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Appareil pour plier des bandes de matière continues telles que du papier.
Cette invention se rapporte aux appareils de pliage et concerne plus particulièrement un appareil de construc- tion perfectionnée pour plier en zig-zag des bandes de matière continue telles que du papier par utilisation d'or- ganes conjugués montés à rotation et munie d'éléments plisseurs et serreurs dont chacun définit une enveloppe cylindrique.
Priorité d'une demande de brevet aux -Jtats-Unis d'Améri- que, déposée 1 13 juin 1963
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Cet appareil perfectionné tel que le prévoit l'inven- tion est caractérisé notamment par la disposition de cha- que élément serreur de façon à former une enveloppe mesu- rant un diamètre plus grand que le diamètre de l'enveloppe de chaque élément plisseur afin d'obliger l'enclumette de l'élément serreur à s'approcher des l'élément plisseur pen- dant l'action de serrage exercée sur la bande de matière 'en cours de pliage.
L'invention est matérialisée notamment dans un appa- reil de pliage comportant un bâti, deux organes tourillonnés dans ce bâti parallèlement et cote à côte, des organes pour faire tournes les organes précédents, des organes pour faire arriver la bande de matière entre lesdits organes, chacun de ces organes étant équipé d'au moins un élément plisseur et d'un élément serreur, ces organes étant orientés de telle sorte l'unt par rapport à l'autre qu'ils placent l'élément plisseur appartenant à un organe en position de plissage de la bande de matière par rapport à l'élément serreur de l'autre organe pour coopérer au pliage de cette bande de matière, le mouvement de chaque organe délimitant une enveloppe cylindrique,
avec cette particularité que l'enveloppe de chaque élément serreur mesure un diamètre supérieur à l'enveloppe de chaque élément plisseur.
L'invention est décrite ci-après en regard des dessins schématiques annexés dans lesquels :-
La fige 1 est une vue en élévation fragmentaire avec coupe partielle d'un appareil de pliage conforme à l'invention comportant deux rouleaux identiques dont chacun est équipé d'éléments serreurs et d'éléments plisseurs en vue d'accomplir l'opération de pliage.
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Les fig. 2 et 3 sont des vues en élévation fragmen- taires dessinées à plus grande échelle du mécanisme à action de came que montre la fig, 1, cette vue montrant les positions des couteaux d'enserrage par rapport aux enclumettes des organes aerreurs.
La fig. 4 est une vue dessinée à plus grande échelle encore d'un fragment de l'équipage d'éléments serreurs et plisseurs, ces deux éléments étant représentés à divers stades de leur coopération pour imposer une pliure 1 la bande.
La fig. 5 est une vue en perspective fragmentaire d'une bande de papier repliée par le mécanisme visible dans les vues précédentes.
La fig. 6 est une vue en plan du dessus fragmentaire du mécanisme fonctionnant par came représenté dans les
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f ig. 2 et 3.
La fig. 7 est une vue en élévation d'extrémité fragmentaire de l'appareil de pliage tel qu'on le voit depuis la ligne 7-7 en fig. 8.
La fig. 8 est une vue en élévation latérale fragmen- taire de ce que montre la fig. 7.
La fig. 9 est une vue d'extrémité schématisée des rouleaux plisseurs supérieur et inférieur, cette vue montrant plus clairement les points de dégagement de la bande de matière qui se trouvent nettement au-dessous des centres de ces rouleaux.
Bien que le déroulement du pliage inverse soit bien connu, il n'est pas inutile de rappeler brièvement ce fonctionnement de façon générale, car cela facilitera la compréhension de l'invention.
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FONCTIONNEMENT GENERAL
Pour conformer le cahier 10 que montre la fig. 5 c'est-à-dire un cahier obtenu en continu par pliage en sig-zag d'une bande de ratière continue 11 (voir la fig.l) on fait passer cette bande 11-entre les rouleaux 12 et 13 en donnant lieu ainsi aux plis alternes 10a, 10b, 10c, etc.. nettement visibles dans la fig. 5.
