La présente invention concerne un dispositif de séparation destiné à tronçonner un matériau se présentant sous la forme générale d'une bande continue s'avançant suivant un axe de défilement perpendiculaire à ce dispositif, et opérant par arrachage des tronçons successifs à séparer. La présente invention concerne également des machines équipées de ce dispositif, un procédé pour sa mise en oeuvre, et les produits obtenus.

Plus précisément, selon l'invention, ledit arrachage est réalisé en deux temps séquentiels : dans une première phase, le matériau de type bande est maintenu fermement immobilisé, au moins dans la zone d'arrachage et, dans une seconde phase, le dispositif opère un déchirement du matériau immobile perpendiculairement à l'axe de défilement.

Ce type de dispositif est destiné à être utilisé notamment en sortie de machines de fabrication de matériau de calage/rembourrage à partir d'un matériau de type bande de papier mono ou multicouche, dont les bordures latérales sont repliées longitudinalement sur la zone longitudinale centrale de ladite bande, l'ensemble étant ensuite entraîné, froissé, puis assemblé fermement à l'aide de compressions ponctuelles successives. Le produit de calage/rembourrage obtenu en sortie de ce type de machine se présente sous la forme d'une bande résiliente à zone centrale d'épaisseur plus réduite que les bordures latérales, lesquelles sont en forme de coussinets longitudinaux plus lâches. Pour que le produit soit utilisable dans un processus de calage/rembourrage destiné à protéger des pièces lors de leur emballage, il faut pouvoir disposer de tronçons de longueur variable, selon le volume de l'emballage et/ou les dimensions desdites pièces. C'est pourquoi, il est nécessaire de placer des dispositifs de séparation en sortie de telles machines.

Jusqu'ici, il s'agissait généralement de dispositifs de coupe munis d'un couteau mobile, comme ceux qui apparaissent par exemple dans les documents de brevets US 4 699 609 et US 5 123 889. Dans le premier cité, l'outil de coupe est de type cisaille, avec une lame fixe et une lame mobile, actionnée par exemple par un moteur électrique. Le second brevet est présenté comme divulguant un perfectionnement dudit dispositif de coupe, car le moyen d'entraînement, combinant un moyen moteur et un système mécanique classique de type bielle-manivelle, permet un meilleur contrôle des opérations successives de coupe en transformant le mouvement rotatif du moyen moteur en un mouvement alternatif d'ordre linéaire.

Dans tous les cas, ies dispositifs de sectionnement actuels opèrent par cisaillement latéral, entraînant par conséquent l'application d'efforts latéraux par rapport à la bande de matériau à cisailler. Ces efforts s'exercent successivement sur

les différentes couches du produit, lesquelles ont été auparavant solidarisées les unes aux autres par un moyen mécanique donnant une cohésion assez irrégulière auxdites couches, par exemple par embossage, gaufrage ou équivalent. Les efforts de cisaillement ont notamment pour conséquence de diminuer les effets de cette solidarisation de type à frottement pratiquée sur les reliefs des couches successives obtenues par lesdits procédés, et peuvent menacer la cohésion du produit au niveau des extrémités sectionnées.

Au contraire, le dispositif de sectionnement selon la présente invention solidarise les différentes couches au niveau de chaque extrémité sectionnée, ce qui a pour effet d'améliorer très sensiblement la cohésion des produits de calage/rembourrage obtenus.

Comme on l'a dit, le type de sectionnement du dispositif de l'invention est obtenu par des moyens d'arrachage s'appliquant au tronçon situé en aval dudit dispositif, et opérant par déchirement perpendiculairement à l'axe de défilement du matériau se présentant initialement en bande continue. Lesdits moyens d'arrachage comportent des moyens de maintenir fermement ledit matériau, au moins dans la zone d'arrachage, pendant que des moyens de déchirement s'exercent sur lui pour sectionner le tronçon en aval.

