EP1719591A1 - Procédé de façonnage d'une matière en bande ou en plaque et presse pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de façonnage d'une matière en bande ou en plaque et presse pour la mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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EP1719591A1
EP1719591A1 EP05405334A EP05405334A EP1719591A1 EP 1719591 A1 EP1719591 A1 EP 1719591A1 EP 05405334 A EP05405334 A EP 05405334A EP 05405334 A EP05405334 A EP 05405334A EP 1719591 A1 EP1719591 A1 EP 1719591A1
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EP
European Patent Office
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press
bed base
curvilinear
plane
cutting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05405334A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Rebeaud
André Vessaz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bobst Mex SA
Original Assignee
Bobst SA
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Filing date
Publication date
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Priority to CA002545317A priority patent/CA2545317A1/fr
Priority to CN200610077678A priority patent/CN100595057C/zh
Priority to KR1020060039635A priority patent/KR100740485B1/ko
Priority to AU2006201831A priority patent/AU2006201831A1/en
Priority to RU2006114821/02A priority patent/RU2319605C1/ru
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/12—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis
    • B26D1/25—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member
    • B26D1/26—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis substantially perpendicular to the line of cut
    • B26D1/30—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis substantially perpendicular to the line of cut with limited pivotal movement to effect cut
    • B26D1/305—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis substantially perpendicular to the line of cut with limited pivotal movement to effect cut for thin material, e.g. for sheets, strips or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/40—Cutting-out; Stamping-out using a press, e.g. of the ram type
    • B26F2001/402—Cutting-out; Stamping-out using a press, e.g. of the ram type curvilinear cutting presses, i.e. the stroke comprising an overlay of a linear and a curved movement

Definitions

  • the subject of the present invention is a process for forming a strip or plate material by compression between an upper bed base and a lower bed base, as well as a forming press for carrying out said method.
  • Such presses are known in particular in the field of converting paper or cardboard for the manufacture of eg folding boxes.
  • a first type of press works the material of paper or cardboard by flat forming between two plates, one fixed and the other mobile as described for example in the document EP0681892 .
  • the fixed plate is constituted by an upper bed base secured to the frame of the machine.
  • the cutting tool mounted on this fixed plate consists of a board provided with a multitude of knives for cutting and pressing the material into a desired shape.
  • This board is generally known as a form to be cut by a person skilled in the art.
  • the movable turntable is constituted by a lower bed base secured to a supporting structure.
  • the lower bed is animated by a vertical rhythmic movement.
  • the lower bed base is fixed while the upper bed base is movable and animated with a vertical clocked movement. This periodic movement compresses the material worked between the two plates and thus cut and / or repress in a brief operation on its entire surface.
  • a second type of presses known today refers to the rotary shaping of the material worked between two rolls pressurized against each other.
  • the upper cylinder generally comprises a circular cutting tool whose development corresponds to the shape that is wants to cut.
  • the lower cylinder is a smooth cylinder acting as a cylindrical anvil. Such a machine is illustrated for example in the document EP1331054 .
  • a third type of presses implements an upper plane bed and a movable lower bed base of curvilinear shape. Thanks to the rounded surface of the mobile bed, the cutting of the material is carried out gradually by the movement of the lower bed base which, in its movement, rolls against the cutting plane of the fixed upper bed.
  • Such a curvilinear cutting press is described in more detail in the document GB914637 .
  • the object of the present invention is to remedy, at least in part, the above-mentioned drawbacks so that on the one hand it is no longer necessary to resort to the so-called putting operation, and on the other hand that the force required for shaping tools to be as constant as possible to prevent premature deterioration of these tools.
  • the subject of the present invention is a process for forming a strip or plate material, in accordance with claim 1, as well as a press for carrying out this method, in accordance with what is stated in claim 4.
  • upstream and downstream will be defined with reference to the direction of movement of the material in a strip or plate, as illustrated by an arrow D in the figures. This material moves from upstream to downstream, following the main axis of the machine in a movement clocked by periodic stops. Also, we define the terms longitudinal and transverse to the main axis of the machine. In the same way, we will call the upper and lower bedspreads the set of elements that are on both sides of the material and allow to shape it, so as not to weigh down the description by mentioning construction details without direct relationship with invention and well known to those skilled in the art.
  • FIG. 1 a press 1 for the work of a material 2, in strip or plate, moving in accordance with the direction of movement illustrated by the arrow D.
  • longitudinal X On either side of the axis scrolling plane.
  • longitudinal X are an upper bed base 10 and a lower bed base 20.
  • Each of these bed bases being connected to a bearing structure 11 and 21, respectively.
  • the supporting structure of the upper bed base 10 will consist of the frame of the press 1, while that of the lower bed base 20 will be composed of bodies that support and allow the movement of this bed base with respect to a cross member 30.
  • the latter serving as base or base for the press.
  • the fixed upper bed base is disposed slightly above the material passage plane 2. It is equipped with a forming tool 3, which is called the form to be cut in the case of a press intended for cutting and pressing the worked material.
