Brevet FR2860447A1 — publié le 20050408

PROCEDE DE COUPE D'UN TUBE EN LIGNE ET DISPOSITIF DE COUPE METTANT EN UVRE LEDIT PROCEDE La présente invention concerne un procédé de coupe d'un tube en ligne, ce tube étant animé d'un mouvement de rotation sur lui-même et d'un mouvement d'avance par translation axiale, ce procédé utilisant au moins un couteau disposé dans un plan de coupe prédéterminé, ce couteau étant animé simultanément d'une translation perpendiculaire à l'avance dudit tube dans ledit plan de coupe et d'une translation axiale synchronisée sur l'avance dudit tube pour couper au moins un tronçon de tube. La présente invention concerne également un dispositif de coupe mettant en oeuvre ce procédé et comportant au moins un couteau disposé dans un plan de coupe prédéterminé, des premiers moyens d'entraînement du couteau en translation radiale perpendiculaire à l'avance dudit tube et des seconds moyens d'entraînement du couteau en translation axiale synchronisés sur l'avance dudit tube pour couper au moins un tronçon de tube. Les tubes concernés par cette invention sont principalement des tubes en carton, de toutes dimensions, utilisé comme support d'enroulement par exemple dans les domaines de la papeterie, du textile, de la métallurgie, etc. Ces tubes sont généralement fabriqués de manière continue sur une machine d'enroulement de bandes de papier appelée communément une spiraleuse ou mandrineuse. A la sortie de cette machine, est placé un dispositif de coupe permettant de découper le tube obtenu en tronçons de longueur prédéfinie. Ce dispositif de coupe comporte habituellement deux couteaux disposés de part et d'autre du tube animé simultanément d'un mouvement d'avance en translation axiale et d'un mouvement de rotation sur lui-même, ces couteaux comportant une lame de coupe rotative. Ils sont montés sur des chariots animés d'une translation radiale d'avance et de recul, l'ensemble étant monté sur un support mobile axialement synchronisé avec l'avance du tube. Jusqu'à présent et quelle que soit l'épaisseur et la dureté du tube à découper, la coupe était réalisée en une seule passe. C'est-à-dire que l'on déplaçait les couteaux en une fois sur une course égale à l'épaisseur du tube pour le sectionner en moins d'un tour du tube, soit environ un demi tour. Ce procédé convient parfaitement aux tubes de faible épaisseur et permet d'obtenir une coupe franche, nette, sans bavure et dans un plan bien perpendiculaire à l'axe du tube. Pour les tubes ayant une épaisseur par exemple de 20 mm ou plus, ce procédé ne permet pas d'atteindre les mêmes performances. En effet, lorsque les couteaux plongent dans l'épaisseur du tube en une seule fois, les efforts engendrés par la résistance du tube ont tendance à déformer leur lame de coupe et à dévier leur course générant une fausse coupe du tube. La coupe n'est pas nette, comporte des bavures et est déviée par rapport au plan perpendiculaire à l'axe du tube. Cette fausse coupe peut également générer localement des déformations et/ou des écrasements à l'extrémité du tube risquant de pénaliser son utilisation future. De plus, les efforts encaissés par les couteaux sont transmis aux chariots, au support mobile et à l'ensemble du dispositif de coupe entraînant une fatigue prématurée de ses organes. Ce procédé de coupe n'est donc pas satisfaisant pour des tubes épais ou très durs. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un procédé de coupe qui tient compte de l'épaisseur et de la dureté du tube et qui permet de réaliser une coupe franche de qualité, sans incidence sur le coût de production, ainsi qu'un dispositif de coupe correspondant, fiable et pouvant convenir à tout type de tubes. Dans ce but, l'invention concerne un procédé de coupe du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que l'on effectue la coupe du tube en plusieurs étapes successives en déplaçant le couteau en direction du tube, de manière discontinue, par paliers de coupe, jusqu'à atteindre au moins l'épaisseur totale du tube, chaque palier de coupe correspondant à une profondeur de coupe prédéterminée. D'une