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Pour la comptabilité moderne et la technique des machines à car- 'tes poinçonnées, il est important que les perforations de trous et les perfo- rations de pliage soient précises en ce qui concerne leur forme et leur empla- cement afin que les trous correspondants viennent se placer les uns en re- gard des autres quand les feuilles de papier sont pliées ou empilées les unes au-dessus des autres pour la production simultanée de plusieurs copies au carbone. Conformément à la méthode de perforation usuelle, les trous sont formés en enlevant, par poinçonnage, les parties correspondantes du papier à l'aide de poinçons perforateurs. Il est également connu de former des per - forations d'arrachement en faisant des incisions dans le papier à l'aide de couteaux, auquel cas on n'enlève pas de matière de la feuille de papier.
La méthode de poinçonnage présente, .*en plus des difficultés de fabrication, certaines difficultés en ce qui concerne la possibilité de former des trous avec des bords nets. De plus, on a constaté qu'il est difficile, à l'aide de la méthode de poinçonnage, de former.des perforations de pliage qui soient exactement perpendiculaires aux bords des feuilles de papier définitives.
Ces imperfections dans les feuilles définitives ou les empilages formés avec celles-ci, provoquent souvent des arrêts de fonctionnement des machines de comptabilité et analogues.
L'invention a pour but d'écarter les inconvénients susindiqués. L' objet de l'invention est,en substance ,caractérisé par le fait que le papier est mis en contact avec une patrice dont les parties en relief ont des faces d'extrémité dont la forme correspond à celle des trous à perforer, les par- ties du papier, qui prennent appui sur ces faces d'extrémité, étant enlevées par un ou plusieurs outils propres à détacher des copeaux de papier pendant que le papier et la patrice'se déplacent ensemble par rapport aux outils.
La patrice a, de préférence, la forme d'un rouleau rotatif, la bande de pa- pier étant entraînée autour dudit rouleau dans une position dans laquelle elle repose sur ses parties en relief et étant soumise à l'action d'un ou de plusieurs outils rotatifs établis à poste fixe et constitués, de pré- férence, par des fraises ou des couteaux rotatifs dont les lames tranchan- tes sont obliqués par rapport à l'axe de rotation. L'enlèvement de la ma- tière en papier peut également avoir lieu par un effet de raclage ou de meulage, par exemple à l'aide d'une meule cylindrique. Généralement, on peut utiliser n'importe quel outil par lequel la matière en papier peut être enlevée sous forme de copeaux ou analogues.
Le rouleau formant la patrice et l'outil tournent, de préférence, dans des sens opposés, de-sorte que le papier et les arêtes tranchantes agissent sur celui-ci se déplacent dans le même sens, l'outil tournant à une.vitesse multiple de celle.du'rouleau for- mant la patrice. Les parties en relief, supportant le papier, ont de préfé- rence la forme de doigts ou d'ergots établis sur la face cylindrique du rou- leau,la forme de leurs faces d'extrémité correspondant à celle des trous à perforer et ces faces se trouvant sur des surfaces cylindriques coaxiales au rouleau.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, une machine per- foratrice établie conformément à l'invention.
- la figure 1 montre, en élévation, les emplacements mutuels des organes faisant partie de la machine perforatrice établie selon l'invention; - les figures 2 et 3 montrent, à plus grande échelle et en coupe,, des phases différentes de la formation des trous; - la figure 4 montre, en élévation, un outil en forme de fraise, pour enlever des copeaux de papier, - la figure 5 montre, en coupe axiale, le rouleau formant la pa- trice et la fraise.
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Sur la figure 1, une bande de papier 2 est déroulée d'une bobine 1 et passe sur un rouleau fou 3 avant de contourner la périphérie de la sur- face cylindrique 5 de la patrice 4. Celle-ci porte des petits doigts et/ou ergots 6, faisant saillie sur la face du rouleau et occupant des positions correspondant à celles des trous que l'on veut percer dans la bande de papier 2, ces doigts ou ergots ayant des surfaces d'extrémité dont la forme corres- pond à celle des trous à perforer. Les ergots ont une hauteur, par rapport à la surface du rouleau, qui est seulement un peu plus grande, par exemple de 1,1 mm, que l'épaisseur du papier, cette hauteur étant exagérée sur le des- sin. Pour l'exemple montré, les ergots ont une forme conique, leur section transversale allant en diminuant vers l'extérieur.