  • a forming tool 3 which is called the form to be cut in the case of a press intended for cutting and pressing the worked material.
  • On this form to be cut are arranged a plurality of shaping members 5 of the material 2, thus secured to the upper beam, plus generally from one of the bedsteads 10, 20 or at least one of them.
  • forming members 5 consist for example of cutting knives and / or pressers arranged between rubbers or other strips of resilient material 4. These strips are both intended to protect the knives and provide a surface of support and maintenance of the material when it is pressurized by the two sommiers.
  • the transverse line located at the height of the knife furthest downstream with respect to the direction of travel D of the material is called the first thread f1. Conversely, the transverse line located at the height of the last knife upstream is called last f2 net.
  • the lower bed base 20 acquires a relatively complex vertical and cutting movement, part of which allows its working surface 25 to roll against the upper bed base 10.
  • the material and the shape to be cut are sandwiched between these two bases, the material being traversed by the cutting nets on which rolls the work surface.
  • the direction of rolling of the movable bed is indicated in FIG. 1 by the arrow R which, during the compression of the material 2, pivots preferably downstream upstream and vice versa when the mobile bed is lowered to allow the scrolling again. momentary of the material worked.
  • the reciprocating movement of the tilting of the working surface 25 is illustrated in this same figure by mixed lines 25 '.
  • the curvilinear cutting technique makes it possible to use forces that are much less important than those required to obtain the same result from a machine intended for flat cutting. Moreover the pressure exerted is generally less important. Indeed, in a machine using the flat cutting technique, a minimum pressure must be ensured at any point of cutting or crushing on the entire surface of the material to be worked. A greater average pressure is then exerted in order to be certain that the minimum pressure is applied in all points which increases the forces involved.
  • the curvilinear cutting technique of rolling the work surface on the cutting nets, the cutting surface at a given moment is lower and the forces involved are thus considerably reduced.
  • a forming press using the method according to the invention can therefore be substantially lighter than existing machines using a cutting and flattening process flat.
  • the driving device and the frame can then be redefined and undersized with respect to those of a flatbed forming machine.
  • a press according to the invention is therefore less expensive to produce, transport and install.
  • the curvilinear cutting and curving forming presses according to the state of the art are all based on the same principle as flat-forming presses.
  • the frame and the bed bases are designed as being the most rigid possible, so as to undergo the least deformation possible during shaping.
  • FIG. 5 gives an illustration, in the form of diagrams, of the notions of forces, stiffness and deformations involved in the supporting structure 11 and in the upper bed base 10, as a function of the position of the force F generated by the compression lower bed base 20 against the upper bed base. This figure will help to better understand the reasons why curvilinear cutting machines known to the state of the technicians saw their shaping tools wear out abnormally.
  • the schematic representation of this figure derives from a modeling of the elastic resistances calculated in a curvilinear cutting press such as that described with reference to FIG. 1. Due to the curvilinear movement of the movable bed, the force F exerted by this The mattress thus moves downstream upstream along the longitudinal axis X during the time required for shaping the material.
  • FIG. 5 The diagram shown on the left-hand part of FIG. 5 represents an upper bed base of the prior art in the form of a rigid beam connected at these ends to its supporting structure, namely to the frame of the press.
  • this frame still has a certain intrinsic elasticity when it is subjected to a strong constraint. Behaving like a spring, it therefore has a certain intrinsic rigidity K built .
  • This stiffness is quite similar to the constant of a spring K m which is determined by the ratio between the increase of the applied force F and the resulting elongation ⁇ L.
  • the elongation ⁇ L 1 , ⁇ L 2 will correspond to the deformation of the frame, under the action of the force F 1 , F 2 applied to it, with respect to its state at rest corresponding to the withdrawal of the lower bed.
  • the shaping method according to the present invention comprises a phase of intentional and essentially unidirectional elastic deformation, of a structure of at least one of the sommiers, during the compression phase of the material between the sommiers.
  • these deformations are oriented substantially perpendicularly to the work surface. It will be noted that the intentional nature of these deformations clearly aims at differentiating them from involuntary deformations, as it exists within this same structure in the transverse or longitudinal directions in particular. Also, the mention of the adverb essentially aims to clarify that the deformations undergone are very largely unidirectional.
  • FIG. 5 illustrates the reaction of an upper bed base of a shaping press according to the invention. the present invention, connected at both ends to a rigid supporting structure.
  • the upper bed base 10 is able to undergo intensional elastic deformations, substantially perpendicular to the work surface, thanks to the flexibility of its structure.
  • its intrinsic stiffness K will vary between its ends along the longitudinal axis X.
  • the stiffness, or elastic resistance of the upper bed base 10 will be higher at its ends in an intermediate position between them.
  • the variation of its stiffness best compensates for the increase in stiffness illustrated in the diagram on the left, we obtain a final stiffness almost constant as illustrated by the last diagram to the right of
  • the force applied to the forming members 5 of such a press 1 no longer undergoes large fluctuations, but is on the contrary as constant as possible during shaping of the material.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the structure 12 of the upper bed base 10 shown in FIG. perspective in a view from above. It will be noted that this structure is elastic and anisotropic so that it allows its deformation only along the longitudinal axis X, in a direction perpendicular to the working surface.
