Brevet FR2531034A1 — publié le 19840203

La présente invention concerne un procédé dfembal- lage et un dispositif pour sa mise en oeuvre, et en parti- culier, mais non exclusivement, d'ensachage de doses d'a- liments du type-en-cas, en particulier de pommes de terre chips, à cadence élevée dans une machine d'emballage verti- cale assurant la mise en forme, le remplissage et le scel- lement. La Demanderesse a constaté que, dans les machines verticales classiques d'ensachage de chips, assurant la mise en forme, le remplissage et le scellement, munies d'u- ne paire de mâchoires de scellement transversales effec- tuant un mouvement de va-et-vient vertical, la chute libre de chips est entravée par le rétrécissement progressif de la section transversale ouverte du tube du matériau d'em- ballage, juste au-dessus de l'emplacement des mâchoires de scellement, ce qui vient du fait que sont réunies ensemble les faces planes des mâchoires de scellement lorsque cel- les-ci rapprochent l'un de l'autre les-côtés du tube deem ballage pour la formation du scellement transversal. Plus particulièrement, la Demanderesse a constaté que les doses successives de chips tombent librement jus- qu'à ce que les parois latérales de l'emballage limitent la chute vers le bas mais qu'ensuite, lorsque les mâchoires de scellement s'ouvrent et effectuent leur course vers le haut pour prendre la position haute de leur intervalle de déplacement, la section transversale ouverte du tube s'é- largit-pour permettre aux chips de tomber au fond de leur sachet. Un objet de la présente invention est de réduire ou de supprimer la limitation mentionnée ci-dessus imposée a la chute du produit. Selon un premier aspect de la présente invention, celle-ci concerne un procédé d'emballage de doses d'arti- cles de produit tombant en succession dans une machine dtem- ballage verticale assurant la mise en forme, le remplissage et le scellement, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à maintenir ouverte, pour la réception de ladite dose, une longueur de sachet d'un tube de maté- riau d'emballage dans une zone située immédiatement au- j dessus d'un scellement transversal inférieur de la longueur de sachet en soumettant la partie de la surface extérieure à la longueur de sachet qui est située à l'intérieur de ladite région à une pression de gaz inférieure à la pres- sion de l'air ambiant et à la pression régnant dans le tu- be au même instant. On pourrait penser qu'une augmentation sensiblement identique de la liberté de mouvement des articles de pro- duit en cours de chute pourrait être obtenue en augmentant la pression à l'intérieur du tube d'emballage pour lui fai- re excéder la pression ambiante, plutêt qu'en réduisant la pression à l'extérieur du tube Ce n'est pas le cas Ceci est dû au fait que tout accroissement de pression à l'in- térieur du tube d'emballage agit sur beaucoup plus qu'une longueur de sachet, et que cet accroissement de pression ouvrira par traction la partie normalement étroite située immédiatement au-dessus des moyens de scellement sur une étendue moindre De plus, les courants de gaz-à ltinté- rieur du tube tendront à interférer avec la chute libre des articles de produit de faible densité. Selon un-second aspect de l'invention, celle-ci con- cerne un dispositif d'emballage vertical assurant la mise en forme, le remplissage et le scellement, comprenant des moyens de scellement transversal d'un tube d'emballage, et des moyens pour tirer un tube de matériau d'emballage-vers le bas pour emballer des doses d'articles de produit tom- bant en succession dans des sachets constitués de longueurs de sachets successives scellées du tube, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens d'aspiration agencés pour maintenir le tube ouvert dans une zone située immédiatement au-dessus des moyens de scellement, les moyens d'aspiration comprenant une chambre d'aspiration, des sur- faces à l'extrémité amont de la chambre d'aspiration, qui définissent un orifice d'entrée pour le remplissage des sa- chets, et des surfaces à l'extrémité aval de la chambre d'aspiration, qui définissent