Le papier repose donc, en partie, sur les extrémités libres desdits doigts ou ergots et, en partie, sur les portions de surface cylindrique de la patrice qui se trouvent entre les ergots. La patrice 4 tourne dans le sens indiqué par la flèche 7 et entraîne la bande de papier 2 en tournant.
Pendant la rotation de la patrice 4, la bande de papier rencontre d'abord une fraise cylindrique 8 avec des arêtes tranchantes ou couteaux 9 (figure 4) disposés suivant des hélices, pour agir sur les parties de la bande de papier qui reposent sur lesdits ergots 6. La fraise 8 tourne dans le sens indiqué par la flèche 10 et sa vitesse périphérique est plusieurs fois plus grande que celle de la patrice 4 les parties périphériques de la fraise 8 et de la patrice 4 tournant dans le même sens.
La distance entre les arêtes tranchantes de la fraise et les faces d'extrémité 11 des ergots est choisie de manière telle que les lames tranchantes 9 de la fraise 8 pé- nètrent dans le papier sur une profondeur correspondant à environ neuf dixièmes de l'épaisseur du papier, Un dispositif, pour régler avec précision la fraise par rapport à la face d'extrémité des ergots, est décrit plus loin à l'aide de la figure 5'
On voit sur la figure 2 que la face d'extrémité 11 des ergots 6, qui se trouvent en regard de la fraise 8, fait, partie d'une surface cylindri- que coaxiale à l'axe de la patrice 4:- La face 'd'extrémité 11 comporte une cavité 12, en forme de cuvette, délimitée par une partie marginale annulai- re 13 de ladite face.
Quand une des lames tranchantes 9 rencontre d'abord la bande de papier 2, cette rencontre a lieu à gauche de l'ergot 6 (figure 2).
La lame pénètre dans le papier et atteint la profondeur de pénétration la plus grande quand elle passe par le plan dans lequel se trouvent les axes de patrice 4 et de la fraise 8. Pendant que lalame tranchante 9 continue à tourner dans le sens de la flèche 10, elle enlève un copeau en laissant sub- sister un bord déchiré 14 dans la bande de papier. La lame tranchante suivan- te attaque immédiatement à droite de la première entaille, puisque l'ergot . s'est alors déplacé quelque peu vers la gauche dans le sens de la flèche 7.
Ces opérations de découpage continuent jusqu'à ce que l'ergot 6 et la partie correspondante de la bande de papier aient dépassé la zone dans laquelle tra- vaille la fraise.Comme dit plus haut, les lames tranchantes pénètrent dans le papier sur une profondeur correspondant à peu près aux neuf dixièmes de l'épaisseur de celui-ci, cequi affaiblit le papier, de sorte que les fibres restantes sont arrachées en même temps que les copeaux détachés,laissant ainsi subsister des trous dégagés. La cavité 12 a pour but de réduire le travail de découpage effectif, la totalité de la partie du papier se trou- vant en regard de l'ergot n'étant pas découpée mais seulement la partie du papier reposant sur la face annulaire 13.
Après que le papier a été percé à l'aide de la fraise 8, les bords du trou doivent être égalisés par l'enlèvement des résidus des fibresqui subsiste@auxbordset forment une frange de fibres arrachées orientées oblique- ment vers l'avant dans le sens du mouvement du papier. A cet effet, on a recours à une autre fraise 15 occupant une position décalée angulairement
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vers l'avant par rapport à la patrice 4. Cette fraise est analogue àla frai- se 8 mais elle tourne en sens inverse approximativement à la même vitesse an- gulaire que la fraise 8.
Dans la position montrée sur la figure 3, l'ergo't
6 et la partie correspondante du papier ont avancé vers la fraise 15 par sui- te de la rotation'de la patrice 4' Les lames tranchantes 16 tournent dans le sens montré par la flèche 17, c'est-à-dire vers les résidus de fibres qui subsistent aux bords du trou, ces résidus étant découpés en même temps que le bord déchiré 14 formé auparavant. Les bords sont ainsi débarrassés complètement des fibres qui y adhèrent.