  • transverse deformations will be minimized as much as possible by means of reinforcing members 13 of this structure, and in particular by virtue of their positioning relative to the longitudinal axis X of travel.
  • these reinforcing members are on the one hand arranged in a substantially transverse orientation relative to this axis, and on the other hand erected on their edge, against a sole 14, and then present in this same orientation the best possible resistance to flexion.
  • these reinforcing members consist of ribs connected at their ends to the side walls of the press frame, either directly or indirectly via side plates 15. It should be noted in this connection that this connection can be made of different way and that, for example, it is not necessary that it be established over the entire height of the rib.
  • the thicknesses, the heights, the shapes or the profiles of the reinforcing members 13 can vary so as to influence the bending of the upper bed base 10 as a function of the position, along the longitudinal axis X, the force that is applied by the lower bed base 20.
  • the spacing between these reinforcing members is also a factor of influence, as a possible defect of voluntary perpendicularity with respect to the longitudinal axis of travel of the material.
  • the connection or attachment of the edge of the reinforcement member 13 to the sole 14 may also have a particular shape so as to influence the behavior of the upper bed base when it is flexed. As illustrated in Figure 2, this sole is preferably not directly attached to the side plates 15.
  • the structure 12 is advantageously neither closed nor provided with crossed ribs intended to deliberately prevent this flexion.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment of the structure 22 of the lower bed base 20, shown in perspective in a view from below.
  • This embodiment and its characteristics are similar to those described above with reference to the upper bed base 10.
  • this structure will be found the same organs as those that make up the structure 21, namely reinforcing members 23, a sole 24 and side plates 25, except that due to the mobility of the lower bed base 20, the latter will of course not be connected to the frame of the press 1.
  • FIG. 4 shows, in a longitudinal sectional view, a second embodiment of the structure 12 of one of the bed bases, in particular of the upper bed base 10.
  • this structure is not not necessarily open and does not include any reinforcing member of the rib type.
  • the desired elastic deformations are obtained by the arrangement, in the bed base, of an elastic sole 6 variable stiffness. This stiffness or variable elastic resistance can be produced by varying the thickness of the elastic sole 6 in a chosen direction, namely essentially in the direction of the longitudinal axis X.
  • the forming tool 3 is preferably arranged either directly against the elastic sole 6 in order to benefit from its intensional deformations, either by means of a support plate 7 which is able to support the aforesaid deformations without ever leaving the elastic domain of the material constituting it.
  • the structure 12, 22 of the or one of the bed bases 10, 20 of the press 1 is formed of at least one member with variable stiffness and that this member may consist of said elastic sole 6 by example, but also reinforcing members 13, 23 as described above.
  • the same reasoning can be made for the intrinsic stiffnesses involved in the lower bed base 20.
  • the structures of the lower and upper bed bases are dimensioned so that the sum intrinsic stiffness in these beds and in their supporting structures 11, 12 is such that it is close to a value that is constant during the rolling of the mobile bed against the fixed bed.
  • the two mattresses 10, 20 each have an intentionally deformable elastic structure and undergo conjugated intensional deformations.
  • the radius of curvature at any point of the curvilinear working surface is greater than or equal to five times the working distance between the first and the last thread, which makes it possible to smooth the variations of stress on the compressed material by increasing the width of the compressed area.
  • the present invention makes it possible to completely eliminate the needling operation required in ordinary flat-forming presses. This deletion allows on the one hand to reduce the preparation time of the machine, and on the other hand allows the accomplishment of these tasks by less qualified personnel.
  • the present invention makes it possible to benefit to the maximum from the advantages of curvilinear shaping by allowing the use of lighter presses, which reduces nuisance and costs, while sparing the tools of premature wear. As a result, not only is the life of these tools prolonged, but also the quality of the cutting and the creasing of the material are improved compared to those obtained in ordinary platen presses.

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Abstract

Procédé de façonnage curviligne d'une matière (2) en bande ou en plaque par compression entre un sommier supérieur (10) et un sommier inférieur (20). Ces sommiers sont reliés chacun à une structure portante (11, 21) et travaillent conjointement de part et d'autre du plan de défilement de la matière (2) le long d'un axe longitudinal (X). Le procédé comprend, lors de la phase de compression, une phase de déformation élastique intentionnelle essentiellement unidirectionnelle d'une structure (12, 22) d'un desdits sommiers (10, 20).

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé de façonnage d'une matière en bande ou en plaque par compression entre un sommier supérieur et un sommier inférieur, ainsi qu'une presse de façonnage pour la mise en oeuvre dudit procédé.
  • De telles presses sont connues notamment dans le domaine de la transformation du papier ou du carton pour la confection par exemple de boîtes pliantes.
