Brevet FR2522615A1 — publié le 19830909

Procédé et dispositif nour la mise en volume. le remplissage avec un liquide et la fermeture hermétique d'un conditionnement en carton couché. La présente invention concerne un procédé pour la mise en volume, le remplissage avec un liquide et la fermeture hermétique d'un conditionnement en carton couché. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Des conditionnements en carton ou en carton couché, c'est-à-dire revêtu d'une mince pellicule d'un polymère tel que le polyéthylène, sont de plus en plus utilisés pour la mise en vente de divers liquides, tels que des jus de fruits, des sodas, du lait etc... Ces conditionnements se présentent fréquemment sous la forme d'une botte verticale à section carrée ou rectangulaire, fermée de façon hermétique, d'une part, à sa partie inférieure, par un fond plat, obtenu en rabattant et assemblant par soudure des volets attenants aux parois latérales, d'autre part, à sa partie supérieure, par une partie formant couvercle, attenante elle aussi aux parois latérales bt étant, soit plate, soit, plus fréquemment, en forme de toit à deux pans, en vue de faciliter l'ouverture de la botte. C'est à ce type de conditionnement que l'on se référera dans la suite de la présente description et dans les revendications qui suivront. De telles bottes sont en particulier utilisées sur une grande échelle pour la cormercialisation du lait et, pour cette application, on a déjà proposé des dispositifs aptes a mettre en forme les conditionnements à partir d'une ébauche et A les fermer à leur partie inférieure, à les remplir ensuite de lait et enfin & les obturer de façon étanche & leur partie supérieure. Toutes ces opérations sont effectuées en série et à une cadence élevée, puisque les machines existantes permettent de mettre en volume, d'assembler et de remplir de 1 500 à 9 000 boîtes à l'heure.Ces machines, de grandes dimensions, s'adressent donc plus spécialement à des laiteries importantes traitant journellement de grandes quantités de lait, mais elles ne sont pas adaptées à de plus petites entreprises, notamment aux fermes laitières qui vendent du lait cru. Elles ne conviennent pas non plus aux exploitations des pays en voie de développement, qui sont de nature plus artisanale qu'industrielle. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un procédé et un dispositif pour la mise en volume et la fermeture hermétique d'un conditionnement pour liquide et pour le remplissage simultané de celui-ci, qui puissent être mis en oeuvre à l'aide de moyens compacts et peu volumineux, et qui se prêtent a une utilisation dans de petites entreprises ne conditionnant quotidiennement que de faibles quantités de liquide. A cet effet, le procédé conforme à l'invention consiste à mettre en volume le corps du conditionnement à partir d'une ébauche aplatie dans laquelle les quatre parois latérales sont attenantes deux à deux par des lignes de pliage et en contact mutuel deux à deux, les volets destinés à former le fond et la partie supérieure du conditionnement étant disposés dans le prolongement des parois auxquelles ils sont attenants, à amener dans leur position montée les volets de fond, a préchauffer ces volets et à les assembler par soudure, à remplir le conditionnement, å amener dans leur position montée les volets constitutifs de la partie supérieure, à préchauffer ces volets et à les assembler par soudure, ce procédé étant caractérisé en ce que, durant toutes ces opérations, aussi bien que pendant le transfert d'un poste de travail à un autre, le conditionnement est maintenu en permanence en position verticale. On évite ainsi toutes les opérations compliquées de préhension et de transfert des procédés usuels, dans lesquels le conditionnement occupe des positions inclinées en diverses phases de son traitement. Avantageusement, le conditionnement est acheminé en continu par un premier moyen de convoyage rectiligne jusqu'au poste de soudure du fond, puis est entrainé en continu par un second moyen de convoyage rectiligne perpendiculaire au précédent jusqu'au poste de soudure de la partie supérieure. On verra, en effet, ci-après, que la soudure principale du fond et celle de la partie supérieure s'effectuent usuellement suivant deux lignes perpendiculaires et, dans cette forme préférée de mise en oeuvre de l'invention, le conditionnement sera ainsi amené automatiquement dans une position adéquate à chaque poste de soudure. