Brevet FR2120062A1 — publié le 19720811

La présente invention concerne un procédé pour emballer automatiquement et étroitement sur toute sa circonférence un article ou corps annulaire tel qu'une longueur de fil métallique enroulée en anneau ou un pneu de véhicule, au moyen d'une pellicu-5 le en matière plastique ou dans un autre matériau. L'invention vise également la machine de mise en oeuvre d'un tel procédé. Suivant un procédé et une machine connus, on enroule en spires successives se chevauchant les unes les autres, une longue bande de matériau d'emballage autour de la circonférence de 10 l'article à envelopper, en commençant par un côté de l'article. Ce procédé nécessite toujours une opération spéciale au début et à la fin de l'enroulement de la bande. Ce procédé présente en outre l'inconvénient de prendre beaucoup de temps et de nécessiter l'emploi d'une très longue bande pour entourer un article longi-15 tudinalement en spirale. La présente invention a pour but de réaliser une machine pour emballer automatiquement la circonférence d'un article annulaire, qui évite les inconvénients des machines connues. La machine suivant l'invention comprend un arbre principal 20 vertical capable d'effectuer un mouvement de va-et-vient vertical au centre de la machine ; une coupelle interne d'aspiration pour aspirer de l'intérieur, une pellicule cylindrique, ladite coupelle étant disposée à 1'extrémité d'un mécanisme articulé de manière à pouvoir s'allonger et se rétracter longitudinalement et 25 monté dans la partie supérieure de la machine; un support interne pour supporter un article annulaire de l'intérieur avec pour centre l'axe de l'arbre principal, ledit support pouvant effectuer un mouvement de va-et-vient vertical ; un support externe pour supporter l'article annulaire de l'extérieur afin de le déplacer 30 longitudinalement ; un élément comportant une coupelle externe d'aspiration pour aspirer la pellicule cylindrique de l'extérieur et pouvant effectuer un mouvement de va-et-vient vertical ; et un dispositif de coupe de la pellicule disposé dans la partie supérieure de la machine. L'article annulaire étant supporté par le 35 support interne, et l'arbre principal s'élevant, la pellicule cylindrique est aspirée de l'intérieur par la coupelle d'aspiration interne. Puis l'arbre principal descend l'extrémité de la pelli 71 46968 2 2120062 cule cylindrique, se place autour de la circonférence interne de l'article annulaire, l'élément qui comporte la coupelle externe d'aspiration monte et, lorsque la pellicule est aspirée de l'extérieur par la coupelle externe d'aspiration, le dispositif de 5 coupe découpe une longueur définie de pellicule. Ensuite, l'élément descendant au-dessous de la position de l'article annulaire, le support externe de l'article annulaire, le support interne et l'arbre principal descendant, la coupelle interne d'aspiration aspire la pellicule cylindrique au lieu que ce soit la coupelle 1C externe d'aspiration, et l'arbre principal remontant, l'article annulaire est emballé dans la pellicule cylindrique. Du fait que suivant la présente invention l'article annulaire est entouré automatiquement de sa circonférence interne vers sa circonférence externe, par la pellicule cylindrique, par 15 une opération longitudinale, on peut effectuer l'emballage de tels articles rapidement, facilement, et en série. En outre, du fait de l'absence de joint, l'aspect de l'emballage est plus satisfaisant, il n'y a pas de risque de rupture du joint, de pénétration de poussière, d'eau et d'humidité, ni même d'apparition 20 de rouille dans le cas d'articles métalliques. Enfin la durée de l'opération d'emballage est réduite. Il en résulte vin maLleur emballage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui re-25 présentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 à 5, on a représenté un rail circulaire qui forme un cercle concentrique sous un plateau circulaire 1. Le rail 2 est supporté sur plusieurs galets roulants 4 qui sont dis-30 posés sur tin socle fixe 3» Une roue dentée 5 est montée sur m bossage central qui dépasse de la face inférieure du plateau 1. La roue 5 engrène avec une roue dentée 7 qui est fixée à l'arbre d'un moteur 6, de sorte que le plateau 1 est entraîné en rotation par le moteur 6. 