manière avantageuse, on détermine le nombre de paliers de coupe en fonction d'au moins un paramètre caractérisant le tube à couper choisi dans le groupe comprenant au moins son épaisseur, sa dureté, sa densité, son diamètre, et on asservit la commande d'avance de coupe du couteau en fonction de ce paramètre. On utilise, de préférence, deux couteaux disposés dans le même plan de coupe, en opposition de part et d'autre dudit tube, et on commande le déplacement des couteaux dans ledit plan de coupe de manière synchrone et opposée. Dans ce cas, chaque palier de coupe est effectué sur au moins un demi tour du tube. On peut utiliser au moins deux couteaux disposés dans des plans de coupe différents pour couper au moins deux tronçons de tube. Dans ce cas, on commande le déplacement de chaque couteau dans son plan de coupe de manière indépendante, synchronisée ou décalée, ou de manière dépendante. On peut également utiliser au moins deux paires de couteaux, les couteaux de chaque paire étant disposés dans un même plan de coupe, en opposition de part et d'autre du tube. Dans ce cas, on commande le déplacement des couteaux de chaque paire dans leur plan de coupe de manière synchrone et opposée. Dans ce but, l'invention concerne un dispositif de coupe du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que les premiers moyens d'entraînement sont agencés pour déplacer ledit couteau en direction dudit tube de manière discontinue, par paliers de coupe jusqu'à atteindre au moins l'épaisseur totale du tube, chaque palier de coupe correspondant à une profondeur de coupe prédéterminée de manière à effectuer la coupe du tube en plusieurs étapes successives. D'une manière préférentielle, ce dispositif comporte des moyens d'asservissement agencés pour commander les premiers moyens d'entraînement en fonction d'au moins un paramètre caractérisant ledit tube à couper choisi dans le groupe comprenant au moins son épaisseur, sa dureté, sa densité, son diamètre, et pour commander les seconds moyens d'entraînement en fonction au moins de la vitesse d'avance du tube. Ces moyens d'asservissement peuvent comprendre au moins une unité de commande programmable et les moyens d'entraînement peuvent être choisis dans le groupe comprenant au moins les moteurs, les moteurs pas à pas, les servomoteurs, les vérins, les systèmes à came. Dans une forme de réalisation préférée, ce dispositif comporte deux couteaux disposés dans le même plan de coupe, en opposition de part et d'autre du tube, et les premiers et seconds moyens d'entraînement sont communs aux deux couteaux. Il peut comporter au moins deux couteaux disposés dans des plans de coupe différents pour couper au moins deux tronçons de tube ou au moins deux paires de couteaux, les couteaux de chaque paire étant disposés dans un même plan de coupe, en opposition de part et d'autre du tube. Dans la forme de réalisation préférée, chaque couteau est monté sur un chariot couplé 20 aux premiers moyens d'entraînement, le tout étant monté sur un support mobile couplé aux seconds moyens d'entraînement. Les premiers moyens d'entraînement peuvent être couplés aux chariots d'une même paire de couteaux par une double liaison écrou vis sans fin, l'enroulement des vis 25 sans fin étant opposé. Selon les variantes de réalisation, le ou les couteaux sont couplés à des moyens d'entraînement en rotation. La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de coupe selon l'invention, - la figure 2 est une vue en bout du dispositif de coupe de la figure 1, et les figures 3A-D sont des vues de détail du tube et des couteaux illustrant la 10 progression de coupe. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de coupe 1 selon l'invention se positionne généralement en sortie d'une machine de fabrication de tubes en ligne par enroulement de bandes de papier, appelée communément une spiraleuse ou mandrineuse, et permet la découpe du tube 2 obtenu en tronçons de longueur prédéterminée. Ce dispositif de coupe 1 est alimenté par le tube 2 animé simultanément d'un mouvement de rotation sur lui-même et d'un mouvement d'avance par translation axiale, ces mouvements étant générés par la machine de fabrication de tubes. Le tube 2 est guidé en translation dans le dispositif de coupe 1 jusqu'à la zone de coupe. Après la zone de coupe, les tronçons de tube 2 sont évacués du dispositif de coupe 1 par tout moyen d'évacuation connu (non représenté), comme une bande transporteuse, une goulotte, etc. vers une zone de stockage (non représentée) ou de palettisation. Le guidage du tube 2 en translation est assuré par des guides extérieurs: haut 20, bas 21 et latéraux 22, réglables en position en fonction du diamètre du tube 2 par tout moyen connu. Ce guidage peut être complété encore par un mandrin intérieur (non représenté). Dans la figure 2, le tube 2 est représenté par le plus petit diamètre et le plus gros diamètre admissibles sur ce dispositif de coupe 1. Le mouvement d'avance du tube 2 suit un axe confondu avec le plan médian A du dispositif de coupe 1. De part et d'autre de ce plan médian, sont disposés deux couteaux 3 alignés dans un même plan de coupe B et définissant la zone de coupe. Chaque couteau 3 est constitué d'une lame de coupe 30 circulaire, entraînée en rotation par un moteur 31 et une transmission par pignons 32 et chaîne 33. D'autres moyens d'entraînement sont également possibles et peuvent être couplés directement à la lame circulaire 30 ou par d'autres moyens de transmission. Dans d'autres variantes de réalisation non représentées, les lames de coupe ne sont pas motorisées et sont entraînées en rotation par la seule rotation du tube 2. Les deux couteaux 3 sont diamétralement opposés, l'un servant de contre appui à l'autre, pour éviter de désaxer le tube 2. Si un seul couteau 3 est prévu, il faut alors prévoir un contre appui à l'opposé par exemple au moyen d'un galet tournant. Ce dispositif de coupe 1 peut également comporter plusieurs couteaux 3 ou paires de couteaux 3 disposés dans des plans de coupe distincts pour couper simultanément ou non plusieurs tronçons de tube 2. Chaque couteau 3 est monté sur un chariot 34 mobile en translation dans ledit plan de coupe B par des premiers moyens d'entraînement 4. Dans l'exemple représenté, ces premiers moyens d'entraînement 4 comportent un moteur 40 couplé à une vis sans fin 41, par exemple à billes, au moyen d'une transmission par poulies 42 et courroie 43, la vis sans fin 41 engrenant un écrou 44 solidaire du chariot 34. Ces premiers moyens d'entraînement 4 sont communs aux deux couteaux 3 puisqu'ils entraînent une double vis sans fin 41 à enroulement inversé. Chaque chariot 34 est guidé en translation par un chemin de roulement 35 prévu de part et d'autre de la vis sans fin 41, entre le chariot 34 et un support 50. Bien entendu, d'autres moyens d'entraînement, de transmission et de guidage peuvent convenir. Dans la figure 2, le couteau 3 de gauche est représenté en deux positions correspondant respectivement aux deux tailles extrêmes du tube 2. Le couteau 3 de droite n'est représenté que partiellement. Les chariots 34 sont montés sur un support 50 mobile en translation axiale par des seconds moyens d'entraînement 5 synchronisés sur l'avance du tube 2. Ces seconds moyens d'entraînement 5 comportent un moteur 51 pourvu d'un pignon moteur 52 engrenant une courroie crantée 53 solidaire dudit support 50. Cette courroie crantée 53 s'étend parallèlement au plan médian A et forme une boucle fermée qui circule entre un pignon récepteur 54 et le pignon moteur 52. Le support 50 est guidé en translation par deux rails 55 parallèles solidaires d'un châssis 6 et arrêté en translation par deux butées souples 56 prévues sur ce châssis. Bien entendu, d'autres moyens d'entraînement, de transmission et de guidage peuvent convenir. Dans la figure 1, les positions extrêmes du support 50 sont représentées à gauche en trait fort et à droite en trait fin et partiellement. Le châssis 6 est par exemple réalisé en un assemblage de profilés mécano soudés et de tôles et abrite notamment les moteurs 40 et 51 des premiers et seconds moyens d'entraînement 4, 5. Ce châssis 6 est recouvert d'un capot 7, réalisé par exemple en un