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif comprenant un magasin dans lequel sont logées sur chant en position verticalé des ébauches aplaties du conditione ment dans lesquelles les quatre parois latérales sont attenantes deux à deux par des lignes de pliage verticales et en contact mutuel deux à deux, les volets destinés a former le fond et la partie supérieure du conditionnement étant disposés dans le prolongement des parois auxquelles ils sont attenants, des moyens étant disposés en regard du magasin pour en extraire une ébauche et mettre en volume le corps du conditionnement, ce dispositif comprenant également des moyens pour amener dans leur position montée les volets constitutifs du fond, des moyens pour préchauffer ces volets, des moyens pour assembler par soudure lesdits volets préchauffés, des moyens pour remplir le conditionne ment ainsi réalisé, des moyens pour amener en position montée les volets constitutifs de sa partie supérieure, des moyens pour préchauffer ces volets et des moyens pour les assembler par soudure, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de convoyage aptes à transférer ledit conditionnement en position verticale d'un poste de travail à un autre et à le maintenir en position verticale à chacun desdits postes. Avantageusement, ledit moyen de convoyage comprendra un premier convoyeur continu rectiligne, acheminant les conditionnements depuis le magasin jusqu'aux moyens de soudure du fond et un second convoyeur continu rectiligne, perpendiculaire au précédent, pour acheminer les conditionnements du poste de remplissage au poste de soudure de la partie supérieure. La disposition en L des convoyeurs et des postes de travail prévus latéralement par rapport à celui-ci permet de réduire considérablement le volume et la surface au sol de l'ensemble du dispositif, ce qui convient particulièrement bien aux petites entreprises exploitantes. Avantageusement, les convoyeurs continus comprendront chacun au moins une et de préférence deux chatnes ou courroies sans fin passant sur deux poulies ou similaire axe vertical, dont l'une au moins est motrice, chaque chatne comprenant, à intervalles réguliers, en position horizontale sur sa face externe, des armatures en forme de U à branchREinégales, dont la base, solidaire des chaînes, a une longueur sensiblement égale à celle des catés de la base des conditionnements, lesquels peuvent ainsi venir s'encastrer dans lesdites armatures, pour être entraînés et maintenus en position verticale par cellesci. Le grand côté du U perpendiculaire à la base sera disposé en amont, dans le sens d'avancement des convoyeurs, pour entrafner les conditionnements, et un petit côté parallèle sera de préférence prévu en aval pour retenir le conditionnement. De préférence, l'armature en U sera déformable élastiquement, de manière que les deux côtés perpendiculaires à la base du L agissent à la manière d'un ressort pour pincer les conditionnements. Les différents moyens mentionnés ci-dessus sous une forme générale présentent des dispositions originales qui apparattront dans la description détaillée qui va suivre et qui constituent des caractéristiques de l'invention. Sur les dessins annexés t La figure 1 est une vue en perspective d'un conditionnement connu réalisable par le procédé et le dispositif conformes à l'invention t La figure 2 est une vue de dessus schématique d'une forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention t La figure 3 est une élévation latérale schématique de ce dispositif t Les figures 4 et 5 sont deux vues schématiques illustrant respectivement la préhension et la mise en volume d'un conditionnement à partir du magasin (figure 4), puis son introduction sur le système de convoyage (figure 5) t La figure 6 représente le moyen de mise en forme du fond t La figure 7 est une vue schématique en élévation du dispositif de soudage du fond du conditionnement t La figure 8 illustre