Bien entendu, ces moyens n'interviennent pas simultanément, mais au moins partiellement séquentiellement, pour que le déchirement ne s'applique que lorsque la bande est fermement maintenue. Selon l'invention, le dispositif de sectionnement comporte par conséquent des moyens pour générer répétitivement et au moins partiellement séquentiellement le mouvement des moyens de maintien en position fixe dudit matériau en bande, et le mouvement des moyens de déchirement. De préférence, lesdits moyens permettant de générer lesdits mouvements comportent au moins un premier embiellage reliant des moyens d'entraînement auxdits moyens de maintien immobile du matériau en bande, et au moins un second embiellage reliant des moyens d'entraînement aux moyens de déchirement, ledit moyen d'entraînement communiquant un mouvement alternatif auxdits moyens de maintien immobile et auxdits moyens de déchirement.

Selon une configuration possible, le moyen d'entraînement consiste dans les deux cas en un disque rotatif entraîné par un moyen moteur, à la périphérie duquel est reliée l'extrémité d'un bras de chaque embiellage. Ce disque est de préférence unique pour les deux embiellages, lesquels y sont au surplus fixés par une liaison à pivotement unique située sur la périphérie dudit disque. Ce dernier est préférentiellement entraîné par un moteur électrique, par exemple un moto- réducteur.

Dans le système de l'invention, le premier embiellage est en fait une genouillère composée de trois bras articulés à une de leurs extrémités autour d'un axe central

de pivotement, les autres extrémités desdits bras pivotant respectivement sur le disque d'entraînement, sur un tourillon fixé au bâti auquel est fixé le dispositif de sectionnement, et sur un tourillon relié aux moyens de maintien immobile du matériau en bande. Le second embiellage comprend deux bras, l'un ayant sa première extrémité pivotant sur le disque d'entraînement et sa seconde extrémité pivotant sur un tourillon fixé sur l'une des extrémités du second bras. Ce dernier pivote sur le bâti auquel est fixé le dispositif de séparation par l'intermédiaire d'un tourillon. La seconde de ses extrémités pivote autour d'un tourillon fixé aux moyens de déchirement.

Lorsqu'ils sont actionnés par les moyens d'entraînement évoqués auparavant, ces deux embieliages permettent d'animer au moins partiellement séquentiellement les moyens de maintien et le moyen de déchirement transversal de la bande.

Les moyens de maintien sont placés de part et d'autre de la bande, et se font face par rapport à un plan de défilement contenant l'axe de défilement et sensiblement médian par rapport à la bande. De préférence, les moyens de maintien situés d'un côté du matériau sont mobiles, alors que ceux qui sont placés en face sont fixes.

Par ailleurs, les moyens de maintien mobiles sont guidés linéairement dans un plan perpendiculaire à l'axe de défilement, par des glissières dans lesquelles lesdits moyens de maintien mobiles coulissent alternativement dans un sens et dans l'autre, pour s'approcher, entrer en contact et s'écarter des moyens de maintien fixes situés de l'autre côté du matériau en bande.

Lorsque lesdits moyens sont au contact, à travers le matériau qu'ils maintiennent par conséquent fermement, le déchirement peut avoir lieu. Toutefois, l'endroit exact du sectionnement n'est pas sans importance, et doit être localisé dans une zone de relativement petite dimension où la tension longitudinale due au système de maintien est la plus forte. De plus, l'action de déchirement doit s'exercer perpendiculairement à l'axe de défilement. C'est pourquoi, les moyens de déchirement sont également guidés linéairement dans un plan perpendiculaire à l'axe de défilement, dans des glissières dans lesquelles ils coulissent alternativement dans un sens et dans l'autre, de manière à rencontrer la bande et à amorcer le déchirement ultérieur, par arrachement.

Bien entendu, les mouvements linéaires alternatifs des moyens de maintien immobile du matériau en bande et des moyens de déchirement sont réalisés respectivement à l'aide du premier et du second embiellage.

Les moyens de maintien cités sont de préférence des mors, au nombre de deux de chaque côté de la bande à maintenir, et séparés par un intervalle dans lequel se situent les moyens de déchirement.

