Brevet FR2616747A1 — publié le 19881223

La présente invention concerne une machine automatique de préformage. remplissage et de fermeture de coffrets en carton ou matériau similaires, livrés pliés b plats, ainsi qu'un coffret mis en oeuvre sur une telle machine. I1 est courant actuellement d'offrir à la vente des bouteilles contenant un liquide d'une certaine valeur, telle que des bouteilles d'alcool, de liqueur etc., dans des coffrets en carton ou matériau similaires qui assurent le conditionnement des bouteilles, dans le but de les préserver des chocs pendant leurs manipulations et également de contribuer å l'obtention d'une présentation esthétique. La présente invention concerne une machine au toma- tique permettant, à grande cadence et sans aucune intervention manuelle, d'ouvrir les coffrets, de les remplir avec des bouteilles et de fermer ensuite ces coffrets. A cet effet cette machine automatique de préformage, de remplissage et de fermeture de coffrets en carton ou matériau similaire livrés pliés à plat caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble rotatif tournant autour d'un axe vertical et qui est constitué de deux plateaux horizontaux circulaires à savoir un plateau supérieur et un plateau inférieur solidaires, dans leurs parties centrales, d'un arbre vertical commun entraîné en rotation intermittente par un moteur électrique, les plateaux horizontaux supérieur et inférieur présentant, à leur périphérie, des logements respectifs répartis régulièrement autour de l'axe de rotation, ouverts vers l'extérieur, chaque logement du plateau inférieur étant aligné verticalement avec un logement du plateau supérieur, chaque paire de logements alignés verticalement étant destinés à recevoir et maintenir un coffret ouvert, de forme parallélépipédique, allongé verticalement, et plusieurs postes de travail répartis régulièrement autour de l'axe de rotation vertical de l'ensemble rotatif, à l'extérieur de celui-ci, ces postes de travail comprenant un premier poste d'ouverture des coffrets qui sont stockés verticalement à plat les uns contre les autres dans au moins un magasin s'étendant horizontalement et radialement à l'extérieur de l'ensemble rotatif, ce premier poste comprenant des moyens pour extraire chaque coffret du magasin et l'entrainer radialement en direction de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif pour ouvrir ce coffret en lui donnant une forme parallélépipédique et amener le coffret ainsi ouvert dans une paire de logements des deux plateaux se trouvant en regard du magasin, un deuxième poste de chargement, dans chaque coffret ouvert amené à ce poste par l'ensemble rotatif, d'objets tels que des bouteilles, amenés à ce poste par au moins un convoyeur d'alimentation monté mobile sur un bâti s'étendant radialèment à l'extérieur de l'ensemble rotatif, plusieurs postes successifs assurant le pliage, à l'intérieur de la partie supérieure de chaque coffret ouvert parallélépipédique, de rabats prolongeant les parois latérales du coffret vers le haut, pour assurer la fermeture de l'extrémité supérieure du coffret, et un dernier poste d'évacuation des coffrets fermés contenant chacun un objet tel qu'une bouteille. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en plan schématique, partiellement en coupe horizontale, d'une machine automatique de préformage, de remplissage et de fermeture de coffrets en carton livrés pliés à plat suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe verticale schématique faite suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 1. Les figures 4 à 6 sont des vues en coupe horizontale schématiques illustrant les diverses phases de l'ouverture d'un coffret en carton au premier poste de la machine. Les figures 7 à 15 sont des vues schématiques illustrant les diverses phases de l'opération de fermeture de l'extrémité supérieure d'un coffret après le remplissage de ce coffret