WO2007012739A1 - Dispositif de coupe longitudinale d'une laize de materiau defilant en continu pour former une bande a profil longitudinal variable - Google Patents

Dispositif de coupe longitudinale d'une laize de materiau defilant en continu pour former une bande a profil longitudinal variable Download PDF

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WO2007012739A1
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    • Y10T83/6592—Interrelated work-conveying and tool-moving means
    • Y10T83/6595—With means to move tool laterally of feed direction during cutting

Definitions

  • the present invention relates to a device for longitudinal cutting of a width of continuously moving material, in particular paper or the like, for cutting at least one strip along a variable longitudinal profile in random sequence, this device comprising at least a first pair of cutting tools cooperating with at least one counter-piece arranged perpendicular to the direction of travel of the width of material, at least one frame on which said movable cutting tools are mounted along a translation axis parallel to the counter-piece so as to modify the interval between the two cutting tools and along an axis of rotation perpendicular to the counter-piece so as to modify the cutting angle.
  • Cutting devices for a continuously moving width are well known in the stationery field, for example in machines used for preparing mail where there are devices for cutting either envelopes or documents intended to be placed in envelopes.
  • the documents to be cut from the same width of paper are identical, the shape and the cutting pitch being regular.
  • the cutting tool is, therefore, formed of a cutting blade mounted on a rotary cylinder which makes it possible to cut, in the web of continuously moving paper, at least one profile or shape at each turn that the cylinder performs. , this profile or this form reproducing identically and cyclically.
  • This type of cutting tools does not allow to cut random variable profiles or shapes that are not part of a reproducible sequence.
  • Publication GB-702 116 describes another cutting device comprising two points or rollers provided on each side of the web width and each mounted at the end of an oscillating arm capable of moving laterally to cut the edges of the width of paper according to a non-rectilinear cutting profile.
  • the lateral displacement of each cutting tool is obtained by a drive finger coupled to the swinging arm and guided in a cam profile provided in a rotary cylinder.
  • the cutting profile obtained by this device is also cyclic, the path of the cutting tools being identical for each revolution of the cylinder.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks by proposing a cutting device making it possible to cut, in a width of continuously moving material, a variable longitudinal profile with random and controlled sequence, while being a device simple, economical, easy to set up and configure, and able to respond to high production rates.
  • the invention relates to a cutting device of the kind indicated in the preamble, characterized in that each cutting tool is coupled to a drive mechanism in translation and a drive mechanism in rotation, these mechanisms being controlled from combined by at least one central control unit according to a cutting line with variable longitudinal profile with predetermined and controlled random sequence.
  • the cutting tools can be chosen from the group comprising laser beams, ultra-sonic beams, water jets, cutting points, circular knives.
  • this cutting device can comprise a second pair of cutting tools for cutting from the same width of material continuously passing a second strip according to a second variable longitudinal profile with a predetermined and controlled random sequence.
  • each cutting tool is mounted on a carriage movable in translation on the frame along at least one transverse guide, the carriage being coupled to the drive mechanism in translation.
  • the rotary drive mechanism advantageously comprises at least one actuator on board the mobile carriage and coupled to its cutting tool directly or by a mechanical transmission.
  • the cutting device may include at least one pressing mechanism arranged to move the cutting tools between at least one raised rest position in which they are distant from the counter-piece and a lowered working position in which they are in pressure contact with the counter-piece.
  • the pressing mechanism comprises at least one jack mounted on the mobile carriage and the cutting tool is carried by the jack rod, or vice versa, this rod defining the axis of rotation.
  • the cutting tool may comprise a circular knife and a tangent circular counter knife carried by a support oscillating around said axis of rotation and coupled to the rotation drive mechanism.
  • the counter-piece advantageously comprises the circular counter-knife extended by a roller and driven in rotation about its axis by an actuator on board the oscillating support.
  • the translational drive mechanism comprises at least one actuator common to a pair of cutting tools and coupled to the mobile carriages by a mechanical transmission arranged to translate the mobile carriages in the opposite direction and synchronously .
  • the actuators can be chosen from the group comprising motors, geared motors, servomotors, jacks, electromagnets, and mechanical transmissions can be chosen from the group comprising gears, pinions and racks, screws without end with reverse pitch or double screws and nuts, the rods, the gears and the rods.
  • the counterpiece comprises at least one cylinder movable in rotation about its axis.
  • the cutting device is advantageously completed by at least one automatic evacuation unit of the waste coming from the cutting comprising at least one suction nozzle placed near each cutting tool and connected to a container by a piping via a central control unit. aspiration.
  • FIG. 1 is a schematic layout view of a cutting device according to the invention
  • Figures 2A and 2B are top views of a cutting profile drawn in a width of paper to obtain respectively one and two strips of cut paper
  • FIG. 3 is a perspective view of the cutting device according to the invention
  • FIG. 4 is a bottom view of the device of FIG. 3
  • FIGS. 5A and 5B are views in perspective and in section respectively of an alternative embodiment of the cutting device according to the invention
  • Figures 6 to 8 are top views of the cutting device of Figure 3 according to three other different embodiments.
  • the cutting device 5. finds its application in a mail preparation machine 1 of which only the "cutting" part is shown in this figure.
  • This mail preparation machine 1 is distinguished from conventional machines by the fact that the envelope 14 is part integral of the width of material 10, which is in this case a width of paper, in which are printed and cut the documents 13 to be folded.
  • This new technique has many advantages such as increased scrolling speed, improved security and integrity of mail, as well as a reduced cost price per ply.
  • FIG. 2A illustrates a first sample of a width of paper 10 in which is cut a strip 11 comprising two envelopes 14 and three documents 13.
  • FIG. 2B illustrates a second sample of a width of double paper 10 ′ in which are cut two strips 11, 11 'each comprising two envelopes 14 and three documents 13, offset from each other, each strip 11, 11' having its own profile 12, 12 '.
