Brevet FR2510034A1 — publié le 19830128

Machine pour la fabrication automatique de boites. La présente invention concerne une machine pour la fabrication automatique de boites, et en particulier de boites comportant deux parties, à savoir un fond et un couvercle propre à coiffer ce fond, chacune des deux dites parties étant constituée d'une virole et d'un disque fixé par son pourtour à un bord longitudinal de la virole. I1 pourra s'agir notamment de boites à fromage ou analogues, dont les éléments constitutifs, appelés ci-dessus "disques" et "viroles" pourront etre en carton ou en bois et etre assemblés par tout moyen approprié, par exemple par collage, agrafage, ou encore -notamment pour les couvercles- par sertissage, en combinaison éventuelle avec le collage, lorsque l'on utilise le carton. Actuellement, pour fabriquer des boites à fromage, on forme une virole dans un alvéole, et l'on y introduit un disque manuellement. La fabrication n'est donc pas entièrement automatique, ce qui entraine un prix de revient relativement élevé, surtout lorsque la fixation des disques sur les viroles fait intervenir de la colle, l'opération d'encollage étant également manuelle. Dans d'autres machines, qui sont plus automatisées, on prévoit d'enrouler les viroles sur les disques de fond ou de couvercle, mais ceci en faisant tourner le disque sur lui-même. De telles machines ne permettent d'effectuer que des boites rondes, ce qui est uh handicap car, comme on le sait, de nombreux fromages sont emballés dans des boites ovales, carrées ou pseudo-carrées (à coins arrondis), ou ayant encore d'autres formes qui ne sont pas cylindriques de révolution. Le but de la présente invention est de combler cette lacune de la technique antérieure, et de proposer une machine entièrement automatique, apte à fournir des boites de formes quelconques. A cet effet, pour l'essentiel, une machine conforme à l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un mandrin de formage présentant une face frontale et une face latérale, et dont la forme générale est complé mentaire de celle de la partie de boite à former, des moyens d'assujettissement propres à appliquer un disque sur la face frontale de ce mandrin, des moyens d'enroulement propres à appliquer et à enrouler une virole sur la face latérale du mandrin, des moyens de fixation propres à assurer une liaison permanente entre le pourtour du disque et le bord longitudinal de la virole, et des moyens d'extraction propres à extraire dudit mandrin la partie de boite ainsi constituée. On voit que le principe de base de l'invention repose, au contraire de ce qui est le cas avec les machines de l'art antérieur, sur un enroulement des viroles sur le mandrin, lequel pourra avoir une forme quelconque, notamment ovale, carrée, etc. Une machine conforme à l'invention pourra encore être caractérisée en ce qu'elle comporte une série de mandrins disposés sur le pourtour d'au moins un tambour tournant relié à des moyens moteurs propres à l'entrainer pas à pas, et des moyens de commande séquentielle propres à commander, à chaque position d'arret d'un mandrin, une opération de formage déterminée. Cette disposition également essentielle permet d'assurer une phase de formage différente sur chaque mandrin, et par conséquent d'effectuer plusieurs opérations en me me temps, ce qui bien entendu permet d'obtenir une production à cadence élevée. On peut encore augmenter la production en prévoyant que la machine comporte deux tambours tournants, le premier pour le formage des couvercles, le second pour le formage des fonds. Les deux tambours porteront des mandrins semblables, ceux du premier, pour le formage des couvercles, étant toutefois de dimensions légèrement plus grandes que celles des mandrins du second, pour le formage des fonds. Dans ce cas, il sera particulièrement avantageux de prévoir, en outre, que la machine est pourvue de moyens propres à assurer une rotation synchrone mais en sens inverses des tambours, et que lesdits moyens d'extraction sont prévus en un emplacement situé entre les deux tambours, c'est-àdire dans leur zone de convergence. On pourra ainsi facilement obtenir une production des fonds et des couvercles à débits égaux et en un seul et