avec une bouteille. La machine automatique de préformage, de remplissage et de fermeture de coffrets 1 en carton ou matériau similaire, livrés pliés à plat, qui est représentée sur les figures 1 et 2, est destinée à ouvrir ces coffrets, de manière à leur donner, une fois ouverts, une forme de parallélépipède allongé dans le sens vertical. Chaque coffret parallélèpipèdique ouvert comprend quatre parois latérales verticales la, lb,lc,ld et il est fermé à sa partie inférieure par un fond automatique le. Sa partie supérieure ouverte comporte un certain nombre de rabats lm,lh,lf, et ll respectivement attenents aux parois latérales la,lb,lc,ld par l'intermédiaire de lignes de pliage horizontales. La machine fait passer les coffrets ouverts 1 successivement à travers plusieurs postes ou ces coffrets re çoivent des bouteilles 2 puis sont fermés automatiquement à leurs extrémités supérieures avant d'être évacués. La machine suivant l'invention comprend un ensemble rotatif 3 tournant autour d'un axe vertical et qui est constitué essentiellement de deux plateaux horizontaux circulaires, h savoir un plateau supérieur 4 et un plateau inférieur 5, lesquels sont solidaires l'un de l'autre, dans leurs parties centrales, en étant reliés par un arbre vertical 6 à partir duquel les deux plateaux s'étendent en porte-à-faux. L'ensemble rotatif 3 est monté à rotation sur un bâti 7 comportant une table horizontale supérieure 8 sur laquelle est monté 3 rotation l'arbre 6.Cet arbre 6 est accouplé à l'arbre de sortie d'un réducteur 9 entraîné par un moteur électrique 11, le réducteur 9 et le moteur -électrique 11 étant disposés sous la table 8. Le moteur 11 est relié à un dispositif de commande électrique assurant sa rotation iner- mittente, autrement dit pas-à-pas. La machine suivant l'invention comporte sept postes de travail A,B,C,D,E,F,G répartis régulièrement dans cet -ordre, dans le sens des aiguilles d'une montre, autour de l'axe de rotation de l'ensemble 3, ces postes étant respectivement décalés d'un angle de 450 les uns par rapport aux autres. Le premier poste A est le poste d'ouverture des coffrets en carton 1 qui sont stockés verticalement à plat, les uns contre les autres, dans deux magasins parallèles 12 s'étendant horizontalement et radialement a l'extérieur de l'ensemble rotatif 3. Deux magasins 12 sont prévus étant donné que la machine suivant l'invention permet de réaliser toutes les opérations de son cycle simultanément sur deux coffrets se trouvant à chaque poste de travail au cours de la rotation de l'ensemble 3. Chaque magasin 12 comprend deux parois latérales et verticales 12a,12b séparées d'une distance sensiblement égale à la largeur totale de chaque coffret 1 plié à plat.Chaque magasin 12 comporte par ailleurs un orifice de sortie 12c qui est adjacent au bord circulaire de l'ensemble rotatif 3 et dont la largeur correspond à celle d'une paroi latérale verticale la d'un coffret 1, autrement dit cette largeur est sensiblement égale à la moitié de la distance entre les parois 12a et 12b. Cet orifice de sortie 12c est délimité entre l'une des parois latérales et verticales 12b et une autre paroi 12d qui est contenue dans le plan vertical et longitudinal médian du magasin 12. Cette paroi 12d est reliée à l'autre paroi latérale et verticale 12a par une paroi inclinée 12e qui forme une rampe d'ouverture de chaque coffret 1.Cette ouverture est réalisée par un ensemble mobile 13 qui est logé entre les deux plateaux 4 et 5 et qui comprend un palonnier transversal et horizontal 14 solidaire de la tige d'un vérin 15 s'étendant radialement entre les deux plateaux 4 et 5. Ce palonnier 14 porte, à chacune de ses extrémités, une ventouse 16 alignée axialement avec l'axe de l'orifice de sortie 12c de chaque magasin 12 et tournée vers l'intérieur de ce magasin. La course de la tige du vérin 15 est suffisamment grande pour que les deux ventouses 16 puissent être