Brevet FR3031688A1 — publié le 20160722

- DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des machines à couper ou trancher, plus particulièrement des tubes en carton ou plastique ou autre matière synthétique a pour objet une machine à couper multicouteaux. On connaît déjà, dans le domaine de la découpe des tubes en carton ou plastique, des machines à couper permettant de couper ou recouper les tubes de façon automatique en tronçons de longueur déterminée. Ces machines sont généralement constituées par une pluralité de couteaux rotatifs circulaires ou en forme de disques montés sur un chariot porte-couteaux par l'intermédiaire d'un axe d'entraînement mu en rotation à l'aide d'un moteur électrique et entraînant en rotation autour de leur axe les couteaux. Plus particulièrement, dans ce type de machine, les couteaux circulaires, qui s'étendent dans un plan perpendiculaire à l'axe d'entraînement, sont prévus pour pénétrer, transversalement à l'axe longitudinal du tube, dans la matière constituant ce dernier jusqu'à ce que la coupe ou recoupe soit réalisée. Il est connu que l'opération de coupe des tubes est réalisée avec ces machines soit à la volée, c'est-à-dire en synchronisant le mouvement du chariot dans la direction d'avancement des tubes, à la vitesse du tube pendant son déplacement, ce qui permet de couper les tubes en continue sans arrêter la ligne de production, soit à l'arrêt c'est-à-dire avec un chariot immobile axialement et en immobilisant axialement le tube à couper le temps de l'opération de coupe. Le chariot porte-couteaux est généralement rendu mobile radialement, c'est-à-dire déplacé perpendiculairement, par rapport à l'axe du tube de sorte à pouvoir amener les couteaux alignés sur ce dernier en vue de réaliser sa coupe ou recoupe. Une autre solution connue consiste à déplacer le tube radialement vers et au contact des couteaux, dans ce cas le chariot porte-couteau est immobilisé radialement. En outre, généralement, un mandrin se trouve à l'intérieur du tube en acier ou en matière synthétique. D'autre part, les couteaux, qui sont généralement réalisés en acier traité de dureté élevée, présentent un bord périphérique biseauté, simple ou double, formant une arête vive tranchante - 2 - ou bord de coupe, connu sous le nom de fil de coupe. Le bord biseauté forme ainsi la partie du couteau qui pénètre en premier la matière que l'on coupe en supportant la pression de coupe. Aussi, de manière que les points de contact des couteaux sur le tube soient alignés et que chaque couteau puisse pénétrer en même temps que les autres couteaux la matière du tube à couper, les couteaux circulaires de la machine doivent tous posséder le même diamètre. Toutefois, il arrive fréquemment que sur l'ensemble des couteaux circulaires de la machine, certains s'usent plus vite que d'autres du fait de leur contact sous pression avec la matière du tube, généralement abrasive, et/ou avec le mandrin s'étendant dans le tube. D'autre part, dès le montage, les couteaux neufs peuvent avoir de légères variations de diamètre. De ce fait, tous les couteaux ne possèdent plus le même diamètre et les points de contact ne sont plus alignés, ce qui a pour effet que les couteaux usés ne pénètrent plus ou seulement partiellement dans l'épaisseur de la paroi du tube de sorte que le tube n'est pas coupé ou entièrement coupé à leur niveau. Pour remédier à ce problème, la solution actuelle consiste à démonter les couteaux usés pour en remettre d'autres, ce qui est 20 contraignant pour l'opérateur et nécessite d'arrêter la machine et le processus de coupe. