Les machines d'emballage de produits munies de films extensibles utilisent actuellement des films monocouche qui sont déroulés à partir d'une bobine par segments de longueur proportionnelle aux dimensions du produit à enrouler et qui, avant la phase d'enroulement, sont étirés pour être adaptés aux dimensions du produit. Puisque les produits à emballer ont des dimensions différentes, il importe de disposer de films ayant une grande extensibilité, une bonne résistance mécanique et, par souci d'économie, une épaisseur aussi fine que possible. L'état de la technique nous enseigne que pour obtenir des films à grande extensibilité ayant une bonne résistance mécanique, il faut agir sur leurs composants chimiques et physiques.
L'invention propose une méthode de production de films extensibles dont les caractéristiques sont supérieures à celles des films de type connu; cette méthode consiste dans la "stratification" des films, c'est-à-dire dans la réalisation de films multicouches, composés d'au moins deux couches d'un même film correctement superposées l'une à l'autre. Avantageusement, la superposition des films est réalisée immédiatement après leur sortie de la filière d'extrusion. Des essais ont démontré de manière irréfutable qu'un film multicouches conforme à l'invention, à égalité d'épaisseur globale par rapport à un film extensible monocouche de type connu, présente des caractéristiques d'extensibilité et de résistance mécanique sensiblement supérieures.
Les lignes d'extrusion des films extensibles de type connu, normalement en polyéthylène ou PVC plastifié, sont munies d'une filière de grand diamètre et de petite portée, alimentée par une presse d'extrusion souvent placée à l'horizontale. Le fin tuyau en matière plastique soumis à extrusion est gonflé d'air introduit à travers la goupille de la filière de façon à former une grosse bulle. Un anneau d'air, souvent rotatif, refroidit de manière homogène et consolide le matériel dès qu'il sort de la filière.
Comme la bulle est étroite, une première paire de cylindres d'étirage faisant fonction de retenue à l'air interne, le tuyau aplati est atteint par des instruments de découpe longitudinale, pour l'ébarbage et l'éventuelle coupe sur mesure, après que les films superposes aient traversé une autre paire de cylindres parallèles et aient été enfin divisés; chaque film est renvoyé sur un cylindre d'entraînement, contre lequel un axe à expansion chargé avec un ou plusieurs noyaux flanqués par du carton enroule tangentiellement le film. L'épaisseur du film est réglée par le degré de gonflage, par la vitesse d'étirage de la bulle et par la portée de la filière.
Afin d'assurer une forme régulière à la bobine, tout le système d'étirage et d'enroulement du film est placé sur un châssis cylindrique qu'on fait tourner lentement d'environ 360 DEG autour de son axe horizontal, d'abord dans un sens, puis dans l'autre, et il est prévu des moyens pour arrêter la rotation de telle sorte que les bobines soient disposées à l'horizontale, lorsqu'il faut décharger les bobines pleines et les remplacer par des nouveaux axes d'enroulement. Dans l'état de la technique, une équipe de personnes décharge manuellement les bobines pleines des enrouleurs. Au moins deux personnes déchargent la bobine terminée et la remplacent par le nouvel axe d'enroulement, tandis que d'autres coupent le film, l'étirent, l'aboutent et l'accrochent rapidement au(x) nouveau(x) noyau(x) d'enroulement.
L'invention propose de perfectionner les lignes actuelles d'enroulement du film, comme précédemment annoncé, en vue de former des films à deux couches superposées, ce qui induit l'automatisation complète du changement des axes d'enroulement. Selon l'invention, après la phase de coupe longitudinale, les films superposés traversent une deuxième paire de cylindres parallèles et motorisés et un axe portant les noyaux d'enroulement coopère tangentiellement avec un de ces cylindres, dénommé ci-après cylindre d'étirage.
Deux axes portant les noyaux d'enroulement sont soutenus par leurs extrémités rotatives, moyennant un alignement parallèle à l'axe d'enroulement et un écartement angulaire réciproque de 180 DEG , par une structure motorisée à revolver dont l'axe est horizontal et parallèle au cylindre d'enroulement; cette structure à revolver étant montée sur des appuis qui peuvent la rapprocher ou l'éloigner du cylindre d'enroulement. Lorsqu'un des axes d'enroulement entre en contact avec le cylindre d'étirage du film et si ce même axe est maintenu poussé contre celui-ci par une pression adéquate, l'autre axe d'enroulement se trouve dans une position angulaire opposée dans laquelle il peut être remplacé, une fois entièrement chargé de film, par un nouvel axe d'enroulement.
Lorsque la bobine est terminée, la structure à revolver portant les axes d'enroulement s'éloigne adéquatement du cylindre d'étirage afin de ramener la bobine terminée dans la position angulaire de déchargement et pour que le nouvel axe d'enroulement coopère tangentiellement avec ledit cylindre d'étirage, ce qui implique le recul de la même structure à revolver.