schématiquement le système de mise en forme de la partie supérieure du conditionnement, de préchauffage de cette partie et de soudure de celle-ci, Un conditionnement du type de ceux que le dispositif conforme à l'invention permet de mettre en voulume, de remplir et de fermer hermétiquement est représenté sur la figure 1. Ce conditionnement est bien connu dans la technique et il ne sera donc pas décrit en détail.On rappellera simplement qu'il est constitué de carton couché et qu'il a la forme générale d'un prisme droit à section carrée ou rectangulaire, fermé à sa partie inférieure par un fond plat constitué de volets tels que 1, attenants à deux parois latérales parallèles 2 et repliés avec recouvrement entre des volets prolongeant les deux autres parois 3 et attenants par des lignes de pliage 4 aux volets 1. Ceux-ci sont assemblés par soudure de la matière plastique (polyéthylène) qui gaine le carton. A leur partie supérieure, les parois 4 se prolongent par des volets inclinés 5, qui sont assemblés par soudure à leur extrémité libre. Ces volets 5 sont attenants par des lignes de pliage 6 à des volets 7 prolongeant les parois 2t On notera que les lignes de soudure du fond et de la partie supérieure sont dirigées suivant deux directions perpendiculaires. Il est clair qu'avant pliage et soudage des divers volets, l'emballage peut être replié à plat avec les volets dans le prolongement des parois latérales, cellesci étant appliquées deux à deux les unes contre les autres après assemblage de deux d'entre elles par collage de languettes ou autres). C'est à cet état aplati que les conditionnements sont livrés aux utilisateurs et c'est à leur mise en volume, leur assemblage et leur remplissage que s'intéresse la présente invention. Comme on le voit sur la figure 2, le bâtS a la forme d'un U à deux branches inégales, la branche la plus courte 10 se terminant par 1'armoire de commande 11 de l'ensemble du dispositif et supportant le magasin 12 de conditionnements aplatis, la partie centrale 13 supportant un premier convoyeur continu 14 et la branche 15 la plus longue du U portant un second convoyeur continu 16 perpendiculaire au précédent. Le convoyeur 14 et le convoyeur 16 sont entraînés à la même vitesse et de façon synchronisée, respectivement par l'arbre vertical 17 et l'arbre vertical 19, par l'intermédiaire de pignons. Le convoyeur 14 passe sur un pignon de renvoi 18, également à axe vertical.Ainsi qu'il a ét indiqué, chaque convoyeur est composé de deux channes horizontales, telles que 20, décalées en hauteur, supportant chacune des structures métalliques 21 en forme de U ouvert vers l'extérieur et à branches inégales, la branche la plus longue étant disposée en amont dans le sens du déplacement du convoyeur. Les structures 21 sont en métal et sont destinées à maintenir les conditionnements en position verticale au cours de leur acheminement d'un poste de travail à l'autre et de leur immobilisation à chaque poste, comme on le verra ci-après. Les conditionnements aplatis sont logés sur chant, avec les parois en position verticale, dans le magasin 12, lequel est ouvert suivant sa face tournée vers le convoyeur 14. L'extraction et la mise en volume d'un conditionnement 23 s'effectuent de la manière suivante (figures 4 et 5) t en face de la partie ouverte du magasin 12 est disposé un vérin hydraulique 24 dont le piston 25 est équipé de ventouses 26, connectées de façon commandée à un circuit à vide. Lorsque le piston 25 vient saisir par les ventouses 26 un conditionnement 23 aplati et qu'il se rétracte ensuite (figure 4), la face arrière du conditionnement 23, dont une partie dépasse légèrement du reste du conditionnement est retenue par un taquet 27 dans le magasin 12.Le piston 25 continuant à se rétracter, le corps du conditionnement 23 se met ainsi progressivement en forme, aidé en cela par une tige cylindrique 28, montée pivotante autour d'un axe vertical, disposée devant le magasin 12 en vue de faciliter le glissement du conditionnement. Lorsque celui-ci est complètement formé, il se dégage du taquet 27 par simple déformation du carton et est entrainé par le piston 25 vers deux structures 21 amenées en regard par les channes 20 