Le dispositif qui exécute cette opération fait le plus souvent partie d'un autre mécanisme dont une partie sera décrite en détail ci-après. De toute façon, la bande de matière 11 passe entre les rouleaux 12 et 12 (voir la fig. 1). On remarquera que les .rouleaux. visibles dans la fig. 1 ne sont pas des cylindres au sens usuel de oe mot puisqu'on réalité ils ont une section droite quadrangulaire.
Toutefois, comme ils tournent et sont utilisés à la manière de rouleaux ordinaires, on s'est servi de ce mot pour les désigner. Mais ildoit être entendu que d'autres configura- tions peuvent être données à ces rouleaux, la particularité importante étant que chacun d'eux soit équipé d'élé- ments plisseurs et serreurs.
Un élément plisseur est désigné par 14, l'autre est représenté en position de travail, c'est-à-dire de pliage et est désigné dans son ensemble par 15. Ces éléments sont décalés de 1800 dans le "rouleau carré" 12, deux éléments serreurs et Il étant de même décalés de 1800 et égale- ment espacés par rapport aux organes plisseurs 14 et 15.
Le rouleau 13 est également équipé de deux éléments serreurs dont l'un est désigné par 18 et dont l'autre, qui se trouve en position de travail, est désigné dans son ensemble par 19. On voit par la fig. 1 que l'élément plisseur 15 est disposé à proximité de l'élément serreur 12
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pour effectuer une opération de pliage.
De façon analogue à ce qui est représenté pour le rouleau 12, le rouleau 13 est équipé d'une paire d'éléments plisseurs désignés par 20 et 2. Ainsi, pour former une série de plis en zig-zag c'est-à-dire inverses, l'élément plisseur conjugué à l'un des rouleaux coopère avec l'élément serreur conjugué à l'autre rouleau, après quoi l'élément serreur conjugué au premier rouleau coopère avec l'élément plisseur conjugué au second rouleau. On voit par ceci que chaque rouleau doit être pourvu au minimum d'un élément serreur et d'un élément plisseur. Suivant la disposition géométrique qui est permise, un plus grand nombre d'élé- ments plisseurs peut trouver sa place ici comme dans la fig. 1, chaoue rouleau étant équipé de deux éléments plisseurs et de deux éléments serreurs.
Comme visible dans la fig. 2, l'élément serreur 19 comprend une enclumette 22 et un doigt ou couteau 23. Dans la fig. 3, la mâchoire constituée par l'enclumette 22 de l'élément serreur et le couteau 23 se trouvent dans leur position fermée c'est-à-dire dans leur position atteinte à la fin d'un stade de pliage donné.
Pour imprimer son impulsion à l'appareil, des pignons tels que ceux désignés par Si et 25 dans les fig. 7 et 8 sont employés bien que, comme on le conçoit, un autre sys- tème de transmission puisse être prévu pour l'actionnement des rouleaux 12 et 13. Dans la fig. 4, ces pignons sont représentés par les traits interrompus PL24 et PL25 qui représentent respectivement les diamètres primitifs des deux pignons 24 et !2. et qui cent, nouent à la facilité de la compréhension du déroulement de l'opération de pliage.
On remarquera que l'élément plisseur 15 a une longueur
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inférieure au rayon correspondant au cercle priait ¯<%#t z
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tandis que l'élément serreur 19 fait saillie au delà du cercle primitif PL25.C'est là une particularité qui
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différencie ilinv-i4eion des constructions antérieures.
Dans la fig. 4, l'élément plisseur 15 est représenté se mouvant vers la droite et franchissant diverses posi-
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tions désignées par Tl , T2 , T , etc., les positions correspondantes de l'enclumette et du couteau de l'élément
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serreur 1i étant représentées respectivement par à B ko t B2 etc..