  • Un premier type de presses, bien connues de l'homme du métier, travaille la matière en papier ou en carton par façonnage à plat entre deux platines, l'une fixe et l'autre mobile comme décrit par exemple dans le document EP0681892 . La platine fixe est constituée par un sommier supérieur rendu solidaire du bâti de la machine. Pour les presses à découper, l'outil tranchant monté sur cette platine fixe est constitué d'une planche pourvue d'une multitude de couteaux pour le découpage et le refoulage de la matière selon une forme désirée. Cette planche est généralement connue sous le nom de forme à découper par l'homme du métier. Pourvue de contre-parties jouant le rôle d'une enclume et d'empreintes négatives pour les couteaux ou filets refouleurs, la platine mobile est quant à elle constituée par un sommier inférieur solidaire d'une structure portante. Dans la version décrite par le document EP0681892 , le sommier inférieur est animé d'un mouvement vertical cadencé. Dans d'autres versions connues, le sommier inférieur est fixe alors que le sommier supérieur est mobile et animé d'un mouvement vertical cadencé. Ce mouvement périodique permet de comprimer la matière travaillée entre les deux platines et ainsi de la découper et/ou de la refouler en une brève opération sur toute sa surface.
  • Pour pouvoir réaliser le découpage à plat d'une surface équivalente à celle d'une platine de découpage, il est nécessaire de mettre en jeu des forces de compression considérables. Afin de ne pas obtenir la destruction rapide de l'affûtage des couteaux de la forme à découper, il convient également de veiller à ce que ces couteaux ne viennent pas plus que nécessaire buter contre l'enclume pour découper la matière prise en sandwich entre les deux platines. En fonction de l'épaisseur et du genre de matière façonnée, il conviendra d'apporter différents réglages dont l'un consiste à affiner la qualité du découpage en agissant sur la hauteur des couteaux aux endroits où cette matière n'a pas été suffisamment bien découpée. Pour ce faire, le conducteur de la machine disposera une feuille, appelée feuille de mise, placée au dos des couteaux de la forme à découper. Cette feuille de mise est destinée à recevoir de petits morceaux de bande adhésive aux endroits susmentionnés. Ainsi, lors de la compression de la matière entre les deux sommiers, le façonnage de cette dernière sera amélioré par la variation de la hauteur de l'arête tranchante des couteaux par rapport à la semelle du sommier supérieur.
  • Un des inconvénients de cette pratique réside dans le fait que cette opération, dite de mise, est relativement longue et nécessite plusieurs essais successifs jusqu'à obtenir un résultat satisfaisant. Le temps voué à cette opération correspond actuellement à la plus longue opération de préparation de la machine pour un nouveau travail. Pour de petites séries, ce temps non négligeable contribue donc au renchérissement des coûts de production.
  • Un deuxième type de presses connues à ce jour se réfère au façonnage rotatif de la matière travaillée entre deux cylindres mis en pression l'un contre l'autre. Le cylindre supérieur comprend généralement un outil de coupe circulaire dont le développement correspond à la forme que l'on souhaite découper. Le cylindre inférieur est un cylindre lisse faisant office d'enclume cylindrique. Une telle machine est illustrée par exemple dans le document EP1331054 .
  • Un troisième type de presses met en oeuvre un sommier supérieur plan et un sommier inférieur mobile de forme curviligne. Grâce à la surface arrondie du sommier mobile, le découpage de la matière s'effectue progressivement par le déplacement du sommier inférieur qui, dans son mouvement, roule contre le plan de découpage du sommier supérieur fixe. Une telle presse de découpage curviligne est décrite plus en détail dans le document GB914637 .
  • Si cette dernière méthode de découpage permet avantageusement de réduire la force nécessaire pour le façonnage de la matière, en revanche il a été constaté que les couteaux de la forme à découper, solidaire de la platine supérieure, s'usaient rapidement et ceci de manière non uniforme. En effet, on a remarqué que l'affûtage des couteaux situés dans la partie médiane de la forme à découper se détériorait beaucoup plus rapidement que celui des couteaux agencés dans les extrémités amont et aval de cet outil. Cette anomalie découle essentiellement du mode de découpage curviligne dans lequel les forces mises en jeu sont deux fois plus importantes dans la partie médiane de la platine qu'en ses extrémités supportées par la structure mobile du sommier inférieur. Ces inconvénients entraînent le remplacement fréquent des couteaux, incite à la production d'articles de moins bonne qualité et requièrent de nombreux arrêts machine pour la remise en état de la forme à découper. Du point de vue des spécialistes de ce domaine, ce sont ces principales raisons qui empêchèrent le développement des presses de façonnage curviligne, lesquelles n'ont finalement jamais fonctionné à satisfaction contrairement aux presses des deux autres types faisant appel au découpage à plat et au découpage rotatif.
  • Le but de la présente invention vise à remédier, au moins en partie, aux inconvénients précités de façon à ce que d'une part il ne soit plus nécessaire de recourir à l'opération dite de mise, et d'autre part que la force nécessaire appliquée aux outils de façonnage soit aussi constante que possible pour éviter toute détérioration prématurée de ces outils.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de façonnage d'une matière en bande ou en plaque, conformément à ce qu'énonce la revendication 1, ainsi qu'une presse pour la mise en oeuvre de ce procédé, conformément à ce qu'énonce la revendication 4.