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une machine à couper ou trancher multi-couteaux permettant de compenser l'usure des couteaux, c'est-à-dire de corriger les variations de 25 diamètre d'un couteau à l'autre, sans interrompre le processus de coupe, c'est-à-dire sans nécessiter l'arrêt de la machine et l'enlèvement du ou des couteaux usés. A cet effet, la présente invention a pour objet une machine à couper ou trancher multi-couteaux comprenant un chariot porte-couteaux et 30 une unité moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - une pluralité d'unités de couteau rotatives comprenant chacune un couteau circulaire et une ouverture centrale d'entraînement délimitée par une paroi interne d'entraînement, - un arbre d'entraînement commun auxdites unités de couteaux 35 et mû en rotation au moyen de l'unité moteur, l'arbre d'entraînement traversant axialement les ouvertures centrales d'entraînement et présentant une paroi externe d'entraînement prévue pour coopérer, par contact - 3 - d'entraînement positif, avec la paroi interne d'entraînement de chaque ouverture centrale de sorte à permettre, lorsque ce dernier est mû en rotation, l'entraînement en rotation desdites unités de couteau, - un jeu radial entre la paroi externe d'entraînement de l'arbre d'entraînement et la paroi interne d'entraînement de chaque ouverture centrale d'entraînement, ledit jeu étant prévu pour permettre un mouvement transversal individuel de chaque unité de couteau dans un plan perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à l'arbre d'entraînement tout en permettant le contact d'entraînement positif, - une pluralité d'unités d'actionnement et de guidage montées sur le chariot porte-couteaux et associées chacune à l'une des unités de couteaux en étant liée mécaniquement à cette dernière de sorte à pouvoir agir sur chaque unité de couteau pour la mettre et la guider dans le mouvement transversal individuel. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la figure 1 montre une vue en perspective, côté avant, d'une 20 machine à couper ou trancher multi-couteaux selon la présente invention, dans un mode de réalisation préférentiel des unités d'actionnement et de guidage et des unités de couteau, - la figure 2 montre une vue en perspective, côté arrière, de la machine représentée sur la figure 1, 25 - la figure 3 montre une vue perspective de trois quart d'un ensemble de coupe et de compensation de l'usure des couteaux de la machine représentée sur la figure 1, ledit ensemble étant composé de l'une des unités de couteau rotatives et de l'une des unités d'actionnement et de guidage associée à cette dernière, ainsi que des éléments de support tels que 30 le socle et la pièce support permettant le montage desdites unités sur le chariot porte-couteaux, - la figure 4 montre une autre vue en perspective de trois quart de l'ensemble représenté sur la figure 3, - la figure 5 représente une vue de profil et en coupe de 35 l'ensemble de la machine représentée sur la figure 3 sans le couteau et sans 1' actionneur, -4- - la figure 6 montre une vue en coupe transversale de l'ensemble représenté sur la figure 5, avec le couteau, - la figure 7 montre une vue de profil de l'ensemble représenté sur la figure 3, côté du bras support opposé à celui du couteau, - la figure 8a montre l'ensemble représenté sur la figure 5 avec une première position angulaire de rotation de l'arbre d'entraînement de section polygonale en contact d'entraînement positif avec la paroi interne de l'ouverture centrale d'entraînement de l'unité de couteau, - la figure 8b montre l'ensemble représenté sur la figure 5 avec 10 une deuxième position angulaire de rotation de l'arbre d'entraînement de section polygonale en contact d'entraînement positif avec la paroi interne de l'ouverture centrale d'entraînement de l'unité de couteau, - la figure 8c montre l'ensemble représenté sur la figure 5 avec une troisième position angulaire de rotation de l'arbre d'entraînement de 15 section polygonale sans contact d'entraînement positif avec la paroi interne de l'ouverture centrale d'entraînement de l'unité de couteau. Les figures montrent une machine à couper ou trancher multicouteaux, selon la présente invention, comprenant un chariot porte-couteaux 1 et une unité moteur 3. 