On voit clairement par la fig. 4 qu'au cours de l'opérpcion de plissage, l'enclumette 22 'rattrape* la
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face, postérieure de l'élément plisseur 23l$ tandis que le couteau 23 frotte contre la face antérieure de l'élément ,plisseur (voir en particulier les stades opératoires /
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désignés par et T. ). GrAce /oett8 disposition, une machine capable précédemment 4 fonctionner selon une
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vitesse maximum de 75 mètre." environ par minute peut désor- mais fonctionner à une vitesse dépassant 150 mètres par minute.
Comme indiqua dans ce qui précède, dans les constructions antérieures, l'élément plisseur 15 faisant saillie au delà du cercle primitif correspondant, tandis que l'élément serreur 19 ne s'étendait pas aussi loin que le cercle primitif du pignon associé avec ce rouleau.
Ceci impliquait que la vitesse périphérique de l'élément plisseur était supérieure à celle de l'élément serreur, de telle sorte que le premier de ces éléments s'éloignait effecti-
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vement de l'enclumette 22 de l'élément sarrau, et mainte- nait le couteau 23 à l'écart de l'enclumette. Quand, dans les constructions antérieures, l'élément plisseur 15 se
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mouvait à l'écart de l'espace compris entz4'lenclumtte et le couteau, le couteau se fermait brusquement sur l'enclumette en donnant lieu à un .rebondi8,..::;t" r,, ;",,,e qui limitait la v +ec3o "# fonctionnement.
Au contraire, avec la
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présente construction, l'élément plisseur li-"carte de l'intervalle ménagé entre l'enclumette ?,,2,âe l.'lâlent serreur et le couteau 22, de cet organe juste au moment ou cet intervalle se trouve fermé.
ENSEMBLE DE LA CONSTRUCTION
Pour mieux comprendre encore le mode de fonctionnement, on se reportera à la fig. 1 dans laquelle 26 désigne l'ar-
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bre du rouleau 12 et 2± l'arbre du rouleau i±. Ces arbres sont également visibles dans les fig. 7 et 8 où 28 désigne les flasques latéraux qui assurent le support des rouleaux.
A cet effet, ces flasques latéraux 28 sont munis de paliers
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inférieurs tels que 29 et 12 (voir en particulier la fig. 7) dont chacun est équipé d'un socle à ressort, seul le socle
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IL correspondant au palier 2$ étant visible dans la fig. 8.
Le socle Il est fixé amoviblement au palier 2g' au moyen de boulons 32 (voir également la fig. 8).
Chaque flasque latéral 28 est coupé d'une fente telle
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que Il dans laquelle est monté un socle 31. Dans cette fente 33. mais au-dessus du socle à ressort 31 est monté mobile un palier supérieur. Le palier supérieur qui est associe
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avec le palier inférieur est désigné par 3, tandis que le palier supérieur qui est associé au palier inférieur 30
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est désigné par 5. Entre chaque groupe de ces paliers sur- périeurs et inférieurs est interposé un ressort tel que 33a
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(Fig. 8). La position des paliers supérieurs 2i et 25, et par conséquent de l'arbre 26 est déterminée par des vis de calage 36 qui portent contre la face supérieure dos paiera
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supérieurs 11 et 12, Grâce à ce montage, le rouleau supérieur 12 est monté selon une position lui permettant de coopérer avec le rouleau 13.
Pour régler l'ouverture et la fermeture des éléments
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serreurs, c'es1-à-dire pour espacer tout d'abord le couteau 23. de l'enclumqtte 22 et l'amener ensuite en contact, chaque
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rouleau 12, 13 est équipé d'un mécanisme fonctionnant à la manière d'une came. Le mécanisme correspondant au rouleau supérieur 12 est désigné par 37, tandis que celui qui correspond au rouleau inférieur 13 est désigné par 38. Ces deux mécanismes sont clairement visibles dans la vue en élévation qui constitue la fig. 7. Celle-ci montre également un pignon d'entraînement principal 39 fixé à l'extrémité opposée de l'arbre 27 par rapport à celle qui porte le pignon de renvoi !2,. Sur le flasque 28 est également monté un pignon 40 à denture droite qui assure la transmission de la rotation aux rouleaux 12 et 13.
