiale. Le filet entier est alors transporté par le plateau (1) jusqu'au stockage et doit être dégagé des outils à torsader (11). Pour cela, une rotation supplémentaire de quelques degrés des roues permet d'orienter les fentes (21) vers le bas en face des ouvertures (10) et les filets peuvent tomber dans un magasin prévu pour recevoir cent à mille filets empilés verticalement. Un autre cycle peut être relancé par l'automate informatique qui gère tous les déplacements et actions de la machine. 1/ Description supplémentaire de l'outil à torsader L'outil à torsader (figure 1) présente deux plans inclinés à 60 (3) pour pouvoir guider les deux fils qui sont alors jointifs et tendus entre deux aiguilles (a) et (b) verticales espacées de 2 cm environ (figure 2). Ces plans inclinés aboutissent à la fente (10) de la roue correspondante (figure 1). La fente (21) est évasée au niveau de la circonférence de la roue (19) de façon à ne pas écorcher les fils lors de leur entrée dans cette fente étroite inférieure à 1 mm (figure 5), d'où l'importance de la précision accrue du système roue et vis utilisé pour positionner celle-ci. Ainsi, un guide-fils (3) par roue est nécessaire sur l'outil à torsader. Les outils à torsader peuvent utiliser quatre roues ou plus selon l'aspect du filet désiré. Du nombre de liaisons dépend le nombre de mailles du filet et donc leur taille. Plusieurs outils à torsader sont disposés sur un même plateau (1), généralement 5 à 14 outils en fonction sur un automate. I1 est évident que l'écart entre ces outils est réglable pour permettre de changer la dimension des mailles à volonté. 2/ Description du système de coupe et maintien du fil La coupe du fil métallique se fait juste avant que le plateau (1) n'évacue le filet vers le magasin. I1 faut alors couper le fil tendu mais sans que celui-ci ne se retrouve libéré de toute attache fixe sinon il se dégagerait de la buse de la tête de répartition dès que celle-ci se mettrait en mouvement. Pour cela, sur la figure 7, nous avons représenté le trajet du fil en pointillé pour mieux comprendre le rôle des plots cylindriques (22), (24), (25) et (27) qui servent d'appui lorsqu'il y a déviation du trajet afin que les sections droites du fil soient toujours tendues. La coupe effectuée entre les plots (25) et (27) en sera plus fiable. L'originalité de ce système vient du fait qu'il utilise une pince (30) mobile qui se déplace d'une position appelée P1 à une position appelée P2, cette pince étant fixée sur un chariot (23) coulissant sur un guide rectiligne (32) ayant deux butées amorties de fin de parcours. Les mâchoires (30) de cette pince sont écartées ou serrées par l'action d'un électro-aimant. La pince étant ramenée en position P1 par un ressort de traction (28), elle a les mâchoires (30) écartées. Dans cette position, la buse (31) de répartition du fil en fin de parcours s'appuie successivement sur les plots (25) et (27), passe entre les mâchoires (30) pour s'arrêter juste après. Position 1 du chariot et de sa pince représenté en trait fort. L'électro-aimant (29) actionne le serrage des mâchoires (30) et la cisaille (26) coupe le fil tendu entre les plots (25) et (27). Le filet est alors libéré et peut être évacué. La tête de répartition va ensuite se déplacer en position P2 (traits fins-figure 7) en entraînant le chariot (23) et donc la pince mobile (30) toujours serrée sur le fil. Le ressort (28) de faible résistance à l'étirement autorise cela. Elle continue sa trajectoire et appuie le fil tendu sur les plots (22) et (24), continue son trajet sur le plateau à aiguilles (7). Quand le fil possède suffisamment de points d'appui, la pince desserre ses mâchoires (30) sans que celui-ci ne se détende sauf entre les plots (22) et (24) mais cela n'est alors plus gênant. Le ressort de traction (28) va ramener la pince en position P1 puisque celle-ci n'est plus serrée sur le fil. Une courte section de fil glisse entre les mâchoires (30). Tous les éléments sont alors prêts à recevoir le prochain passage du fil en fin de parcours du filet suivant : la pince en position P1, les mâchoires (30) ouvertes et la cisaille (26) ouverte. Nous observons qu'il n'y a aucune chute de fils résultant de ce système de coupe. Un autre cycle peut démarrer. Particularité technique : Cet automate n'utilise pas d'air comprimé pour des raisons de sécurité et de précision dans les mouvements et pour un entretien simplifié. A la différence d'une machine de production, cet automate est entièrement géré et contrôlé informatiquement tout au long du cycle de fabrication et n'a besoin d'aucune intervention manuelle. C'est pour cela que le terme "automate" est applicable à cette invention. I1 est certain que cette invention permet de réaliser des filets de décoration de qualité, adaptables sur des formes variées d'objets à décorer. Nous pourrons amener des modifications techniques sur ce mode de réalisation en restant toujours dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Automate industriel pour la réalisation de filets métalliques décoratifs à grandes mailles caractérisée par le fait que les principaux organes sont - l'outil à torsader (11) caractérisé par son système d'entraînement par roue et vis sans fin selon lequel les quatre roues fendues (19) sont alignées et actionnées en rotation par une même vis d'entraînement (4) en acier; - un plateau (1) mobile où sont fixés tous les outils à torsader (11) ; - un système de répartition sur deux axes motorisés pour déposer le fil tendu entre les aiguilles verticales (14) fixées sur un plateau (7); - un plateau fixe (17) où sont disposées les plaques de poussée (16) du fil; - un système mécanique à deux ressorts combinés (9) et (15) pour permettre trois séquences successives afin d'obtenir le logement du fil (18) avec précision dans les fentes (21) des roues (19) des outils à torsader (11); - un système de coupe et de maintien du fil (18) tendu en permanence (figure 7) muni d'une pince mobile (30) montée sur un chariot (23) à guidage rectiligne (32) avec ressort de rappel (28) et une cisaille fixe (26). 2 - Automate selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la cisaille (26) coupe le fil tendu entre les plots (25) et (27) et que la pince de maintien (30) du fil (figure 7) se déplace grâce à la traction de la buse (31) de répartition qui l'entraîne de P1 à P2 de façon à garder le fil toujours tendu entre la pince (30) et la buse (31), tout en ayant changé de position et donc de plot d'appui immédiat. 3 - Automate selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les outils à torsader (11) sont auto-lubrifiés car ils sont constitués d'un boîtier fermé et compact composé de deux carters en matière synthétique non oxydables ayant des paramètres de friction favorables et ne nécessitant pas de graissage ou d'entretien particulier durant leur utilisation. 4 - Automate selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la vis d'entraînement (4) de l'outil à torsader (11) est activée par un moteur électrique (2) de type "pas à pas" dont le nombre de tours est programmé informatiquement. 5 - Automate selon l'une quelconque des revendications 1 et 4 caractérisé par le fait que le nombre de tours de l'axe moteur (4) provoquant les torsades des fils peut être différent à chaque outil à torsader (11) d'un même automate car chacun possède une chaîne cinématique et un moteur (2) indépendant, ceci pour obtenir des parties torsadées plus ou moins longues. 6 - Automate selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'ensemble des outils à torsader (11) descendent pour s'engager sur le fil (18) réparti à plat sur un support à aiguilles (7) et retirent eux-mêmes en remontant le filet terminé de ce support pour le transporter vers un magasin de stockage.