  • L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation préféré, pris à titre nullement limitatif et illustré par les figures annexées dans lesquelles:
    • La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un mode de réalisation d'une presse conforme à l'invention.
    • La figure 2 est une vue schématique en perspective d'un sommier supérieur d'une presse, vu depuis le dessus.
    • La figure 3 est une vue schématique en perspective d'un sommier inférieur d'une presse, vu depuis le dessous.
    • La figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un sommier formé d'une structure selon un second mode de réalisation.
    • La figure 5 est une représentation schématique sous forme de trois diagrammes illustrant respectivement les raideurs dans la structure portante d'un sommier indéformable, la raideur dans un sommier intentionnellement déformable et la combinaison de ces raideurs telle qu'elles apparaissent dans la presse de la présente invention.
  • D'un point de vue terminologique, et pour éviter toute confusion dans la description qui va suivre, on définira les termes amont et aval en référence au sens de déplacement de la matière en bande ou en plaque, tel qu'illustré par une flèche D dans les figures. Cette matière se déplace d'amont en aval, en suivant l'axe principal de la machine dans un mouvement cadencé par des arrêts périodiques. Aussi, on définira les termes longitudinal et transversal par rapport à l'axe principal de la machine. De même on appellera sommier supérieur et sommier inférieur l'ensemble des éléments qui se trouvent de part et d'autre de la matière et permettent de la façonner, ceci afin de ne pas alourdir la description en mentionnant des détails de construction sans rapport direct avec l'invention et bien connus de la personne du métier.
  • Dans la figure 1 est illustrée une presse 1 pour le travail d'une matière 2, en bande ou en plaque, en défilement conformément au sens de déplacement illustré par la flèche D. De part et d'autre du plan de défilement d'axe longitudinal X, se trouvent un sommier supérieur 10 et un sommier inférieur 20. Chacun de ces sommiers étant relié à une structure portante 11 et 21, respectivement. La structure portante du sommier supérieur 10 sera constituée du bâti de la presse 1, alors que celle du sommier inférieur 20 sera composée des organes qui soutiennent et permettent la mise en mouvement de ce sommier par rapport à une traverse 30. Cette dernière faisant office de socle ou d'embase pour la presse.
  • Le sommier supérieur fixe est disposé peu au-dessus du plan de passage de la matière 2. Il est équipé d'un outil de façonnage 3, lequel est appelé forme à découper dans le cas d'une presse destinée au découpage et refoulage de la matière travaillée. Sur cette forme à découper sont agencés une pluralité d'organes de façonnage 5 de la matière 2, rendus ainsi solidaires du sommier supérieur, plus généralement d'un des sommiers 10, 20 ou d'au moins l'un d'entre eux. Typiquement, de tels organes de façonnage 5 sont constitués par exemple de couteaux découpeurs et/ou refouleurs disposés entre des caoutchoucs ou autres bandes de matière résiliente 4. Ces bandes ont à la fois pour but de protéger les couteaux et de fournir une surface d'appui et de maintien de la matière lorsqu'elle est mise en pression par les deux sommiers. La ligne transversale située à la hauteur du couteau le plus en aval par rapport au sens de déplacement D de la matière est appelée 1er filet f1. A l'inverse, la ligne transversale située à la hauteur du dernier couteau le plus en amont est appelée dernier filet f2.
  • Grâce à la structure portante 21, formée par exemple de cames 22 et de galets 26, le sommier inférieur 20 acquiert un mouvement vertical et fauchant, relativement complexe, dont une partie permet à sa surface de travail 25 de rouler en appui contre le sommier supérieur 10. La matière et la forme à découper sont prises en sandwich entre ces deux sommiers, la matière étant traversée par les filets à découper sur lesquels roule la surface de travail. Le sens de roulement du sommier mobile est indiqué dans la figure 1 par la flèche R qui, lors de la compression de la matière 2, pivote de préférence d'aval en amont et inversement lorsque le sommier mobile est rabaissé pour autoriser à nouveau le défilement momentané de la matière travaillée.
  • Le mouvement alternatif du basculement de la surface de travail 25 est illustré dans cette même figure par des traits mixtes 25'. Grâce à ce mouvement, la matière 2 est découpée progressivement tout en évitant tout gondolement éventuel de cette dernière. La technique de découpage curviligne permet de mettre en jeu des forces nettement moins importantes que celles qui sont nécessaires pour obtenir le même résultat à partir d'une machine prévue pour le découpage à plat. De plus la pression exercée est généralement moins importante. En effet dans une machine utilisant la technique de découpage à plat, une pression minimale doit être assurée en tout point de découpe ou de refoulage sur l'ensemble de la surface de la matière à travailler. Une pression moyenne plus importante est alors exercée afin d'être certain que la pression minimale soit bien appliquée en tout point ce qui augmente d'autant les forces mises en jeu. La technique de découpe curviligne consistant à faire rouler la surface de travail sur les filets à découper, la surface de coupe à un instant donné est plus faible et les forces mises en jeu sont ainsi considérablement réduites.