du convoyeur 14. Pour faciliter l'introduction du conditionnement dans ces structures 21, un système de biellettes liées au piston 25 et commandées par celui-ci est prévu. Ce système comprend deux biellettes 30 et 31, montées pivotantes à une de leur extrémité autour d'un axe vertical fixe, respectivement 32 et 33, tandis qu'elles sont articulées à leur autre extrémité, respectivement en 34 et 35, sur une biellette horizontale 36. Entre les articulations 34 et 35, vient s'articuler en 37 une biellette 38, dont l'autre extrémité est articulée en 39 sur le piston 25.La longueur des biellettes et la position des articulations sont telles que, quand le piston 25 avance en direction du magasin 12 pour saisir un conditionnement, la biellette 36 s'escamote latéralement, tandis qu'en fin de rétraction du piston 25, elle vient s'appliquer contre la face arrière du conditionnement mis en volume pour le pousser vers l'intérieur des ossatures 21. Celles-ci, entraînées par les chaînes 20, entraient elles-mêmes le conditionnement 23 vers les postes suivants du dispositif, en le poussant par la branche la plus longue du U de la structure 21, la branche la plus courte servant simplement à caler et à faciliter le pincement du conditionnement. Une rampe de galets 40, disposée parallèlement aux channes 20 du convoyeur 14, facilite le déplacement des conditionnements. Le poste suivant du dispositif, référencé 41 sur la figure 2, ne sera pas décrit en détail, car il est d'un type connu dans la technique. Il est destiné, à pré-casser", en les forçant, vers le haut, les lignes de pliage 1 par lesquelles 8 s'articulent entre eux les volets destinés à former le fond. Il comprend simplement un gabarit de pliage commandé par vérin. Pendant cette opération et au cours du déplacement du conditionnement, le fond est chauffé par passage au-dessus et entre des résistances chauffantes d'un four 42, en vue d'amener le polyéthylène qui gaine le carton à une température proche de sa température de fusion. Les plis du fond ayant ainsi été ébauchés, le conditionnement passe ensuite sur une forme de pliage 44, qui est une structure en V ouvert et incliné vers l'amont et comporte un système 45 de circulation d'eau. En passant entre les deux branches du V, à mesure que le conditionnement progresse vers l'aval, les deux volets 1 du fond sont progressivement aplatis vers le haut par la forme 44, pour parvenir finalement à l'état complètement aplati sur la plaque d'appui horizontale 46 qui fait suite à la forme 44. A l'aplomb de cette plaque 46 est disposé le moyen de soudage 47 du fond, qui arrive à ce poste préchauffé et préformé. Ce dispositif 47 comprend un mandrin 48 présentant une face inférieure horizontale, qui. peut être déplacée a l'aide d'un vérin à tige verticale 49, pour venir s'appliquer sous pression contre le fond du conditionnement 23 supporté par la plaque 46. Afin de pouvoir pénétrer aisément dans le conditionnement, la tête du mandrin 48 présente latéralement des ergots de centrage 50, qui font saillie en dehors de logements sous la poussée de ressorts, mais qui peuvent ainsi s'escamoter quand le mandrin 48 vient au contact du fond du conditionnement.Afin d'obtenir une pression de soudage élevée sans avoir à utiliser un vérin extrêmement puissant, l'invention propose de multiplier la pression exercée par le vérin 49 à l'aide d'un vérin horizontal 51, qui, lorsque la tête 50 est descendue suffisamment bas, et est au voisinage immédiat du fond, attaque par un profil de came 52 incliné sur l'horizontale un axe 53 solidaire de la tige 49. A l'aide de ces deux vérins de taille reluite, on obtient ainsi une pression de soudage considérable, qui ne peut être obtenue normalement qu'avec un vérin de taille beaucoup plus importante. Une fois le fond fermé hermétiquement par soudure, les vérins 49 et 51 sont rétractés et le conditionnement est entraîné au-dessous d'un dispositif 56 de *pré-cassage" des lignes de pliage 6 des volets supérieurs 5 et 7. Ce dispositif est connu en soi et analogue à celui précédemment utilisé pour le pré-cassage des lignes de pliage du fond. Le conditionnement est ensuite transféré par le convoyeur 14 sur le convoyeur perpendiculaire 