Par cette opération de 'découpe, les bords du trou sont coupés obliquement de manière à former des parties marginales 17a, quelque peu af- faiblies, à l'extérieur de la face d'extrémité 11, comme visible sur la fi- figure 3. Pour renforcer les bords du trou et pour leur donner leurs dimen- sions définitives, le papier est refoulé, à l'aide d'un rouleau formant matri- ce 18, dont la surface cylindrique 19 porte un revêtement en une matière élastique, vers l'intérieur contre la face cylindrique 5 du rouleau 4. Les faces latérales 19a des ergots sont légèrements coniques et leurs dimensions sont telles que leur base corresponde à la surface des trous de perforation définitifs. En serrant la bande de papier contre la face cylindrique du rou- leau 4, les bords affaiblis'17a des trous sont refoulés vers l'extérieur con- tre et dans les parties voisines du papier.
A cause de la pression puissante avec laquelle la matrice 18 appuie sur le rouleau 4, les parties marginales des trous de perforation deviennent entièrement lisses, A cause des compres- sions, effectuées simultanément des bords, ces parties marginales ont une résistance notablement plue grande que celle obtenue par un poinçonnage. Le rouleau 18 a le même diamètre que le rouleau 4 et est, de préférence, relié à celui-ci par une transmission à engrenages indiquée en traits mixtes 20.
Quand l'opération de pressage est terminée, la bande de papier 2 s'écarte du rouleau 4 et des ergots 6 et suit la surface du rouleau formant matrice 19 sur à peu près la moitié de sa périphérie, après quoi elle est enroulée ou pliée de la manière usuelle.
Des perforations de pliage peuvent être obtenues de manière similai- re en établissant une rangée de pointes sur la face cylindrique du rouleau formant patrice, cette rangée de pointes étant parallèle à l'axe de rotation de celui-ci et les pointes faisant saillie sur la face cylindrique 5 sur une longueur égale à la hauteur des ergots 6. Afin que ces perforations de plia- ge soient exactement perpendiculaires à la bande de papier définitive, on a recours à deux couteaux fixes 21 (figure 1) écartés l'un de l'autre d'une distance égale à lalargeur de la bande de papier définitive.
Ces couteaux pénètrent dans les ergots 22,23 (figure 5) Ménagées dans la face 5 du rou- leau et découpent la bande de papier initiale d'une manière nette le long de deux plans parallèles,, perpendiculaires à l'axe du rouleau 4, les bords de la bande devenant ainsi parallèles entre-eux et exactement perpendiculai- res à la rangée de trous. On obtient ainsi l'avantage considérable que les déplacements latéraux et les torsions possibles de la bande de papier initi-- ale n'ont aucune influence nuisible sur les dimensions et la répartition des trous de la bande de papier définitive.
En vue de maintenir des tolérances étroites entre les lames tran- chantes 9, 16 et les faces terminales 11 des ergots 6, certaines mesures doivent âtre prises en ce qui concerne le montage des fraises par rapport au rouleau formant patrice. La figure 5 montre comment ce montage a lieu en pratique.
Des tourillons 25, pour l'arbre 26du rouleau formant patrice 4, sont logés dans un châssis 24. L'arbre 29 de la fraise 8 est monté, d'une manière analogue, dans des tourillons 28 qui, à leur tour, sont logés dans les ouvertures excentrées d'anneaux 27 logés dans le châssis 24 et réglables
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dans différentes positions angulaires. Quand on fait tourner simultanément, les deux anneaux 27, on peut faire varier la distance entre les lames tran- chantes 9 et les faces d'extrémité des ergots 6. Toutefois, à cause du jeu, pratiquement inévitable, dans les tourillons 25, 28, un jeu réglable, entre les lames tranchantes et les ergots, ne peut être maintenu pendant le mou- vement angulaire quelle que soit la perfection des dimensions de ces lames tranchantes et des ergots.
