CH619872A5 - - Google Patents

Description

La présente invention concerne un appareil pour enrouler un flan autour d'un mandrin en vue de former un élément tubulaire cylindrique.

Il existe de nombreux modèles de machines permettant d'enrouler un flan autour d'un mandrin au moyen d'un mécanisme à deux ou trois pétales se repliant avec le flan autour du mandrin. Dans les machines à grande vitesse, les pétales viennent frapper le mandrin à la fin de leurs courses de repliage, ce qui provoque un bruit intense et une usure appréciable. Ce mécanisme a également l'inconvénient de permettre des variations excessives du diamètre des éléments tubulaires ainsi formés. On peut éviter ou minimiser ces inconvénients en employant deux ailettes d'enroulement qui tournent dans des directions opposées autour de l'axe du mandrin pour former le flan en un tube. Cependant, de nouvelles difficultés apparaissent lorsque les deux ailettes partent d'un point intermédiaire de la circonférence du mandrin et se rejoignent près de la soudure, car il faut plaquer l'un des bords du flan avant l'autre contre la surface du mandrin pour assurer un chevauchement correct des bords. A cet effet, on peut commander individuellement chaque ailette au moyen d'un mécanisme à came et levier, mais les cames rotatives sont coûteuses à dessiner et à fabriquer et ne permettent pas les réglages. Le brevet des E.-U.A. N° 3958501 décrit un appareil à ailettes rotatives dont le mécanisme de commande introduit un mouvement perdu dans la rotation de l'une des palettes de façon qu'elle s'immobilise avant la soudure pendant que la seconde ailette continue à tourner. Un tel mécanisme est relativement simple à concevoir, à réaliser et à régler, mais il a l'inconvénient d'être assez bruyant. Le bruit est notamment causé par les chocs de la tringle montée élastiquement qui vient frapper une butée métallique, par les flexions répétées du ressort de montage de la tringle et par les jeux des engrenages.

L'appareil selon la présente invention, tel qu'il est défini dans la revendication 1, a pour but de remédier à ces inconvénients des appareils connus.

Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une vue schématique d'une machine de fabrication de pots utilisant un mécanisme selon la présente invention.

La fig. 2 est une vue en plan et en coupe partielle du mécanisme d'enroulement en position ouverte.

La fig. 3 est une vue en plan et en coupe partielle du mécanisme d'enroulement en position fermée.

La fig. 4 est une vue partielle en élévation et en coupe dans le plan 4-4 de la fig. 2.

La fig. 5 est une coupe dans le plan 5-5 de la fig. 2.

La fig. 6 est une coupe dans le plan 6-6 de la fig. 4.

Sur la fig. 1, des flans de carton plastifié 11 sont extraits un par un d'un magasin 12 pour être transférés à un convoyeur 13 par un distributeur 14. Chaque flan 11 passe dans un dispositif de chauffage 15 qui chauffe les bords longitudinaux à superposer et éventuellement le bord inférieur du pot qui recevra ultérieurement un fond 16. Une tourelle 17 portant une série de mandrins radiaux 18 est montée sur un axe horizontal et tourne pas à pas dans un plan vertical. Les mandrins 18 sont des formes de révolution régulièrement espacées à la périphérie de la tourelle 17. Un distributeur de fonds 19 présente individuellement des fonds 16 devant la face d'extrémité de chaque mandrin 18 qui est munie de moyens de maintien, par exemple un dispositif à dépression. A chaque incrément de rotation de la tourelle 17 dans le sens des aiguilles d'une montre (sur la fig. 1), un mandrin nu 18 est présenté horizontalement dans l'alignement du convoyeur 13 qui amène les flans chauffés 11. Chaque mandrin 18 est équipé d'une pince longitudinale 21 qui se referme pour fixer la partie centrale du flan contre une génératrice du mandrin. Ensuite, la tourelle 17 tourne d'un pas pour amener le mandrin 18 qui porte le flan 11 et le fond 16 devant un dispositif d'enroulement 22. Le dispositif 22 enroule le flan 11 autour du mandrin 18 de manière que ses

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parties chauffées soient superposées et appliquées l'une contre l'autre par un dispositif de pression pendant un temps suffisant pour réaliser le soudage. Le flan 11 est ainsi transformé en un tube de carton 23.