  • the cutting device 5 can be applied to other areas requiring a so-called “dynamic" cutting in stationery, textiles, plastics, sheet metal or similar, and the width of material 10 can be a width of paper, cardboard, fabric, nonwoven, plastic film, sheet metal or the like.
  • the width of paper 10 is unwound from a pre-printed reel carried by a reel 2. It can also come directly from an online printer.
  • the width of paper 10 passes through a first system of roller tensioners 3 and then a grooving unit 4 arranged to mark with a fold 15 the side flaps 16 of the envelope 14 then facilitating the folding operation.
  • the width of paper 10 passes through the cutting device 5 represented only by its two cutting tools 60 and the suction nozzles 8 of its unit for automatically evacuating cutting waste.
  • This cutting device 5 makes it possible to cut the longitudinal edges or edges of the paper width 10 to form a strip of paper 11 in which the documents 13 are set to the correct width and the side flaps 16 envelopes 14 are created, the latter exceeding the width of the documents 13.
  • the paper waste generated by this cutting device 5 is automatically evacuated by the suction nozzles 8 towards a storage container via a central vacuum (not shown).
  • the web of paper 10 continues its path through a second system of roller tensioners 6 then a cross-cutting unit 7 using for example a rotary knife cylinder making it possible to separate the documents 13 from the envelopes 14 in order to feed a unit of sorting and accumulation then a unit for folding and closing the envelope 14 with its documents 13 (not shown).
  • the cross section unit 7 is controlled by a central control unit (not shown) controlled according to the formats to be cut, the cutting length of the envelopes 14 being different from that of the documents 13.
  • This control can be obtained by means of a computer program supplemented or not by a signal delivered by sensors arranged to detect marks printed on the width 10 or strip of paper 11 in order to identify the formats to be cut between the documents 13 and the envelopes 14.
  • the cutting device 5 illustrated with reference to Figures 3 and 4 comprises a frame 50 made for example of welded or similar and designed to carry at least a first pair of cutting tools 60 cooperating with at least one counterpiece 70 arranged perpendicular to the direction of travel of the paper width 10 represented by the arrow D, the paper width 10 moving between the cutting tools 60 and the counterpiece 70 so as to cut the longitudinal edges of the paper width 10 to create the variable longitudinal profile with random sequence 12 predetermined and controlled.
  • the cutting tools 60 are mounted movable relative to the frame 50 along two axes: an axis of rotation A perpendicular to the counterpiece 70 so as to modify the cutting angle of each cutting tool 60 and a translation axis B parallel to the counterpiece 70 so as to modify the interval between the two cutting 60.
  • each cutting tool 60 is coupled to a rotational drive mechanism 80 and a translational drive mechanism 90 controlled in a combined manner along the two axes of rotation and translation by a central processing unit. control (not shown) as a function of the predetermined variable longitudinal profile with random sequence 12.
  • the counter-piece 70 comprises a cylinder 71 mounted movable in rotation about its axis C relative to the frame 50. Depending on the applications, this counter-piece 70 can of course have a different shape and be fixed relative to the frame 50.
  • the cylinder 71 is rotated by a drive mechanism of which only a pulley 72 is shown and is guided in bearings integral with the side walls of the frame 50 or by any other equivalent means.
  • the drive mechanism may consist of an actuator of any type, coupled directly or by a mechanical transmission to the axis of the counterpiece 70 and controlled by a central control unit (not shown) as a function of the speed. scrolling width of paper 10.
  • the cylinder 71 can be made of steel of a hardness preferably greater than that of the cutting tools 60 and equal for example to 63 HRC, obtained by heat, chemical or similar treatment.
  • each cutting tool 60 comprises a circular knife 61 rotating around its axis E, driven in rotation by the counterpiece 70, made of steel with a hardness for example equal to 61 HRC and mounted in a body 62.
  • the axis A passing through the axis C and the axis E passing through the axis A, the fulcrum P of the circular knife 61 on the cylinder 71 is aligned on the axis A.
  • the body 62 is carried by a carriage 63 movable in translation relative to the frame 50 along transverse guides 51 of axis B by ball bearings or the like.
  • the rotary drive mechanism 80 of each cutting tool 60 is on board the corresponding mobile carriage 63.
  • a servomotor 81 coupled to the cutting tool 60 by a small motor pinion 82 meshing with a large toothed wheel 83 secured to the body 62 forming a speed reducer.
  • the body 62 is guided in rotation relative to the movable carriage 63 at the end of a rod 64 by means of ball bearings or the like.
  • This rod 64 is part of a pneumatic cylinder 65 or the like also on board the mobile carriage 63, forming a pressing mechanism arranged to move the circular knife 61 vertically between at least one raised rest position in which it is not in contact with the counter-piece 70 and authorizes the threading of the width of paper 10 and a lowered working position in which it is in contact with the counter-piece 70 under a certain pressure used both to make the cut by crushing and to compensate for the wear of the circular knife 61.
  • the small driving pinion 82 has a width greater than that of the large toothed wheel 83 allowing the vertical movement of the circular knife 61 between its rest and working positions while remaining geared.
  • other pressing mechanisms may be suitable.
  • the translational drive mechanism 90 is common to the two cutting tools 60 and comprises, in the example shown, a servomotor 91 coupled to the cutting tools 60 by a small motor pinion 92 meshing two small toothed wheels 93 diametrically opposed, each meshing with a rack 94 secured to a movable carriage 63 for displacing these movable carriages 63 in translation synchronously and in opposite directions.
  • the reverse translation of the moving carriages 63 is obtained by reversing the direction of rotation of the booster 91.
  • a central control unit (not shown) makes it possible to control the operation of the various actuators and in particular of the servomotors 81, 91 in a simple, very precise and combined manner as a function of the variable longitudinal profile 12 to be cut in the paper width 10, this profile being random, non-cyclical and totally mastered.
  • This central control unit is controlled by means of a computer program supplemented or not by a signal delivered by sensors arranged to detect marks printed on the width 10 or strip of paper 11 in order to identify the formats to be cut between the documents 13 and envelopes 14.