meme emplacement de la machine. Conformément à une caractéristique également avantageuse et complémentaire de la précédente, une machine conforme à l'invention pourra encore etre caractérisée en ce qu'elle comporte, en un poste dit "de bouchage" situé audit emplacement, des moyens propres à extraire le couvercle formé sur un mandrin du premier tambour, pour en coiffer le fond extrait du mandrin correspondant du second tambour. On obtiendra ainsi, par une suite d'opérations entière- ment automatiques, des boites fermées, directement pretes à etre expédiées aux fromagers ou autres utilisateurs. D'une manière générale, une machine conforme à l'invention pourra encore se caractériser en ce qu'elle est pourvue de moyens de détection et de contrôle propres à ne commander ou à n'autoriser une phase de formage qu'après constatation de la bonne exécution de la phase de formage précédente. Ainsi, la machine pourra comporter par exemple un détecteur de présence de disque sur la face frontale d'un mandrin, détecteur associé à des moyens de commande interdisant l'amenée d'une virole sur la face latérale du mandrin correspondant en cas d'absence de disque. Cette particularité permet d'éviter une perte de matière première. De meme, en sortie de la machine, on pourra prévoir un autre détecteur propre à déterminer si la hauteur des boites issues dudit poste de bouchage est la hauteur normale : une hauteur trop faible signifiant que le fond n'a pas été coiffé de son couvercle, et une hauteur trop importante signifiant que le couvercle est de biais et coiffe imparfaitement ledit fond, des moyens de commande appropriés, par exemple à jet d'air comprimé, actionnés par un signal fourni par ledit détecteur, provoqueront la mise à L'écart du produit. On sera de la sorte assuré que seuls les fonds correctement coiffés de leur couvercle emprunteront la sor tie normale de la machine. Cela évitera la nécessité d'une opération de triage manuel. Quant aux moyens généraux de la machine, tels qu'énumérés au début, ils pourront en principe etre constitués de différentes façons, mais il pourra etre judicieux de prévoir, s' agissant par exemple desdits moyens d'assujetissement des disques sur la face frontale des mandrins, qu'ils sont constitués essentiellement par une ou plusieurs ventouses aptes à etre reliées séquentiellement à une source de vide. On obtiendra ainsi, de façon particulièrement efficace et simple, l'application, au moment voulu, des disques sur les faces frontales des mandrins. S'agissant par ailleurs desdits moyens d'enroulement propres à appliquer et à enrouler les viroles sur la face latérale des mandrins, on pourra prévoir, de façon particulièrement avantageuse, qu'ils comprennent essentiellement une mâchoire en plusieurs parties, propre à entourer et à presser la virole concernée sur ladite face latérale du mandrin, cette mâchoire étant bien entendu commandée de façon automatique au moment voulu. Pour ce qui est des moyens de fixation propres à assurer une liaison permanente entre le pourtour d'un disque et le bord longitudinal d'une virole, on pourra prévoir avantageusement, dans le cas où l'on utilise de la colle, que la machine comporte des moyens de transfert d'une virole dans la direction de son axe, depuis un magasin jusqu'à une zone située devant et à proximité du mandrin de formage concerné , des moyens de dépôt d'une ligne de colle longitudinale sur la virole, à proximité d'un de ses bords longitudinaux, pendant ce premier transfert , des moyens de transfert de la virole dans une direction perpendiculaire à la précédente, pour l'amener au droit de la face latérale dudit mandrin , et des moyens de dépôt d'un trait de colle transversal sur la virole, à proximité d'une de ses extrémi- tés, pendant ce second transfert. Ainsi, on peut utiliser des moyens de dépôt de colle, tels que pistolets, fixes, ce qui simplifie la construction. Pour ce qui est enfin desdits moyens d'extraction, ils pourront encore être de différents types, mais, à cet effet, une machine conforme à l'invention pourra encore etre caractérisée en ce que lesdits mandrins sont montés radialement coulissants dans leur tambour respectif, notamment entre une position extraite pour laquelle ils