35 Plusieurs dispositifs d'emballage suivant l'invention sont répartis de façon équidistante près du bord circonférentiel externe du plateau 1. Dans le mode de réalisation représenté, 10 de 71 46968 5 2120062 ces dispositifs sont disposés sur le plateau 1. Dix axes rotatifs 8 sont placés intérieurement par rapport aux dispositifs sur le plateau 1, chaque axe 8 étant relié à l'axe 8 adjacent par un joint universel, comme représenté sur la Fig. 5* Dix axes 9 sont 5 disposés parallèlement aux axes S, et sont également reliés entre eux par des joints universels. Un pignon 10 est monté sur l'un des axes 8. Le pignon 10 est relié à un pignon 12 monté sur l'axe d'un moteur 11 par l'intermédiaire d'une chaîne 13. Tous les axes 8 sont toujours entraî-10 nés en rotation dans le même sens par le moteur 11. Une roue dentée (non représentée) est montée sur l'un des axes 9« Tous les axes 9 sont toujours entraînés en rotation en sens inverse des axes 8 par engrènement de cette roue dentée avec une autre roue dentée (non représentée) montée sur l'un des axes 8. Comme il se-15 ra expliqué plus loin, chaque dispositif d'emballage du plateau 1 est mû par les axes 8 et 9» tandis que le début et la fin de l'opération à chaque poste sont commandés par venue en contact d'un interrupteur de fin de course 14 monté sur la circonférence extérieure du plateau 1 avec un élément 15 qui dépasse du socle 20 fixe. Les articles annulaires à emballer 16 sont acheminés par un convoyeur 18. un article 16 est déposé au premier poste d'emballage sur le plateau 1 et pendant sensiblement une révolution du plateau 1 il est emballé dans une pellicule plastique 17, puis 25 l'article emballé est de nouveau acheminé par le convoyeur 18. Au-dessus du deuxième poste d'emballage est disposé un cadre 19 qui a pour rôle d'ouvrir la pellicule plastique cylindrique 17 qui est aplatie et stockée en rouleau, de façon que l'extrémité inférieure de la pellicule 17 pende du cadre 19 (Fig.3). Lorsque 3G la pellicule 17 a pris sa forme cylindrique, son diamètre interne est un peu plus grand que le diamètre externe de l'article à emballer. La structure et le fonctionnement des dix dispositifs d'emballage étant identiques, un seul de ces dispositifs sera décrit 35 en détail. Comme représenté sur les figures 3 à 6, un arbre principal 20 de forme tubulaire est monté dans un palier 21 qui est fixé au 71 46968 2120062 plateau 1, de manière à pouvoir effectuer un mouvement de va-et-vient vertical par rapport au plateau 1. Une crémaillère 22 est disposée sur la face externe de l'arbre 20 et engrène avec une roue dentée 24 montée sur un axe 25• Une autre roue dentée 25 5 qui est montée sur l'axe 25 engrène avec une vis sans fin montée sur un axe 26, cette vis n'étant pas visible sur la Fig. 5 du fait de la présence de la partie inférieure de la roue 25. Deux pignons 27 et 28 sont montés sur l'axe 26. Le pignon 27 est relié par une chaîne 51 à un pignon 50 monté sur l'un des axes 8 10 par l'intermédiaire d'un embrayage magnétique 29. Le pignon 28 est relié par une chaîne 54 à un pignon 55 monté sur l'un des axes 9 par l'intermédiaire d'un embrayage magnétique 52. Grâce à cet agencement, lorsque l'embrayage 29 est enclenché électriquement, l'arbre principal 20 monte et lorsque l'embrayage 52 est en 15 prise, ce qui dégage l'embrayage 