  • the actuators 81, 91 used in these drive mechanisms 80, 90 may consist of other types of motors or geared motors, jacks, electromagnets or the like.
  • the use of servomotors 81, 91 has the advantage of being able to control with very great precision the displacements of these motors, without delay in starting, nor inertia in stopping and thus to have a great flexibility of control.
  • rotary drive mechanism 80 it is preferable to provide an actuator 81 for each cutting tool 60, these cutting tools 60 being movable in translation.
  • An actuator for two cutting tools 60 would be complicated to implement at the level of the mechanical transmission to be provided.
  • FIGS. 5 A and 5B illustrate another cutting device 5 ′ according to the invention in which each cutting tool 60 ′ comprises a circular knife 61 and a circular counter knife 61 ′, these knives being tangent in the cutting zone for create a chisel cut.
  • the counter-piece 70 ' comprises a roller 71' arranged in the extension of the counter-knife 61 'and arranged to guide the width of material 10.
  • the assembly formed by the knife 61, the counter-knife 61' and the roller 71 ' is carried by an oscillating support 53 on board the mobile carriage 63 and coupled to the rotary drive mechanism 80 similar to the previous example.
  • the circular knives 61 and 61 ' are rotated about their axis E by an actuator 73 coupled to the lower circular knife 61' and the roller 71 'directly or by a mechanical transmission.
  • the actuator 73 can be any type of motor or the like.
  • the pressing mechanism consisting of the jack 65 is no longer necessary.
  • the oscillating supports 53 are moved by the translational drive mechanism 90 to disengage the knives 61, 61 ′ from the cutting zone.
  • the translational drive mechanism 100 comprises a mechanical worm gear 101 with inverted steps 101a, 101b, this worm 101 being guided in bearings 102, 103 and controlled in rotation by an actuator such that a motor coupled to one of its ends and not shown.
  • Each thread 10Ia 5 101b engages a nut 104 provided in a mobile carriage 63, the rotation of the worm screw 101 in a direction causing the translation of the mobile carriages 63 and therefore of the cutting tools 60 simultaneously and in opposite directions, the translation reverse being generated by reversing the direction of rotation of the actuator.
  • the translational drive mechanism 110 comprises a mechanical transmission by a link system 112, 113.
  • An actuator 111 such as an electric motor, a servomotor or the like carries on its motor shaft a connecting rod 112 coupled to the movable carriages 63 by eccentric rods 113, the rotation of the actuator 111 in a direction causing the translation of the cutting tools 60 simultaneously and in opposite directions, the reverse translation being generated by reversing the direction of rotation of the actuator 111 .
  • FIG. 8 illustrates a drive mechanism in translation 120 similar to the previous one except that the rods 123 are each coupled to a toothed wheel 124 engaging a common motor pinion 125.
  • the actuator can rotate in the same direction of rotation and causing the two translational movements of the movable carriages 63 simultaneously and in opposite directions, each translational movement being obtained on a half-turn of the actuator (not shown). This solution avoids having to stop the actuator to reverse its direction of rotation each time it is necessary to change the direction of translation.
  • the cutting device 10, 10 'according to the invention can be completed by a second pair of cutting tools 60, 60' arranged in the axis of the first pair of cutting tools 60 or on an axis offset in view to cut a second strip in the same width of material and according to a variable longitudinal profile, identical or different from the first, as illustrated for example in FIG. 2B.
  • each document can be easily personalized and dedicated to an identified envelope.
  • This mail preparation machine 1 can therefore be used for transactional mail as well as routing without difficulty and with a guarantee of respect for the integrity of the mail, that is to say that the right documents are in the right envelope.
  • the width of paper 10 is threaded in the different units 3 to 7 and beyond.
  • the circular knives 61 are raised by means of the jacks 65 and then the cutting tools 60 are calibrated with respect to the width of paper 10 printed.
  • a computer program is entered into the central control unit which corresponds to the strip to be cut or a program already memorized is chosen.
  • the circular knives 61 are lowered into the working position and the machine is started.
  • the width of paper 1 pulled by the roller tensioner system 6 runs continuously through the cutting device 5 which cuts the longitudinal edges of the width of paper 10 according to a variable profile with random sequence determined by the width of the documents 13 and the width and the lateral flaps 16 of the envelopes 14.
  • the central control unit controls the drive mechanisms in rotation 80 and in translation 90 cutting tools 60 simultaneously and in a combined manner to move the circular knives 61 according to a combined rotation and translation allowing the creation of a curved cutting line.
  • the operating mode of the cutting device 5 ′ according to FIGS. 5 A and 5B is similar except that it is no longer necessary to raise and lower the knives 61.
  • the invention achieves the goals set by means of a simple cutting device, inexpensive and very flexible to use, the cutting tools 60, 60 'or the like making it possible to generate any shape of a longitudinal section line and at any time of movement of the paper width 10 without any notion of cycle and in a controlled manner.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de coupe permettant de découper, dans une laize de matière défilant en continu, un profil longitudinal variable à séquence aléatoire prédéterminé et maîtrisé, tout en étant un dispositif simple, économique, facile à mettre œuvre et pouvant répondre à des cadences de production élevée. Le dispositif de coupe (5) selon l'invention comporte une paire d'outils de coupe (60) comportant des couteaux circulaires (61) coopérant avec un contre-cylindre (71) disposé perpendiculairement au sens de défilement D de la laize de matériau. Ces outils de coupe (60) sont montés mobiles selon deux axes par rapport à un bâti (50) : un axe de rotation (A) perpendiculaire au contre-cylindre (71) de manière à modifier l'angle de coupe de chaque outil de coupe et un axe de translation (B) parallèle au contre-cylindre (71) de manière à modifier l'intervalle entre les deux outils de coupe (60). Chaque outil de coupe (60) est couplé à un mécanisme d'entraînement en rotation (80) et un mécanisme d'entraînement en translation (90) commandés de manière combinée selon les deux axes (A, B) par une unité centrale de commande en fonction d'une ligne de coupe à profil variable et à séquence aléatoire donnée. Application : Domaines de la papeterie, du tissu, du film plastique ou similaire et en particulier le domaine des machines de traitement de courrier.