Après une nouvelle rotation de la tourelle 17, le tube 23 est amené devant un dispositif de chauffage 24 qui chauffe les revêtements thermoplastiques de son extrémité et du fond 16. Après une nouvelle rotation de la tourelle 17, le mandrin 18 portant le tube chauffé 23 arrive devant un dispositif de soudage 25 où une pression est appliquée aux parties chauffées du tube 23 et du fond 16 pour réaliser une soudure étanche. Dans une première configuration de pot, le fond 16 peut être un simple disque de carton dont la forme correspond approximativement à celle de l'extrémité du mandrin 18, l'extrémité adjacente du tube 23 étant repliée vers l'intérieur contre le bord du fond 16 pour former la soudure. Un récipient de ce type est décrit dans le brevet des E.-U.A. N° 3369426. Une autre configuration possible utilise des fonds 16 constitués d'un disque central ayant sensiblement le même diamètre que l'extrémité du mandrin 18, et d'un rebord annulaire dirigé vers l'extérieur sensiblement dans le prolongement de la surface latérale du mandrin 18. Dans ce cas, c'est le rebord du fond 16 qui est soudé à l'intérieur du tube 23. Pour obtenir une soudure plus solide, on peut faire dépasser légèrement le tube 23 au-delà du rebord pour replier ensuite la partie en porte à faux derrière le fond de manière que le rebord soit soudé intérieurement et extérieurement. Si nécessaire, la soudure peut être roulée par des moyens classiques. Pour produire des fonds bordés, le distributeur 19 peut comporter un mécanisme de transfert à ventouse entraînant un flan circulaire plan dans une matrice qui forme le rebord juste avant l'application du fond contre l'extrémité du mandrin 18.

Après le soudage du fond du pot, la tourelle 17 tourne d'un nouveau pas et amène le pot 26 au poste d'éjection où la pince 21 est ouverte par un moyen quelconque. On peut concevoir différentes méthodes d'éjection, mais la plus simple consiste à introduire de l'air comprimé dans le pot 26 pour le propulser axiale-ment dans un alvéole aligné d'une étoile de retournement 27. L'étoile 27 tourne pas à pas autour d'un axe horizontal 28 pour amener le pot 26 de sa position horizontale d'éjection à une position verticale fond en bas. Un poussoir 29 transfère le pot 26 latéralement sur un convoyeur de finition 31. En pratique, il peut y avoir deux convoyeurs symétriques de part et d'autre de l'étoile 27 pour recevoir tour à tour des pots transférés à chaque course aller ou retour du poussoir 29.

On voit sur la fig. 4 que le fond 16 constitué d'un disque central 32 et d'un rebord annulaire 33 est maintenu en place sur l'extrémité du mandrin 18 par un canal d'aspiration 34 qui se divise en plusieurs petits passages débouchant dans la face du mandrin. Des lames racleuses 35 et 36 montées élastiquement dans des ailes rotatives 37 et 38 viennent s'appliquer sur la surface extérieure du flan 11 de part et d'autre de la pince 21 lorsque le mandrin 18 est amené au poste d'enroulement. Les ailes 37 et 38 sont animées de mouvements de rotation opposés autour de l'axe longitudinal du mandrin 18 pour enrouler le flan 11 autour de la surface latérale du mandrin jusqu'à ce que l'un de ses bords longitudinaux vienne chevaucher l'autre pour former un tube ouvert 23. Le bord avant de la lame 35 peut être en avance de quelques degrés sur la rotation du bord avant de la lame 36 de façon que le bord gauche du flan soit appliqué le premier contre le mandrin, après quoi le bord droit est appliqué sur le bord gauche par la fin de la rotation de la lame 36. Lorsque les lames 35 et 36 ont achevé leurs mouvements, une tête de soudage 39 commandée par le piston 40 d'un cylindre pneumatique 41 vient appliquer une pression sur les bords chauffés du flan 11 pendant le refroidissement de leurs revêtements thermoplastiques. Le flan 11 est ainsi transformé en un tube de carton 23. Pour la simplicité du dessin, le cylindre 41 est représenté perpendiculaire à la tête de soudage 39 qu'il actionne directement.