Ensuite, au moment opportun, des moyens sont mis en Öuvre pour maintenir la bobine terminée en rotation et donner la tension longitudinale nécessaire au bout de film qui passe entre celle-ci et le cylindre d'étirage portant le nouvel axe d'enroulement, tandis que contre ce même bout de film opère, au moment voulu, un moyen de coupure transversale qui définit la queue de la bobine terminée et la tête dans le nouveau film qui, sous l'effet de l'adhérence électrostatique et de la proximité du nouvel axe d'enroulement et du sens de rotation de ce dernier, adhère à cet axe qui lui succède dans la phase d'enroulement du film provenant de la presse d'extrusion. Les déchets de la coupe de bords longitudinaux du film tubulaire sont récoltés aux extrémités de l'axe lors de l'enroulement.
Ensuite, on décharge de la structure à revolver l'axe portant la bobine terminée de film à double couche et on le remplace par un nouvel axe d'enroulement, le dispositif étant ramené ainsi au stade initial du cycle de travail.
La description ci-après d'une forme de réalisation préférée de l'invention, donnée purement à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques et les avantages de l'invention, grâce aux quatre tableaux accompagnés de dessins:
la fig. 1 est une vue latérale montrant des sections du dispositif d'enroulement du film sans le dispositif de changement automatique des axes d'enroulement;
la fig. 2 est une vue latérale du dispositif de changement automatique des axes d'enroulement complémentaire associé à l'enrouleur de la fig. 1 et repris au début de son cycle de travail;
la fig. 3 montre en élévation frontale d'autres détails du dispositif de la fig. 2;
les fig. 4, 5 et 6 sont des vues latérales du dispositif de la fig. 2, lors de leur cycle de travail.
La fig. 1 montre que le dispositif d'enroulement dont il est question ici comprend un châssis 1 formé par une paire de flancs parallèles 101 liés entre eux par des barreaux 201 rotatifs qui soutiennent les extrémités de deux paires de cylindres d'étirage parallèles 2, 102 et 3, 103, les cylindres 102 et 103 étant activés par des moteurs 4, 5 à contrôle électronique de vitesse et de phase, par exemple des moteurs dits brushless reliés entre eux par un arbre électrique à tiges. Ceci fait tourner le cylindre 103 à une vitesse périphérique supérieure à celle du cylindre en amont, afin d'assurer un étirage longitudinal correct du film passant entre ces cylindres.
Les cylindres 2 et 3 sont revêtus de caoutchouc et montés sur des structures oscillantes 6 et 7 contrôlées par des vérins 8 et 9 qui, en exerçant une pression appropriée, poussent les cylindres 2 et 3 contre les cylindres moteurs sous-jacents 102 et 103. Le film à enrouler (100) traverse les paires de cylindres d'entraînement, est renvoyé par un parcours "à cassure" sur des cylindres intermédiaires décalés 10, 11 et 12, et, avant d'être renvoyé sur le cylindre 10, le même film traverse une paire de patins opposés 13, 113 et est coupé dans le sens de la longueur par des lames 14 d'ébarbage des bords et en prévision d'une éventuelle découpe spécifique.
En amont des cylindres 2, 102 du châssis 1 sont centrées en 15, 115 les extrémités rapprochées entre elles et parallèles aux cylindres, d'une paire de plans, 16, 116 normalement en bois, dont l'écartement augmente progressivement en amont du film. Ces plans 16, 116 sont munis de trous et forment chacun une paroi d'une structure en forme de boîte 17, 117 dans laquelle de l'air est introduit à la pression adéquate par des électro-ventilateurs (18, 118). L'air sous pression sort des trous des plans 16, 116 pour former un coussin pneumatique qui facilite le déroulement du tuyau gonflé de film provenant de la filière d'extrusion et qui en aval des plans 16, 116, est préparé pour l'aplatissement et l'introduction correcte entre la première paire de cylindres d'étirage 2, 102.
Les structures 16, 17 et 116, 117 sont bloquées par des bras réglables 19 à des supports latéraux 119 fixés audit châssis 1.
Le châssis 1 porte aux extrémités des structures transversales 301, 301 min auxquelles il est solidarisé par des anneaux coaxiaux 20, 120, reliés par des longerons 401 et prenant appui sur des groupes correspondants de cylindres 21, 121 portés par les flancs d'un chariot 22 qui par le biais de roues à gorge 23, peut rouler sur un rail 24 fixé au sol et parallèle à l'axe longitudinal du film à enrouler. L'anneau 20 à gorge coopère avec des cylindres 21 à profil en "V" de manière à ce que la structure cylindrique 1, 20, 120, formée par le châssis 1 et par les anneaux 20, 120, ne puisse pas effectuer de mouvements axiaux.
Sur le flanc interne de l'anneau 20, un anneau à gorge 25 est fixé de manière coaxiale; sur celui-ci est renvoyée et ancrée une chaîne en boucle fermée 26, assez longue pour pouvoir dépasser l'anneau, afin de coopérer avec le pignon 27 d'un moto-réducteur 28 fixé sur le chariot 22, qui impose à la structure cylindrique 1, 20, 120 une lente rotation d'environ 360 DEG , d'abord dans un sens et puis dans le sens opposé, de manière à ce que les petites imperfections éventuelles du film extrudé soient distribuées de façon uniforme sur toute la largeur du film aplati et enroulé, ce qui régularise la forme de la bobine du film.