16, dont le mouvement est naturellement synchronisé avec celui du précédent. Au cours de ce transfert, le conditionnement ne change pas de position, mais il est entrainé perpendiculairement à sa direction de déplacement précédente, ce qui permettra, ainsi qu'on va le décrire, d'effectuer de façon simple la fermeture et la soudure hermétique de la partie supérieure, perpendiculairement à la soudure inférieure. Dans un premier stade, toutefois, l'emballage est rempli a l'aide d'une pompe doseuse 55 a d'un type connu dans la technique, d'une quantité prédéterminée du liquide a conditionner. Le conditionnement passe ensuite au-dessous d'un dispositif de chauffage de sa partie supérieure, qui amène la matière gainant le carton à une température voisine de sa température de fusion et, par passage sous des tiges inclinées 57 (figure 8), les volets 5 sont amenés progressivement à leur position définitive. Ils atteignent alors une forme de pliage 58 en forme de V horizontal owert vers l'amont, qui guide leur extrémité libre préchauffée entre les deux mâchoires, l'une fixe 59, l'autre 60, mobile et commandée par un vérin 61, qui les pincent et assurent le soudage hermétique de la partie supérieure. Le conditionnement plein et hermétiquement fermé peut ensuite être évacué par un dispositif connu, non représenté, vers un système de palettisation ou autre. L'invention apporte donc aux petits et moyens utilisateurs un dispositif simple et compact pour la mise en volume d'emballages, le conditionnement dans ceux-ci de quantités pré-dosées de liquide et la fermeture hermétique de ces emballages. On notera que ce dispositif comprend essentiellement des vérins hydrauliques et que de tels vérins, surs, peu encombrants et faciles à actionner, peuvent etre également utilisés pour entraîner les convoyeurs 14 et 16 dans un mouvement pas à pas. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la mise en voulume, le remplissage avec un liquide etla fermeture hermétique d'un condition 'un nement en carton couché ayant la forme d'un prisme droit à section carrée ou rectangulaire, dont-le fond plat et la partie superieure, plate ou en forme de toit à deux pans, sont constitués de volets (1,5) attenants entre eux et aux parois latérales (2,3), repliés avec recouvrement et assemblés par thermosoudure du polymère recouvrant le carton couché, ce procédé consistant à mettre en volume le corps du conditionnement à partir d'une ébauche aplatie dans laquelle les quatre parois latérales sont attenantes deux à deux par des lignes de pliage et en contact mutuel deux à deux, les volets (1,5) destinés à former le fond et la partie supérieure du conditionnement étant disposés dans le prolongement des parois (2,3) auxquelles ils sont attenants, à amener dans leur position montée les volets de fond (2), à préchauffer ces volets et à les assembler par soudure, à remplir le conditionnement, à amener dans leur position montée les volets (5) constitutifs de la partie supérieure, à préchauffer ces volets et à les assem- bler par soudure, ce procédé étant caractérisé en ce que, durant toutes ces opérations aussi bien que pendant le transfert d'un poste de travail à un autre, le conditionnement est maintenu en permanence en position verticale, le conditionnement étant acheminé en continu par un premier moyen de convoyage rectiligne (14) jusqu'au poste de soudure (47) du fond, puis entratné en continu par un second moyen de convoyage rectiligne (16) perpendiculaire au précédent jusqu'au poste de soudure (59, 60) de la partie supérieure. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, ce dispositif comprenant un magasin (12) dans lequel sont logées sur chant en position verticale des ébauches aplaties du conditionnement dans lesquelles les quatre parois latérales sont attenantes deux à deux par des lignes de pliage verticales et en contact mutuel deux à deux, les volets destinés à former le fond et la partie supérieure du conditionnement étant disposés dans le prolongement des parois auxquelles ils sont attenants, des moyens (24, 25, 26) étant disposés en regard du magasin pour en extraire une ébauche et mettre en volume le corps du conditionnement, ce dispositif