Description

DISPOSITIF DE COUPE LONGITUDINALE D'UNE LAIZE DE MATERIAU DEFILANT EN CONTINU POUR FORMER UNE BANDE A PROFIL LONGITUDINAL VARIABLE
Domaine technique :
La présente invention concerne un dispositif de coupe longitudinale d'une laize de matériau défilant en continu, notamment du papier ou similaire, pour découper au moins une bande suivant un profil longitudinal variable à séquence aléatoire, ce dispositif comportant au moins une première paire d'outils de coupe coopérant avec au moins une contre-pièce disposée perpendiculairement au sens de défilement de la laize de matériau, au moins un bâti sur lequel sont montés lesdits outils de coupe mobiles selon un axe de translation parallèle à la contre-pièce de manière à modifier l'intervalle entre les deux outils de coupe et selon un axe de rotation perpendiculaire à la contre-pièce de manière à modifier l'angle de coupe.
Technique antérieure :
Les dispositifs de coupe d'une laize défilant en continu sont bien connus dans le domaine de la papeterie, par exemple dans les machines utilisées pour la préparation du courrier où l'on trouve des dispositifs de coupe soit d'enveloppes, soit de documents destinés à être introduits dans des enveloppes. Dans tous les cas, les documents à découper dans une même laize de papier sont identiques, la forme et le pas de coupe étant réguliers. L'outil de coupe est, par conséquent, formé d'une lame de coupe montée sur un cylindre rotatif qui permet de découper, dans la laize de papier défilant en continu, au moins un profil ou une forme à chaque tour que le cylindre effectue, ce profil ou cette forme se reproduisant à l'identique et cycliquement. Ce type d'outils de coupe ne permet pas de découper des profils ou des formes variables aléatoires ne s'inscrivant pas dans une séquence reproductible. La publication GB-702 116 décrit un autre dispositif de coupe comportant deux pointes ou roulettes prévues de chaque côté de la laize de papier et montées chacune à l'extrémité d'un bras oscillant apte à se déplacer latéralement pour découper les lisières de la laize de papier selon un profil de coupe non rectiligne. Le déplacement latéral de chaque outil de coupe est obtenu par un doigt d'entraînement couplé au bras oscillant et guidé dans un profil de came prévu dans un cylindre rotatif. Le profil de coupe obtenu par ce dispositif est également cyclique, le trajet des outils de coupe étant identique à chaque tour du cylindre.
La publication US 5,918,519 décrit encore un autre dispositif de coupe comportant deux couteaux circulaires coopérant avec une contre pièce, embarqués sur un chariot mobile transversalement et portés par un balancier mobile autour d'un axe pendulaire éloigné du point de coupe des couteaux de sorte que ce point de coupe décrit un arc de cercle lors du déplacement transversal des couteaux et génère un profil de coupe non rectiligne aléatoire. Le déplacement angulaire des couteaux n'est donc pas contrôlable étant donné qu'il se produit uniquement lorsque les couteaux sont déplacés transversalement. De ce fait, le profil de coupe obtenu n'est pas maîtrisé.
Les dispositifs de coupe connus ne sont donc pas satisfaisants en ce qu'ils ne permettent pas d'effectuer une découpe selon un profil longitudinal variable à séquence aléatoire et totalement maîtrisé.
Exposé de l'invention :
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de coupe permettant de découper, dans une laize de matériau défilant en continu, un profil longitudinal variable à séquence aléatoire et maîtrisé, tout en étant un dispositif simple, économique, facile à mettre œuvre et à configurer, et pouvant répondre à des cadences de production élevée.
Dans ce but, l'invention concerne un dispositif de coupe du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que chaque outil de coupe est couplé à un mécanisme d'entraînement en translation et un mécanisme d'entraînement en rotation, ces mécanismes étant commandés de manière combinée par au moins une unité centrale de commande en fonction d'une ligne de coupe à profil longitudinal variable à séquence aléatoire prédéterminé et maîtrisé.
Les outils de coupe peuvent être choisis dans le groupe comprenant les faisceaux laser, les faisceaux ultra-soniques, les jets d'eau, les pointes coupantes, les couteaux circulaires.
Selon une variante de réalisation, ce dispositif de coupe peut comporter une seconde paire d'outils de coupe pour découper dans une même laize de matériau défilant en continu une deuxième bande suivant un deuxième profil longitudinal variable à séquence aléatoire prédéterminé et maîtrisé.
Dans la forme de réalisation préférée, chaque outil de coupe est monté sur un chariot mobile en translation sur le bâti le long d'au moins un guide transversal, le chariot étant couplé au mécanisme d'entraînement en translation.
Le mécanisme d'entraînement en rotation comporte avantageusement au moins un actionneur embarqué sur le chariot mobile et couplé à son outil de coupe directement ou par une transmission mécanique.
Le dispositif de coupe peut comporter au moins un mécanisme presseur agencé pour déplacer les outils de coupe entre au moins une position levée de repos dans laquelle ils sont distants de la contre-pièce et une position abaissée de travail dans laquelle ils sont en contact sous pression avec la contre-pièce.
Dans la forme de réalisation préférée, le mécanisme presseur comporte au moins un vérin embarqué sur le chariot mobile et l'outil de coupe est porté par la tige du vérin, ou inversement, cette tige définissant l'axe de rotation.
Dans une variante de réalisation, l'outil de coupe peut comporter un couteau circulaire et un contre-couteau circulaire tangents portés par un support oscillant autour dudit axe de rotation et couplé au mécanisme d'entraînement en rotation. Dans ce cas, la contre-pièce comporte avantageusement le contre-couteau circulaire prolongé par un galet et entraîné en rotation autour de son axe par un actionneur embarqué sur le support oscillant.