Pour cette raison, des roulements à billes ou à rouleaux 30 sont établis entre le rouleau 4 et la fraise 8, ces roulements comprenant des cages 31 meulées avec précision par rapport à l'axe de la fraise. Ces cages peuvent rouler sur des chemins 32 montés sur les extrémités du rouleau 4 et meulées exactement par rapport à l'axe du rouleau. La hau- teur des chemins de roulement 32 au-dessus de la face 5 du rouleau et la distance des cages 31 à la face cylindrique de la fraise sont choisies de manière telle que l'on obtienne le jeu voulu entre les lames tranchantes et les ergots quand les positions 31 sont régléespar les anneaux excentrés 27, de manière à prendre appui sur les chemins de roulement 32.
Comme les cages des roulements de la fraise sont serrées avec une pression contre les chemins de roulement du rouleau 4, tous les mouvements, qui sans cela pour- raient se produire par suite d'un jeu dans les tourillons 25 et 28, sont en substance éliminés entre la fraise et le rouleau.
Les chemins de roulement 32 sont un peu plus larges que les cages 31, afin que la même surface de roulement soit conservée même dans le cas d'un déplacement axial de la fraise.,-Un tel déplacement de la fraise est parfois nécessaire pour obtenir une mesure plus uniforme des couteaux ou arêtes tranchantes. Ce déplacement peut se faire à la main ou automatiquement.
Dans ce dernier cas, la fraise peut être animée d'un mouvement de va-et-vient dans le sens axial.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'applica- tion, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverse parties ayant plus spécialement été indiqués, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes Par exemple, la patrice peut être plane au lieu d'être cylin- drique pour pouvoir perforer des feuilles de papier et, dans ce cas, les fraises sont déplaçables par rapport à la patrice fixe ou cette dernière ainsi que la feuille de papier peuvent être déplacées ensemble par rapport aux fraises fixes.
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For modern bookkeeping and punch card machine technology, it is important that the hole punches and the bend punctures are precise with regard to their shape and location so that the corresponding holes come in. facing each other when sheets of paper are folded or stacked on top of each other for the simultaneous production of multiple carbon copies. In accordance with the usual perforation method, the holes are formed by removing, by punching, the corresponding parts of the paper using perforating punches. It is also known to form tear-off perforations by making incisions in the paper using knives, in which case material is not removed from the sheet of paper.
The punching method presents, in addition to the manufacturing difficulties, some difficulties with regard to the possibility of forming holes with sharp edges. In addition, it has been found that it is difficult, using the punching method, to form fold perforations which are exactly perpendicular to the edges of the final sheets of paper.
These imperfections in the final sheets or the stacks formed therewith often cause downtime of accounting machines and the like.
The object of the invention is to eliminate the aforementioned drawbacks. The object of the invention is, in substance, characterized by the fact that the paper is brought into contact with a patrice, the raised parts of which have end faces whose shape corresponds to that of the holes to be punched, the par - Ties of the paper, which bear on these end faces, being removed by one or more tools suitable for detaching paper chips while the paper and the patrice'se move together relative to the tools.
The patrice preferably has the form of a rotating roll, the paper web being driven around said roll in a position in which it rests on its raised parts and being subjected to the action of one or more. several rotary tools established at a fixed position and preferably made up of milling cutters or rotary knives whose cutting blades are oblique with respect to the axis of rotation. The removal of the paper material can also take place by a scraping or grinding effect, for example using a cylindrical grinding wheel. Generally, any tool can be used by which the paper material can be removed in the form of chips or the like.
The roller forming the patrice and the tool preferably rotate in opposite directions, so that the paper and the cutting edges acting on it move in the same direction with the tool rotating at a multiple speed. that of the roll forming the patrice. The raised parts, supporting the paper, preferably have the shape of fingers or lugs established on the cylindrical face of the roll, the shape of their end faces corresponding to that of the holes to be punched and these faces. lying on cylindrical surfaces coaxial with the roller.
The accompanying drawings show, by way of example, a perforating machine established in accordance with the invention.
- Figure 1 shows, in elevation, the mutual locations of the organs forming part of the perforating machine established according to the invention; - Figures 2 and 3 show, on a larger scale and in section, different phases of the formation of the holes; - Figure 4 shows, in elevation, a tool in the form of a cutter, for removing paper chips, - Figure 5 shows, in axial section, the roller forming the die and the cutter.