En pratique, le cylindre 41 peut être fixé au bâti de la machine dans une position sensiblement parallèle à la tête 39 lorsqu'elle est en position de soudage. Un mécanisme à levier qui est monté sur l'aile 38 actionne la tête 39 par l'intermédiaire d'un plongeur à ressort pour l'amener en position d'actionnement par le piston 40 du cylindre 41. La translation du piston 40 est ainsi convertie en un mouvement radial qui permet d'appliquer la tête de soudage 39 contre les bords superposés du flan 11.

On voit sur les fig. 2 à 6 que le mécanisme d'actionnement du dispositif d'enroulement 22 comprend un chariot mobile 42 qui est porté par des paliers 43 et 44 glissant sur des tiges de guidage 45 et 46 fixées dans un boîtier 47. Les mouvements du chariot sont commandés par un levier oscillant 49 dont l'extrémité forme une chape 50 qui est reliée à une chape 52 par une biellette articulée 51. La chape 52 est elle-même reliée au chariot 42 par l'intermédiaire d'un accouplement 48. Le mouvement oscillant du levier 49 est par exemple commandé par une came rotative du mécanisme d'indexation de la tourelle 17 (non représenté). Le chariot 42 comporte une ouverture centrale 53 qui est allongée dans le sens de son mouvement alternatif. Un arbre 54 est engagé dans l'ouverture 53 dans une position telle que son axe géométrique coïncide avec celui du mandrin 18 qui se trouve au poste d'enroulement (comme sur la fig. 4). Les dimensions longitudinale et transversale de l'ouverture 53 sont suffisantes pour qu'à aucun moment le chariot 42 ne touche l'arbre 54. Un second arbre creux 55 est disposé coaxialement autour de la partie centrale de l'arbre 54 sur des paliers 56 et 57. L'extrémité supérieure de l'arbre 54 est reçue dans un palier 58 qui est fixé dans une traverse 59 s'étendant entre les bords opposés du boîtier 47. Une douille 61 est interposée entre l'arbre creux 55 et un support cylindrique 62 qui est soudé à une seconde traverse 63 s'étendant entre les bords opposés du boîtier 47. On voit sur la fig. 4 que l'aile rotative 37 est fixée à l'extrémité inférieure de l'arbre central 54 par un bras radial 64, alors que l'aile rotative 38 est fixée à l'extrémité inférieure de l'arbre extérieur 55 par un bras radial 65. Les bras 64 et 65 sont immobilisés en rotation sur leurs arbres respectifs par des moyens appropriés, tels que des rainures et des clavettes ou des vis de blocage.

Le chariot 42 comporte également des fentes linéaires 66 et 67 qui s'étendent sur une perpendiculaire à la direction de son mouvement. Un levier 68 solidaire en rotation de l'arbre 54 porte à son extrémité libre un galet 69 monté sur un axe 71 et reçu dans la fente 66 du chariot. De même, un levier 72 solidaire en rotation de l'arbre extérieur 55 porte à son extrémité libre un galet 73 monté sur un axe 74 et reçu dans la fente 67 du chariot. Un palier axial 75 est disposé autour de l'arbre 54 entre le levier 68 et la traverse 59, et un second palier axial 76 est disposé autour de l'arbre 54 entre le levier 68 et le chariot 42. Une première rondelle 77 est disposée autour de l'arbre 54 entre le chariot 42 et l'arbre extérieur 55, et une seconde rondelle 78 est disposée autour de l'arbre 55 entre le levier 72 et le support cylindrique 62.