engagées, lorsque le vérin 15 est alimenté par le fond, respectivement à l'intérieur des deux magasins 12 et qu'elles puissent venir en contact avec le premier coffret à plat 1 qui s'y trouve, comme il est représenté en trait mixte sur la fiqure 4. Dans cette position chaque ventouse 16 est en contact avec une paroi latérale verticale la du coffret 1, c'est-à-dire celle qui se trouve en face de llorifice de sortie 12c.Lorsque le vérin 15 est alimenté par le nez, sa tige se rétracte et le déplacement résultant de chaque ventouse 16 en direction de l'axe de rotation des plateaux 4 et 5, comme il est représenté sur la figure 5, provoque l'ouverture progressive du coffret 1 qui prend alors la forme d'un prisme droit à section droite en forme de losange . En effet la ventouse 16 entraîne avec elle la paroi latérale et verticale la du coffret dont les deux arêtes opposées glissent respectivement au contact de la paroi latérale et verticale 12b et de la paroi ou rampe d'ouverture inclinée 12e du magasin 12. Lorsque le coffret 1 arrive dans l'orifice de sortie 12c (figure 6), il est totalement ouvert et il présente alors la forme d'un prisme droit à section droite horizontale carrée.Dans cette posi tion d'ouverture le fond automatique le, de tout type connu, se trouve être formé, tandis que la partie supérieure du coffret reste ouverte comme il est représenté sur la figure 7. Au premier poste A d'ouverture -des coffrets l'ensem- ble rotatif 3 se trouve arrêté dans une position dans laquelle le plateau horizontal supérieur 4 présente deux logements carrés 4a, formés dans son bord circulaire, qui se trouvent respectivement à l'alignement avec les deux orifices de sortie 12c des deux magasins 12. Comme il est représenté d'une manière plus détaillée sur la figure 2, la largeur de chaque logement carré 4a est égale à la largeur des parois latérales la-ld d'un coffret 1 et elle peut être modifiée en fonction de cette largeur. A cet effet chaque logement carré 4a est délimité à l'intérieur d'une pièce rapportée 4b en forme d'étrier, ouvert vers l'extérieur et qui est fixé sur le plateau supérieur 4 au moyen de vis 4c. L'étrier 4b s'étend en surplomb au dessus d'une entaille 4d, de plus grande largeur que celle du logement 4a et qui est découpée dans le plateau 4, en débouchant dans le bord circulaire de celui-ci. Le plateau horizontal inférieur 5 présente quant h lui, dans la partie marginale périphérique de sa surface supérieure, - en regard des deux orifices de sortie 12c, des magasins 12, également deux logements car rés 5a, ouverts vers l'extérieur. Chaque logement 5a est défini par des nervures 5b fixées au plateau 5 et il est respectivement aligné verticalement avec un logement 4a du plateau horizontal supérieur 4, ces deux logements 4a , Sa alignés verticalement étant situés en regard d'un orifice de sortie 12c d'un magasin 12.Les nervures 5b qui délimitent chaque logement Sa sont fixées sur le plateau inférieur 5, au moyen de vis 5c, et elles ont des largeurs variables ou elles sont fixées dans des positions variables, de manière à pouvoir faire varier la largeur de chaque logement 5a de telle façon que cette largeur soit égale à celle des parois latérales la-ld d'un coffret 1.Chaque coffret 1 ouvert, constituant alors un étui parallélépipédique vertical, qui est ainsi entrainé vers l'axe de l'ensemble rotatif 3 par une ventouse 16, est engagé, par se partie supérieure, dans un logement carré 4a du bord du plateau supérieur 4, logement dans lequel il est ensuite maintenu de lui-même et, par son extrémité inférieure, dans le logement 5a situé sous le logement 4a, logement dans lequel il est également maintenu en vue des opérations subséquentes. Lors du pas de rotation suivant, correspondant à une rotation élémentaire de 450 de l'ensemble rotatif 3, les deux coffrets 1 qui ont été ouverts, sont transmis au deuxième poste B où les bouteilles 2 sont introduites