  • Une presse de façonnage mettant en oeuvre le procédé selon l'invention peut donc être sensiblement plus légère que les machines existantes utilisant un procédé de découpe et de refoulage à plat. Le dispositif d'entraînement et le bâti peuvent alors être redéfinis et sous-dimensionnés par rapport à ceux d'une machine de façonnage à plat. Une presse selon l'invention est donc moins chère à produire, à transporter et à installer.
  • Les presses de façonnage de découpe et de refoulage curviligne selon l'état de la technique sont toutes basées sur le même principe que les presses de façonnage à plat. Ainsi, dans ces presses, le bâti et les sommiers sont-ils conçus comme étant les plus rigides possible, de façon à subir le moins de déformations possible lors du façonnage.
  • La figure 5 donne une illustration, sous forme de diagrammes, des notions de forces, de raideurs et de déformations mises en jeu dans la structure portante 11 et dans le sommier supérieur 10, en fonction de la position de la force F générée par la compression du sommier inférieur 20 contre le sommier supérieur. Cette figure permettra notamment de mieux comprendre les raisons pour lesquelles les machines de découpage curviligne connues de l'état de la technique voyaient leurs outils de façonnage s'user de manière anormale.
  • La représentation schématique de cette figure découle d'une modélisation des résistances élastiques calculées dans une presse de découpage curviligne telle que celle qui a été décrite en référence à la figure 1. En raison du mouvement curviligne du sommier mobile, la force F exercée par ce sommier se déplace donc d'aval en amont le long de l'axe longitudinal X durant le temps que nécessite le façonnage de la matière.
  • Le schéma illustré sur la partie gauche de la figure 5, représente un sommier supérieur de l'art antérieur sous la forme d'une poutre rigide liée en ces extrémités à sa structure portante, à savoir au bâti de la presse. Bien qu'étant a priori non flexible, ce bâti présente malgré tout une certaine élasticité intrinsèque lors qu'il est soumis à une forte contrainte. Se comportant comme un ressort, il possède de ce fait une certaine raideur intrinsèque Kbâti. Cette raideur est tout à fait similaire à la constante d'un ressort Km qui est déterminée par le rapport entre l'augmentation de la force appliquée F et l'allongement résultant ΔL. Dans notre cas, l'allongement ΔL1, ΔL2 correspondra à la déformation du bâti, sous l'action de la force F1, F2 qui lui est appliquée, par rapport à son état au repos correspondant au retrait du sommier inférieur.
  • En se référant toujours au graphique de gauche qui illustre la variation de la raideur Kbâti en fonction de la position de la force F sur l'axe longitudinal X, on remarquera que cette raideur augmente progressivement dès l'instant où le sommier inférieur entre en action pour découper la matière. Cette progression continue jusqu'à un maximum qui se trouve à mi-chemin de sa course curviligne le long du sommier supérieur. Ensuite cette raideur diminue progressivement de la même façon qu'elle a augmenté, jusqu'à revenir à la valeur initiale. Du fait que la résultante de deux raideurs mises en parallèles corresponde à la somme de ces raideurs, la valeur maximale équivaut donc au double de la valeur initiale. La force correspondante appliquée sur les couteaux situés à mi-chemin entre le premier filer f1 et le dernier filet f2 vaut donc également le double de celle appliquée aux extrémités de la forme à découper. C'est la raison pour laquelle les couteaux des outils associés aux machines de l'art antérieur s'usaient à la fois trop rapidement et de manière non uniforme.
  • Afin de résoudre ce problème, le procédé de façonnage selon la présente invention, comporte une phase de déformation élastique intentionnelle et essentiellement unidirectionnelle, d'une structure d'au moins l'un des sommiers, lors de la phase de compression de la matière entre les sommiers. Avantageusement, ces déformations sont orientées essentiellement perpendiculairement à la surface de travail. On notera que le caractère intentionnel de ces déformations a clairement pour but de les différentier des déformations involontaires, comme il en existe au sein de cette même structure dans les sens transversal ou longitudinal notamment. Aussi, la mention de l'adverbe essentiellement vise à préciser que les déformations subies sont très majoritairement unidirectionnelles.
  • En termes de forces, de déformation et de raideurs, le procédé de façonnage selon l'invention est illustré dans les deux diagrammes suivants de la figure 5. Le diagramme central illustre la réaction d'un sommier supérieur 10 d'une presse de façonnage selon la présente invention, relié à ses deux extrémités à une structure portante rigide.
  • Dans cet exemple, le sommier supérieur 10 est capable de subir des déformations élastiques intensionnelles, essentiellement perpendiculaires à la surface de travail, grâce à la flexibilité de sa structure. Ainsi, sa raideur intrinsèque K variera entre ses extrémités le long de l'axe longitudinal X. La raideur, ou résistance élastique du sommier supérieur 10, sera plus élevée en ses extrémités qu'en une position intermédiaire située entre celles-ci. En dimensionnant correctement la structure 12 du sommier supérieur 10, la variation de sa raideur compense au mieux l'augmentation de raideur illustrée dans le diagramme de gauche, on obtient une raideur finale quasi constante telle qu'illustrée par le dernier diagramme situé à droite de la figure 5. Ainsi, la force appliquée sur les organes de façonnage 5 d'une telle presse 1 ne subit plus de grandes fluctuations, mais est au contraire aussi constante que possible au cours du façonnage de la matière.