20 Conformément à la présente invention une telle machine comprend en outre : - une pluralité d'unités de couteau 2 rotatives comprenant chacune un couteau 2a circulaire et une ouverture centrale d'entraînement 2b délimitée par une paroi interne d'entraînement 2c, et 25 - un arbre d'entraînement 4 commun auxdites unités de couteaux 2 et mû en rotation au moyen de l'unité moteur 3, l'arbre d'entraînement 4 traversant axialement les ouvertures centrales d'entraînement 2a et présentant une paroi externe d'entraînement 4a prévue pour coopérer, par contact d'entraînement positif, avec la paroi interne 30 d'entraînement 2b de chaque ouverture centrale 2b de sorte à permettre, lorsque ce dernier est mû en rotation, l'entraînement en rotation desdites unités de couteau 2, - un jeu radial j entre la paroi externe d'entraînement 4a de l'arbre d'entraînement 4 et la paroi interne d'entraînement 2c de chaque 35 ouverture centrale d'entraînement 2b. Ce jeu radial est prévu pour, ou a pour effet de, permettre un mouvement transversal individuel de chaque unité de couteau 2 dans un - 5 - plan perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à l'arbre d'entraînement 4 tout en permettant le contact d'entraînement positif, ceci de sorte à pouvoir effectuer, pour compenser l'usure des couteaux 2, une correction en ligne du positionnement de chaque couteau 2 usé concerné par rapport à la position des autres couteaux 2 afin d'aligner les bords de coupe de l'ensemble des couteaux. On comprendra que le jeu radial j est un espace séparant la paroi externe 4a d'entraînement de l'arbre 4 et la paroi interne d'entraînement 2c de chaque ouverture centrale d'entraînement 2b. Toujours conformément à la présente invention, la machine comprend en outre une pluralité d'unités d'actionnement et de guidage 5, 6 montées sur le chariot porte-couteaux 1 et associées chacune à l'une des unités de couteaux 2 en étant liée mécaniquement à cette dernière de sorte à pouvoir agir sur chaque unité de couteau 2 pour la mettre et la guider dans le mouvement transversal individuel. De préférence, la paroi externe d'entraînement 4a de l'arbre d'entraînement 4 et la paroi interne d'entraînement 2c de chaque ouverture centrale d'entraînement 2b peuvent présenter chacune une section transversale polygonale, de préférence hexagonale ou avec quatre côtés. Ainsi, le jeu radial j peut être déterminé en adaptant les dimensions de la section transversale de la paroi externe d'entraînement 4a de l'arbre d'entraînement 4 par rapport à celle de la paroi interne d'entraînement 2c de chaque ouverture centrale d'entraînement 2b de sorte qu'il soit laissé un espace libre entre la paroi interne d'entraînement 4a et chaque paroi externe d'entraînement 2c (voir notamment figures 5, 8a, 8b, 8c). Ainsi, dans le cas où lesdites parois externes et interne d'entraînement 4a, 2c présentent chacune une section transversale polygonale, et dans une configuration où l'arbre d'entraînement 4 est centré dans les ouvertures centrales d'entraînement 2b, c'est-à-dire que leurs axes respectifs sont confondus, le jeu radial j peut être déterminé par l'espace libre laissé entre chaque côté de la paroi externe d'entraînement 4a de l'arbre d'entraînement 4 et le côté, situé en regard, de la paroi interne d'entrainement 2c de chaque ouverture centrale d'entraînement 2b (figure 8c). Grâce au jeu radial j ainsi créé, il est alors possible de déplacer transversalement ou de mettre en mouvement transversalement, de préférence perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement, par - 6 - rapport à l'arbre d'entraînement 4, chaque unité de couteau 2, ceci tout en permettant, comme on peut le voir sur les figures 5, 8a et 8b, lors de la rotation de l'arbre d'entraînement 4 l'établissement d'un contact, formant le contact d'entraînement positif, entre la paroi externe d'entraînement 4a polygonale de l'arbre d'entraînement 4 et la paroi interne d'entraînement polygonale 2c de chaque ouverture centrale d'entraînement 2b, ayant pour effet de mettre en rotation chaque unité de couteau 2 rotative. Si on se réfère maintenant aux figures 1, 2, 3, 4 et 7, on peut voir que, dans un mode de réalisation préférentiel de chaque unité d'actionnement et de guidage 5, 6, celle-ci peut comprendre, d'une part, un actionneur 5 pouvant prendre appui sur le chariot porte-couteaux 1 et un bras support 6 pivotant pouvant être