Les enrouleurs de type connu présentent deux axes d'enroulement du film qui sont placés à l'extrémité du châssis 1 opposée à celle de l'entrée du film extensible et sur chaque axe d'enroulement, on recueille un des films résultant de l'ébarbage et de la coupe longitudinale éventuelle, par les lames 14, du film tubulaire 100 provenant de la filière d'extrusion. Les axes d'enroulement sont mis en rotation par coopération tangentielle, au moyen de cylindres d'étirage spécifiques, non illustrés, reliés de façon cinétique au moteur qui actionne la première paire de cylindres 2, 102.
Lorsque les axes d'enroulement sont remplis, l'enrouleur s'arrête de telle sorte que les axes soient à l'horizontale, et des opérateurs interviennent pour extraire les axes d'enroulement pleins afin de les remplacer par d'autres axes portant les noyaux destinés à produire de nouvelles bobines de film tandis que d'autres opérateurs étirent le film produit par la presse d'extrusion, puis le coupent et l'accrochent auxdits noyaux pour l'enroulement.
Dans le dispositif pour la production et l'enroulement selon l'invention, le film est par contre ébarbé en longueur et éventuellement coupé longitudinalement et toute partie formée par deux films superposés est recueillie sur un seul axe d'enroulement sur lequel des noyaux de carton peuvent être placés successivement pour le ramassage de doubles films au fur et à mesure de leur fabrication et les déchets provenant de l'ébarbage longitudinal du film double sont recueillis sur les extrémités de cet axe.
Comme l'illustrent en détail les fig. 2 et 3, à la section terminale du châssis 1, à la hauteur de la dernière paire de cylindres d'étirage 3, 103, sont fixés sur 29 et 30 une paire de flancs parallèles 31, 131 qui portent le cylindre rotatif 103 doté du moteur 5 et soutiennent, parallèlement au cylindre 103, un arbre rotatif 32 dont les extrémités s'étendent à l'extérieur desdits flancs et sont solidaires de deux bras identiques 33, 133, parallèles, dirigés vers le haut et reliés dans leur partie supérieure par un arbre rotatif 34, parallèle au cylindre d'étirage 103, et qui peut être mis en rotation par un moto-réducteur 35 de type irréversible, fixé par des étriers au bras 33.
Un programmeur 36, calé à l'autre extrémité de l'arbre 34, est fixé par des étriers avec le corps sur le bras 133 et gère le moto-réducteur 35 pour arrêter l'arbre 34 dans des positions angulaires préétablies.
La position angulaire des bras 33, 133 est contrôlée par un levier en étoile 37, fixé à la section intermédiaire de l'arbre de pivotement 32, tourné vers le bas et lié à l'élément 38 à la tige d'un vérin 39, à double effet, ancré en 138 à une queue de la structure 301 solidaire de l'anneau 120 du châssis rotatif du dispositif d'enroulement.
L'arbre 34 représente l'axe de rotation d'une structure à revolver qui prévoit, calés sur les extrémités de l'arbre 34 à la hauteur des flancs internes des bras 33, 133, des supports radiaux 40, 140 de même format, alignés et munis d'extrémités fourchues 41, 141 dans lesquelles sont logées les molettes d'extrémité 42, 142 des axes d'enroulement 43, 143; sur ces molettes sont enfilés et fixés les noyaux de carton pour l'enroulement du film double. Au moins un groupe des molettes, par ex. les 142, est du type à gorge et coopère avec un profil en "V" des fourches 141, de manière à éviter que les noyaux d'enroulement en carton effectuent des mouvements axiaux indésirables lorsqu'ils sont montés sur les supports radiaux 40, 140.
Il est prévu avantageusement que les molettes à gorge 142 soient montées sur l'axe d'enroulement respectif avec une petite possibilité de joint à rotule afin de faciliter les opérations de chargement des noyaux d'enroulement en carton sur les supports à fourche 40, 140 et leur déchargement de ces supports, le parallélisme et l'alignement de ces derniers pouvant ne pas être précis. Les axes d'enroulement 43, 143 sont retenus dans les supports 40, 140 par la coopération d'autres molettes d'extrémité 44, 144 avec la circonférence interne des couronnes circulaires 45, 145.
Concentriques à l'arbre 34, fixées aux bras 33, 133 et à leurs extrémités radiales 233, ces couronnes sont munies d'ouvertures 46 opposées au cylindre 103 et normalement inclinées vers le haut, afin de permettre les opérations de chargement et déchargement des axes d'enroulement sur et à partir des supports à fourche 40, 140. La fig. 3 montre que les bras 33, 133 et les supports à fourches 40, 140 sont placés à l'extérieur des extrémités de la dernière paire de cylindres d'étirage 3, 103 afin de ne pas interférer avec ceux-ci.
