Brevet FR2634415A1 — publié le 19900126

La présente invention concerne un dispositif de thermosoudage et thermocoupage d'un film thermoplastique utilisé pour réaliser des emballages. La présente invention concerne également une machine à empaqueter horizontale, pour empaqueter des objets dans un film thermoplastique, comportant un tel dispositif. Une machine à empaqueter dans laquelle on peut utiliser la présente invention est présentée dans le brevet U.S. n 4 712 357 délivré le 15 Décembre 1987 à Crawford et alias. Cette machine à empaqueter amène une série d'objets dans un tube en défilement en matière thermoplastique qui est soudé dans le sens longitudinal puis soudé et coupé entre les objets de manière à réali- ser des emballages individuels soudés hermétiquement. La présente invention propose un dispositif perfectionné de thermosoudage et thermocoupage destiné à être utilisé pour emballer des objets dans une matière thermoplastique tubulaire. Suivant l'invention, ce dispositif est carac- térisé en ce qu'il comprend au moins un ensemble formant enclume monté pour pouvoir tourner autour d'un premier axe de rotation et comportant une surface d'enclume élastique et lisse espacée du premier axe de rotation, au moins un ensemble pour couper le film susceptible de tourner autour d'un second axe de rotation parallèle au premier axe de rotation, deux barres creuses de serrage du film espacées l'une de l'autre sur chaque ensemble de coupe et disposées parallèlement au second axe de rotation, un couteau chauffé monté sur chaque ensemble de coupe entre les barres de serrage du film et parallèle à ces barres, des moyens destinés à faire tourner d'une manière synchrone l'ensemble pour couper le film et l'ensemble formant enclume autour de leurs axes respec- tifs de rotation de manière à amener les barres de serrage du film et le couteau chauffé en contact avec la surface de l'enclume lorsque l'ensemble formant enclume et l'ensemble pour couper le film tournent autour du premier et du second axe jusqu'à une position déterminée à l'avance, des moyens destinés à amener un liquide de refroidissement à chacune des barres creuses de serrage. On peut ainsi thermosouder et thermocouper toute matière thermoplastique située sur la surface de l'enclume. Suivant une réalisation avantageuse de l'in- vention, des ressorts sollicitent les barres de serrage du film pour les éloigner du second axe de rotation en amenant ces barres en contact avec la surface de l'enclume et avec la matière thermoplastique avant que le couteau ne vienne en contact avec la matière thermo- plastique. Ceci maintient fermement la matière thermo- plastique pendant que le couteau effectue sur cette matière thermoplastique l'opération de soudage et de coupe. Parce que le couteau à haute température rayonne de la chaleur jusqu'aux barres de serrage du film on fait circuler un liquide de refroidissement à travers ces barres creuses de serrage du film de façon à empê- cher le film thermoplastique d'adhérer aux barres de serrage lorsque le soudage et la coupe sont effectués à un endroit proche des objets enfermés dans la matière thermoplastique. Les barres de serrage refroidies ont aussi le rôle de refroidir et de fixer le film après l'opération de soudage et de coupe. Les barres de serrage refr dies peuvent être plus proches du couteau, et les emballages plus petits, d'o un gain de matière. La température du couteau peut être plus élevée, d'o une augmentation des vitesses des opérations de soudage et de coupe. Selon un autre aspect de l'invention, la machine à empaqueter horizontale, pour empaqueter des objets dans un film thermoplastique, est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de thermosoudage et thermocoupage conforme à l'invention. D'autres particularités et avantages de l'in- vention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue en perspective d'une machine horizontale à empaqueter dans laquelle est incorporé le dispositif rotatif de la présente invention pour souder et couper un film; - la figure 2 est une vue en élévation fron- tale du dispositif rotatif de la présente invention pour souder et couper un film; - la figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne 3-3 de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe le long de la ligne 4-4 de la figure 2; - la figure 5 est une vue en coupe semblable à la figure 3; - la figure 6 est une vue en coupe le long de la ligne 6-6 de la figure 2; - la figure 7 est une vue en coupe le long de la ligne 7-7 de la figure 2; - - la figure 8 est une vue en coupe d'une variante de réalisation de l'invention dans laquelle on a incorporé plusieurs dispositifs pour souder et couper un film. La figure 1 représente une machine horizontale à empaqueter 10 dans laquelle la présente invention peut être utilisée. La machine à empaqueter 10 comprend une chaîne mobile 11 destinée à transporter un ensemble d'objets 12 devant être enveloppés dans un film thermo- plastique 16 alimenté à partir d'une paire de rouleaux: 17a, 17b montés respectivement sur deux arbres supports 18a, 18b. Le film 16 passe sur un ensemble de rouleaux 22 et s'engage dans un dispositif de '.aonnage 