On voit en examinant la fig. 9 que la partie restante du mécanisme à laquelle il a été fait allusion comprend un guide .il et un empilage 42. On conçoit qu'une vaste gamme d'organes débiteurs et évacuateurs peut trouver son emploi ici en fonction de la forme finale du produit à plis inversés qui doit être obtenu. Dans certains cas, il peut même y avoir avantage à prévoir un équipement de perforation ou de poinçonnage en même temps que des presses d'impression ou des éléments semblables.
Le mécanisme fonctionnant à la manière d'une came qui est associé avec l'élément serreur 19 est clairement visible dans les fig. 2, 3 et 6. Si l'on examine tout d'abord les fig. 2 et 3, on voit que la came correspondant au rouleau 13 qui est désignée par 43 et que la partie périphérique travaillante de cette came est le fragment montré dans ces deux vues. Les cames 43 et 43' sont prévues respectivement pour desservir les rouleaux 12 et 13; chacune d'elles comporte une crête destinée à actionner selon le cas alternativement les éléments serreurs 18 et 19 ou 16 et 17.
Comme le montre la fig, 6, la came 43 est fixée au flasque 28 au moyen de boulons et sert à faire pivoter le doigt 23 de l'enclu-
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mette 22 au moyen d'un arbre pivotant ±± \voir en particu- lier les fig. 2, 3 et 6). Cet arbre 45 est aupporté pour pouvoir tourner dans un palier 45a (voir la fig. 2) faisant partie selon le cas du rouleau porteur 12 ou 13.à chaque extrémité, cet arbre 45 est équipé d'un bras culbuteur 46 engendrant l'action de came par l'intermédiaire du mouvement d'un galet 47 qui longe le profil de la came 43.
Pour assurer un équilibre dynamique, chaque arbre pivo- tant est équipé à chaque extrémité d'un bras 46 longeant des cames identiques 43 et 43' prévues sur les côté. opposés de l'appareil comme on le voit clairement par la fig. 7. Les galets 42. sont maintenus en contact avec le pourtour de la came par un ressort 48 (voir en particulier la fig. 2) monté entre le bras 46 et une colonnette 49 faisant saillie hori- zontalement par rapport à chaque extrémité du rouleau 12 ou 13 selon le cas.
Au cours du fonctionnement, l'élément serreur 19, en se déplaçant dans le sens horaire autour de la came fixe 43'. se ferme tout d'abord, c'est-à-dire que le couteau 23 est rapproché de l'enclumette 22 sous l'action du ressort 48 quand le galet de came se trouve dans la partie marquée 50.
Une rotation plus accusée de l'organe 13 amène le galet de came dans la position désignée par 51 où la mâchoire consti- tuée par l'enclumette 22 et le couteau est ouverte. C'est là l'état de fonctionnement représenté par rapport à l'élé- ment serreur 18 dans la fig. 1. La mâchoire constituée par l'élément serreur 18 demeure ouverte jusqu'à ce que le galet associé franchisse la crête 52 de la came 43'.
Comme on le voit plus clairement à l'examen de la fig. 4, le bout 21 de l'enclumette 22 ménage une enveloppe cylindri- que de même que le bout ±± de l'élément plisseur 11. Le. deux enveloppes se trouvent dans une relation telle que le dia-
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mètre de l'enveloppe définie par le bout de l'élément serreur ou de l'enclumette est supérieur au diamètre de l'enveloppe ménagée par le bout de l'élément plisseur.