dans les coffrets 1 ouverts. Après cette rotation élémentaire, l'extrémité supérieure de chaque coffret se trouve située devant l'extrémité antérieure d'un convoyeur 17 d'alimentation en bouteilles 2, lequel est monté mobile sur un bSti 18 s'étendant radialement à l'extérieur de l'ensemble rotatif 3. Comme deux coffrets 1 reçoivent simultanément chacun une bouteille 2, il existe, au deuxième poste B, deux transporteurs 17 parallèles sur lesquels sont formées deux files de bouteilles 2. A l'extrémité de chaque transporteur 17 la première bouteille prête à être chargée dans un coffret 1 se trouve retenue sous elle par une trappe 19 mobile horizontal lement sous la commande d'un vérin axial 21. Par ailleurs le deuxième poste B de chargement des bouteilles -comprend, au-dessus de chaque bouteille se trouvant sur la trappe 19, une pince 22 suceptible de venir serrer le col de chaque bouteille. Cette pince 22 est solidaire d'un ensemble 23 mobile verticalement sous la commande d'un vérin vertical. De-ce fait, lorsqu'une paire de coffrets ouverts 1 se trouvent arrêtés, par l'ensemble rotatif 3, au poste de chargement B, le dispositif de commande automatique de la machine provoque successivement la préhension, par les deux pinces 22, des deux premières bouteilles 2 se trouvant sur la trappe 19, puis l'escamotage de cette trappe 19 vers l'arrière sous la commande du vérin 21, puis la descente des deux bouteilles saisies par les deux pinces 22, respectivement dans les deux coffrets ouverts 1, la libération de ces bou- teilles par suite de l'ouverture des pinces 22, la remontée de ces pinces et le retour de la trappe 19 en position initiale et l'avancement des deux bouteilles suivantes. A la sortie du deuxième poste de chargement B, chaque coffret 1 contient une bouteille 2 comme il est représenté sur le figure 7. Après une nouvelle rotation d'un pas élémentaire (angle de 450) de l'ensemble rotatif 3, les deux coffrets 1 contenant chacun une bouteille 2 sont amenés au troisième poste C ou a lieu l'opération (figures 8,9 et 10) de pliage à l'intérieur du rabat lf, de petite largeur, qui prolonge vers le haut la paroi latérale lc du coffret 1, lorsque celui-ci sort ouvert du premier poste A. Ce rabat 1f est percé, dans sa partie centrale, d'une ouverture lg en forme de triangle isocèle à pointe dirigée vers le haut. Le pliage du rabat if à l'intérieur du-coffret est réalisé au troisième poste C par tout moyen approprié, bien connu dans la technique, actionné par un vérin. Au quatrième poste C a lieu le pliage (figures 11 et 12), à l'intérieur du coffret, au moyen d'un organe actionné par un vérin, du rabat supérieur 1h de plus grande largeur que le rabat lf, cette largeur étant supérieure a celle des parois latérales la-Id du coffret.Le rabat 1h est attenant a la paroi latérale lb et il est séparé en deux parties par une ligne de pliage médiane li parallèle à ia ligne de pliage par laquelle il est attenant à la paroi latérale lb. I1 est en outre découpé dans se partie centrale d'une ouverture lj, à travers laquelle passe la ligne de pliage li, destinée à être traversé par le col de la bouteille. 2 contenue dans le coffret. I1 présente également, sur son bord situé du côté du rabat lf, une partie en saillie 1k formant tenon.Une fois replié à l'intérieur du coffret 1, le rabat 1h présente, du fait que sa largeur est supérieure à celle des parois latérales du coffret, la forme d'un angle obtus ouvert vers le haut, son extrémité libre étant alors en contact avec la partie supérieure de la paroi latérale opposée ld. Du fait du pliage en V du rabat lh, le tenon 1 est lui-même plié en V et il est engagé dans l'ouverture triangulaire lg du rabat lf. Ceci assure le verrouillage du rabat 1h plié en V à l'extrémité supérieure du coffret 1. Dans la variante d'exécution de l'invention représentée sur la figure 13 la ligne de pliage li du volet 1h n'est pas située au