un orifice de sortie du sa- chet rempli, dont la position varie entre une position fer- mée dans laquelle l'orifice présente une faible largeur a- daptée pour s'ajuster autour du scellement transversal, et une position ouverte dans laquelle l'orifice de sortie est assez large pour pouvoir être traversé par les sachets remplis, des moyens pour déplacer selon un cycle d'opéra- tions du dispositif les surfaces définissant l'orifice de sortie, en les amenant dans une position fermée avant le remplissage des sachets, en les maintenant dans cette po- ' sition fermée pendant le début du remplissage, et en les amenant de la position fermée à la position ouverte avant le déplacement du sachet une fois rempli, vers ltaval par rapport à la chambre d'aspiration, et des moyens pour éta- blir à l'intérieur de la chambre d'aspiration, pendant le début du remplissage, une pression de gaz inférieure à la pression de l'air ambiant et à la pression régnant dans le tube au même instant, pour ainsi, pendant la partie de remplissage du sachet du cycle d'opérations du dispositif, repousser le tube situé dans la chambre d'aspiration vers -25 l'extérieur, de façon à ce qu'une longueur d'extrémité du tube soit maintenue ouverte par la différence de pression à laquelle est soumis le tube dans la chambre, à des fins de remplissage. Il sera généralement souhaitable que la longueur. d'extrémité s'étende vers le haut à partir des moyens de scellement sur une distance ne dépassant pas une distance du même ordre de grandeur que le diamètre du tube d'embal- lage, quelle que soit la longueur du sachet. En maintenant la longueur du sachet ouverte immé- diatement au-dessus du scellement transversal, de la ma- nière prévue par la présente invention, la dose d'articles de produit peut tomber du tube d'emballage avec des inter- férences moindres La liberté accrue du mouvement de chute implique la possibilité d'une augmentation de la cadence S de formation des sachets Un tel accroissement de la ca dence peut etre exploité pour tirer davantage parti des capacités des moyens à commande numérique de pesage en sé- rie des doses, et délivrer une succession de doses d'ar- ticles de produit au dispositif d'emballage à cadence éle- vée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexes, sur desquels la Fig 1 est une élévation, partiellement en cou- pe, de certaines parties principales d'une machine d'em- ballage verticale assurant la mise en forme, le remplissa- ge et le scellement, et les Fig 2 et 3 sont des vues de détail montrant l'interaction du tube avec le rebord de l'orifice d'entrée pour le remplissage des sachets de la chambre d'aspiration. En référence à la figure 1, l'homme de l'art recon- naîtra certaines parties de base de la machine, et le mode de fonctionnement de celle-ci qui en résulte. Ainsi, une nappe 10 en matière plastique synthéti- que pour sachets est alimentée à partir d'une bobine (non représentée) pour passer sur un cylindre 1 l et sur la sur- face extérieure d'un gabarit creux 12 qui transforme la nappe en un tube 13 Un gabarit de scellement longitudi- nal 14 est associé au gab-arit 12 Une paire de mâchoires de scellement, comprenant une première mâchoire 15 action- née par un vérin 16 et une seconde mâchoire 17 actionnée par un vérin 18, peut effectuer un mouvement de va-et-vient dans un plan horizontal de manière à pincer toutes les deux entre elles le matériau du sachet et former dans celui-ci un scellement transversal, ainsi qu'à sectionner le maté- riau a u niveau du scellement Les moyens de sectionne- ment comprennent, dans la mâchoire 15, un couteau 151 dé- coupant dans un interstice 171 prévu dans la mâchoire 17. Le couteau 151 est actionné par des moyens non représentés. Les mâchoires peuvent également effectuer un mouve- ment de va-et-vient dans un plan-vertical Elles se dépla- cent de façon cyclique, se déplaçant lorsqu'elles sont ou- vertes vers une position haute G représentée en traits mix- tes, puis se fermant pour pincer le matériau du sachet en ladite position haute pour alors, en restant fermées et en maintenant le matériau du sachet, se déplacer