La disposition des éléments plisseurs et serreurs décrite ci-avant non seulement supprime le fâcheux rebon- dissement qu'on était obligé d'accepter dans les construc- tions antérieures du couteau à la fin d'un cycle de plissage, du fait que l'élément plisseur était animé d'une vitesse linéaire plus grande que l'élément serreur, mais implique en outre la suppression qui est très avantageuse de la vibration ou branlement du couteau 23 quand ce der- nier attaque l'élément plisseur au milieu du cycle de plissa- ge.
Ce phénomène se produit à mi-distance entre les en- droits désignés par B2 et B (voir la fig. 4) c'est-à-dire quand la vitesse relativement plus grande de l'élément ser- reur assure un léger contact entre le couteau 2± et la face antérieure 55 de l'élément plisseur 15, ceci nonobstant la pente du contour de la came comme figuré en 50. Cette appro- che -douce- du couteau aerreur 23, par rapport à l'élément plisseur 15 donne la possibilité d'utiliser un couteau serreur flexible.
Une construction avantageuse comporte à cet égard un couteau tel que celui désigné par 221 en fige 4 dans la- quelle le couteau en acier est équipé d'un parement 23" constitué par une épaisseur(d'environ 3 mm) de polyéthylène.
La flexibilité de ce parement assure un engagement par fric- tion satisfaisant du couteau 23 avec la partie plissée de la bande de matière, ce qui présente un avantage en mainte- nant cette bande à l'état plissé malgré le rappel en arrière de l'élément plisseur 15.
Grâce à l'utilisation d'un couteau flexible établi en polyéthylène, en caoutchouc ou en une matière équivalente,
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une aire de contact plus large entre le couteau et la bande de matière est assurée que quand on n'utilise que le bout d'une lame en métal, ce qui est caractéristique des cons- tructions appartenant à la technique antérieure. Le main- tien du contact etre le couteau et la bande de matière est important si l'on considère que ces appareils de pliage font des plis en zig-zag ou des plis enchevêtrés ou analo- gues ayant une notable largeur, plusieurs bandes ayant les dimensions de lettres étant entraînées simultanément et côte à côte à travers l'appareil.
A titre d'exemple spécifique de l'invention, des rouleaux 12 et 13 ont été établis avec des pignons avec un diamètre primitif égal à 165 mm. environ. Dans chaque cas, l'appareil était employé pour faire un pli égal à 6 à 7 mm et les faces 55 des enclumettes étaient disposées à 30 par rapport à une ligne radiale. Les éléments plisseurs représentés par celui qui est désigné par 15 dans la fig. 4 étaient établis de façon à comporter une face postérieure 56 disposée selon un angle de 15 comme figuré en e. La face antérieure 57 de l'élément plisseur 15 était disposée selon un angle de30 par rapport à la ligne radiale passant par le bout comme montré en 54' dans la représentation T3 de la fig. 4.
Grâce à cette construction, des résultats opti- ma peuvent être obtenus lorsque le bout ±4. de l'élément plisseur est ramené en arrière de 6 à 7 mm. par rapport au cercle primitif du pignon associé 24, tandis que l'élément serreur 19 avance de 12,5 mm.environ au delà du cercle pri- mitif de son pignon associé 25.
Un autre appareil a été construit dans lequel les diamètres primitifs des pignons 24 et 25 étaient de 237@,5 et pour la même géométrie de la face ±5. de l'enclumette et la disposition de la face postérieure 22 de l'élément plisseur en même temps que le même degré de plissement. De même, un
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fonctionnement optimum a été obtenu avec une saillie de
12,5 mm de l'élément serreur au delà du cercle primitif de son pignon et un rappel en arrière de 6 à 7 mm.de l'élément plisseur par rapport au diamètre primitif de son pignon.