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In FIG. 1, a strip of paper 2 is unwound from a reel 1 and passes over an idle roll 3 before going around the periphery of the cylindrical surface 5 of the patrice 4. The latter wears little fingers and / or lugs 6, protruding from the face of the roller and occupying positions corresponding to those of the holes which it is desired to drill in the strip of paper 2, these fingers or lugs having end surfaces whose shape corresponds to that of the holes to be drilled. The lugs have a height, relative to the surface of the roll, which is only a little greater, for example 1.1 mm, than the thickness of the paper, this height being exaggerated on the drawing. For the example shown, the lugs have a conical shape, their cross section decreasing towards the outside.
The paper therefore rests, in part, on the free ends of said fingers or lugs and, in part, on the portions of the cylindrical surface of the patrice which are located between the lugs. The patrice 4 turns in the direction indicated by the arrow 7 and drives the strip of paper 2 by turning.
During the rotation of the patrice 4, the strip of paper first meets a cylindrical cutter 8 with cutting edges or knives 9 (figure 4) arranged in helices, to act on the parts of the strip of paper which rest on said lugs 6. The cutter 8 rotates in the direction indicated by the arrow 10 and its peripheral speed is several times greater than that of the patrice 4, the peripheral parts of the cutter 8 and of the patrice 4 rotating in the same direction.
The distance between the cutting edges of the cutter and the end faces 11 of the lugs is chosen such that the cutting blades 9 of the cutter 8 penetrate the paper to a depth corresponding to about nine tenths of the thickness. paper, A device for accurately adjusting the cutter relative to the end face of the lugs, is described below with the aid of Figure 5 '
It can be seen in FIG. 2 that the end face 11 of the lugs 6, which are located opposite the cutter 8, forms part of a cylindrical surface coaxial with the axis of the patrice 4: - The face 'end 11 comprises a cavity 12, in the form of a cup, delimited by an annular marginal part 13 of said face.
When one of the cutting blades 9 first meets the strip of paper 2, this meeting takes place to the left of the lug 6 (FIG. 2).
The blade penetrates the paper and reaches the greatest penetration depth when it passes through the plane in which the axes of patrice 4 and cutter 8 are located. While the cutting blade 9 continues to rotate in the direction of the arrow 10, it removes a chip leaving a torn edge 14 in the paper web. The following sharp blade attacks immediately to the right of the first notch, since the lug. has then moved somewhat to the left in the direction of arrow 7.
These cutting operations continue until the lug 6 and the corresponding part of the paper web have passed the zone in which the cutter is working. As said above, the sharp blades penetrate the paper to a depth corresponding to roughly nine tenths of the thickness thereof, which weakens the paper, so that the remaining fibers are torn off along with the detached chips, thus leaving open holes. The purpose of the cavity 12 is to reduce the effective cutting work, the whole of the part of the paper located opposite the pin not being cut but only the part of the paper resting on the annular face 13.
After the paper has been pierced with the aid of the cutter 8, the edges of the hole should be leveled by removing the residue of the fibers which remain at the edges and form a fringe of torn fibers oriented obliquely forward in the direction of paper movement. For this purpose, use is made of another cutter 15 occupying an angularly offset position.
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forward with respect to patrice 4. This cutter is similar to cutter 8 but it rotates in the opposite direction at approximately the same angular speed as cutter 8.
In the position shown in figure 3, the ergo't
6 and the corresponding part of the paper have advanced towards the cutter 15 by following the rotation of the patrice 4 'The cutting blades 16 rotate in the direction shown by the arrow 17, that is to say towards the residue fibers which remain at the edges of the hole, these residues being cut at the same time as the torn edge 14 formed previously. The edges are thus completely freed of fibers which adhere to them.