vers le bas vers une position basse R, pour ainsi tirer une nouvelle longueur de sachet sur le gabarit 12 e Dans la position R, le couteau 131 est actionné pour sectionner le matériau du sachet Les mâchoires s'ouvrent alors pour libérer vers le bas un sachet sectionné. Une dose de produit destinée à remplir le sachet est distribuée dans la-goulotte d'écoulement interne 19 du ga- barit 12, en synchronisme avec chaque déplacement des mâ- choires vers le bas Elle tombe alors librement par gra- vité vers le bas dans le tube 13, assez loin pour venir re- poser entre les positions haute G et basse R des mâchoires et 17, de manière à se faire emprisonner dans un sachet de type "oreiller" produit par les opérations cycliques des mâchoires 15 et 17. Selon une description plus particulière de la pré- sente invention, un chariot 30, sur lequel sont montés les vérins 16 et 18 des mâchoires, supporte, en amont des mâi choires, un bottier 31 définissant une chambre acaspira- tion La chambre d'aspiration présente un orifice d'entrée 32 pour le remplissage des sachets ménagé dans le sommet plat 33 du boîtier, c'est-àdire dans une extrémité amont 33 de la chambre, et une extrémité aval ouverte 34 à tra- vers laquelle les sachets remplis quittent la chambre 31. 3 _ 5 Le diamètre de l'orifice d'entrée 32 est légèrement plus grand que le diamètre du tube 13 du matériau d'emballage, lorsque le matériau 10 n'est pas sous tension, de sorte qu'il existe un petit interstice annulaire 35 entre le tu- be 13 et le bord 36 de l'orifice d'entrée 32. Une paire de volets, l'un 37 étant monté sur la mâ- choire 15 et l'autre 38 sur la machoire 17, obturent le fond ouvert du bottier 31 Comme le montre la figure 1, les bords d'attaque 39 des volets se touchent pratiquement lorsque les mâchoires 15 et 17 sont dans leur position fer- nmée, mais l'interstice 40 qui les sépare est suffisamment large pour que les volets n'écrasent pas entre le matériau d'emballage 10 o Lorsque les mâchoires 15 et 17 occupent leur position ouverte, les bords d'attaque 39 des volets sont éloignés l'un de l'autre d'une distance au moins éga- le à celle qui sépare les parois latérales du bottier L'in- terstice entre les volets 37 et 38 constitue l'orifice de sortie de la chambre d'aspiration. Une alimentation en vide 48, typiquement engendrée par un ventilateur, est raccordée à une conduite à vide 41 qui est elle-même montée sur un embout 42 prévu sur la chambre d'aspiration 31 La source 44 de pression inférieu- re à la pression ambiante est capable d'établir entre les parois de la chambre d'aspiration une différence de pres- sion d'environ 4,5 à 9 cm Hg Un panneau 45 situé à l'in- térieur de la chambre 31 rend plus uniforme la répartition de la pression dans la chambre 31. En fonctionnement, les mâchoires 15 et 17 effectuent un cycle de machine de manière répétée, comme suit: 1 Le chariot 30 occupant sa position basse de dégagement R, l'actionnement de moyens de commande pneumatiques 46 déclenche-un courant d'air comprimé à partir d'une source 44 vers les vérins 16 et 18, pour amener les ma- choires 15 et 17 dans leur position ouverte Le courant d'air accru qui en résulte dans la chambre d'aspiration, autour des volets 37 et 38, a pour conséquence la dis- sipation de la différence de pression mentionnée plus haut, au travers du tube 13, bien que l'aspiration continue le long de la conduite 41 Le matériau du tube se détend et le petit interstice 35 mentionné plus haut se forme entre le tube 10 et le bord 36 de l'orifice d'entrée 32. 