29, l'arbre principal 20 descend. La position d'arrêt de l'arbre principal 20 qui peut monter et descendre, est commandée, comme on le verra plus loin, par la venue en contact d'un élément saillant 55 disposé à l'extrémité inférieure de l'arbre 20 avec l'un d'une pluralité d'interrupteurs 20 de fin de course 56 disposés à des endroits définis sur le bâti du plateau 1. Quatre tiges verticales 57 sensiblement parallèles à l'arbre principal 20 et capables d'effectuer un mouvement de va-et-vient vertical traversent le plateau 1, tandis qu'un support circulaire 25 interne 58 est agencé de manière à supporter l'article annulaire 16 sensiblement de niveau avec les extrémités supérieures des tiges 57- Le support interne 58 est destiné à supporter l'extrémité interne de l'article annulaire 16. Chaque tige 57 comporte une crémaillère 59 qui engrène avec une roue dentée 41 montée sur un 50 axe 40. Les quatre axes 40 sont reliés entre eux par des pignons coniques disposés à chacune de leurs extrémités et ils tournent à la même vitesse. Une roue dentée 42 est montée sur un prolongement de l'un des axes 40. La roue dentée 42 engrène avec une vis sans fin montée sur un autre axe 45. Cette vis sans fin n'est pas 55 visible sur la Fig. 5 car elle est masquée par la roue dentée 42. L'axe 45 porte deux pignons 44 et 45. Le pignon 44 est relié par une chaîne 48 à un pignon 47 monté sur l'axe 8 par l'intermédiaire 71 46968 5 2120062 d'un embrayage magnétique 46, et le pignon 45 est relié par une chaîne 5^ au pignon 50 monté sur l'axe 9 par l'intermédiaire d'un embrayage magnétique 49. Lorsque l'embrayage magnétique 46 est actionné, les quatre tiges 57 se relèvent à la même vitesse et 5 lorsque l'embrayage 49 est actionné, les tiges 57 s'abaissent à la même vitesse. Quatre tiges 52 sont disposées parallèlement et concentrique-ment à l'arbre principal 20, à l'extérieur des tiges 57» de manière à pouvoir effectuer un mouvement de va-et-vient vertical à 10 travers le plateau 1. Un élément annulaire 55 est fixé sur les extrémités supérieures des tiges 52. Sur cet élément annulaire 55 sont montés radialement plusieurs vérins à air comprimé 54 dont les tiges de piston sont orientées vers l'intérieur et portent, à leur extrémité une ventouse d'aspiration 55? ou coupelle 15 externe d'aspiration. Le vérin 54- est relié à un réservoir de fluide sous pression 56 installée sur le plateau 1 par une valve magnétique non représentée et est alimenté en fluide sous pression pour rétracter horizontalement la tige de piston et la coupelle d'aspiration. Le réservoir de fluide 56 est alimenté en air sous 20 pression par un compresseur 57 disposé sur le plateau 1. L'espace intérieur de la coupelle externe d'aspiration est relié au réservoir d'air comprimé ainsi qu'à un réservoir d'air en dépression 58 par une autre valve magnétique. Le réservoir à vide 58 est relié à une pompe à vide 59 installée sur le plateau 1. 25 Les quatre tiges 52 portent chacune une crémaillère verticale 60 qui engrène avec une roue dentée 62 montée sur un axe 61. Les axes 61 sont reliés entre eux par des engrenages coniques et tournent à la même vitesse. Une autre roue dentée 65 est montée sur l'un des axes 61 et engrène avec une vis sans fin fixée à un axe 50 64. L'axe 64 porte des pignons 65 et 66. Le pignon est relié à 1'axe 8 par une chaîne 67, un pignon 68 et un embrayage magnétique 69 et le pignon 66 est relié à l'axe 9 par une chaîne 7$, un pignon 71 et un embrayage magnétique 72. Gomme il apparaît sur la Fig. 5» le mécanisme de tx^ansmission et le fonctionnement des ti-35 ges 52 sont les mêmes que ceux des tiges 57» Un bâti vertical 75 est disposé extérieurement aux tiges 52 sur le plateau 1. Le bâti 75 porte à son extrémité supérieure 71 46968 6 2120062 quatre vérins à air comprimé 74, équiàistants