Dans la forme de réalisation préférée, le mécanisme d'entraînement en translation comporte au moins un actionneur commun à une paire d'outils de coupe et couplé aux chariots mobiles par une transmission mécanique agencée pour translater les chariots mobiles en sens inverse et de manière synchrone.
Les actionneurs peuvent être choisis dans le groupe comprenant les moteurs, les moto-réducteurs, les servomoteurs, les vérins, les électro-aimants, et les transmissions mécaniques peuvent être choisies dans le groupe comprenant les engrenages, les pignons et crémaillères, les vis sans fin à pas inversé ou double vis et écrous, les biellettes, les engrenages et les biellettes.
Dans la forme de réalisation préférée, la contre-pièce comporte au moins un cylindre mobile en rotation autour de son axe. Le dispositif de coupe est avantageusement complété par au moins une unité d'évacuation automatique des déchets provenant de la coupe comportant au moins une buse d'aspiration placée à proximité de chaque outil de coupe et reliée à un container par une tuyauterie via une centrale d'aspiration.
Description sommaire des dessins :
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue d'implantation schématique d'un dispositif de coupe selon l'invention, les figures 2A et 2B sont des vues de dessus d'un profil de coupe dessiné dans une laize de papier pour obtenir respectivement une et deux bandes de papier découpées, la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de coupe selon l'invention, la figure 4 est une vue de dessous du dispositif de la figure 3, les figures 5A et 5B sont des vues respectivement en perspective et en coupe d'une variante de réalisation du dispositif de coupe selon l'invention, et les figures 6 à 8 sont des vues de dessus du dispositif de coupe de la figure 3 selon trois autres modes de réalisation différents.
Illustrations de l'invention :
En référence à la figure 1, le dispositif de coupe 5. selon l'invention trouve son application dans une machine de préparation de courrier 1 dont seule la partie « coupe » est représentée sur cette figure. Cette machine de préparation de courrier 1 se distingue des machines classiques par le fait que l'enveloppe 14 fait partie intégrante de la laize de matériau 10, qui est dans ce cas une laize de papier, dans laquelle sont imprimés et découpés les documents 13 à mettre sous pli. Cette nouvelle technique présente de nombreux avantages tels qu'une vitesse de défilement accrue, la sécurité et l'intégrité des courriers renforcées ainsi qu'un prix de revient par pli réduit. Cette nouvelle technique nécessite, de ce fait, un dispositif de coupe 5 dit « dynamique », objet de la présente invention, agencé pour découper une bande 11 dans une laize de papier 10 suivant un profil 12 longitudinal variable maîtrisé, non rectiligne et non répétitif, le nombre et la taille des documents 13 et/ou des enveloppes 14 pouvant varier d'un courrier à l'autre. La figure 2 A illustre un premier échantillon d'une laize de papier 10 dans laquelle est découpée une bande 11 comportant deux enveloppes 14 et trois documents 13. La figure 2B illustre un second échantillon d'une laize de papier 10' double dans laquelle sont découpées deux bandes 11, 11' comportant chacune deux enveloppes 14 et trois documents 13, décalés les uns par rapport aux autres, chaque bande 11, 11' ayant son profil 12, 12' propre. Bien entendu, le dispositif de coupe 5 selon l'invention peut s'appliquer à d'autres domaines nécessitant une découpe dite « dynamique » en papeterie, textile, plasturgie, tôlerie ou similaire, et la laize de matériau 10 peut être une laize de papier, de carton, de tissu, de non-tissé, de film plastique, de tôle ou similaire.
En référence à la figure 1, la laize de papier 10 est déroulée d'une bobine préimprimée portée par un dévidoir 2. Elle peut aussi provenir directement d'une imprimante en ligne. La laize de papier 10 traverse un premier système de tendeurs à rouleaux 3 puis une unité de rainurage 4 agencée pour marquer d'un pli 15 les rabats latéraux 16 de l'enveloppe 14 facilitant ensuite l'opération de pliage. La laize de papier 10 traverse le dispositif de coupe 5 représenté uniquement par ses deux outils de coupe 60 et les buses d'aspiration 8 de son unité d'évacuation automatique des déchets de coupe. Ce dispositif de coupe 5 permet de découper les bords longitudinaux ou lisières de la laize de papier 10 pour former une bande de papier 11 dans laquelle les documents 13 sont mis à la bonne largeur et les rabats latéraux 16 des enveloppes 14 sont créés, ces derniers dépassant la largeur des documents 13. Les déchets de papier générés par ce dispositif de coupe 5 sont automatiquement évacués par les buses d'aspiration 8 en direction d'un container de stockage via une centrale d'aspiration (non représentée). La laize de papier 10 poursuit son trajet à travers un second système de tendeurs à rouleaux 6 puis une unité de coupe transversale 7 utilisant par exemple un cylindre rotatif à couteau permettant de séparer les documents 13 des enveloppes 14 en vue d'alimenter une unité de tri et d'accumulation puis une unité de pliage et de fermeture de l'enveloppe 14 avec ses documents 13 (non représentées). L'unité de coupe transversale 7 est commandée par une unité centrale de commande (non représentée) pilotée en fonction des formats à découper, la longueur de coupe des enveloppes 14 étant différente de celle des documents 13. Ce pilotage peut être obtenu au moyen d'un programme informatique complété ou non par un signal délivré par des capteurs agencés pour détecter des repères imprimés sur la laize 10 ou bande de papier 11 en vue d'identifier les formats à découper entre les documents 13 et les enveloppes 14.