2 L'extrémité aval 34 de la chambre 31 étant complètement dé- gagée, le petit interstice 35 (voir également figure 3) existant entre le tube et le bord 36, le chariot 30 sup- portant la chambre 31 et les mâchoires 15 et 17 est dé- placé vers le haut par une liaison 47 entraînée par mani- velle pour prendre la position de préhension G, représentée en traits mixtes Pendant ce déplacement, le tube 10 ne se déplace dans la machine ni vers l'amont, ni vers l'aval. 3 Dans la position de préhension G, les vérins 16 et 18 des mâchoires sont actionnés par les moyens de commande 46 pour amener les mâchoires 15 et 17 dans leur position fer- mée, dans laquelle les côtés dum tube sont réunis et les deux faces du matériau du tube sont scellées ensemble Le couteau 151 porté par la mâchoire 15 n'est cependant pas encore actionné pour sectionner le matériau au milieu du scellement ainsi formé Pendant la durée du déplacement simultané des mâchoires, la pression à l'intérieur de la chambre d'aspiration 31 baisse La différence de pression se développant au travers du tube 13 maintient celui-ci tendu, ce qui réduit le risque d'apparition de plis dans les scellements transversaux Ceci constitue un perfection- nement inestimable, car les plis sur les scellements des sachets peuvent rendre imparfaite l'étanchéité de ceux-ci. 4 Lors de la fermeture des mâchoires 15 et 17 et des plaques formant volets 37 et 38 qu'elles supportent, l'orifice de sortie est sensiblement obturé et le fait que l'air conti- nue à Atre extrait le long de la conduite à vide 41 éta- blit la différence de pression totale choisie à l'intérieur de la chambre 31 La pression différentielle résultante en- tre les parois de la chambre d'aspiration amène le matériau du tube sous tension, de sorte qu'il se tend légèrement. La différence entre les diamètres du gabarit 12 et de l'orifice d'entrée 32, ainsi que les modules d'élasticité du matériau du tube, sont choisis de manière à ce que, 3 sous l'action de la différence de pression, le tube vien- ne en contact avec le bord 36 de l'orifice d'entrée 32, comme le montre la figure 2, et que la longueur de tube située à l'intérieur de la chambre 31 soit tirée vers l'extérieur de façon à ce qu'elle soit complètement ou- verte sur la majeure partie de la profondeur de la chan- bre d'aspiration, en ne se rétrécissant vers le scelle- ment situé entre les mâchoires 15 et 17 que dans la zone située immédiatement au-dessus des mâchoires 15 et 17. La différence de pression maintient ainsi ouvert le tube reposant dans la chambre 31 pour le remplissage de ce tube Généralement, le diamètre du tube à l'état détendu est compris entre 80 et 99 % du diamètre de l'orifice d'entrée 32. 5.Le tube étant maintenu ouvert, les mâchoires sont alors déplacées vers l'aval par les moyens de commande 46,pour reprendre leur position dégagée R Un tel déplacement a- mène le matériau du tube sous tension longitudinale et tire une autre longueur de sachet à partir de la bobine de matériau, sur le cylindre 11 et au-delà du gabarit 12. La relation entre la différence de pression et la tension longitudinale est telle que, pendant la descente, il n'apparaît pratiquement aucun déplacement longitudinal vers le haut du matériau du tube par-dessus le bord 36 de l'orifice d'entrée 32 (un tel déplacement longitudi- nal tendrait à réduire l'amplitude de l'ouverture de la longueur de sachet dans la zone située à l'intérieur de la chambre d'aspiration, ce qui serait peu souhaitable) 6.En synchronisme avec la descente, une dose de produit est distribuée à la longueur de sachet, dont une partie inférieure est maintenue ouverte à l'intérieur de la chambre d'aspiration 31 En l'absence de toute diffé- rence de pression dans la chambre d'aspiration 31, la largeur de la longueur de sachet ne serait pas conser- vée au-dessous du gabarit 12, mais diminuerait réguliè- rement dans la zone située au-dessous du gabarit, pour ainsi entraver l'écoulement de produit En revanche, grâce à l'action de maintien de l'ouverture, le produit peut tomber de façon plus ou moins libre vers le fond de la longueur de sachet. 