  • Des modélisations par ordinateur ont permis de comparer les forces mises en jeu le long d'une série de couteaux d'une forme à découper montée une première fois sur une presse à platines ordinaire, puis une autre fois sur une presse conforme à l'invention. Les résultats ont montré que le ratio entre la force minimum et la force maximum relevées sur tous les points de mesure dans une presse de découpage curviligne, conforme à la présente invention, est au moins cinq fois meilleur que dans le cas d'un découpage avec une presse ordinaire. Cela a permis de mettre en évidence la nette amélioration de la régularité de la force de façonnage sur l'ensemble de la surface de la forme à découper.
  • D'un point de vue pratique, on notera que la compensation de la raideur a pour résultat de procurer une force par unité de longueur des organes de façonnage 5, notamment des couteaux, quasi constante au cours du roulement du sommier mobile contre le sommier fixe. Le quasi constance de cette force n'a réellement d'intérêt que dans la plage située entre le premier filet f1 et le dernier filet f2. Ainsi, on pourrait également se contenter d'obtenir une compensation effective limitée à cette seule plage.
  • La figure 2 montre un mode de réalisation de la structure 12 du sommier supérieur 10 représenté en perspective dans une vue de dessus. On remarquera que cette structure est élastique et anisotrope de sorte qu'elle n'autorise sa déformation que le long de l'axe longitudinal X, dans un sens perpendiculaire à la surface de travail.
  • Ainsi, les déformations transversales seront autant que possible minimisées grâce à des organes de renforcement 13 de cette structure, et en particulier grâce à leur positionnement par rapport à l'axe longitudinal X de défilement.
  • Avantageusement, ces organes de renforcement sont d'une part disposés dans une orientation sensiblement transversale par rapport à cet axe, et d'autre part dressés sur leur arête, contre une semelle 14, et présentent alors dans cette même orientation la meilleure résistance possible à la flexion. De préférence, ces organes de renforcement sont constitués de nervures reliées en leurs extrémités aux parois latérales du bâti de la presse, soit directement, soit indirectement par l'intermédiaire de plaques latérales 15. On notera à ce propos que cette liaison peut être réalisée de différente manière et que, par exemple, il n'est pas nécessaire qu'elle soit établie sur toute la hauteur de la nervure.
  • Aussi, on remarquera sur la figure 2 que les épaisseurs, les hauteurs, les formes ou les profils des organes de renforcement 13 peuvent varier de manière à influencer la flexion du sommier supérieur 10 en fonction de la position, sur l'axe longitudinal X, de la force qui est appliquée par le sommier inférieur 20. L'espacement entre ces organes de renforcement est également un facteur d'influence, tout comme un éventuel défaut de perpendicularité volontaire par rapport à l'axe longitudinal de défilement de la matière. De manière analogue, on mentionnera que le raccordement ou le rattachement de l'arête de l'organe de renforcement 13 à la semelle 14 peut également avoir une forme particulière de manière à influencer le comportement du sommier supérieur lorsqu'il est mis en flexion. Comme, illustré sur la figure 2, cette semelle n'est de préférence pas directement rattachée aux plaques latérales 15. Afin de permettre la seule flexion du sommier dans le sens longitudinal, la structure 12 est avantageusement ni fermée, ni pourvue de nervures croisées destinées à empêcher volontairement cette flexion.
  • En référence à la figure 3, cette dernière illustre un mode de réalisation de la structure 22 du sommier inférieur 20, représenté en perspective dans une vue depuis dessous. Ce mode de réalisation et ses caractéristiques sont analogues à celles décrites précédemment en référence au sommier supérieur 10. Ainsi, on retrouvera dans cette structure les mêmes organes que ceux qui composent la structure 21, à savoir des organes de renforcement 23, une semelle 24 et des plaques latérales 25, à l'exception du fait qu'en raison de la mobilité du sommier inférieur 20, ces dernières ne seront bien entendu pas reliées au bâti de la presse 1.
  • La figure 4 montre, dans une vue en coupe longitudinale, un second mode de réalisation de la structure 12 d'un des sommiers, en particulier du sommier supérieur 10. Contrairement à celle décrite dans le mode de réalisation précédent, cette structure n'est pas nécessairement ouverte et ne comprend aucun organe de renforcement du type nervures. Dans cette structure, les déformations élastiques souhaitées sont obtenues par l'agencement, dans le sommier, d'une semelle élastique 6 à raideur variable. Cette raideur ou résistance élastique variable, peut être produite par le biais de la variation de l'épaisseur de la semelle élastique 6 dans une direction choisie, à savoir essentiellement dans la direction de l'axe longitudinal X. L'outil de façonnage 3 est de préférence disposé soit directement contre la semelle élastique 6 afin de pouvoir bénéficier de ses déformations intensionnelles, soit par l'intermédiaire d'une tôle d'appui 7 qui est à même de supporter les susdites déformations sans jamais quitter le domaine élastique du matériau qui la constitue.