monté en pivotement sur le chariot porte-couteaux 1 autour d'un axe 6a parallèle ou sensiblement parallèle à l'arbre d'entraînement 4. En outre l'actionneur 5 de chaque unité d'actionnement et de guidage 5, 6 peut être relié mécaniquement au bras support 6 associé de sorte à pouvoir mettre en mouvement le pivotement de ce dernier. Si on se réfère également à la figure 6, on peut voir que chaque bras support 6 peut comprendre un palier 6b, de préférence un palier à billes ou autre palier analogue, capable d'assurer une liaison pivot entre l'unité de couteau 2 et le bras support 6 associé. A cet effet, chaque unité de couteau 2 peut comprendre une partie de liaison pivot 2d qui peut être traversée axialement par l'ouverture centrale d'entraînement 2b de l'unité de couteau 2 correspondante et être montée en rotation libre dans le palier 6b du bras support 6 associé. Le palier 6b que comprend chaque bras support 6 peut être prévu pour le traverser suivant un axe parallèle à celui de l'arbre d'entraînement 4. On comprendra qu'un tel jeu j autorise ainsi un mouvement ou un déplacement individuel de chaque bras support 6 et donc de chaque unité de couteau 2, indépendamment des autres bras support 6 et unités de couteaux 2, par rapport à l'arbre d'entraînement 4 dans la limite dudit jeu radial. Ce mouvement ou déplacement peut être de faible ampleur mais peut être suffisant pour établir une correction ou une compensation du diamètre du couteau 2a usé de chaque unité de couteau 2 concernée de manière à pouvoir conserver l'alignement des points de contact sur le tube de l'ensemble des couteaux 2. Chaque couteau 2a, usé ou non, peut ainsi pénétrer la matière du tube à couper ou recouper en même temps que les autres couteaux 2a (figures annexées). - 7 - Dans une forme de réalisation préférentielle de l'actionneur 5, celui-ci peut consister en un système de vérin à vis comprenant un moteur électrique 5a, de préférence un motoréducteur, ou autre moteur électrique ou non, une vis d'entraînement 5b mue en rotation par ledit moteur électrique 5a et en un écrou 5c monté, par l'intermédiaire d'une articulation 6c, sur le bras support 6. L'écrou 5c peut être prévu et adapté pour recevoir la vis d'entraînement 5b de sorte que la rotation de cette dernière dans l'écrou 5c, à l'état activé du moteur électrique 5a, a pour effet de faire pivoter le bras support 6 dans la limite du jeu radial j (figures 1, 2, 3, 4, 7). De préférence, comme on peut le voir sur les figures 3, 4 et 7, chaque unité d'actionnement et de guidage 5, 6 peut comprendre en outre un ressort de rappel 6d capable d'exercer une force de rappel sur le bras support 6 permettant de compenser tout jeu résiduel entre la vis 5b et l'écrou Sc. Chaque unité d'actionnement et de guidage 5, 6 peut comprendre en outre une butée 6e réglable formant une butée arrière contre laquelle peut venir en butée le bras support 6a de sorte à permettre une mise en référence du couteau 2. Dans une forme préférentielle de chaque unité de couteau 2, comme on peut le voir sur toutes les figures 3, 5, 6, 7, 8a, 8b, 8c, chaque unité de couteau 2 peut comprendre une broche porte-couteau, formant le cas échéant la partie de liaison 2d montée dans le palier 6b, dans laquelle est pratiquée l'ouverture centrale d'entraînement 2b et sur laquelle peut être monté de façon amovible le couteau 2a de l'unité de couteau 2 correspondante en étant solidaire en rotation de cette dernière. D'autre part, chaque couteau 2a peut être maintenu fixement sur ou contre la broche porte-couteau 2d grâce à un flasque 2e, de préférence à démontage rapide, (figures 1, 2, 4, 6), par exemple au moyen d'une vis de serrage 2g que l'on peut voir sur les figures 4 et 6. De préférence, comme on peut le voir sur les figures annexées et plus particulièrement sur la figure 6, chaque bras support 6 peut comprendre deux côtés latéraux opposés perpendiculaires ou sensiblement perpendiculaires à l'arbre d'entraînement 4 et traversés par le palier 6b suivant un axe parallèle à celui de l'arbre d'entraînement 4. En outre, chaque broche porte-couteau 2d peut