Comme cela sera explicité en détail dans la suite du texte, il y a une interaction profonde entre les mors de maintien, comprenant de chaque côté deux surfaces transversales destinées à entrer au contact de la bande à sectionner en le comprimant, et les moyens de déchirement qui agissent entre les paires de mors. Lesdits moyens de déchirement consistent en au moins une plaque conçue pour provoquer un déchirement perpendiculairement à l'axe de défilement lorsque les mors placés de part et d'autre de la bande de matériau sont au contact les uns des autres via la bande et l'immobilisent.

De préférence, cette plaque de déchirement est du type scie à dents. Au cours du mouvement de la plaque vers la bande de matériau fermement maintenue par les mors, les dents pointues rencontrent la portion tendue entre lesdits mors, et opèrent une perforation initiale qui s'élargit au fur et à mesure que l'interaction bande/plaque augmente : le matériau en bande est alors sectionné après affaiblissement progressif le long d'une ligne transversale, qui se termine par l'arrachage au moment où les perforations se rejoignent.

Selon une configuration préférentielle, les mors fixes constituent au moins partiellement la glissière de guidage de la lame de déchirement, laquelle se déplace entre eux et également entre les mors mobiles au cours de la phase de déchirement. Cette solution présente l'avantage supplémentaire de garantir le positionnement de la plaque en relation transversale avec la zone maintenue immobile et tendue de la bande à sectionner.

Au cours du fonctionnement, selon une possibilité, les mors mobiles et la plaque de déchirement se déplacent devant une ouverture laissant passer le matériau en bande, la longueur du déplacement étant au moins égale à la largeur de ladite ouverture. Comme on l'a dit, un tel dispositif de séparation ou sectionnement pourra être utilisé en combinaison avec différents systèmes fournissant un matériau en bande devant être tronçonné. Ainsi, une telle ouverture sera par exemple l'ouverture de sortie d'un tunnel d'amenée de la bande, situé en aval de sections appliquant d'autres traitements à ladite bande. Le fait que la longueur du déplacement des mors mobiles et de la plaque de déchirement soit supérieure à la largeur de ladite ouverture évite tout dysfonctionnement en sortie, par exemple évite que le tronçon sectionné reste au contact des mors mobiles ou de la lèvre de déchirement. Ceci sera expliqué plus en détail ci-après. A titre d'exemple non limitatif, un tel dispositif peut être utilisé avec une machine pour la fabrication d'un matériau de calage/rembourrage à partir d'un matériau en bande de type papier comprenant au moins une couche, par repli longitudinal des bordures latérales vers la zone centrale de ladite bande, de manière qu'il y ait superposition desdites bordures dans ladite zone centrale, puis par entraînement de

l'ensemble replié, froissage de l'ensemble replié et enfin assemblage de l'ensemble froissé par des compressions ponctuelles successives.

Une telle machine représente un autre aspect de l'invention étudiée, et comporte alors une fenêtre de sortie d'allure rectangulaire située en amont du dispositif, et par laquelle passe le matériau en bande avant arrachement des tronçons successifs.

Ce dispositif est de préférence fixé sur un panneau dans lequel est pratiquée ladite ouverture, de manière que les moyens mobiles de maintien du matériau en bande et les moyens de déchirement, à savoir respectivement les mors mobiles et la plaque de déchirement, coulissent devant ladite ouverture. Ce panneau peut être partie intégrante du bâti de la machine, ou rapporté sur ce dernier.

La présente invention concerne aussi un procédé d'obtention de matériau de calage/rembourrage à partir d'un matériau en bande, notamment formé de couches de papier, et comprenant les étapes suivantes :

- repli longitudinal des bordures latérales de la bande vers la zone centrale de ladite bande,

- entraînement de l'ensemble replié,

- froissage de l'ensemble replié, et enfin

- assemblage de l'ensemble froissé par des compressions ponctuelles successives, et caractérisé en ce que l'étape finale consiste à opérer la séparation dudit matériau en tronçons successifs à l'aide d'un dispositif de sectionnement muni de moyens d'arrachage successif de chaque tronçon situé en aval dudit dispositif, répondant notamment aux caractéristiques décrites auparavant.