23 qui trans- forme la feuille de film en un tube 24 entourant les objets 12. Le tube 24 et les objets enfermés avancent jusqu'à un dispositif 28 de soudage etde coupe o le film passe entre un ensemble 29 pour couper le film et un ensemble formant enclume 30. Les objets individuels 12 sont enfermés à l'intérieur du film 16 et le film 16 est soudé et coupé entre les objets par le dispositif 28 de manière à donner des objets enveloppés individuelle- ment. Un circuit de commande électronique (non représenté) destiné à faire fonctionner la machine à empaqueter 10 est monté dans un poste de commande 34. L'ensemble 30 formant enclume (figures 2-6) comporte un premier axe ou arbre-de rotation 35 monté de manière rotative dans deux paliers 36 reliés à deux pla- ques d'about 37. Une enclume 41 est assujettie à l'arbre 35 par un ensemble de vis 42. L'enclume 41 comprend un bloc 43 pourvu d'une encoche 44 dans laquelle sont dis- posés un patin 48 de caoutchouc mou et un patin 49 de caoutchouc dur (figure 6). Une bande 50 ayant un faible coefficient de frottement, par exemple du type en Teflon armé de fibres de verre, recouvre le patin 49 de manière à permettre au film thermoplastique chauffé de glisser facilement sur une partie 50a de la surface de l'enclume 41. L'ensemble 29 pour couper le film (figures 2-7) comporte un second axe de rotation ou arbre 54 monté de manière rotative dans deux paliers 55 reliés aux plaques d'about 37. Les plaques d'about 37 sont reliées à une partie 56 de la machine à empaqueter 10 par un ensemble de vis 60 (figure 2) qui sont utilisées pour régler la position du dispositif 28 en fonction de la hauteur des objets 12. Un bloc de montage 61a (figures 2-5) relié à l'arbre 54 par un ensemble de vis 62 est relié de manière pivotante à un ensemble de bras de retenue du film 63a, 63b à l'aide d'un ensemble de broches d'articulation 66a, 66b et d'un ensemble de doigts de réaction 67a, 67b (figures 2-7). Chaque broche 66a, 66b est montée de façon pivotante dans le bloc de montage 61a, et chaque doigt 67a, 67b est monté de façon coulissante dans une gorge 68 ménagée dans le bloc de montage 61a. Le bloc de montage 61a, comme on le voit au mieux sur les figures 3 et 4, comporte deux alésages 72a, 72b ayant chacun une paire de vis réglables 73, 74 et un ressort disposés dans l'alésage. Les ressorts 75 sont placés respectivement entre les vis 73 et les doigts de réac- tion 67b et 67a de façon à pousser le bras de retenue 63b dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de la broche d'articulation 66b, et à pousser le bras de retenue 63a dans le sens des aiguilles d'une montre autour de la broche d'articulation 66a. Les vis réglables 74 limitent l'amplitude du déplacement vers le bas des doigts 67a, 67b (figure 4) de manière à limiter la position des bras de retenue 63a, 63b. Une barre de soudage 79 chauffée (figures 2-6) est reliée à une entretoise thermiquement isolante 80 par un ensemble de vis 81, et l'entretoise 80 est reliée à l'arbre 54 par un ensemble de vis 82. Un dispositif de chauffage 86 et une jauge de température 87 assurent la régulation de la température de la barre de soudage 79. Deux barres creuses 88a, 88b pour le serrage du film, refroidies par un liquide, sont disposées espacées de chaque côté de la barre de soudage 79 et sont assujetties aux bras 63a, 63b de retenue du film (figures 2-7). Un liquide de refroidissement est canalisé vers les barres 88a, 88b de serrage du film par l'intermédiaire d'un alésage central 99 ménagé dans l'arbre 54 (figures 2-7). Une paire de tuyaux 93a, 93b et de conduites 94a, 94b alimentent les barres creuses corres- pondantes 88a, 88b de serrage du film en liquide de refroidissement. Le liquide s'écoule à travers les barres de serrage 88a, 88b jusqu'à une conduite (non représen- tée) située dans un bloc de montage 63d (figure 2), à travers un tube 98b et sort d'un alésage 99 ménagé dans l'arbre 54 vers un radiateur ou un autre moyen de refroi- dissement. Le liquide est ainsi refroidi et renvoyé par l'intermédiaire de l'alésage 99 aux barres 88a, 88b de serrage du film. Deux pignons 10a, 10Ob (figure 2) font tour- ner les arbres 35 et 54 dans des sens opposés comme représenté par les deux flèches 101a, 0llb (figures 3-5). Lorsque les arbres 35, 54 parviennent en tournant à la position représentée à la figure 5, les barres 88a, 88b de serrage du film appuient contre la bande 50 et contre le film 16 (figure 1) situé entre la bande 50 et les barres de serrage 88a, 88b de manière à serrer le film mobile. Lorsque les arbres 35, 54 parviennent en tour- nant à la position représentée aux figures 3 et 6, la barre de soudure 79 chauffée appuie contre le film 16 en faisant fondre ensemble les couches du film de part et d'autre de la barre 79 et en coupant le film en deux tronçons. Les arbres 35, 54 continuent à tourner vers la position représentée à la figure 4, et l'enclume 41 est déplacée et éloignée de la barre de soudure 79 et des barres 88a, 88b de serrage du film. A ce moment le tube thermoplastique 24 et les objets 12 qui y sont enfermés (figure 1) traversent la zone située entre les arbres 35 et 54 en direction de l'extrémité de