milieu de celui-ci mais elle est décalée en étant plus proche de la paroi Id que la paroi lb. Dans ce cas la ligne de pliage li ne traver-se pas l'ouverture lj et le tenon 1 n'est pas plié mais il est engagé tel quel, sous une forme plane, dans l'ouverture triangulaire lg. Au cinquième poste E a lieu le pliage (figure 14) du rabat 11 qui est attenant à la paroi latérale ld et qui est par conséquent opposé au rabat lh. Ce rabat 11 est replié par dessus la partie extrême du rabat 1h déjà replié et verrouillé. Au sixième poste F a lieu la fermeture complète du coffret (figure 15) , par pliage du couvercle lm formé par un rabat attenant à la paroi latérale la. Ce couvercle lm comprend, à son extrémité, un volet ln, qui s'engage vers le bas à l'intérieur du coffret, en étant maintenu élsstique- ment en contact avec le petit rabat lf. Une fois les coffrets 1 fermés, ceux ci sont amenés au septième et dernier poste G de la machine où ils sont évacués sur une table 25 s'étendant radialement à l'extérieur de l'ensemble rotatif 3. Cette évacuation est réalisée au moyen d'un poussoir horizontal 26 solidaire de la tige d'un vérin radial 27 logé entre les deux plateaux 4 et 5. Le poussoir 26 vient prendre appui, lorsque le vérin 27 est alimenté par le fond et que sa tige sort, derrière la paire de coffrets fermés qui se trouvent portés par Itensemble rotatif 3, et il entrain ces deux coffret-s simultanément vers l'extérieur pour les faire passer sur la table d'évacuation 25. Bien que la description qui précède, ait porté plus particulièrement sur le chargement de bouteilles 2 dans les coffrets 1, il va de soi que la machine suivant l'invention peut être utilisée avec n'importe quel objet allongé devant être conditionné dans des coffrets en carton ou matériau similaire. REVENDICATIONS l.-Machine automatique de préformage, de remplissage et de fermeture de coffrets en carton ou matériau similaire livrés pliés à plat caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble rotatif (3) tournant autour d'un axe vertical et qui est constitué de deux plateaux horizontaux circulaires à savoir un plateau supérieur (4) et un plateau inférieur (5) solidaires, dans leurs parties centrales, d'un arbre vertical commun (6) entrainé en rotation intermittente par un moteur électrique (11), les plateaux horizontaux supérieur (4) et inférieur (5) présentant, à leur périphérie, des logements respectifs (4a,5a) répartis régulièrement autour de l'axe de rotation, ouverts vers l'extérieur, chaque logement (5a) du plateau inférieur (5) étant aligné verticalement avec un logement (4a) du plateau supérieur (4), chaque paire de logements (4a,5a) alignés verticalement étant destinés à recevoir et maintenir un coffret ouvert, de forme parallélépipédique, allongé verticalement, et plusieurs postes de travail (A,B,C,D,E,F,G) répartis régulièrement autour de l'axe de rotation vertical de l'ensemble rotatif (3), à l'extérieur de celui-ci, ces postes de travail comprenant un premier poste (A) d'ouverture des coffrets (1) qui sont stockés verticalement a plat les uns contre les autres dans au moins un magasin (12) s'étendant horizontalement et radialement à l'extérieur de l'ensemble rotatif (3), ce premier poste comprenant des moyens pour extraire chaque coffret (1) du magasin (12) et l'entraîner radialement en direction de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif (3), pour ouvrir ce coffret en lui donnant une forme parallélépipédique et amener le coffret ainsi ouvert dans une paire de logements (4a,5a) des deux plateaux (4,5) se trouvant en regard du magasin, un deuxième poste (B) de chargement, dans chaque coffret (1) ouvert amené à ce poste par l'ensemble rotatif (3), d'objets tels que des bouteilles (2) amenées å ce poste par au moins un convoyeur d'alimentation (17) monté mobile sur un bâti (18) s'étendant radialement a l'extérieur de l'ensemble rotatif (3), plusieurs postes successifs (C,D,E,F,) assurant le pliage, à l'intérieur de la partie supérieure de chaque coffret ouvert parallélèpipédique (1), de rabats (lf,lh,ln,ll) prolongeant les parois latérales (la-ld) du coffret (1) vers le haut, pour assurer la fermeture de l'extrémité supérieure du coffret (1), et un dernier poste (G) d'évacuation des coffrets (1) fermés contenant chacun un objet tel qu'une bouteille (2). 