Meilleure manière de réaliser l'invention :
Le dispositif de coupe 5 illustré en référence aux figures 3 et 4 comporte un bâti 50 réalisé par exemple en mécano-soudé ou similaire et prévu pour porter au moins une première paire d'outils de coupe 60 coopérant avec au moins une contre-pièce 70 disposée perpendiculairement au sens de défilement de la laize de papier 10 représenté par la flèche D, la laize de papier 10 défilant entre les outils de coupe 60 et la contre- pièce 70 de telle manière à découper les bords longitudinaux de la laize de papier 10 pour créer le profil longitudinal variable à séquence aléatoire 12 prédéterminé et maîtrisé. A cet effet, les outils de coupe 60 sont montés mobiles par rapport au bâti 50 selon deux axes : un axe de rotation A perpendiculaire à la contre-pièce 70 de manière à modifier l'angle de coupe de chaque outil de coupe 60 et un axe de translation B parallèle à la contre-pièce 70 de manière à modifier l'intervalle entre les deux outils de coupe 60. Dans cet exemple, chaque outil de coupe 60 est couplé à un mécanisme d'entraînement en rotation 80 et un mécanisme d'entraînement en translation 90 commandés de manière combinée selon les deux axes de rotation et de translation par une unité centrale de commande (non représentée) en fonction du profil longitudinal variable à séquence aléatoire 12 prédéterminé.
La contre-pièce 70 comporte un cylindre 71 monté mobile en rotation autour de son axe C par rapport au bâti 50. Selon les applications, cette contre-pièce 70 peut bien entendu avoir une forme différente et être fixe par rapport au bâti 50. Dans cet exemple, le cylindre 71 est entraîné en rotation par un mécanisme d'entraînement dont seule une poulie 72 est représentée et est guidé dans des paliers solidaires des parois latérales du bâti 50 ou par tout autre moyen équivalent. Le mécanisme d'entraînement peut être constitué d'un actionneur de tout type, couplé directement ou par une transmission mécanique à l'axe de la contre-pièce 70 et commandé par une unité centrale de commande (non représentée) en fonction de la vitesse de défilement de la laize de papier 10. Le cylindre 71 peut être réalisé en acier d'une dureté de préférence supérieure à celle des outils de coupe 60 et égale par exemple à 63 HRC, obtenue par traitement thermique, chimique ou similaire.
Dans l'exemple représenté, chaque outil de coupe 60 comporte un couteau circulaire 61 rotatif autour de son axe E, entraîné en rotation par la contre-pièce 70, réalisé en acier d'une dureté par exemple égale à 61 HRC et monté dans un corps 62. L'axe A passant par l'axe C et l'axe E passant par l'axe A, le point d'appui P du couteau circulaire 61 sur le cylindre 71 est aligné sur l'axe A. Bien entendu, d'autres configurations sont possibles. Le corps 62 est porté par un chariot 63 mobile en translation par rapport au bâti 50 le long de guides transversaux 51 d'axe B par des paliers à billes ou similaires. Le mécanisme d'entraînement en rotation 80 de chaque outil de coupe 60 est embarqué sur le chariot mobile 63 correspondant. Il comporte dans l'exemple représenté un servomoteur 81 couplé à l'outil de coupe 60 par un petit pignon moteur 82 engrenant une grande roue dentée 83 solidaire du corps 62 formant un réducteur de vitesse. Le corps 62 est guidé en rotation par rapport au chariot mobile 63 à l'extrémité d'une tige 64 au moyen de paliers à billes ou similaires. Cette tige 64 fait partie d'un vérin 65 pneumatique ou similaire également embarqué sur le chariot mobile 63, formant un mécanisme presseur agencé pour déplacer le couteau circulaire 61 verticalement entre au moins une position levée de repos dans laquelle il n'est pas en contact avec la contre-pièce 70 et autorise l'enfilage de la laize de papier 10 et une position abaissée de travail dans laquelle il est en contact avec la contre-pièce 70 sous une certaine pression utilisée à la fois pour effectuer la coupe par écrasement et pour compenser l'usure du couteau circulaire 61. Le petit pignon moteur 82 a une largeur supérieure à celle de la grande roue dentée 83 autorisant le déplacement vertical du couteau circulaire 61 entre ses positions de repos et de travail tout en restant engrené. Bien entendu, d'autres mécanismes presseurs peuvent convenir.
Le mécanisme d'entraînement en translation 90 est commun aux deux outils de coupe 60 et comporte, dans l'exemple représenté, un servomoteur 91 couplé aux outils de coupe 60 par un petit pignon moteur 92 engrenant deux petites roues dentées 93 diamétralement opposées, chacune engrenant une crémaillère 94 solidaire d'un chariot mobile 63 pour déplacer en translation ces chariots mobiles 63 de manière synchrone et dans des directions opposées. La translation inverse des chariots mobiles 63 est obtenue en inversant le sens de rotation du servomoteur 91.
Une unité centrale de commande (non représentée) permet de piloter le fonctionnement des différents actionneurs et notamment des servomoteurs 81, 91 de manière simple, très précise et combinée en fonction du profil longitudinal variable 12 à découper dans la laize de papier 10, ce profil étant aléatoire, non cyclique et totalement maîtrisé. Cette unité centrale de commande est pilotée au moyen d'un programme informatique complété ou non par un signal délivré par des capteurs agencés pour détecter des repères imprimés sur la laize 10 ou bande de papier 11 en vue d'identifier les formats à découper entre les documents 13 et les enveloppes 14.
Bien entendu, d'autres mécanismes d'entraînement 80, 90 peuvent convenir, l'essentiel étant de déplacer de manière très rapide avec une grande précision les outils de coupe 60 selon un mouvement combinant une rotation autour de son axe et une translation parallèle à l'axe de la contre-pièce 70.
Les actionneurs 81, 91 utilisés dans ces mécanismes d'entraînement 80, 90 peuvent être constitués d'autres types de moteurs ou de moto-réducteurs, de vérins, d' électroaimants ou similaires. Toutefois, l'utilisation de servomoteurs 81, 91 a l'avantage de pouvoir maîtriser avec une très grande précision les déplacements de ces moteurs, sans retard au démarrage, ni inertie à l'arrêt et d'avoir ainsi une grande souplesse de commande.
Pour le mécanisme d'entraînement en rotation 80, il est préférable de prévoir un actionneur 81 par outil de coupe 60, ces outils de coupe 60 étant mobiles en translation. Un actionneur pour deux outils de coupe 60 serait compliqué à mettre en œuvre au niveau de la transmission mécanique à prévoir.