comporter une partie centrale formant la partie de liaison montée dans le palier 6b du bras support 6 correspondant et deux parties d'extrémité prolongeant ladite partie centrale, à savoir une première partie et une seconde partie d'extrémité, en s'étendant chacune - 8 - contre l'un des deux côtés latéraux opposés du bras support 6. La première partie d'extrémité peut alors servir à la fixation du couteau 2a sur la broche porte-couteau 2d sur l'un des côtés latéraux du bras support 6, par exemple grâce au flasque 2e capable de venir serrer le couteau 2a contre ou sur ladite 5 première partie d'extrémité. La seconde partie d'extrémité peut être prévue, par exemple, pour recevoir une bague 2f de réglage, permettant notamment de régler le jeu de la broche porte-couteau 2d. Chaque première ou seconde partie d'extrémité peut se prolonger au-delà du palier 6b. En outre, la première partie d'extrémité et/ou la seconde partie d'extrémité de chaque 10 broche porte-couteau 2d, peut comporter un épaulement venant s'appuyer contre le côté correspondant du bras support 6. On peut voir également sur les figures annexées que chaque bras support 6 peut être monté sur le chariot porte-couteau 1 par l'intermédiaire d'un socle 7 pouvant comprendre un palier 7a qui peut être 15 prévu pour recevoir l'axe 6a de pivotement du bras support 6 permettant son pivotement autour dudit axe 6a. En outre, chaque socle 7 peut être prévu pour être mobile afin de pouvoir être déplacé parallèlement à l'arbre d'entraînement 4, par exemple grâce à une glissière formée par un rail 8 fixé sur ou intégré dans le chariot porte-couteau 1 et une rainure 7c 20 pratiquée dans la base du socle 1 et adaptée pour recevoir le rail 8 qui peut être commun à l'ensemble des socles 7. Chaque socle 7 peut ainsi être déplacé librement le long du rail 8, ce qui permet de régler la position de chaque bras support 6 et donc chaque unité de couteau 2. Une vis 7b peut être prévue au niveau de chaque socle 7 pour permettre le bridage de la 25 position de coulissement de ce dernier le long du rail 7a. On peut voir encore sur les figures 1, 2, 3, 4 et 7 que la machine peut comprendre en outre des pièces supports 9 permettant de fixer et de maintenir chaque unité d'actionnement et de guidage 5, 6 sur le chariot porte-couteau 1. Plus particulièrement, elle peut prévoir que chaque 30 actionneur 5, notamment chaque moteur électrique 5a, repose sur la pièce support 9 correspondante en étant fixée solidement sur cette dernière, de préférence sur sa partie haute. Chaque pièce support 9 peut être prévue pour être fixé sur le socle 7. En outre, chaque pièce support 9 peut comporter une première partie de support 9a pouvant servir à la fixation du moteur 35 électrique 5a et une deuxième partie de support 9b formant une bague de guidage de la vis d'entraînement 5b. - 9 - D'autre part, comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le chariot porte-couteaux 1 peut comprendre un palier d'extrémité 10 permettant de recevoir l'extrémité libre de l'arbre d'entraînement 4 connecté par son autre extrémité à l'unité moteur 3. En outre, le chariot porte-couteau 1 peut présenter une surface support lc sur laquelle peuvent être fixées les socles 7, le rail de guidage 8 et le palier d'extrémité 10. Chaque pièce support 9 peut être fixée sur la surface support 10 ou, comme on peut le voir sur les figures 1, 2, 3, 4 et 7 directement sur le socle 7 correspondant. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1) Machine à couper ou trancher multi-couteaux comprenant un chariot porte-couteaux (1) et une unité moteur (3), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - une pluralité d'unités de couteau (2) rotatives comprenant 5 chacune un couteau (2a) circulaire et une ouverture centrale d'entraînement (2b) délimitée par une paroi interne d'entraînement (2c) - un arbre d'entraînement (4) commun auxdites unités de couteaux (2) et mû en rotation au moyen de l'unité moteur (3), l'arbre d'entraînement (4) traversant axialement les ouvertures centrales 10 d'entraînement (2a) et présentant une paroi