sont aptes à recevoir un disque sur leur face frontale, et une position rentrée pour laquelle ils permettent l'éjection de la partie de boite élaborée. Ces mouvements radiaux des mandrins pourront entre commandés par exemple par une came centrale fixe ou dont la vitesse de rotation a, par rapport à celle du tambour correspondant, une vitesse prédéterminée. Une machine conforme à l'invention va maintenant être décrite à titre d'exemple illustratif et nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue générale schématique d'un processus de formage de boites, tel qu'il se déroule sur une machine conforme à l'invention - la figure 2 est une vue schématique, en perspective, d'une machine conforme à l'invention ; et - la figure 3 est une vue de détail montrant, en élévation, une partie d'un tambour tournant et notamment un mandrin de formage ovale et une mâchoire d'enroulement de virole en trois parties. Sur la figure 1, les zones ovales 1 et 2 montrent l'emplacement des deux tambours de la machine, lesquels tournent en sens inverse, comme représenté par les flèches 3 et 4, et permettent d'élaborer les deux parties des boites, à savoir, respectivement, les couvercles 5 et les fonds 6. Le tambour 1 est associé à un magasin 7 à disques, lesquels sont empilés horizontalement, et à un magasin 8 à viroles, lesquelles sont empilées verticalement, De même, le tambour 2 est associé à un magasin 9 à disques et à un magasin 10 à viroles. Au poste référencé I, un disque 11 est extrait du magasin 7 et appliqué par aspiration sur la face frontale d'un des mandrins du tambour 1, alors à l'arrêt. Après rota ème tion d'un 1/8sème de tour du tambour, à supposer que celui- ci porte huit mandrins et ait donc huit positions d'arrêt indexées, le mandrin primitivement en I arrive en un poste lI auquel la présence ou l'absence du disque 11 est constatée,par exemple par un détecteur photo-électrique, et ensuite, après une nouvelle rotation d'1/8ème de tour, au poste III, ou, en cas de présence d'un disque 11 sur le mandrin concerné, une virole 12 est extraite du magasin 8.La virole 12 subit un premier déplacement longitudinal, selon la flèche 13, déplacement au cours duquel un pistolet fixe dépose un trait de colle longitudinal 14 le long de celui des bords longitudinaux de la virole qui est à l'opposé du mandrin. La virole 12 subit ensuite un second déplacement, transversal, selon la flèche 15, déplacement au cours duquel un autre pistolet fixe dépose un trait de colle transversal 16 -â proximité d'une des extrémités de ladite virole 12. Une mâchoire en plusieurs parties enroule alors la virole 12 sur la face latérale du mandrin, selon les flèches 17, ce qui fait entrer le trait de colle 14 en contact avec le pourtour du disque 11, ainsi que le trait de colle 16 avec l'extrémité opposée de la virole. Un doigt de pressage vient alors presser l'une contre l'autre les deux extrémités de la virole, pendant plusieurs des pas de rotation suivants, ensuite de quoi, au poste Vît, le couvercle 5 ainsi élaboré est éjecté sur une bande d'évacuation schématisée en 18. Les fonds 6 sont pendant ce temps, et selon des opérations synchrones, élaborés sur l'autre tambour tournant 2. Au poste référencé en V , après une rotation du tam ème bour de 5/8sème de tour, pour le tambour 1 à couvercles, on peut prévoir une opération complémentaire de sertissage de la virole 12 sur le disque correspondant 11, dans le cas où celui-ci est en carton, sertissage qui peut être assuré par une matrice chauffante. La matrice de sertissage peut d'ailleurs etre remplacée par un élément permettant d'effectuer une pyrogravure du couvercle 5, dans le cas où celui-ci est en bois. Sur la bande de sortie 18, on peut prévoir que les couvercles 5 et les fonds 6 sont évacués les uns à côté des autres ou les uns derrière les autres, mais on peut prévoir également, à titre de variante, en VII, un poste de bouchage auquel, grace à des bras articulés à ventouses, un couvercle 5 extrait du mandrin correspondant du tambour 1 vient coiffer un fond 6 extrait du mandrin -correspondant du tambour 2, ce qui permet de livrer automatiquement des boites fermées 19. Egalement à titre de variante, et comme ceci a été représenté dans le