Enfin, la présente invention concerne le produit obtenu par une machine de fabrication de matériau de calage/rembourrage alimentée en un matériau en bande de type papier mono ou multicouche, et opérant par repli longitudinal des bordures latérales vers la zone centrale de ladite bande, de manière qu'il y ait superposition desdites bordures dans ladite zone centrale, puis par entraînement de l'ensemble replié, froissage de l'ensemble replié et enfin assemblage de l'ensemble froissé par des compressions ponctuelles successives, ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle est munie d'un dispositif d'arrachage de tronçons successifs de la bande en sortie répondant notamment aux caractéristiques décrites auparavant.

Comme on l'a vu, l'avantage majeur de ce produit par rapport à ses devanciers est d'être beaucoup plus cohérent, c'est à dire doté d'un haut pouvoir de maintien des différentes couches au contact les unes des autres. Le déchirement aux deux extrémités, du fait des circonstances de son obtention, produit une sorte d'agrafage des sections d'extrémités, dû aux irrégularités de la zone de sectionnement et au pliage desdites irrégularités, conduisant à une adhésion mutuelle des couches dans ces zones.

On va maintenant décrire plus en détail l'invention objet du présent brevet, en se référant aux figures annexées, pour lesquelles :

- La figure 1 est une vue en plan du dispositif de séparation selon la présente invention ; - La figure 2 est une vue de côté du même dispositif ;

- Les figures 3a. à 3d. montrent des vues équivalentes en élévation des différentes phases successives du processus d'arrachement de tronçons sur une bande,

- La figure 4 est une vue en section selon la ligne IV-IV de la figure 1 , dans la direction des flèches,

- La figure 5 est un graphique montrant la cinématique du dispositif, c'est à dire faisant ressortir la position relative des moyens de maintien et des moyens d'arrachement dans les phases illustrées aux figures 3a-3d.

Le dispositif de l'invention est de préférence fixé à un bâti (1 ), soit directement à un carter de machine, soit preferentiellement à un panneau fixable par tout moyen approprié audit carter. Dans la configuration préférentielle décrite ci-dessous, le dispositif de séparation comporte essentiellement des mors mobiles (2, 2'), des mors fixes (3, 3') et une plaque de déchirement (4), du type en lame de scie à dents (5), apparaissant notamment en figure 1. La bande de matériau progresse suivant l'axe de défilement (A) et sensiblement dans le plan médian (P).

Les mors mobiles (2, 2') sont reliés à un premier embiellage (T1) comportant notamment une genouillère (G), alors que la plaque de déchirement (4) est reliée à un second embiellage (T2), lesdits embiellages (T1 , T2) communiquant aux parties mobiles (mors mobiles (2, 2') et plaque (4)) un mouvement provenant d'un disque d'entraînement (6). Ce dernier est lui-même entraîné par un moyen moteur (non représenté) via l'arbre (7), ledit moyen moteur étant de préférence un moto- réducteur électrique.

Un moto-réducteur électrique offre en effet la souplesse de commande nécessaire à une automatisation poussée de l'opération de séparation par arrachement, dont les interventions peuvent être répétitives, à fréquence variable, ou isolées. Le disque d'entraînement (6) est d'ailleurs sectionné selon une de ses cordes, pour permettre l'interaction avec un capteur (8) de position nécessaire à la fourniture d'informations concernant les rotations dudit disque, et donc aussi le fonctionnement des organes d'arrachage. L'embiellage (T1) communique le mouvement du disque (6) aux mors mobiles

(2, 2'), la transformation du mouvement rotatif en un mouvement translatif étant notamment réalisée à l'aide des glissières parallèles (9, 9') fixées sur le bâti (1). L'ensemble comporte quatre axes de pivotement correspondant à chaque fois à un tourillon (ai , a2, a3, a4) autour duquel a lieu la rotation.