Sur la section intermédiaire de l'arbre 32, par l'interposition de douilles et/ou de coussinets, afin de permettre à ce même arbre d'osciller, un support composite 47 est monté, muni d'un premier bras 147 dirigé vers l'enrouleur et bloqué aux flancs 31, 131 par le biais d'un barreau 48, d'un deuxième bras 247 opposé, dirigé vers le haut, et d'une paire de bras 347 dirigés vers le bas, auxquels est ancré en 49 le corps d'un vérin 50 à double effet, lui-même étant attaché par le biais d'une tige en 149 au bras 151 orienté vers le bas d'un levier 51 articulé sur un axe 52 au bras rotatif 247 qui soutient la section intermédiaire d'un petit arbre pivotant 152 parallèle aux cylindres d'étirage 3, 103, qu'un moteur 53 peut faire tourner à la bonne vitesse; l'arbre de ce moteur est coaxial au pivot 52 et connecté à l'arbre 152 par une courroie de transmission 54.
Des cylindres en caoutchouc 55 de même diamètre sont fixés aux extrémités de l'arbre 152. Au début de chaque cycle de travail, la tige du cylindre 50 est positionnée en arrière et les cylindres 55 sont arrêtés, en position éloignée de repos, comme illustré à la fig. 2.
Aux extrémités de l'axe du cylindre d'étirage 103 sont centrés, par l'interposition de douilles ou de coussinets, des bras 56 dont la plus grande longueur est dirigée vers le bas et qui sont solidaires des extrémités d'une barre 57 portant une lame de coupe dentée 58 tournée vers le haut, parallèle au cylindre 103 dont les dimensions lui permettent de couper en diagonale le film qui sort de ce cylindre, comme il sera expliqué par la suite. Lorsque le dispositif est au repos, la lame 58 est abaissée, comme indiqué à la fig. 2, et la barre 57 prend appui sur un cartonnage de protection 60 fixé au châssis 1 et au barreau 48 grâce à des tampons-amortisseurs 59. Les extrémités de longueur inférieure des bras 56, dirigés vers le haut, sont liées par le biais de tirants 61 à des leviers 62 fixés sur l'arbre 30 rotatif et fixé au châssis 1 et aux flancs 31, 131.
Cet arbre porte dans sa partie intermédiaire un levier 162 calé et lié à un vérin 63, à double effet, ancré avec le corps latéralement au même point d'ancrage 138 du cylindre 39 (voir aussi fig. 3). La référence numérique 64 indique un des amortisseurs de fin de course qui coopèrent avec les bras 56 lors de la course active de soulèvement de la lame 58.
Le dispositif décrit opère comme suit. Au début d'un cycle de travail, le dispositif est dans l'état montré à la fig. 2, avec les deux axes d'enroulement 43, 143 montés sur la structure à revolver 34, 40, 140. Un de ces axes, par exemple le 143, est déplacé d'un angle d'environ 10 DEG , en avance par rapport aux ouvertures 46 des couronnes circulaires 45, 145, tandis que l'autre axe 43 coopère tangentiellement avec le cylindre d'étirage 103 qui tourne dans le sens des aiguilles de la montre et qui est maintenu poussé contre celui-ci par une pression exercée par le cylindre 39. Le film qui sort des cylindres d'étirage 3, 103 passe sous l'axe 43 qui tourne dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre et est recueilli sur le ou les noyaux en carton calés sur l'axe.
Au fur et à mesure que le diamètre de la bobine de film sur l'axe 43 augmente, les bras 33, 133 s'éloignent des cylindres d'étirage 3, 103, toujours sous le contrôle du vérin 39 (fig. 4). Lorsque la bobine de film bobinée sur l'axe 43 est pratiquement terminée, la tige du vérin 39 est ramenée en arrière afin d'éloigner au moment opportun la bobine terminée du cylindre 103, comme illustré à la fig. 5, tandis que la rotation de l'arbre 34 est commandée dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre, en regardant la fig. 5, jusqu'à ce que l'axe 43 portant la bobine terminée atteigne la position illustrée par la fig. 6, environ dix degrés en avant des ouvertures 46 des couronnes circulaires 45, 145.
En même temps, on fait sortir la tige du vérin 50 et on met le moteur 53 en marche afin que les cylindres en caoutchouc 55 tournent dans le sens des aiguilles de la montre (fig. 5) et à une vitesse périphérique pratiquement identique à celle du cylindre d'étirage 103. Les cylindres 55 entrent rapidement en contact tangentiel avec la section intermédiaire de la bobine terminée et la maintiennent en rotation pour recueillir et étirer le film qui sort des cylindres d'étirage 3, 103, tandis que la même bobine passe dans la position indiquée par la fig. 6.
Lorsque cette position est atteinte, la tige du vérin 39 est sortie de manière à mettre le ou les noyaux en carton de l'axe 143 en contact avec le cylindre 103 et le double film qui sort de ce cylindre, afin que le cylindre tourne dans le sens et à la vitesse nécessaires pour recueillir ce film, comme indiqué à la fig. 6. Au moment opportun, on fait sortir la tige du vérin 63, pour soulever la lame 58, pour que celle-ci coupe transversalement et près de l'axe 143 le bout de film qui passe entre les axes 143, 43. Ensuite, un mouvement en sens inverse ramène la lame au repos.