droite de la machine à empaqueter 10. Les barres de serrage, du fait qu'elles sont refroidies, empêchent le film d'adhérer à ces barres de serrage et provoquent le refroidissement des couches de film fondues de telle manière que ces couches adhèrent l'une à l'autre lorsque ces barres de serrage sont enle- vées de leur position contre le film thermoplastique. La figure 8 fournit une représentation d'une variante de réalisation de l'invention. Dans la réali- sation concrète présentée, plusieurs ensembles formant enclumes et plusieurs ensembles pour couper le film sont prévus. Deux ensembles de chaque type sont représentés sur la figure 8. Cette variante de réalisation est fonctionnel- lement semblable à la réalisation concrète préférée représentée sur les figures 1 à 7 et est plus apte à manier des longueurs plus faibles de films pour enfermer des objets plus courts que les objets traités par l'appa- reil de la réalisation concrète préférée. On a découvert que, lorsque des objets courts sont traités par le dis- positif préféré, on ne peut optimiser la vitesse de passage du film à travers la machine à empaqueter. On peut cependant, en utilisant plusieurs enclumes et plu- sieurs ensembles pour couper le film, deux ensembles de chaque type dans cette réalisation concrète, augmenter la vitesse de passage du film à travers la machine à empaqueter et celle de la machine elle-même de manière à obtenir un débit plus élevé d'objets transitant par cette machine à empaqueter. On a utilisé les mêmes numéros de références pour identifier des constituants identiques incorporés dans la "seconde" réalisation concrète montrée sur la figure 8. Bien que l'on ait montré et décrit ici le meilleur mode de réalisation envisagé pour mettre en oeuvre la présente invention, il apparaîtra que l'on peut y apporter des modifications et des variantes sans s'écarter de ce qui est considéré comme l'objet de l'invention. En particulier, l'utilisation du dispositif de thermosoudage et thermocoupage décrit cidessus n'est pas limitée aux machines à empaqueter horizontales. REVENDICATIONS 1. Dispositif (28) de thermosoudage et thermo- coupage pour emballer des objets (12) dans une matière thermoplastique tubulaire (24), caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins un ensemble (30) formant enclume (43) susceptible de tourner autour d'un premier axe de rotation (35) et présentant une surface d'enclume élas- tique espacée dudit premier axe de rotation; - au moins un ensemble (29) pour couper le film susceptible de tourner autour d'un second axe de rotation (54) parallèle au premier axe de rotation; - deux barres creuses de serrage (88a, 88b) montées sur chaque ensemble de coupe, les barres étant espacées l'une de l'autre et étant toutes deux parallèles au second axe de rotation; - un couteau (79) susceptible d'être chauffé, monté sur chaque ensemble de coupe, le couteau étant disposé entre les barres de serrage (88a, 88b) et étant parallèle à celles-ci et espacé de celles-ci, le couteau étant pourvu d'un tranchant qui est dirigé du côté opposé au second axe de rotation; - des moyens (100a, 100b) destinés à faire tourner d'une manière synchrone l'ensemble (29) pour couper le film et l'ensemble (30) formant enclume de manière à amener les barres de serrage (88a, 88b) et les tranchants du couteau (79) en contact avec la surface élastique de l'enclume (43) lorsque l'ensemble formant enclume (43) et l'ensemble (29) pour couper le film tournent autour du premier et du second axe jusqu'à une position déterminée à l'avance; et - des moyens (99; 93a, 94a, 94b) destinés à amener un liquide de refroidissement à chacune des barres creuses de serrage (88a, 88b). 2. Dispositif de thermosoudage et thermocoupage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une surface d'enclume lisse (50) pour faciliter le déplacement de ladite matière thermoplastique sur cette surface d'enclume (50). 3. Dispositif de thermosoudage et thermocoupage conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (86) pour chauffer le couteau (79) de manière à souder des parties de matière thermoplastique se recouvrant l'uJL l'autre, cette matière thermoplastique-étant située entre l'ensemble formant enclume et l'ensemble pour couper le film, et à couper une partie de matière thermoplastique qui contient un objet (12) en la séparant d'une partie adjacente de matière thermoplastique qui contient un autre objet (12). 4. Dispositif de thermosoudage et thermocoupage conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens faisant office de ressorts (75) destinés à pousser les barres de serrage pour les éloigner du second axe de rotation en amenant ces barres de serrage en contact avec ladite surface de l'enclume avant que le tranchant du couteau (79) vienne en contact avec ladite surface de l'enclume, lorsque cet ensemble formant enclume tourne jusqu'à la position la plus pro- che dudit ensemble pour couper le film. 5. Machine à empaqueter horizontale, pour empa- queter des objets dans un film thermoplastique, caractéri- sée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de thermocoupageet thermocoupage conforme à l'une des reven- dications I à 4.