By this cutting operation, the edges of the hole are cut obliquely so as to form marginal portions 17a, somewhat weakened, on the outside of the end face 11, as shown in Fig. 3. In order to reinforce the edges of the hole and to give them their final dimensions, the paper is pushed back, by means of a roll forming a die 18, the cylindrical surface of which 19 bears a coating of an elastic material, towards the bottom. 'interior against the cylindrical face 5 of the roller 4. The lateral faces 19a of the lugs are slightly conical and their dimensions are such that their base corresponds to the surface of the final perforation holes. By clamping the strip of paper against the cylindrical face of the roll 4, the weakened edges of the holes are forced outward against and into neighboring parts of the paper.
Because of the powerful pressure with which the die 18 presses against the roller 4, the marginal parts of the punch holes become entirely smooth. Due to the compressions, carried out simultaneously at the edges, these marginal parts have a considerably greater strength than that obtained by punching. Roller 18 has the same diameter as roll 4 and is preferably connected thereto by a gear transmission shown in phantom 20.
When the pressing operation is completed, the paper web 2 moves away from the roll 4 and the lugs 6 and follows the surface of the die roll 19 about half of its periphery, after which it is wound up or folded. in the usual way.
Folding perforations can be obtained in a similar manner by establishing a row of points on the cylindrical face of the roller forming the patrice, this row of points being parallel to the axis of rotation thereof and the points projecting on the cylindrical face 5 over a length equal to the height of the lugs 6. In order for these folding perforations to be exactly perpendicular to the final strip of paper, two fixed knives 21 (FIG. 1) are used, spaced one apart the other by a distance equal to the width of the final paper strip.
These knives penetrate into the lugs 22, 23 (figure 5) provided in the face 5 of the roll and cut the initial strip of paper in a clean manner along two parallel planes, perpendicular to the axis of the roll 4. , the edges of the strip thus becoming mutually parallel and exactly perpendicular to the row of holes. The considerable advantage is thus obtained that the lateral displacements and possible twists of the initial paper web have no detrimental influence on the dimensions and the distribution of the holes of the final paper web.
In order to maintain close tolerances between the cutting blades 9, 16 and the end faces 11 of the lugs 6, certain measures must be taken with regard to the mounting of the cutters relative to the patrice roller. Figure 5 shows how this assembly takes place in practice.
Trunnions 25, for the shaft 26 of the patrice roller 4, are housed in a frame 24. The shaft 29 of the cutter 8 is mounted, in a similar manner, in trunnions 28 which, in turn, are housed. in the eccentric openings of rings 27 housed in the frame 24 and adjustable
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in different angular positions. When the two rings 27 are rotated simultaneously, the distance between the cutting blades 9 and the end faces of the pins 6 can be varied. However, because of the play, which is practically inevitable, in the journals 25, 28 , an adjustable clearance between the cutting blades and the lugs cannot be maintained during the angular movement regardless of the perfection of the dimensions of these cutting blades and the lugs.
For this reason, ball or roller bearings 30 are established between the roller 4 and the cutter 8, these bearings comprising cages 31 precisely ground with respect to the axis of the cutter. These cages can roll on tracks 32 mounted on the ends of the roller 4 and ground exactly with respect to the axis of the roller. The height of the raceways 32 above the face 5 of the roller and the distance of the cages 31 from the cylindrical face of the milling cutter are chosen such that the desired clearance is obtained between the cutting blades and the cutters. lugs when the positions 31 are adjusted by the eccentric rings 27, so as to bear on the raceways 32.
As the bearing cages of the cutter are clamped with pressure against the raceways of the roller 4, all movements, which otherwise could occur due to play in the journals 25 and 28, are in substance eliminated between the cutter and the roller.
The raceways 32 are a little wider than the cages 31, so that the same rolling surface is maintained even in the case of an axial displacement of the cutter., - Such a movement of the cutter is sometimes necessary to obtain a more uniform measurement of knives or sharp edges. This movement can be done by hand or automatically.
In the latter case, the cutter may be driven by a reciprocating movement in the axial direction.
As goes without saying and as it follows moreover already from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts. having been more specially indicated, it embraces, on the contrary, all the variants.For example, the patrice can be plane instead of being cylindrical in order to be able to perforate sheets of paper and, in this case, the cutters can be moved by relative to the fixed patrice or the latter and the sheet of paper can be moved together relative to the fixed cutters.