7 Les mâchoires étant maintenant dans leur position déga, gée R, le couteau 151 est actionné pour sectionner le matériau du sachet au milieu du scellement transversal formé par l'action des mâchoires 15 et 17 Le cycle se répète, l'ouverture des mâchoires 15 et 17 permettant a la longueur de sachet sectionnée suspendue aux mâchoires fermées de tomber de celles-ci à partir de la position de dégagement R, sur un convoyeur ou d'autres moyens de traitement. La présente invention, ainsi qu'une autre, qui est l'objet de notre demande de brevet français déposée ce jour au nom de la Demanderesse pour "dispositif et procédé de chargement de sachets, notamment pour alimentstf, permettent en général, en étant utilisées ensemble, une vitesse et une efficacité plus grandes pour l'emballage d'aliments du type en-cas qu'elles ne le permettent individuellement. Les machines d'emballage vertical assurant la mise en forme, le remplissage et le scellement ne comportent pas toutes une paire unique de mâchoires de scellement se déplaçant selon un mouvement de va-et-vient dans une direction verticale pour tirer vers le bas des longueurs du tube d'emballage On peut envisager que l'invention s'applique à des formes d'emballage vertical; assurant la mise en forme, le remplissage-et le scellement, autres que celle décrite ici, et par exemple à un dispositif dans le- quel les moyens de scellement ne se déplacent pas vertica- lement (d'autres moyens étant prévus pour tirer le tube vers le bas), ou à un dispositif dans lequel des unités de scellement sont supportées par des moyens de support à au moins une boucle sans fin, et sont soumis à un dé- placement vers le bas à proximité du tube d'emballage et à un déplacement de retour vers le haut plus éloigné du tube d'emballage Les moyens de support à boucle seraient normalement constitués par une partie de paroi de gauche de la chambre supportée par le support à boucle de gauche, et d'une paroi de droite de la chambre supportée par un support à boucle de droite. On notera qu'il ne sera généralement pas nécessaire, lors de l'ensachage d'aliments du type en-cas, de prévoir un soufflet à chaque extrémité du scellement transversal. Néanmoins, l'invention peut également Ctre appliquée à l'ensachage d'articles de produit autres que les aliments du type en-cas, et pour des sachets avec ou sans soufflets. Le fait que les risques de formation de plis ont tendance A diminuer, comme mentionné plus haut, tendrait également à améliorer la résistance et la fiabilité du scellement dans les zones à soufflet. R _ ' N D I 1 Procédé d'emballage de doses d'articles de pro- duit tombant en succession dans une machine d'emballage verticale assurant la mise en forme, le remplissage et le scellement, caractérisé par le fait qu'il comprend l'é- tape consistant à maintenir ouverte, pour la réception de ladite dose, une longueur de sachet d'un tube de matériau d'emballage dans une zone située immédiatement au-dessus d'un scellement transversal inférieur de la longueur de sachet en soumettant la partie de la surface extérieure de la longueur de sachet qui est située à l'intérieur de ladite région à une pression de gaz inférieure à la pres- sion de l'air ambiant et à la pression régnant dans le tube au même instant. 2 Dispositif d'emballage vertical assurant la mi- se en forme, le remplissage et le scellement, comprenant des moyens de scellement transversal ( 15, 17) d'un tube d'emballage, et des moyens ( 47) pour tirer un tube ( 13) de matériau d'emballage vers le bas pour emballer des do- ses d'articles de produit tombant en succession dans des sachets constitués de longueurs de sachets successives scellées du tube, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens d'aspiration agencés pour maintenir le tube ouvert dans une zone située immédiatement au-des- sus des moyens de scellement ( 15, 17), les moyens d'aspi- ration comprenant une chambre d'aspiration ( 31), des sur- faces ( 33) à l'extrémité amant de la chambre d'aspiration, qui définissent un orifice d'entrée ( 32) pour le remplis- sage des sachets, et des surfaces ( 37, 38) à l'extrémité aval de la chambre d'aspiration, qui définissent un orifi- ce de sortie ( 34) du sachet rempli, dont la position varie entre une position fermée ( 39) dans laquelle l'orifice pré- sente une faible largeur adaptée pour s'ajuster autour du scellement transversal, et une position ouverte dans 12 - laquelle l'orifice de sortie ( 34) est assez large pour pouvoir être traversé par les sachets remplis, des moyens ( 16, 18) pour déplacer selon un cycle d'opérations du dis- positif les surfaces définissant l'orifice de sortie, en les amenant dans une position fermée avant le remplissage des sachets, en