comprenant également des moyens (41) pour amener dans leur position montée les volets constitutifs du fond, des moyens (42) pour préchauffer ces volets, des moyens pour assembler par soudure lesdits volets préchauffés, des moyens (47) pour remplir le conditionnement ainsi réalisé, des moyens (56) pour amener en position montée les volets constitutifs de sa partie supérieure, des moyens pour préchauffer ces volets et des moyens (59, 60, 61) pour les assembler par soudure, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de convoyage aptes à transférer ledit conditionnement en position verticale d'un poste de travail à un autre et & le maintenir en position verticale à chacun desdits postes, lesdits moyens de convoyage comprenant un premier convoyeur continu rectiligne (14), acheminant les conditionnements depuis le magasin (12) jusqu'aux moyens de soudure du fond, et un second convoyeur continu rectiligne 116),perpendiculaire au précédent, pour acheminer les conditionnements du poste de remplissage au poste de soudure de la partie supérieure. 3.- Dispositif selon la revendication 2* caractérisé en chaque lesdits convoyeurs comprennent au moins une et de préférence deux chatnes (20) ou courroies sans fin passant sur deux poulies (18) ou similaire a axe vertical (17, 19), dont l'une au moins est motrice, chaque chaîne comprenant, à intervalles réguliers, en position horizontale sur sa face externe, des armatures (21) en forme de U à branches inégales, dont la base, solidaire des channes, a une longueur sensiblement égale à celle des côtés de la base des conditionnements, lesquels pewent ainsi venir s'encastrer dans lesdites armatures, pour être entrainés et maintenus en position verticale par celles-ci. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites armatures (21) en U sont en un matériau déformable élastiquement, de manière que les deux côtés perpendiculaires à la base du U agissent à la manière d'un ressort pour pincer les conditionnements. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour extraire une ébauche de conditionnement du magasin (12) et la mettre en volume comprennent un piston (25) commandé par un vérin (24) et équipé de ventouses (26) connectées à un circuit à vide, un moyen (27) de retenue de la face arrière de l'ébauche dans le magasin, et un système de biellettes pivotantes (30, 31, 36) commandées par ledit piston (25) de façon telle qu'elles s'escamotent latéralement, lorsque le piston vient extraire une ébauche, et que l'une d'entre elles (36) vient s'appliquer contre la face arrière du conditionnement mis en volume pour le pousseur vers ledit moyen de convoyage, lorsque le piston se rétracte. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 2 & 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de wpré-cassage" (41, 56) des lignes de pliage par lesquelles respectivement les volets constitutifs du fond et les volets constitutifs de la partie supérieure du conditionnement sont articulés entre eux. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour amener en position de soudure les volets de fond et les volets de la partie supérieure, il comprend respectivement, pour le fond et pour la partie supérieure, une forme de pliage en forme de V (44, 58) ouvert vers 1 'amont, dans le sens d'avancement des moyens de convoyage, entre les branches duquel s'engagent lesdits volets précassés et préchauffés. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le moyen de soudure des volets du fond comprend un mandrin (48) commandé par un premier vérin (49) disposé verticalement à l'appui d'une plaque d'appui (46) et apte à pénétrer à l'intérieur d'un conditionnement dont les volets de fond préchauffés ont été amenés en position de soudure, et un second vérin (50) attaquant par une came (52) la tige du premier vérin, de manière à multiplier l'effort qu'il exerce sur le fond à souder. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le moyen de soudure de la partie supérieure du conditionnement comprend une pince (59, 60) dont une mâchoire au moins (60) se déplace horizontalement pour pincer l'extrémité verticale de deux volets préalablement amenés en position de soudure et préchauffés.