Les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis de constater à cet égard que la saillie de l'élément serreur au delà du cercle primitif de son pignon associé et le rappel en arrière de l'élément plisseur par rapport au cer- cle primitif de son propre pignon sont fonction de la rela- tion angulaire des faces de l'enclumette et de l'élément plisseur comme figuré en 55. et 56 et de l'importance du plissement (représenté plus clairement par l'engagement maximum de l'élément plisseur 15 dans la mâchoire ménagée grâce à la configuration de l'enclumette et du couteau au milieu du cycle de plissage comme le montre la configuration désignée par les symboles T3, A3 et B3 dans la fig. 4).
Dans la représentation particulière qui est donnée ici, et en supposant que les angles des faces 55 et 56 représentent respectivement 30 et 15 et que le plissement représente lui-même 6 à 7 mm, si l'élément plisseur n'est pas ramené en arrière, on constate que l'enclumette
22 rattrappe l'élément plisseur en amont de la position cen- trale, c'est-à-dire T3.
Avec un rappel égal à 3 mm. environ de l'élément plisseur 15, l'enclumette vient en contact avec la face postérieure 56 de cet élément après que le point central a été franchi mais avant que la position de traction vers l'extérieur ne soit atteinte comme figuré en T5.Par ailleurs, ai le rappel en arrière de l'élément plisseur représente plus de 6 à 7 mm, il est nécessaire d'augmenter les dimensions de l'appareil, de manière à assurer un arc de déplacement convenablement plat de l'élé- ment Plisseur sans aucun avantage apparent.
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Pour la réalisation pratique de l'appareil tel que le prévoit l'invention, on conçoit que les paramètres qui viennent d'être mentionnés ;relation angulaire des face* 55 et 56 et importance du plissage délimitent l'inter- valle G visible dans la fig. 4.Pour une amplitude de plissage moindre, cet intervalle G peut être plus petit puisque l'élément plisseur pénètre dans la mâchoire consti- tuée par les éléments serreurs en un point voisin du milieu du cycle de plissage.
Une fois l'intervalle G déterminé, les vitesses relatives des éléments plisseurs et serreurs sont établies, puisque l'intervalle G doit disparaître au moment de la traction vers l'extérieur de l'élément plisseur 15 c'est-à-dire immédiatement avant que ne soit atteinte la position désignée par T5 dans la fig. 4.
On conçoit que l'invention se prête à une vaste gamme d'applications comme indiqué précédemment. La bande ou les bandes de matière en cours de plissage peuvent prendre la forme de plis en zig-zag ou enchevêtrés et les axes des rouleaux 12 et 13 peuvent être disposés horizontalement, verticalement ou selon des positions angulaires intermé- diaires. Dans la représentation particulière qui est donnée ici, les axes des arbres 26 et 27 (voir la fig, 8) sont disposés horizontalement.
On voit par la fig. 9 que les points de dégagement de la bande de matière se trouvent nettement au-dessous des lignes centrales des rouleaux plisseurs supérieur et inférieur. Les recherches dont il a été parlé ont permis, en effet, de constater que ce dispositif débiteur permet une notable augmentation de la vitesse de fonctionnement. En outre, le dégagement des éléments serreurs dans le rouleau inférieur 13 peut être assuré légèrement avant l'ouverture de l'élément serreur visible sur la fig. 12 du fait qu'un coude plus accentué est ménagé dans la bande comme figuré
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en 39.
Dans l'illustration donnée, en particulier par la fig. 9, on voit que le point de dégagement sur le rouleau 12 se trouve à environ 45 au delà du point bas tandis que sur le rouleau 13 il est à environ 135 au delà du point haut, c'est-à-dire le point de tangente commune. Le dégage- ment sensiblement simultané opéré dans ces conditions se traduit par une pile compacte puisque le poids de la lon- gueur englobant 90 de la bande de matière fait que cette bande de matière continue tombe pour occuper la position désirée. Le fonctionnement est assuré en donnant un contour convenable aux cames 43.
Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.
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