cadre en pointillés de la figure 1, on peut envisager de supprimer les magasins à viroles 8 et 10 et de les remplacer par un dispositif à couteau 20 apte à découper au fur et à mesure des besoins des viroles 12' dans une bande continue extraite d'un rouleau 21, ceci dans le cas où l'on utilise des viroles en carton. A la figure 2, qui est une représentation très schématique d'une machine conforme à l'invention, on a référencé en 22 et 23 respectivement le tambour d'élaboration des couvercles et le tambour d'élaboration des fonds. Ces tambours tournent pas à pas en sens inverses, selon les flèches. Contrairement au cas de la figure 1, on a supposé ici que les boites à fabriquer sont ovales, comme le montre la forme des mandrins de formage 24 et 25. Il y a sur chaque tambour huit mandrins et donc un maximum de huit postes de travail et de huit positions d'arrêt pour chaque tambour. Les magasins respectifs à disques et à viroles ont été référencés en 26 et 27 pour le tambour 22, et en 28 et 29 pour le tambour 23. Certains des différents postes actifs ont été référencés par des chiffres romains, comme sur la figure 1. La bande convoyeuse de sortie a été référencée en 30. Aux postes III des deux tambours, on a représenté schématiquement les deux dispositifs de support, 31 et 32, des bras pivotants portant les deux parties supérieures des mâchoires d'enroulement des viroles sur les mandrins. Les deux bras visibles sur la figure ont été référencés respectivement en 33 et 34. Enfin, la référence 35 désigne le pupitre de commande de la machine. La figure 3 montre de façon détaillée la manière dont se présentent les outillages au poste III, par exemple du tambour des fonds 23. Comme on l'a vu plus haut, ces outillages entrent en fonction alors qu'un disque de fond est appliqué contre la face frontale 37 du mandrin 25. Ce disque n'a pas été représenté sur la figure, pour montrer la ventouse d'aspiration 38 qui permet de le maintenir sur la face 37. Il est à noter qu'en cet emplacement, le mandrin 25 est en position radialement extraite, position qu'il occupe jusqu'au sixième poste inclusivement. La référencé 39 désigne une tablette sur laquelle vient se placer la virole extraite du magasin 29. (Pour ne pas alourdir le dessin, on n'a pas représenté les pistolets d'encollage, ni les-moyens de transfert de la virole). Cette virole est maintenue en place par une ventouse d'aspiration 40. Après le transfert transversal dont il a été parlé plus haut et qui amène la virole juste dessous'la face latérale 41 du mandrin, une partie inférieure de mâchoire, référencée en 42, vient, en coulissant vers le haut, appliquer la partie centrale de la virole contre la partie inférieure de la face latérale 41, commençant ainsi son enroulement sur le mandrin. Les deux bras pivotants 35 et 36 du support 32, viennent alors, l'un après l'autre, appliquer sur la partie supérieure de la face latérale 41 du mandrin, les deux extrémités de la virole (dessinée en traits mixtes), par l'intermédiaire de leurs parties supérieures de machoires, respectivement 43 et 44, complémentaires de la partie inférieure 42. Bien entendu, l'extrémité de virole qui porte le trait de colle transversal est pliée avant l'autre, par le bras 34, et c'est pourquoi les pivotements des deux bras 34 et 36 ne sont pas exactement synchrones. Lorsque la virole est complètement enroulée sur le mandrin, un doigt de pressage pivotant 45, rappelé par des ressorts 46, vient presser la virole sur le mandrin, au niveau du trait de colle, et ce doigt reste abaissé jusqu'au poste de sortie VII, ensuite de quoi il remonte pour permettre l'extraction du fond ainsi formé. La commande du pivotement des doigts 45 peut être assurée par une plaque d'appui fixe 47, de hauteur variable selon la périphérie du tambour, et sur laquelle vient prendre appui un galet ou analogue 48 des doigts. Dès que le doigt 45 est en appui sur la virole (position telle que représentée à la figure 3), les parties de mâchoires 34, 36 et 42 s'ouvrent, et le tambour indexé tourne d'un pas. Ces différents mouvements des outillages principaux de la machine s'effectuent très rapidement, en quelques fractions de second?, de sorte que l'on obtient une production à cadence très élevée. Il est à noter qu'une fois arrivé au poste d'extraction VII, le mandrin 25 rentre radialement dans le tambour, de sorte que même si la partie de boite formée sur lui n'est pas saisie par le bras extracteur, elle est automatiquement éjectée du mandrin, et ne peut pas venir au poste final VIII. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés , elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Machine pour la fabrication automatique de boites comportant deux parties, à savoir un fond et un couvercle propre à coiffer ce fond, chacune des deux dites parties étant constituée d'une virole et d'un disque fixé par son pourtour à un bord longitudinal de la virole, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un mandrin de formage présentant une face frontale et une face latérale, et dont la forme générale est complémentaire de celle de la partie-de boite à former, des moyens d'assujettissement propres à appliquer un disque sur la face frontale de ce mandrin, des moyens d'enroulement propres à appliquer et à enrouler une virole sur la face latérale du mandrin, des moyens de fixation propres à assurer une liaison permanente entre le pourtour du disque et le bord longitudinal de la virole, et des moyens d'extraction propres à extraire dudit mandrin la partie de boite ainsi constituée. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une série de mandrins disposés sur le pourtour d'au moins un tambour tournant relié à des moyens moteurs propres à l'entrainer pas à pas, et des moyens de commande séquentielle propres à commander, à chaque position d'arrêt d'un mandrin, une opération de formage déterminée. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte deux tambours tournants, le premier.pour le formage des couvercles, le second pour le formage des fonds. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est pourvue de moyens propres à assurer une rotation synchrone mais en sens inverses des tambours, et en ce que lesdits moyens d'extraction sont prévus en une emplacement situé entre les deux tambours. S. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte, en un poste dit "de bouchage" situé audit emplacement, des moyens propres à extraire le couvercle formé sur un mandrin du premier tambour, pour en coiffer le fond extrait du mandrin correspondant du second tambour. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est pourvue de moyens de détection et de contrôle propres à ne commander ou à n'autoriser une phase de formage qu après constatation de la bonne exécution de la phase de formage précédente. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens d'assujettissement des disques sur la face frontale des mandrins sont constitués essentiellement par une ou plusieurs ventouses aptes à être reliées séquentiellement à une source de vide. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens d'enroulement propres à appliquer et à enrouler les viroles sur la face latérale des mandrins comprennent essentiellement une machoire en plusieurs parties, propre à entourer et à presser la virole concernée sur ladite face latérale du mandrin. 9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la fixation des disques sur les viroles est assurée par de la colle, caractérisée en ce qu'elle comporte : des moyens de transfert d'une virole dans la direction de son axe, depuis un magasin jusqu'à une zone située devant et à proximité du mandrin de formage concerné : des moyens -de dépôt d'une ligne de colle longitudinale sur la virole, à proximité d'un de ses bords longitudinaux, pendant ce premier transfert , des moyens de transfert de la virole dans une direction perpendiculaire à la précédente, pour l'amener au droit de la face latérale dudit mandrin ; et des moyens de dépôt d'un trait de colle transversal sur la virole, à proximité d'une de ses extremités, pendant ce second transfert. 10. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits mandrins sont montés radialement coulissants dans leur tambour respectif, notamment entre une position extraite pour laquelle ils sont aptes à recevoir un disque sur leur face frontale, et une position rentrée pour laquelle ils permettent l'éjection de la partie de boite élaborée.