et ayant leur extrémité interne orientée radialement vers l'arbre 20. Chaque vérin doit déplacer sa tige de piston sensiblement horizontalement par rapport à l'arbre 20. Les vérins sont alimentés en air sous 5 pression provenant du réservoir 56 par une valve magnétique non représentée. Un support externe 75 pour l'article 16 est disposé à chaque extrémité des tiges de piston des vérins 74» Ces supports sont destinés à supporter l'article 16 par venue en contact avec sa circonférence externe, qui se trouve à la même hauteur 10 que les tiges de piston. Le support externe 75 est conçu de façon que lorsqu'il se rétracte, les pièces supportées par la crémaillère 60 ne le heurtent pas lorsque la crémaillère 60 monte et que le vérin 54 et la coupelle externe d'aspiration 55 s'élèvent plus haut que le support externe 75-15 Plusieurs biellettes parallèles 76 qui peuvent pivoter radia- lement sont montées sur l'extrémité supérieure de l'arbre principal 20 et portent chacune sur leur face externe une ventouse d'aspiration 77 orientée vers l'extérieur ou coupelle interne d'aspiration. Sous chacune des biellettes 76 est articulé un bras 78 qui 20 est relié au piston d'un vérin à air comprimé 79 logé à l'intérieur de l'arbre tubulaire 20, par des fentes pratiquées dans la surface de l'arbre 20. Le vérin 79 déplace les coupelles internes d'aspiration dans le sens longitudinal par l'intermédiaire des biellettes 76 et il est alimenté en air comprimé provenant du ré-25 servoir 56 par une valve magnétique non représentée. Suivant cet agencement, les biellettes 76 qui sont représentées en position ouverte sur la IFig. 5 et venant en contact avec la paroi interne de la pellicule 17, se referment lorsqu'elles progressent le long de la paroi interne de l'article annulaire 16 et peuvent descendre 50 plus bas que cet article, avec les coupelles internes d'aspiration. Une valve magnétique 80 est montée sur l'extrémité supérieure de l'arbre principal 20. La valve 80 est reliée à la coupelle interne d'aspiration 77 par un tuyau flexible 81 et au réservoir de fluide en dépression par des tuyaux flexibles 84 et 85. La coupel-55 le interne d'aspiration est commandée par la valve 80. Un conducteur 86 qui est raccordé à la valve 80 passe également à l'intérieur de l'arbre 20. 71 46968 7 2120062 Un dispositif de découpage 87 de la pellicule est disposé sous le cadre 19 pour découper la pellicule 17 en tronçons de longueur voulue pour l'emballage d'un article. On va maintenant décrire le fonctionnement de la machine en 5 se référant à la Fig. 7« Le fonctionnement de la machine est commandé par un dispositif de commande électrique non représenté qui agit en fonction des signaux transmis par les interrupteurs de fin de course précités. Ce dispositif est installé dans un. emplacement approprié sur le plateau 1. 10 Au premier poste d'emballage, le support interne 58, le sup port externe 75 et la coupelle externe d'aspiration occupent les positions représentées sur la Fig. 5« L'arbre 20 est en position basse, son extrémité supérieure se trouvant au-dessous du support interne 58 et les biellettes 76 sont en position fermée. A ce 15 stade, un article annulaire 16 passe du convoyeur sur l'extrémité supérieure du support interne 58 (Fig. 7a). Lorsque la rotation du plateau 1 amène l'article au deuxième poste d'emballage, l'interrupteur de fin de course 14 vient en contact avec l'élément saillant 15, l'arbre principal 20 mon-20 te, les biellettes 76 s'ouvrent et les coupelles internes d'aspiration viennent en contact avec la paroi interne de la pellicule 17 (cf.Fig.5) qui est aspirée par application d'une dépression (Fig.7'0) , puis l'arbre principal 20 s'abaisse, les biellettes 76 se ferment, tandis que les coupelles internes d'aspiration 77 -qui 25 descendent avec l'arbre 20 