Sur la coupe de la fig. 6, on voit que la lame racleuse 36 est appliquée contre le flan par un ou plusieurs ressorts 81 logés dans l'aile rotative droite 38. De même, la lame racleuse 35 est appliquée contre le flan par un ou plusieurs ressorts 82 logés dans l'aile rotative gauche 37.

Les lames 35 et 36 sont en un matériau suffisamment souple pour ne pas entamer la surface du flan 11, par exemple en Nylon. Dans un mode de réalisation préféré, la lame 36 est constituée d'une plaque 83 de Nylon de 3,2 mm d'épaisseur ayant un bord de contact semi-cylindrique de 1,6 mm de rayon et montée sur une barre d'acier 84. La lame 35 est constituée d'une plaque de Nylon 85 de même épaisseur que la lame 83, mais formant un rebord perpendiculaire à son extrémité libre, l'autre extrémité étant reçue dans une barre d'acier 86. La plaque 85 est contenue dans un plan sensiblement radial par rapport à l'axe du mandrin 18 et son rebord dépasse d'environ 3,2 mm dans le sens de la rotation de la lame 35 pendant l'opération d'enroulement. Ainsi,

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la face de la lame 35 qui est en contact avec le flan 11 s'étend sur environ 6,4 mm dans le sens circonférentiel. On notera que la lame 83 est montée dans le plan médian de l'aile 38 alors que la lame 85 est décalée en direction du bord avant de l'aile 37. De plus, les ailes 37 et 38 sont disposées de telle manière que l'angle fait par la pince 21 et le bord arrière de la lame 85 est au moins égal, et de préférence légèrement supérieur, à l'angle fait par la pince 21 et le milieu de la lame 83, de sorte que le bord avant du rebord de la lame 85 est en avance de quelques degrés sur le bord avant de la lame 83. Le bord du flan 11 qui est associé à la lame 85 est donc replié le premier sur la surface du mandrin. Le bord avant de la lame 85 dépasse légèrement du bord avant de l'aile 37 pour qu'il y ait un certain intervalle entre cette dernière et la tête de soudage 39 en fin de course d'enroulement.

Lorsque la soudure est refroidie, le mécanisme d'indexation de la tourelle 17 amène le mandrin 18 portant le tube nouvellement formé 23 au poste de soudage du fond, alors qu'un nouveau mandrin 18 portant un flan vierge 11 arrive au poste d'enroulement. Au moment où le mandrin 18 portant le tube 23 quitte le poste d'enroulement, le levier oscillant 49 est actionné pour ramener les ailes 37 et 38 à leurs positions ouvertes dans lesquelles elles permettent l'engagement du mandrin suivant au poste d'enroulement.

Bien que, sur les dessins, les fentes 66 et 67 soient directement formées dans le chariot 42, il est évident qu'on peut utiliser des pièces rapportées de formes convenables rigidement fixées au chariot. De plus, l'orientation perpendiculaire des fentes 66 et 67 est préférable, mais n'est pas la seule possible à condition que la s composante perpendiculaire du mouvement des galets ait une amplitude suffisante. Les fentes 66 et 67 peuvent déboucher dans l'ouverture longitudinale 53 ou, lorsque cette ouverture n'existe pas, former une fente unique. L'alignement des deux fentes sur une même perpendiculaire à la direction du mouvement est io avantageuse du point de vue de l'usinage. Par ailleurs, les galets 69 et 73 peuvent être remplacés par des éléments tels que des coulisseaux. Il est préférable que les galets ou les coulisseaux aient un jeu minimal, mais suffisant pour assurer la liberté de leurs mouvements dans les fentes associées. En pratique, ce jeu 15 peut être de l'ordre de 0,05 mm. Un tel mécanisme produit un mouvement relativement régulier des ailes pendant l'enroulement du flan autour du mandrin par comparaison avec les mécanismes à pétales. Sur les figures, l'arbre 54 traverse le chariot 42 par l'ouverture 53 pour réduire l'encombrement du mécanisme et la 20 longueur des leviers 68 et 72, mais on pourrait aussi bien placer l'arbre 54 en dehors du chariot 42 en employant des leviers plus longs. Finalement, au lieu de fixer les paliers de guidage 43 sous le chariot 42 pour dégager la course du levier 68, on peut les fixer du même côté que les paliers 44 s'il n'y a pas de risques d'interaction.