Le tourillon (ai) est fixé sur une zone périphérique du disque (6), de manière à produire un mouvement circulaire de rayon égal à la distance entre l'axe (7) et le tourillon (ai ). Le tourillon (a2) n'est pas relié aux mors mobiles (2, 2'), mais uniquement aux trois bras (B1 , B2, B3) constituant la genouillère (G). Le tourillon (a3) permet le pivotement de (B2) sur lesdits mors mobiles (2, 2'), alors que le tourillon (a4) est fixé au bâti (1 ), et constitue l'axe fixe de la genouillère (G). Ce système permet de communiquer aux mors mobiles (2, 2') un mouvement rectiligne alternatif en direction des mors fixes (3), avec une force de contact suffisante pour maintenir fermement la bande de matériau pendant la séparation par arrachement de tronçons, la direction précise du mouvement étant donnée par les glissières

(9, 9').

On notera que la position du tourillon (a4) est réglable par rapport au bâti (1), au moyen d'un excentrique apparaissant notamment en figures 2 et 4, selon un montage connu en soi. L'embiellage (T2) fonctionne suivant un principe similaire : les tourillons de pivotement supplémentaires sont référencés (a5, a6, a7) et contrôlent le mouvement des bras (B4, B5), imprimant également un mouvement rectiligne alternatif à la lame de déchirement (4) avec l'aide des glissières (10, 10'). Le pivotement au niveau du disque d'entraînement (6) a lieu autour du même tourillon (ai) que précédemment. Le tourillon (a5) n'est pas relié au bâti (1), à l'inverse du tourillon (a6) servant d'axe de pivotement fixe pour le bras (B5). Enfin, le tourillon (a7) relie ledit bras (B5) à la plaque de déchirement (4), et lui communique finalement le mouvement initié au niveau du disque (6).

Comme on le verra dans la suite, ces deux embiellages (T1 , T2) aboutissent à communiquer aux mors mobiles (2, 2') et à la plaque (4) un mouvement séquentiel, la plaque agissant bien évidemment après les mors. Les deux glissières de coulissement (9, 9', 10, 10') sont disposées de part et d'autre d'une ouverture rectangulaire (1 1 ) laissant apparaître un dispositif central d'entraînement et de froissage d'une machine à produire du matériau de calage/rembourrage, ainsi que le plan moyen de défilement (P).

Les embiellages sont susceptibles de réglage, comme notamment l'ajustement de la longueur du bras (B4), par exemple au moyen d'une tige filetée (20). Il est également à noter que la plaque de déchirement (4) a une largeur inférieure à la distance séparant les deux glissières (10, 10'). De la sorte, il y a une amorce de pivotement qui s'opère, permettant à ladite plaque (4) d'attaquer la bande légèrement de biais, ce qui améliore l'effet de séparation.

Les figures 2 et 4 permettent d'avoir un autre éclairage du dispositif de l'invention, en vue de côté et en coupe selon la ligne IV-IV. Ces figures montrent clairement un détail essentiel de l'invention : il y a deux paires de mors (2, 2', 3, 3'),

et la lame de scie (4) se déplace à l'intérieur de l'espace résiduel existant entre chaque paire. Ceci est très important, car ladite lame (4) agit de fait dans la zone de tension et de maintien maximum résultant de l'application des mors (2, 2', 3, 3') sur la bande de papier. La paire de mors mobiles comporte deux plaques parallèles (2, 2') reliées par une entretoise (12) au niveau du tourillon (a3), laissant notamment libre l'espace résiduel entre elles à proximité de l'ouverture rectangulaire (1 1 ). L'un des moyens de guidage additionnels consiste en une entretoise (13) située à proximité de cette même ouverture (1 1 ). La paire de mors fixes se compose également de deux plaques (3, 3') de plus petite dimension, espacées d'une fente suffisante pour laisser le passage à la plaque de déchirement (4). La partie destinée à venir au contact des mors mobiles (2, 2') comprend une extrémité supérieure fraisée en biais (14, 14') pour permettre un certain débattement des plaques sous l'effet de leur compression. En se référant maintenant aux figures 3â à 3d _. et 5, on observe un cycle de fonctionnement complet, débutant pratiquement en figure 3a. et s'achevant sensiblement à la figure 3d. Dans un premier temps, le plateau (6) tournant dans le sens de la flèche (F1), les mors mobiles (2, 2') sont mis en mouvement dans le sens de la flèche (F2), c'est à dire vers les mors fixes (3, 3'), en passant devant l'ouverture (11), jusqu'à atteindre les parties inclinées (14, 14') des mors fixes (3, 3') via la bande à sectionner qui laissera en pratique subsister une très petite distance entre les deux paires de mors.