2.- Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce que chacun des postes de travail (A-G) comprend deux ensembles de moyens identiques effectuant les mêmes opérations en parallèle et en même temps sur deux coffrets (1). 3.- Machine suivant la revendication 2 caractérisée en ce que l'ensemble rotatif (3) comprend, durant chaque période d'arrêt, deux paires voisines de logements (4a,5a) alignés verticalement 9 chaque poste de travail (A-G). 4.- Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le premier poste (A) d'ouverture des coffrets (1) comprend deux magasins parallèles (12), chaque magasin (12) comprenant deux parois latérales et verticales (12a,12b) séparées d'une distance sensiblement égale à la largeur totale de chaque coffret (1) plié à plat, un orifice de sortie (12c) qui est adjacent au bord circulaire de l'ensemble rotatif (3) et dont la largeur correspond à celle d'une paroi latérale verticale (la) d'un coffret (1), cet orifice de sortie (12c) étant délimité entre l'une des parois latérales et verticales (12b) et une autre paroi (12d) qui est contenue dans le plan vertical et longitudinal médian du magasin (12), cette dernière paroi (12d) étant reliée à l'autre paroi latérale et verticale (12a) par une paroi inclinée (12e) qui forme une rampe d'ouverture de chaque coffret (1), et un ensemble mobile (13) qui est logé entre les deux plateaux (4) et (5) et qui comprend un palonnier transversal et horizontal (14) solidaire de la tige d'un vérin (15) s'étendant radialement entre les deux plateaux (4,5), ce palonnier (14) portant, à chacune de ses extrémités, une ventouse (16) alignée axialement avec l'axe de l'orifice de sortie (1 2 c) d'un magasin (12) et tournée vers l'intérieur de ce magasin, la course de la tige du vérin (15) étant suffisamment grande pour que les deux ventouses (16) puissent être engagées, lorsque le vérin (15) est alimenté par le fond, respectivement à l'intérieur des deux magasins (12) et qu'elles puissent venir en contact avec le premier coffret à plat (1) qui s'y trouve, pour tirer ensuite chaque coffret (1) à travers l'orifice de sortie (12c) et l'engager, une fois ouvert sous forme parallélèpipédique après son passage à travers l'orifice (12c), dans une paire de logements (4a,5a) de l'ensemble rotatif (3). 6.- Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le deuxième poste (8) de chargement des objets tels que des bouteilles (2) comprend deux transporteurs parallèles (17) sur lesquels sont formés deux files de bouteilles (2), une trappe (19) mobile horizontalement sous la commande d'un vérin axial (21) et s'étendant sous la première bouteille de chaque file, à ltextrémité de chaque transporteur (17), et un ensemble (23) mobile verticalement, sous la commande d'un vérin vertical, au-dessus de la trappe (19), cet ensemble mobile comportant, au-dessus de chaque bouteille se trouvant sur la trappe (19), une pince (22) susceptible de venir serrer le col de cette bouteille. 7.- Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le dernier poste (S) d'évacuation des coffrets fermés comporte une table (25) s'étendant radialement À l'extérieur de l'ensemble rotatif (3), et un vérin radial (27) logé entre les deux plateaux (4,5) et dont la tige est solidaire d'un poussoir horizontal (26) venant prendre appui, lorsque le vérin (27) est alimenté par le fond, derrière la paire de coffrets fermés pour entrainer ces deux coffrets simultanément vers l'extérieur et les faire passer sur la table d'évacuation (25).