Sous l'effet de la charge électrostatique du film et de la rotation appropriée de l'axe 143, la nouvelle tête de ce même film adhère au(x) noyau(x) en carton de l'axe 143 et le film s'enroule sur ce(s) noyau(x), tandis que le moteur 53 s'arrête et que les cylindres 55 sont ramenés en position de repos, par le retrait de la tige du vérin 50. Il est évident que sur la barre 57 qui porte la lame de coupe 58, on peut placer une barre avec des buses pouvant refouler des jets d'air comprimé orientés de façon à assurer le contact entre la nouvelle tête du film et le nouvel axe d'enroulement 143, comme indiqué schématiquement par la flèche 200 à la fig. 6.
Lors de la phase suivante, on active le moto-réducteur 35 pour faire tourner l'arbre 34 d'environ dix degrés dans le sens contraire aux aiguilles de la montre, pour ramener l'axe 43 portant la bobine pleine à la hauteur des ouvertures 46 des couronnes circulaires 45, 145. Après avoir atteint ce stade, l'axe 43 portant la bobine pleine doit être déchargé manuellement ou de façon semi-automatique ou automatique, des supports à fourche 40, 140, ledit axe devant être remplacé par un nouvel axe portant un noyau ou de nouveaux noyaux en carton. Ensuite, le moto-réducteur 35 est activé par une rotation subséquente d'environ dix degrés dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre de l'arbre 34 en vue de stabiliser la mise en Öuvre du nouvel axe d'enroulement, comme montré à la fig. 2.
Il est prévu des capteurs de sécurité spécifiques (non représentés) sur les bras 33, 133 afin de vérifier la bonne introduction du nouvel axe d'enroulement sur les supports 40, 140 et pour commander la rotation de l'arbre 34 du revolver seulement si cette condition de sécurité a été vérifiée. Dans le cas contraire, une alarme sera activée qui signalera le problème à l'opérateur. Lorsque la bobine de film de l'axe 143 est pleine, tout le cycle décrit recommencera automatiquement.
Il est entendu que la description se rapporte à une forme de réalisation préférée de l'invention, à laquelle de nombreuses variantes et modifications peuvent être apportées, notamment du point de vue de la fabrication. Par exemple, les cylindres 55 peuvent être actionnés de manière différente par le même moteur 5 qui active la dernière paire de cylindres d'étirage 3, 103. D'autres variantes peuvent se rapporter à l'arbre 34, qui au lieu d'être soutenu par un système à oscillation, pourrait être monté sur des moyens à mouvement rectiligne et coulisse de guidage. La lame de coupure 58 et les cylindres d'entraînement 55 peuvent être actionnés par des mouvements rectilignes et non plus oscillants.
Ces variantes et solutions techniques équivalentes, ainsi que toutes celles qui sont évidentes pour l'homme de l'art, ne sortent pas du cadre de l'invention, telle qu'elle est illustrée ci-dessus et par les figures des quatres dessins, et telle que revendiquée ci-après. Dans les revendications, les références entre parenthèses sont purement indicatives et ne limitent pas la protection revendiquée.
Product packaging machines provided with stretch films currently use monolayer films which are unwound from a reel in segments of length proportional to the dimensions of the product to be wound and which, before the winding phase, are stretched to be adapted to the dimensions of the product. Since the products to be packaged have different dimensions, it is important to have films with high extensibility, good mechanical strength and, for the sake of economy, as thin a thickness as possible. The state of the art teaches us that to obtain films with great extensibility having good mechanical resistance, it is necessary to act on their chemical and physical components.
The invention provides a method of producing stretch films whose characteristics are superior to those of films of known type; this method consists in the "stratification" of the films, that is to say in the production of multilayer films, composed of at least two layers of the same film correctly superimposed on each other. Advantageously, the films are superimposed immediately after they leave the extrusion die. Tests have demonstrated irrefutably that a multilayer film in accordance with the invention, with equal overall thickness compared to a monolayer stretch film of known type, exhibits characteristics of extensibility and of mechanical resistance which are appreciably superior.
The extrusion lines for stretch films of known type, normally made of polyethylene or plasticized PVC, are provided with a large diameter die with a small span, fed by an extrusion press often placed horizontally. The thin plastic pipe subjected to extrusion is inflated with air introduced through the die pin so as to form a large bubble. An air ring, often rotating, cools homogeneously and consolidates the material as soon as it leaves the die.
As the bubble is narrow, a first pair of stretching cylinders acting as an internal air retainer, the flattened pipe is reached by longitudinal cutting instruments, for deburring and possible custom cutting, after the overlapping films have passed through another pair of parallel cylinders and have finally been divided; each film is returned to a drive cylinder, against which an expansion axis loaded with one or more cores flanked by cardboard tangentially wraps the film. The thickness of the film is regulated by the degree of inflation, by the speed of stretching of the bubble and by the range of the die.
In order to ensure a regular shape of the reel, the whole stretching and winding system of the film is placed on a cylindrical frame which is slowly rotated by about 360 DEG around its horizontal axis, first in one direction, then the other, and means are provided for stopping the rotation so that the coils are arranged horizontally, when it is necessary to unload the full coils and replace them with new winding axes . In the prior art, a team of people manually unloads the full reels of the reels. At least two people unload the finished reel and replace it with the new winding spindle, while others cut the film, stretch it, join it and quickly attach it to the new core (s) ( x) winding.