continuent de maintenir par aspiration la pellicule 17- Lorsque les coupelles 77 ont atteint la partie inférieure de la circonférence interne de l'article annulaire 16, la descente de l'arbre principal 20 s'arrête, puis les tiges 52 s'élèvent et lorsque les coupelles externes d'aspiration 55 se 50 sont élevées juste au-dessous du dispositif de découpage 87 de la pellicule, les tiges 52 cessent de s'élever, les coupelles externes d'aspiration 55 reliées au réservoir de fluide en dépression aspirent la paroi externe de la pellicule 17 et cette pellicule est découpée par le dispositif 87 à la longueur nécessaire à l'em-55 hallage d'un article 16 (Fig.7c). Au troisième poste, les coupelles d'aspiration 55 continuant d'aspirer l'extrémité supérieure du tronçon sectionné de pellicu 71 46968 8 2120062 le, les tiges 52 s'abaissent jusqu'à ce que les coupelles 55 descendent plus bas que l'article 16 puis elles s'arrêtent.Le support externe 75 se déplace alors pour supporter l'article 16 (Fig. 7d). 5 Au quatrième poste, les tiges 57 et le support interne 58 s'abaissent, et la pellicule se sépare des coupelles externes d'aspiration par inversion de la valve 80 qui envoie de l'air sous pression dans les coupelles 77. Simultanément, l'arbre principal 20 descend et lorsque les coupelles internes d'aspiration 10 ont atteint l'extrémité inférieure de la pellicule, l'arbre 20 s'arrête de descendre et la pellicule se sépare des coupelles par envoi d'air sous pression dans les coupelles externes 55 ; en même temps, la pellicule est aspirée par application de vide aux coupelles internes 77 (Fig.7e). 15 Au cinquième poste, l'arbre principal 20 remonte et les cou pelles internes d'aspiration 77 s'élèvent au-dessus de l'article 16, les biellettes 76 s'ouvrent et, simultanément, les tiges 37 se relèvent pour supporter l'article 16 sur le support interne 38. Lorsque le support externe 75 se rétracte, les tiges 52 s'élè-20 vent également et de l'air sous pression est fourni aux coupelles internes 77» tandis que les coupelles externes 55 aspirent l'extrémité de la pellicule par inversion de leur valve de commande (Fig.7f )': Aux sixième et septième postes, les différentes parties de 25 la machine répètent les opérations effectuées aux quatrième et cinquième postes pour atteindre la position illustrée par la Fig. 78- Par suite du double enroulage de la pellicule, au huitième poste, la machine répète les opérations effectuées au sixième 30 poste (Fig.7h). Au neuvième poste, la pellicule étant sensiblement complètement enroulée autour de la circonférence de l'article 16, l'emballage de l'article est terminé et l'arbre 20 descend au-des-sous de l'article 16. 35 Enfin, au dixième poste, l'article emballé passe du support interne 38 sur le convoyeur 18 qui l'évacué. Il découle du fonctionnement que l'on vient de décrire qu'au 71 46968 9 2120062 fur et à mesure de l'enroulement de la pellicule autour de l'article, la longueur de pellicule restante diminuant, les dispositifs de commande doivent raccourcir la course verticale de l'arbre 20 et des tiges 52. A cet effet, le circuit de commande élec-5 trique est conçu de façon qu'un seul des interrupteurs de fin de course 36 occupant une position définie puisse fonctionner par venue en contact avec un élément saillant 35» Cependant, les éléments saillants 35 peuvent venir en contact avec d'autres interrupteurs de fin de course sans qu'ils fonctionnent pour autant. 