Pour le mécanisme d'entraînement en translation 90, le fait de prévoir un actionneur 91 par paire d'outils de coupe 60 permet d'assurer un déplacement synchrone des deux outils de coupe 60. Le système de transmission mécanique tel qu'illustré aux figures 3 et 4 peut être remplacé par tout autre système équivalent, trois autres exemples étant illustrés aux figures 6 à 8. Les figures 5 A et 5B illustrent un autre dispositif de coupe 5' selon l'invention dans lequel chaque outil de coupe 60' comporte un couteau circulaire 61 et un contre- couteau circulaire 61', ces couteaux étant tangents dans la zone de coupe pour créer une coupe ciseau. Dans cette réalisation, la contre-pièce 70' comporte un galet 71' disposé dans le prolongement du contre-couteau 61' et agencé pour guider la laize de matériau 10. L'ensemble formé par le couteau 61, le contre-couteau 61' et le galet 71' est porté par un support oscillant 53 embarqué sur le chariot mobile 63 et couplé au mécanisme d'entraînement en rotation 80 similaire à l'exemple précédent. Les couteaux circulaires 61 et 61' sont entraînés en rotation autour de leur axe E par un actionneur 73 couplé au couteau circulaire 61' inférieur et au galet 71' directement ou par une transmission mécanique. L' actionneur 73 peut être tout type de moteur ou similaire. Dans cette réalisation, le mécanisme presseur constitué du vérin 65 n'est plus nécessaire. Pour enfiler la laize de matériau 10 dans le dispositif de coupe 5', on déplace les supports oscillants 53 par le mécanisme d'entraînement en translation 90 pour dégager les couteaux 61, 61' de la zone de coupe. Puis pour débuter la coupe, on déplace les supports oscillants 53 dans le sens inverse pour engager les couteaux 61, 61' dans la zone de coupe à la manière d'un ciseau. Ce dispositif de coupe 5' a l'avantage de créer une coupe de meilleure qualité.
Bien entendu d'autres outils de coupe peuvent être utilisés, l'essentiel étant de pouvoir couper en continu une bande de matière selon un profil longitudinal variable maîtrisé à séquence aléatoire. A cet effet, il est envisageable de remplacer les couteaux circulaires 61, 61' par des faisceaux laser ou ultra-soniques, des jets de liquide sous haute pression, des pointes coupantes ou similaires.
Dans la figure 6, le mécanisme d'entraînement en translation 100 comporte une transmission mécanique à vis sans fin 101 à pas inversés 101a, 101b, cette vis sans fin 101 étant guidée dans des paliers 102, 103 et commandée en rotation par un actionneur tel qu'un moteur couplé à l'une de ses extrémités et non représenté. Chaque filetage 10Ia5 101b engrène un écrou 104 prévu dans un chariot mobile 63, la rotation de la vis sans fin 101 dans un sens provoquant la translation des chariots mobiles 63 et donc des outils de coupe 60 simultanément et dans des directions opposées, la translation inverse étant générée en inversant le sens de rotation de l'actionneur.
Dans la figure 7, le mécanisme d'entraînement en translation 110 comporte une transmission mécanique par un système à biellettes 112, 113. Un actionneur 111 tel qu'un moteur électrique, un servomoteur ou similaire porte sur son arbre moteur une bielle 112 couplée aux chariots mobiles 63 par des biellettes 113 excentrées, la rotation de l'actionneur 111 dans un sens provoquant la translation des outils de coupe 60 simultanément et dans des directions opposées, la translation inverse étant générée en inversant le sens de rotation de l'actionneur 111.
La figure 8 illustre un mécanisme d'entraînement en translation 120 similaire au précédent à la différence que les biellettes 123 sont couplées chacune à une roue dentée 124 engrenant un pignon moteur commun 125. Ainsi, l'actionneur peut tourner dans le même sens de rotation et provoquer les deux mouvements de translation des chariots mobiles 63 simultanément et dans des directions opposées, chaque mouvement de translation étant obtenu sur un demi-tour de l'actionneur (non représenté). Cette solution évite de devoir arrêter l'actionneur pour inverser son sens de rotation chaque fois qu'il est nécessaire de changer de sens de translation.
Le dispositif de coupe 10, 10' selon l'invention peut être complété par une seconde paire d'outils de coupe 60, 60' disposés dans l'axe de la première paire d'outils de coupe 60 ou sur un axe décalé en vue de découper une seconde bande dans une même laize de matériau et selon un profil longitudinal variable, identique ou différent du premier, comme illustré par exemple à la figure 2B. Possibilités d'application industrielle :
Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, des documents 13 et des enveloppes 14 ont été imprimés en continu, à la suite les uns des autres dans l'ordre prévu pour leur mise sous pli, sur une laize de papier 10 dans un poste séparé au moyen de tout type d'imprimante, la laize de papier 10 ayant été ré-enroulée sous la forme d'une bobine pour alimenter la machine de préparation du courrier 1. Avec cette technique, chaque document peut être facilement personnalisé et dédié à une enveloppe identifiée. Cette machine de préparation du courrier 1 peut donc s'adresser aussi bien au courrier transactionnel qu'au routage sans difficulté et avec une garantie du respect de l'intégrité du courrier, c'est à dire que les bons documents se trouvent dans la bonne enveloppe.