The invention proposes to improve the current film winding lines, as previously announced, in order to form films with two superposed layers, which induces complete automation of the change of the winding axes. According to the invention, after the longitudinal cutting phase, the superimposed films pass through a second pair of parallel and motorized cylinders and an axis carrying the winding cores cooperates tangentially with one of these cylinders, hereinafter called stretching cylinder.
Two axes carrying the winding cores are supported by their rotary ends, by means of an alignment parallel to the winding axis and a reciprocal angular spacing of 180 DEG, by a motorized revolver structure whose axis is horizontal and parallel to the winding cylinder; this revolver structure being mounted on supports which can move it closer or further away from the winding cylinder. When one of the winding axes comes into contact with the film stretching cylinder and if this same axis is kept pushed against it by an adequate pressure, the other winding axis is in an opposite angular position in which it can be replaced, once fully loaded with film, by a new winding axis.
When the reel is finished, the revolving structure carrying the winding axes moves away adequately from the drawing cylinder in order to bring the finished reel into the angular unloading position and so that the new winding axis cooperates tangentially with said drawing cylinder, which implies the retreat of the same revolving structure.
Then, at the appropriate time, means are used to keep the finished spool in rotation and give the necessary longitudinal tension to the end of the film which passes between it and the stretching cylinder carrying the new winding axis, while that against this same piece of film operates, at the right time, a transverse cutting means which defines the tail of the finished reel and the head in the new film which, under the effect of electrostatic adhesion and the proximity of the new winding axis and the direction of rotation of the latter, adheres to this axis which succeeds it in the winding phase of the film coming from the extrusion press. The waste from cutting the longitudinal edges of the tubular film is collected at the ends of the axis during winding.
Then the structure to be revolver is discharged from the axis carrying the finished reel of double-layer film and replaced by a new winding axis, the device thus being brought back to the initial stage of the work cycle.
The following description of a preferred embodiment of the invention, given purely by way of nonlimiting example, will allow a better understanding of the characteristics and advantages of the invention, thanks to the four tables accompanied by drawings:
fig. 1 is a side view showing sections of the film winding device without the automatic winding axis change device;
fig. 2 is a side view of the device for automatically changing the complementary winding axes associated with the reel of FIG. 1 and resumed at the start of its work cycle;
fig. 3 shows in front elevation other details of the device of FIG. 2;
fig. 4, 5 and 6 are side views of the device of FIG. 2, during their work cycle.
Fig. 1 shows that the winding device in question here comprises a frame 1 formed by a pair of parallel flanks 101 linked together by rotary bars 201 which support the ends of two pairs of parallel drawing cylinders 2, 102 and 3, 103, the cylinders 102 and 103 being activated by motors 4, 5 with electronic speed and phase control, for example so-called brushless motors connected together by an electric shaft with rods. This rotates the cylinder 103 at a peripheral speed greater than that of the upstream cylinder, in order to ensure correct longitudinal stretching of the film passing between these cylinders.
The cylinders 2 and 3 are coated with rubber and mounted on oscillating structures 6 and 7 controlled by cylinders 8 and 9 which, by applying appropriate pressure, push the cylinders 2 and 3 against the underlying engine cylinders 102 and 103. The film to be wound up (100) passes through the pairs of drive cylinders, is returned by a "break" path on offset intermediate cylinders 10, 11 and 12, and, before being returned to the cylinder 10, the same film passes through a pair of opposite pads 13, 113 and is cut lengthwise by blades 14 for deburring the edges and in anticipation of any specific cutting.
Upstream of the cylinders 2, 102 of the chassis 1 are centered at 15, 115, the ends close together and parallel to the cylinders, of a pair of planes, 16, 116 normally made of wood, the spacing of which gradually increases upstream of the film . These planes 16, 116 are provided with holes and each form a wall of a box-shaped structure 17, 117 into which air is introduced at the appropriate pressure by electric fans (18, 118). The pressurized air comes out of the holes of the planes 16, 116 to form a pneumatic cushion which facilitates the unwinding of the inflated tube of film coming from the extrusion die and which downstream of the planes 16, 116, is prepared for flattening. and the correct introduction between the first pair of drawing cylinders 2, 102.
The structures 16, 17 and 116, 117 are locked by adjustable arms 19 to lateral supports 119 fixed to said chassis 1.
The chassis 1 carries at the ends of the transverse structures 301, 301 min to which it is secured by coaxial rings 20, 120, connected by longitudinal members 401 and bearing on corresponding groups of cylinders 21, 121 carried by the sides of a carriage 22 which by means of grooved wheels 23, can roll on a rail 24 fixed to the ground and parallel to the longitudinal axis of the film to be wound. The grooved ring 20 cooperates with cylinders 21 with a "V" profile so that the cylindrical structure 1, 20, 120, formed by the chassis 1 and by the rings 20, 120, cannot perform movements axial.