assemblage de tôles et de plaques translucides, et abrite notamment le tube 2, les couteaux 3, les chariots 34 et le support 50. Ce dispositif de coupe 1 comporte également une unité de commande (non représentée) programmable permettant d'asservir les différents moteurs 31, 40 et 51 en fonction de paramètres tels que le diamètre, l'épaisseur et la vitesse de défilement du tube 2, ces moteurs étant par exemple des servomoteurs. Ce dispositif de coupe 1 permet une grande souplesse et une grande flexibilité d'utilisation. Il peut ainsi convenir à différentes dimensions de tube 2 et peut réaliser des coupes de qualité quelle que soit l'épaisseur du tube 2. Pour les tubes 2 de faible épaisseur, par exemple inférieure à 20 mm, la coupe est réalisée de manière connue en une seule étape. Les couteaux 3 sont déplacés en translation radiale dans leur plan de coupe en direction du tube 2 sur une course de coupe égale au moins à l'épaisseur du tube 2 à couper. Ainsi, le tronçon est coupé en un moins d'un tour de tube 2, soit environ un demi tour. Pour les tubes 2 d'épaisseur E plus élevée, par exemple supérieure ou égale à 20 mm et/ou ayant des duretés ou des densités élevées, la coupe est réalisée en plusieurs étapes successives comme illustrée par les figures 3A à 3D. Dans la figure 3A, les couteaux 3 sont approchés du tube 2. Dans la figure 3B, les couteaux 3 sont déplacés d'une première course de coupe Cl inférieure à l'épaisseur E du tube 2, de sorte qu'après un premier demi tour, le tube 2 est coupé partiellement sur une profondeur P1. Dans la figure 3C, les couteaux 3 sont déplacés d'une deuxième course de coupe C2, la somme des courses Cl et C2 étant encore inférieure à l'épaisseur E du tube 2, de sorte qu'après un deuxième demi tour, soit un tour complet, le tube 2 est coupé partiellement sur une profondeur P2. Dans la figure 3D, les couteaux 3 sont déplacés d'une troisième course de coupe C3, la somme des courses Cl à C3 étant à présent égale à l'épaisseur du tube 2, de sorte qu'après un troisième demi tour, soit un tour et demi, le tube 2 est coupé totalement sur toute son épaisseur E. L'étape suivante est le déplacement des couteaux 3 en sens inverse et en une seule étape pour pouvoir redémarrer un cycle de coupe. Ces différentes étapes de coupe sont bien entendu réalisées en simultané avec l'avance axiale du tube 2 grâce aux seconds moyens d'entraînement 5 qui déplacent le support 50 portant lesdits couteaux 3. On obtient ainsi une coupe du tube 2 par palier, chaque palier correspondant environ à un demi tour du tube 2. Le nombre de paliers de coupe peut varier en fonction des paramètres du tube 2 qui détermine son aptitude à être couper, tels que son épaisseur, sa densité, sa dureté, sa matière, etc. Ce procédé de coupe par palier a l'avantage d'effectuer une coupe de qualité, sans écraser ou déformer le tube 2, sans bavure, ni fausse coupe et sans déformation ou déviation des lames de coupe 30. Bien entendu, si le dispositif de coupe 1 ne comporte qu'un couteau 3, chaque palier de coupe sera effectué sur au moins un tour complet du tube 2. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Revendications 1. Procédé de coupe d'un tube (2) en ligne, ce tube étant animé simultanément d'un mouvement de rotation sur lui-même et d'un mouvement d'avance par translation axiale, ce procédé utilisant au moins un couteau (3) disposé dans un plan de coupe (B) prédéterminé, ce couteau (3) étant animé simultanément d'une translation perpendiculaire à l'avance dudit tube (2) dans ledit plan de coupe (B) et d'une translation axiale synchronisée sur l'avance dudit tube (2) pour couper au moins un tronçon de tube, caractérisé en ce que l'on effectue la coupe du tube (2) en plusieurs étapes successives en déplaçant le couteau (3) en direction du tube, de manière discontinue, par paliers de coupe, jusqu'à atteindre au moins l'épaisseur totale (E) du tube (2), chaque palier de coupe correspondant à une profondeur de coupe (P1, P2, P3) prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on détermine le nombre de paliers de coupe en fonction d'au moins un paramètre caractérisant le tube (2) à couper choisi dans le groupe comprenant au moins son épaisseur, sa dureté, sa densité, son diamètre, et en ce que l'on asservit la commande d'avance de coupe du couteau (3) en fonction de ce paramètre. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise deux couteaux (3) disposés dans le même plan de coupe (B), en opposition de part et d'autre dudit tube (2), en ce que l'on commande le déplacement des couteaux (3) dans ledit plan de coupe de manière synchrone et opposée et en ce que chaque palier; de coupe est effectué sur au moins un demi tour du tube (2). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise au moins deux couteaux (3) disposés dans des plans de coupe (B) différents pour couper au moins deux tronçons de tube. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise au moins deux paires de couteaux (3), les couteaux (3) de chaque paire étant disposés dans un même plan de coupe (B), en opposition de part et d'autre dudit tube (2), et en ce que l'on commande le déplacement des couteaux (3) de chaque paire dans ledit plan de coupe (B) de manière synchrone et opposée. 6. Dispositif de coupe (1) d'un tube (2) en ligne, ce tube (2) étant animé simultanément d'un mouvement de rotation sur lui-même et d'un mouvement d'avance par translation axiale, ce dispositif comportant au moins un couteau (3) disposé dans un plan de coupe (B) prédéterminé, des premiers moyens d'entraînement (4) du couteau (3) en translation radiale perpendiculaire à l'avance dudit tube (2) et des seconds moyens d'entraînement (5) du couteau (3) en translation axiale synchronisés sur l'avance dudit tube (2) pour couper au moins un tronçon de tube, caractérisé en ce que les premiers moyens d'entraînement (4) sont agencés pour déplacer ledit couteau (3) en direction dudit tube (2) de manière discontinue, par paliers de coupe jusqu'à atteindre au moins l'épaisseur totale (E) du tube (2), chaque palier de coupe correspondant à une profondeur de coupe (Pl, P2, P3) prédéterminée de manière à effectuer la coupe du tube (2) en plusieurs étapes successives. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'asservissement agencés pour commander lesdits premiers moyens d'entraînement (4) en fonction d'au moins un paramètre caractérisant ledit tube (2) à couper choisi dans le groupe comprenant au moins son épaisseur, sa dureté, sa densité, son diamètre, et pour commander lesdits seconds moyens d'entraînement (5) en fonction au moins de la vitesse d'avance dudit tube (2). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement comprennent au moins une unité de commande programmable et les moyens d'entraînement (4, 5) sont choisis dans le groupe comprenant au moins les moteurs, les moteurs pas à pas, les servomoteurs (40, 51), les vérins, les systèmes à came. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux couteaux (3) disposés dans le même plan de coupe (B), en opposition de part et d'autre dudit tube (2), et en ce que les premiers et seconds moyens d'entraînement (4, 5) sont communs aux deux couteaux (3). 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux couteaux (3) disposés dans des plans de coupe (B) différents pour couper au moins deux tronçons de tube (2). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux paires de couteaux (3), les couteaux (3) de chaque paire étant disposés dans un même plan de coupe (B), en opposition de part et d'autre dudit tube (2). 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que chaque couteau (3) est monté sur un chariot (34) couplé auxdits premiers moyens d'entraînement (4), le tout étant monté sur un support (50) mobile couplé auxdits seconds moyens d'entraînement (5). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les premiers moyens d'entraînement (4) sont couplés aux chariots (34) d'une même paire de couteaux (3) par une double liaison écrou (44) vis sans fin (41), l'enroulement des vis sans fin (41) étant opposé. 14. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit couteau (3) est couplé à des moyens d'entraînement (31) en rotation.