10 Une fois l'article annulaire emballé, suivant l'invention, au moyen d'une longueur de pellicule cylindrique, du fait que la surface de la pellicule enroulée autour de la circonférence interne de l'article annulaire adhère étroitement à la surface de la pellicule sous-jacente contractée et plissée à la forme de l'arti-15 cle annulaire, il n'est pas nécessaire de fixer l'extrémité de la pellicule. Si on désire une fixation spéciale, on peut utiliser un ruban adhésif. On peut également utiliser comme matériau d'emballage une pellicule thermo-rétrécissable dont on fixe l'extrémité par contraction par application ae chaleur une fois l'embal-20 lage terminé. Un autre procédé consiste à contracter l'ensemble de la pellicule qui enveloppe l'article en faisant passer l'article emballé dans un tunnel chauffant. Dans ce cas^ l'article est maintenu par la tension de la pellicule. Ce procédé est particulièrement avantageux lorsqu'il s'agit d'un article enroulé tel que 25 du fil de fer, des conducteurs électriques ou des tuyaux en caoutchouc. L'invention s'applique notamment à l'emballage de fil de fer plat, de fils de cuivre, de fil électrique sous gaine, de pneus de voitures ou de bicyclettes, de tuyaux en caoutchouc, en vinyle,etc...et d'autres articles annulaires. On peut utiliser 30 une pellicule transparente pour laisser voir le contenu de l'emballage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications 35 envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. 71 46968 10 2120062 — jï.BV .hriDlCÂLPlOI'iS — 1 - Procédé pour emballer un article annulaire, tel qu'un pneumatique, une couronne de fil de fer ou de tuyau, ou analogue qui consiste à enrouler autour du dit article une pellicul 5 constituée par un manchon cylindrique, dont l'axe est concentr: que à l'axe du dit article, la dite pellicule étant alternative ment passée à l'extérieur et à l'intérieur du dit article. 2 - Machine pour emballer automatiquement des articles am laires, caractérisée en ce qu'elle comprend : un arbre principe 10 disposé verticalement et pouvant effectuer un mouvement de va-e vient vertical ; au moins une coupelle interne d'aspiration dis posée à l'extrémité d'un mécanisme articulé pouvant s'allonger et se rétracter longitudinalement sur la partie supérieure de l'arbre principal et capable d'aspirer de l'intérieur une pelli 15 cule cylindrique pendant au-dessus de la machine ; un support i terne supportant de l'intérieur un article annulaire avec l'axe de l'arbre principal comme centre, et pouvant également effectu, un mouvement de va-et-vient vertical ; un support externe capab! de supporter de l'extérieur l'article annulaire par déplacement 20 longitudinal ; un élément comportant à sa partie supérieure au moins une coupelle externe d'aspiration capable d'aspirer de l' 3 - Procédé d'emballage automatique d'articles annulaires ai; moyen d'une machine suivant la revendication 2, caractérisé en c que l'article annulaire étant supporté par le support interne, l'arbre principal monte et aspire la pellicule cylindrique de 30 l'intérieur, puis l'arbre principal descend et amène l'extrémité inférieure de la pellicule cylindrique contre la circonférence interne de l'article annulaire, l'élément qui porte la coupelle externe d'aspiration se relevant et lorsque la pellicule cylindr: que est aspirée de l'extérieur par ladite coupelle externe, le 35 dispositif de découpage de la pellicule découpe la pellicule cylindrique à une longueur prédéterminée, puis ledit élément descend au-dessous de l'article annulaire, le support externe suppoi CQp 71 46968 n 2120062 tant 1*article annulaire le support interne et l'arbre principal descendent, la coupelle interne d'aspiration aspire la pellicule cylindrique à la place de la coupelle externe, l'arbre prin-' cipal remonte, de même que le support interne qui supporte l'ar-5 ticle annulaire, tandis que le support externe se rétracte,après quoi ledit élément se relève, aspire la pellicule de l'extérieur à la place de la coupelle interne d'aspiration, et ledit élément descendant pour entourer l'article annulaire avec la pellicule cylindrique. 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