Pendant cette première phase, la plaque de déchirement mobile (4) ne bouge pratiquement pas, si ne n'est un léger pivotement initial accompagnant le début du mouvement rectiligne vers la bande. C'est ce qui apparaît en figure 3b.

Ensuite, les mors mobiles (2, 2') restent en pression contre les mors fixes (3, 3') en immobilisant ladite bande, pendant que la plaque (4) remonte entre les mors mobiles (2, 2'), comme montré par la flèche (F3) en figure 3ç_. Il est à noter que la pression exercée par lesdits mors mobiles (2, 2') sur les mors fixes (3, 3') n'est pas constante, mais passe par un maximum coïncidant sensiblement avec le paroxysme de la phase de séparation. Le travail des dents (5) de la plaque (4) s'exerce très progressivement, la séparation finale entraînant la contrainte de sectionnement la plus élevée ayant lieu au moment ou le serrage des mors est maximal, impliquant des tensions longitudinales suffisantes pour équilibrer les contraintes de sectionnement contraires.

Les mors mobiles (2, 2') et la plaque (4) se retirent ensuite dans le sens des flèches (F4, F5) (figure 3d) selon des trajets qui vont au-delà de l'entretoise (13) pour les mors mobiles (2, 2') et au-delà des mors fixes (3, 3') pour la lame (4). Cette

dernière caractéristique a pour objet de décoller une couche de papier qui resterait éventuellement collée soit aux mors mobiles (2, 2'), soit à la lame (4).

Les trajets respectifs des mors mobiles (2, 2') et de la plaque d'arrachement et de séparation (4) apparaissent clairement dans leur relation mutuelle sur le graphique de la figure 5 sur lequel la courbe (C) illustre le trajet des mors (2, 2') et la courbe (B) illustre le trajet de la plaque dentée (4) au cours d'un cycle complet du dispositif.

On a figuré en traits plus fins les positions extrêmes des mors mobiles (2, 2') et de la plaque dentée (4). La courbe (C) présente un minimum aplati traduisant la durée pendant laquelle les deux paires de mors (2, 2', 3, 3') sont au contact (un peu moins d'une demi-période).

La courbe (B) présente l'allure d'une quasi sinusoïde, traduisant la régularité du mouvement de la plaque (4), avec un maximum qui intervient bien entendu pendant le serrage des mors (2, 2', 3, 3'). Le maximum de la courbe (C), placé en fin de cycle et par conséquent juste avant un nouveau cycle, illustre la caractéristique énoncée précédemment : les mors mobiles (2, 2') vont au-delà de l'entretoise (13) pour éventuellement décoller une couche de papier qui resterait au contact desdits mors mobiles (2, 2').

Il en va de même pour le minimum de la courbe B, qui est situé bien en deçà des mors fixes (3, 3'), pour la même raison, mais appliquée à la plaque (4).

Le matériau en bande défilant selon l'axe (A) et tronçonné par arrachement à ses deux extrémités, a une configuration très particulière du type en coussinet dont les couches sont aplaties et entremêlées auxdites extrémités, du fait de la nature particulière du sectionnement. Le dispositif, la machine et le procédé selon la présente invention permettent par conséquent d'aboutir à un produit dont la cohésion est très supérieure à celle des produits tronçonnés par coupe à lames traditionnelles, opérant selon un mode de fonctionnement de type cisaille.