  • De manière générale, on mentionnera que la structure 12, 22 des ou d'un des sommiers 10, 20 de la presse 1 est formée d'au moins un organe à raideur variable et que cet organe peut être constitué de ladite semelle élastique 6 par exemple, mais également des organes de renforcements 13, 23 tels que décrits précédemment.
  • De manière analogue, on peut réaliser le même raisonnement pour ce qui des raideurs intrinsèques mises en jeu dans le sommier inférieur 20. D'une manière générale, on mentionnera que les structures des sommiers inférieur et supérieur sont dimensionnées de façon à ce que la somme des raideurs intrinsèques dans ces sommiers et dans leurs structures portantes 11, 12 soit telle qu'elle avoisine une valeur qui est constante au cours du roulement du sommier mobile contre le sommier fixe. Selon un mode de réalisation particulier, les deux sommiers 10, 20 possèdent chacun une structure élastique intentionnellement déformable et subissent des déformations intensionnelles conjuguées.
  • Préférentiellement, le rayon de courbure en tout point de la surface de travail curviligne est supérieur ou égal à cinq fois la distance de travail entre le premier et le dernier filet, ce qui permet de lisser les variations d'effort sur la matière compressée en augmentant la largeur de la zone compressée.
  • De manière plus générale on mentionnera aussi que les tâches réalisées par ces presses ne se limitent pas non plus aux seules opérations de découpage ou de refoulage mais pourraient s'accommoder à toute autre opération de façonnage telle que gaufrage, pose de bandes métallisées ou impression.
  • Avantageusement, la présente invention permet de supprimer totalement l'opération de mise nécessaire dans les presses ordinaires de façonnage à plat. Cette suppression permet d'une part de réduire les temps de préparation de la machine, et d'autre part autorise l'accomplissement de ces tâches par du personnel moins qualifié.
  • Avantageusement encore, la présente invention permet de bénéficier au maximum des avantages du façonnage curviligne en permettant d'utiliser des presses plus légères ce qui diminue les nuisances et les coûts, tout en épargnant les outils de l'usure prématurée. De ce fait, non seulement la durée de vie de ces outils s'en trouve prolongée, mais la qualité de découpage et celle des rainages par refoulement de la matière en sont également améliorées comparativement à celles obtenues dans des presses à platine ordinaires.

Claims (10)

  1. Procédé de façonnage curviligne d'une matière (2) en bande ou en plaque par compression entre un sommier supérieur (10) et un sommier inférieur (20) reliés chacun à une structure portante (11, 21) et travaillant conjointement de part et d'autre du plan de défilement de la matière (2) d'axe longitudinal (X), caractérisé en ce qu'il comprend, lors de la phase de compression, une phase de déformation élastique intentionnelle essentiellement unidirectionnelle d'une structure (12, 22) d'un desdits sommiers (10, 20).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites déformations intentionnelles sont essentiellement orientées perpendiculairement au plan de défilement de la matière (2).
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la phase de compression comprend également une phase de déformation élastique intentionnelle essentiellement unidirectionnelle d'une structure (12, 22) du second desdits sommiers (10, 20), les deux phases de déformation élastique se conjuguant.
  4. Presse (1) de façonnage d'une matière (2) en bande ou en plaque pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un sommier supérieur (10) et un sommier inférieur (20) reliés chacun à une structure portante (11, 21) et travaillant conjointement de part et d'autre du plan de défilement de la matière (2) d'axe longitudinal (X), l'un desdits sommiers (10, 20) étant mobile et l'autre étant fixe, l'un des deux sommiers (10, 20) supportant une surface de travail curviligne (25), caractérisée en ce que la structure (12, 22) d'un desdits sommiers (10, 20) comporte au moins un organe (6, 13, 23) à raideur variable destiné à se déformer élastiquement intentionnellement lors de la phase de compression.
  5. Presse (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite structure (12, 22) comprend une semelle élastique (6) à raideur variable.
  6. Presse (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite structure (12, 22) comporte des organes de renforcement (13, 23) s'opposant à la flexion dudit sommier (10, 20) le long de l'axe transversal du plan de défilement de la matière (2).
  7. Presse (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits organes de renforcement (13, 23) sont constitués par des nervures.
  8. Presse (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite structure (12, 22) est ouverte.
  9. Presse (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le sommier mobile supporte une surface de travail curviligne (25) destinée à rouler en appui contre le sommier fixe lors de l'opération de façonnage de la matière (2), dans un sens qui s'oppose au défilement de la matière (2).
  10. Presse (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'en tout point de la surface de travail curviligne (25), le rayon de courbure est supérieur ou égal à cinq fois la distance de travail entre le premier filet et le dernier filet.
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