On the internal side of the ring 20, a grooved ring 25 is fixed coaxially; on this is returned and anchored a closed loop chain 26, long enough to be able to exceed the ring, in order to cooperate with the pinion 27 of a gear motor 28 fixed on the carriage 22, which imposes on the cylindrical structure 1, 20, 120 a slow rotation of about 360 DEG, first in one direction and then in the opposite direction, so that any small imperfections of the extruded film are distributed uniformly over the entire width of the film flattened and rolled up, which regulates the shape of the film reel.
The reels of known type have two axes for winding the film which are placed at the end of the frame 1 opposite to that of the inlet of the extensible film and on each winding axis, one of the films resulting from the deburring and possible longitudinal cutting, by the blades 14, of the tubular film 100 coming from the extrusion die. The winding axes are rotated by tangential cooperation, by means of specific drawing cylinders, not shown, kinetically connected to the motor which actuates the first pair of cylinders 2, 102.
When the winding axes are filled, the reel stops so that the axes are horizontal, and operators intervene to extract the solid winding axes in order to replace them with other axes carrying the cores intended to produce new reels of film while other operators stretch the film produced by the extrusion press, then cut it and hang it on said cores for winding.
In the device for production and winding according to the invention, the film is however trimmed in length and optionally cut longitudinally and any part formed by two superimposed films is collected on a single winding axis on which cardboard cores can be placed successively for the collection of double films as and when they are manufactured and the waste from the longitudinal deburring of the double film is collected on the ends of this axis.
As illustrated in detail in figs. 2 and 3, at the end section of the chassis 1, at the height of the last pair of drawing cylinders 3, 103, are fixed to 29 and 30 a pair of parallel flanks 31, 131 which carry the rotary cylinder 103 provided with motor 5 and support, parallel to the cylinder 103, a rotary shaft 32 whose ends extend outside of said sides and are integral with two identical arms 33, 133, parallel, directed upwards and connected in their upper part by a rotary shaft 34, parallel to the drawing cylinder 103, and which can be rotated by a geared motor 35 of irreversible type, fixed by stirrups to the arm 33.
A programmer 36, wedged at the other end of the shaft 34, is fixed by stirrups with the body on the arm 133 and manages the gear motor 35 to stop the shaft 34 in preset angular positions.
The angular position of the arms 33, 133 is controlled by a star lever 37, fixed to the intermediate section of the pivot shaft 32, turned downwards and linked to the element 38 to the rod of a jack 39, double-acting, anchored at 138 to a tail of the structure 301 secured to the ring 120 of the rotary chassis of the winding device.
The shaft 34 represents the axis of rotation of a revolver structure which provides, wedged on the ends of the shaft 34 at the height of the internal sides of the arms 33, 133, radial supports 40, 140 of the same format, aligned and provided with forked ends 41, 141 in which are housed the end wheels 42, 142 of the winding axes 43, 143; on these rolls are threaded and fixed the cardboard cores for winding the double film. At least one group of knobs, e.g. the 142 is of the grooved type and cooperates with a "V" profile of the forks 141, so as to prevent the cardboard winding cores from making undesirable axial movements when they are mounted on the radial supports 40, 140 .
It is advantageously provided that the grooved knurls 142 are mounted on the respective winding axis with a small possibility of ball joint in order to facilitate the operations of loading the cardboard winding cores on the fork supports 40, 140 and their unloading from these supports, the parallelism and alignment of the latter may not be precise. The winding axes 43, 143 are retained in the supports 40, 140 by the cooperation of other end knobs 44, 144 with the internal circumference of the circular rings 45, 145.
Concentric to the shaft 34, fixed to the arms 33, 133 and to their radial ends 233, these crowns are provided with openings 46 opposite the cylinder 103 and normally inclined upwards, in order to allow the loading and unloading operations of the axes. winding on and from the fork supports 40, 140. FIG. 3 shows that the arms 33, 133 and the fork supports 40, 140 are placed outside the ends of the last pair of drawing cylinders 3, 103 so as not to interfere with them.
On the intermediate section of the shaft 32, by the interposition of bushings and / or bearings, in order to allow this same shaft to oscillate, a composite support 47 is mounted, provided with a first arm 147 directed towards the reel and blocked at the sides 31, 131 by means of a bar 48, a second opposite arm 247, directed upwards, and a pair of arms 347 directed downwards, to which is anchored at 49 the body of a double-acting cylinder 50, itself being attached by means of a rod at 149 to the arm 151 oriented downwards of a lever 51 articulated on an axis 52 to the rotary arm 247 which supports the intermediate section a small pivoting shaft 152 parallel to the stretching cylinders 3, 103, which a motor 53 can rotate at the right speed; the shaft of this motor is coaxial with the pivot 52 and connected to the shaft 152 by a transmission belt 54.
Rubber cylinders 55 of the same diameter are fixed to the ends of the shaft 152. At the start of each work cycle, the rod of the cylinder 50 is positioned rearward and the cylinders 55 are stopped, in the position at rest, as illustrated. in fig. 2.