externe d'entraînement (4a) prévue pour coopérer, par contact d'entraînement positif, avec la paroi interne d'entraînement (2b) de chaque ouverture centrale (2b) de sorte à permettre, lorsque ce dernier est mû en rotation, l'entraînement en rotation desdites unités de couteau (2), 15 - un jeu radial (j) entre la paroi externe d'entraînement (4a) de l'arbre d'entraînement (4) et la paroi interne d'entraînement (2c) de chaque ouverture centrale d'entraînement (2b), ledit jeu étant prévu pour permettre un mouvement transversal individuel de chaque unité de couteau (2) dans un plan perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à l'arbre 20 d'entraînement (4) tout en permettant le contact d'entraînement positif, ce en vue de corriger les variations de diamètre entre les couteaux dues à leur usure, - une pluralité d'unités d'actionnement et de guidage (5, 6) montées sur le chariot porte-couteaux (1) et associées chacune à l'une des 25 unités de couteaux (2) en étant liée mécaniquement à cette dernière de sorte à pouvoir agir sur chaque unité de couteau (2) pour la mettre et la guider dans le mouvement transversal individuel. 2) Machine, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi externe d'entraînement (4a) de l'arbre d'entraînement (4) et la paroi 30 interne d'entraînement (2c) de chaque ouverture centrale d'entraînement (2b) présentent chacune une section transversale polygonale, de préférence avec quatre ou six côtés. 3) Machine, selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que chaque unité d'actionnement et de guidage (5, 6)- 11 - comprend, d'une part, un actionneur (5) prenant appui sur le chariot porte-couteaux (1) et un bras support (6) pivotant monté en pivotement sur le chariot porte-couteaux (1) autour d'un axe (6a) parallèle ou sensiblement parallèle à l'arbre d'entraînement (4), l'actionneur (5) étant relié mécaniquement au bras support (6) de sorte à pouvoir mettre en mouvement le pivotement de ce dernier, chaque bras support (6) comprenant un palier (6b), de préférence un palier à billes, capable d'assurer une liaison pivot entre l'unité de couteau (2) et le bras support (6) associé, et en ce que chaque unité de couteau (2) comprend une partie de liaison pivot (2d) traversée axialement par l'ouverture centrale d'entraînement (2b) de l'unité de couteau (2) correspondante et montée en rotation libre dans le palier (6b) du bras support (6) associé. 4) Machine, selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'actionneur (5) consiste en un système de vérin à vis comprenant un moteur électrique (5a), de préférence un motoréducteur, une vis d'entraînement (5b) mue en rotation par ledit moteur électrique (5a) et un écrou (5c) monté, par l'intermédiaire d'une articulation (6c), sur le bras support (6), ledit écrou (5c) étant prévu et adapté pour recevoir la vis d'entraînement (5b) de sorte que la rotation de cette dernière dans l'écrou (5c), à l'état activé du moteur électrique (5a), a pour effet de faire pivoter le bras support (6) dans la limite du jeu radial (j). 5) Machine, selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque unité d'actionnement et de guidage (5, 6) comprend en outre un ressort de rappel (6d) capable d'exercer une force de rappel sur le bras support (6) permettant de compenser tout jeu résiduel entre la vis (5b) et l'écrou (5c). 6) Machine, selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que chaque unité d'actionnement et de guidage (5, 6) comprend en outre une butée (6e) réglable contre laquelle vient en butée le 30 bras support (6a) de sorte à permettre une mise en référence du couteau (2). 7) Machine, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque unité de couteau (2) comprend une broche porte-couteau, formant le cas échéant la partie de liaison (2d) montée dans le palier (6b), dans laquelle est pratiquée l'ouverture centrale 35 d'entraînement (2b) et en ce que, dans chaque unité de couteau (2), le couteau (2a) est monté de façon amovible sur la broche porte-couteau de l'unité correspondante en étant solidaire en rotation de cette dernière.