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Claims (7)

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1. Appareil pour enrouler un flan autour d'un mandrin en vue de former un élément tubulaire cylindrique, l'appareil comprenant un moyen de serrage d'une partie intermédiaire du flan contre une génératrice du mandrin, deux moyens d'enroulement comportant chacun un support et une lame racleuse montée élastiquement dans ledit support de façon à être mobile dans un plan radial par rapport à l'axe longitudinal d'un mandrin présenté en position d'enroulement, les deux moyens d'enroulement étant initialement disposés de façon que leurs lames racleuses soient en contact avec la surface extérieure du flan de part et d'autre du moyen de serrage, un mécanisme de rotation faisant tourner les moyens d'enroulement dans des sens opposés autour de l'axe longitudinal du mandrin pour enrouler le flan sur sa surface extérieure de façon que l'un des bords longitudinaux du flan chevauche son bord opposé, et un dispositif de soudage des bords ainsi superposés pour transformer le flan en un tube ouvert, ledit appareil étant caractérisé en ce que le mécanisme de rotation comprend un chariot guidé en translation, un moyen déplaçant le chariot alternativement sur ses guides, deux arbres coaxiaux sur lesquels les premier et second moyens d'enroulement sont fixés en porte à faux, l'axe commun des deux arbres étant amené en coïncidence avec celui du mandrin pour l'opération d'enroulement, le second arbre étant un tube disposé coaxialement autour du premier, le chariot ayant deux fentes alignées sensiblement perpendiculairement à la direction de son mouvement, la première fente contenant un premier coulisseau relié par un levier au premier arbre pour transformer le mouvement linéaire transversal du coulisseau en un mouvement de rotation dudit premier arbre, la seconde fente contenant un second coulisseau relié par un levier au second arbre pour transformer le mouvement linéaire transversal du coulisseau en un mouvement de rotation dudit second arbre.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chariot comporte en outre une première ouverture pour le passage du premier arbre, ladite ouverture étant allongée dans le sens du mouvement du chariot sur une longueur suffisante pour qu'il n'y ait aucun contact entre le chariot et le premier arbre.

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REVENDICATIONS

3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde fentes sont rectilignes et alignées sur une perpendiculaire à la direction du mouvement du chariot.

4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de rotation est réalisé de manière que l'une des lames racleuses appuie sur le flan en un point dont la position angulaire est en avance sur celle du point de contact de l'autre lame racleuse de façon que l'un des bords longitudinaux du flan soit appliqué avant l'autre contre la surface du mandrin, l'autre bord étant appliqué sur le premier par la seconde lame racleuse.

5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chariot est une plaque dans laquelle sont découpées les première et seconde fentes.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque constituant le chariot comporte une première ouverture pour le passage du premier arbre, ladite ouverture étant suffisamment allongée dans le sens du mouvement alternatif du chariot pour éviter toute interaction entre le chariot et le premier arbre.

7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des lames racleuses a une section générale en L avec un rebord perpendiculaire dirigé dans le sens de la course d'enroulement de la lame, le bord avant du rebord étant en avance sur le bord avant de l'autre lame pendant la course d'enroulement de façon que l'un des bords longitudinaux du flan soit appliqué d'abord contre la surface du mandrin par la lame à rebord, l'autre bord longitudinal du flan étant appliqué sur le premier par l'autre lame.