les maintenant dans cette position fermée pendant le début du remplissage, et en les amenant de la position fermée à la position ouverte avant le déplacement du sachet une fois rempli, vers l'aval par rapport à la chambre d'aspiration, et des moyens ( 48) pour établir à ltintérieur de la chambre d'aspiration ( 31), pendant le début du remplissage, une pression de gaz inférieure à la pression de l'air ambiant et à la pression régnant dans le tube au même instant, pour ainsi, pendant la partie de remplissage du sachet du cycle d'opérations du dispositif, repousser le tube situé dans la chambre d'aspiration vers l'extérieur, de façon à ce qu'une longueur d'extrémité du tube soit maintenue ouverte par la différence de pression à laquelle est soumis le tube dans la chambre, à des fins de remplissage. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de scellement comprennent une paire de mâchoires de scellement ( 15, 17) qui s'ouvrent et se ferment dans une direction transversale au déplacement du tube de matériau d'emballage à travers le-dispositif. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les surfaces ( 37, 38) définissant l'orifice de sortie ( 34) sont montées de manière à se déplacer avec les mâchoires ( 15, 17), de façon à ce que ce déplacement transversal des surfaces avec les mâchoires agisse pour faire varier la position de l'orifice de sortie entre les positions ouverte et fermée. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la chambre d'aspiration ( 31) est définie par un bottier présentant un sommet plat ( 32) et une base ouverte entourée par les bords inférieurs des parois latérales du bottier, lesdites paroi latérales étant fixes les unes par rapport aux autres et par rapport au sommet du boîtier, les surfaces ( 37, 38) à déplacement transversal définissant l'orifice de sortie étant situées au-dessous des bords inférieurs, et tout interstice entre les surfaces de l'orifice de sortie etlesdits bords inférieursn'étant pas assez large pour empêcher l'établissement de la différence de pression requise 6 Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que les moyens de scelle- ment comprennent des moyens ( 151, 171) pour sectionner le tube à l'intérieur de la largeur du scellement transversal, pour ainsi diviser le tube en des longueurs unitaires de sachet. 7 Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que les moyens de scelle- ment ( 15, 17) sont montés de manière à se déplacer de fa- çon cyclique, lors du fonctionnement du dispositif, dans des directions verticales par rapport aux parties fixes du dispositif- 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens pour tirer le tube vers le bas comprennent des moyens de serrage ( 15, 17), montés pour se déplacer avec les moyens de scellement, et qui agrippent le tube. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les-moyens de scellement ( 15, 17) consti- tuent les moyens de serrage ( 15, 17). 10 Dispositif selon l'une des revendications 7, 8 et 9, caractérisé par le fait que les moyens de scelle- ment sont montés sur un chariot ( 30) effectuant un mouve- ment de va-et-vient dans ladite direction verticale. 11 Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé par le fait que les moyens pour éta- blir une pression de gaz inf 6 rieure à la pression ambiante sont agencés pour établir une pression dans la chambre qui est inférieure d'une quantité comprise entre 4,5 et 9 cm Hg à celle régnant à l'intérieur du tube. 12 Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé par le fait que les moyens de mise en forme du tube sont agencés pour établir un diamètre du tube qui, lorsque le matériau du tube est dans son état relâché, est compris entre 80 et 99 o du diamètre de l'ori- fice d'entrée ( 32), la sélection pour le tube d'un maté- * riau qui puisse s'étendre de manilre élastique d'une valeur au moins égale à la différence entre les diaxmètres du tube et de l'orifice d'entrée ( 32) permettant ainsi à la diffé- rence de pression du gaz d'amener le tube en contact avec la périphérie de l'orifice d'entrée ( 32) sur toute la cir- conférence de celui-ci.