Lorsque la bobine est mise en place sur le dévidoir 2, la laize de papier 10 est enfilée dans les différentes unités 3 à 7 et au-delà. Pour l'enfilage du dispositif de coupe 5 selon les figures 3 et 4,, on soulève les couteaux circulaires 61 au moyen des vérins 65 puis on effectue le calage des outils de coupe 60 par rapport à la laize de papier 10 imprimée. En parallèle, on entre un programme informatique dans l'unité centrale de commande qui correspond à la bande à découper ou l'on choisit un programme déjà mémorisé. On abaisse les couteaux circulaires 61 en position travail et on démarre la machine. La laize de papier 1 tirée par le système de tendeurs à rouleaux 6 défile en continue à travers le dispositif de coupe 5 qui découpe les bords longitudinaux de la laize de papier 10 en fonction d'un profil variable à séquence aléatoire déterminé par la largeur des documents 13 et la largeur et les rabats latéraux 16 des enveloppes 14. Pour former les rabats 16 des enveloppes 14 qui sont plus larges que les documents 13, l'unité centrale de commande pilote les mécanismes d'entraînement en rotation 80 et en translation 90 des outils de coupe 60 simultanément et de manière combinée pour déplacer les couteaux circulaires 61 selon une rotation et une translation combinées permettant la création d'une ligne de coupe courbe. Le mode de fonctionnement du dispositif de coupe 5' selon les figures 5 A et 5B est similaire sauf en ce qu'il n'est plus nécessaire de soulever et de rabaisser les couteaux 61.
II ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés au moyen d'un dispositif de coupe simple, peu coûteux et très souple d'utilisation, les outils de coupe 60, 60' ou similaires permettant de générer toute forme de ligne de coupe longitudinale et à tout moment du défilement de la laize de papier 10 en dehors de toute notion de cycle et de manière maîtrisée.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées.

Claims

Revendications
1. Dispositif de coupe (5, 5') longitudinale d'une laize de matériau (10) défilant en continu, notamment du papier ou similaire, pour découper au moins une bande (11) suivant un profil (12) longitudinal variable à séquence aléatoire, comportant au moins une première paire d'outils de coupe (60, 60') coopérant avec au moins une contre- pièce (70, 70') disposée perpendiculairement au sens de défilement de la laize de matériau (10), au moins un bâti (50) sur lequel sont montés lesdits outils de coupe (60, 60') mobiles selon un axe de translation (B) parallèle à la contre-pièce (70, 70') de manière à modifier l'intervalle entre les deux outils de coupe (60, 60') et selon un axe de rotation (A) perpendiculaire à la contre-pièce (70, 70') de manière à modifier l'angle de coupe, caractérisé en ce que chaque outil de coupe (60, 60') est couplé à un mécanisme d'entraînement en translation (90) et un mécanisme d'entraînement en rotation (80), lesdits mécanismes d'entraînement (90, 80) étant commandés de manière combinée par au moins une unité centrale de commande en fonction d'une ligne de coupe à profil (12) longitudinal variable à séquence aléatoire prédéterminé et maîtrisé.
2. Dispositif de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les outils de coupe sont choisis dans le groupe comprenant les faisceaux laser, les faisceaux ultra- soniques, les jets d'eau, les pointes coupantes, les couteaux circulaires.
3. Dispositif de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde paire d'outils de coupe (60, 60') pour découper dans une même laize de matériau (10') défilant en continu une deuxième bande (H') suivant un deuxième profil (12') longitudinal variable à séquence aléatoire prédéterminé et maîtrisé.
4. Dispositif de coupe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque outil de coupe (60, 60') est monté sur un chariot (63) mobile en translation sur ledit bâti (50) le long d'au moins un guide (51) transversal, ledit chariot (63) étant couplé audit mécanisme d'entraînement en translation (90).
5. Dispositif de coupe selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement en rotation (80) comporte au moins un actionneur (81) embarqué sur ledit chariot mobile (63) et couplé à son outil de coupe (60, 60').
6. Dispositif de coupe selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit actionneur (81) est couplé à son outil de coupe (60, 60') par une transmission mécanique (82, 83).
7. Dispositif de coupe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un mécanisme presseur (65) agencé pour déplacer lesdits outils de coupe (60) entre au moins une position levée de repos dans laquelle ils sont distants de la contre-pièce (70) et une position abaissée de travail dans laquelle ils sont en contact sous pression avec la contre-pièce (70).
8. Dispositif de coupe selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit mécanisme presseur comporte au moins un vérin (65) embarqué sur ledit chariot mobile (63) et en ce que ledit outil de coupe (60) est porté par la tige (64) dudit vérin (65) définissant ledit axe de rotation (A).
9. Dispositif de coupe selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit outil de coupe (60') comporte un couteau circulaire (61) et un contre-couteau circulaire (61') tangents portés par un support oscillant (53) autour dudit axe de rotation (A) et couplé audit mécanisme d'entraînement en rotation (80).
10. Dispositif de coupe selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite contre- pièce (70') comporte le contre-couteau circulaire (61') prolongé par un galet (71') et entraîné en rotation autour de son axe (E) par un actionneur (73) embarqué sur ledit support oscillant (53),
11. Dispositif de coupe selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement en translation (90) comporte au moins un actionneur (91) commun à une paire d'outils de coupe (60, 60') et couplé aux dits chariots mobiles (63) par une transmission mécanique agencée pour translater lesdits chariots mobiles (63) en sens inverse et de manière synchrone.
12. Dispositif de coupe selon l'une des revendications 5, 10 ou 11, caractérisé en ce que ledit actionneur (73, 81, 91) est choisi dans le groupe comprenant les moteurs, les moto-réducteurs, les servomoteurs, les vérins, les électro-aimants.
13. Dispositif de coupe selon l'une des revendications 6 ou 11, caractérisé en ce que ladite transmission mécanique est choisie dans le groupe comprenant les engrenages (82, 83), les pignons (92, 93) et crémaillères (94), les vis sans fin (101) à pas inversé (101a, 101b) et écrous (104), les biellettes (112, 113), les engrenages (124, 125) et les biellettes (123).
14. Dispositif de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite contre- pièce (70) comporte au moins un cylindre (71) mobile en rotation autour de son axe (C).
15. Dispositif de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité d'évacuation automatique des déchets provenant de la coupe.
16. Dispositif de coupe selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'unité d'évacuation comporte au moins une buse d'aspiration (8) placée à proximité de chaque outil de coupe (60, 60') et reliée à un container par une tuyauterie via une centrale d'aspiration.
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