At the ends of the axis of the stretching cylinder 103 are centered, by the interposition of bushings or bearings, arms 56 the greatest length of which is directed downward and which are integral with the ends of a bar 57 carrying a toothed cutting blade 58 turned upward, parallel to the cylinder 103, the dimensions of which allow it to cut diagonally the film which leaves this cylinder, as will be explained below. When the device is at rest, the blade 58 is lowered, as shown in FIG. 2, and the bar 57 is supported on a protective cardboard 60 fixed to the chassis 1 and to the bar 48 by means of shock-absorbing pads 59. The ends of the lower length of the arms 56, directed upwards, are linked by means of tie rods 61 to levers 62 fixed on the rotary shaft 30 and fixed to the frame 1 and to the sides 31, 131.
This shaft carries in its intermediate part a lever 162 wedged and linked to a jack 63, double acting, anchored with the body laterally at the same anchoring point 138 of the cylinder 39 (see also fig. 3). The reference numeral 64 indicates one of the end-of-travel dampers which cooperate with the arms 56 during the active lifting stroke of the blade 58.
The device described operates as follows. At the start of a work cycle, the device is in the state shown in fig. 2, with the two winding axes 43, 143 mounted on the revolver structure 34, 40, 140. One of these axes, for example the 143, is displaced by an angle of approximately 10 DEG, in advance with respect to at the openings 46 of the circular crowns 45, 145, while the other axis 43 cooperates tangentially with the drawing cylinder 103 which rotates clockwise and which is kept pushed against it by a pressure exerted by the cylinder 39. The film which leaves the stretching cylinders 3, 103 passes under the axis 43 which rotates in the opposite direction to that of the needles of the watch and is collected on the cardboard core or cores wedged on the axis .
As the diameter of the film reel on the axis 43 increases, the arms 33, 133 move away from the stretching cylinders 3, 103, always under the control of the jack 39 (fig. 4). When the reel of film wound on the axis 43 is practically finished, the rod of the jack 39 is brought back in order to move the finished reel away from the cylinder 103 at the appropriate time, as illustrated in FIG. 5, while the rotation of the shaft 34 is controlled in the opposite direction to that of the watch hands, looking at FIG. 5, until the axis 43 carrying the completed reel reaches the position illustrated in FIG. 6, about ten degrees in front of the openings 46 of the circular crowns 45, 145.
At the same time, the rod of the jack 50 is brought out and the motor 53 is started so that the rubber cylinders 55 rotate in the clockwise direction (fig. 5) and at a peripheral speed practically identical to that of the stretching cylinder 103. The cylinders 55 quickly come into tangential contact with the intermediate section of the finished spool and keep it in rotation to collect and stretch the film which leaves the stretching cylinders 3, 103, while the same spool goes to the position indicated in fig. 6.
When this position is reached, the rod of the jack 39 is extended so as to bring the cardboard core or cores of the axis 143 into contact with the cylinder 103 and the double film which leaves this cylinder, so that the cylinder rotates in the direction and speed required to collect this film, as shown in fig. 6. At the appropriate time, the rod of the jack 63 is brought out, in order to lift the blade 58, so that the latter cuts transversely and near the axis 143 the end of film which passes between the axes 143, 43. Then, a movement in the opposite direction brings the blade to rest.
Under the effect of the electrostatic charge of the film and the appropriate rotation of the axis 143, the new head of this same film adheres to the cardboard core (s) of the axis 143 and the film is wound up. on this (these) core (s), while the motor 53 stops and the cylinders 55 are brought back to the rest position, by removing the rod from the jack 50. It is obvious that on the bar 57 which carries the cutting blade 58, a bar can be placed with nozzles capable of delivering compressed air jets oriented so as to ensure contact between the new film head and the new winding axis 143, as indicated diagrammatically by the arrow 200 in fig. 6.
During the next phase, the gear motor 35 is activated to rotate the shaft 34 about ten degrees counterclockwise, to bring the axis 43 carrying the full reel to the height of the openings 46 circular rings 45, 145. After reaching this stage, the axis 43 carrying the full reel must be unloaded manually or semi-automatically or automatically, fork supports 40, 140, said axis to be replaced by a new axis carrying a core or new cardboard cores. Then, the gear motor 35 is activated by a subsequent rotation of about ten degrees counter-clockwise from the shaft 34 in order to stabilize the implementation of the new winding axis, as shown in fig. 2.
Specific safety sensors (not shown) are provided on the arms 33, 133 in order to verify the correct introduction of the new winding axis on the supports 40, 140 and to control the rotation of the shaft 34 of the revolver only if this security condition has been verified. Otherwise, an alarm will be activated which will signal the problem to the operator. When the film reel of axis 143 is full, the whole described cycle will start again automatically.
It is understood that the description relates to a preferred embodiment of the invention, to which many variants and modifications can be made, in particular from the point of view of manufacturing. For example, the cylinders 55 can be actuated differently by the same motor 5 which activates the last pair of drawing cylinders 3, 103. Other variants can relate to the shaft 34, which instead of being supported by an oscillation system, could be mounted on means with rectilinear movement and guide slide. The cutting blade 58 and the drive cylinders 55 can be actuated by rectilinear rather than oscillating movements.
These variants and equivalent technical solutions, as well as all those which are obvious to a person skilled in the art, do not depart from the scope of the invention, as illustrated above and by the figures of the four drawings, and as claimed below. In the claims, the references in parentheses are purely indicative and do not limit the protection claimed.