Brevet FR2665876A1 — publié le 19920221

MACHINE A EMBALLER, PARTICULIEREMENT POUR FORMER DES EMBALLAGES A LA CHAINE ET ANALOGUE ET SON PROCEDE DE FONCTIONNEMENT DESCRIPTION La présente invention se rapporte à des machines à emballer et concerne particulièrement des machines à emballer qui peuvent former des emballages du type couramment connu comme "flow-packs" (paquets à la chaine), "form emballages " FFS". Plus précisément, la présente invention se rapporte à une machine à emballer incluant deux unités disposées en cascade pour fermer l'emballage, l'unité amont ayant la fonction de fermer l'emballage tubulaire en formant des zones de fermetures (joints) qui séparent les articles successifs à emballer et l'unité aval ayant la fonction de renforcer en plus la fermeture étanche et également de couper l'emballage de façon à séparer les paquets successifs ainsi formés. De telles machines à emballer sont largement connues dans l'art commne on peut le voir par exemple, à partir des brevets des Etats-Unis N's 2 280 405, 3 007 295, et 3 241 288, à partir de la demande de brevet européen N O 0055211, et à partir du brevet italien N O 1 208 411 et du brevet des Etats-Unis correspondant N O 4 862 673, le dernier des deux brevets étant au nom du présent Demandeur. Jusqu'à présent, des machines à emballer du type décrit ci-dessus ont été utilisées à l'origine pour former des emballages à la chaine pour des articles généralement aplatis, à savoir, des articles dont les hauteurs (ce terme signifiant leurs dimensions dans la direction dans laquelle les emballages tubulaires sont pressés pour être fermés) sont beaucoup plus petites que leurs longueurs (ce dernier terme signifiant leurs dimen- sions dans la direction d'avancée des articles dans la machine à emballer, c'est à dire, la direc- tion dans laquelle la feuille ou le film pour former l'emballage tubulaire est habituellement fournie). Dans ces conditions, pourvu que les deux unités de fermeture soient convenablement synchro- nisées (ce qui peut aisément être réalisé par des moyens connus), la distance entre les zones dans lesquelles les deux unités de fermeture agissent en cascade peut être tout à fait inadéquate par rapport à la qualité du produit final. Le Demandeur a maintenant trouvé que ceci n'est pas vrai si les emballages à la chaîne doivent être formes pour des articles franchement "grands", c'est à dire, des articles dont les hauteurs correspondent à une fraction importante - ( 1/3 1/4) de leurs longueurs: c'est le cas, par exemple, avec des emballages qui contiennent des gâteaux ou des biscuits entassés verticalement dans l'emballage. Quand on agit sur de tels articles, la fermeture de l'enveloppe avec la formation résultante de zones de fermeture aplaties qui, après la coupe et la séparation conséquente des emballages individuels,sont conçues pour former les dénommées pattes d'extrémité des emballages,entraine l'application d'une contrainte de tension longitudinale considérable à l'emballage tubulaire. Il en résulte dans quelques conditions de fonctionnement, (à savoir, pour des emballages finis de certaines longueurs), que les deux unités de fermeture disposées en cascade peuvent agir simultanément sur l'emballage, ce qui aboutit à l'application d'une contrainte longitudinale considérable à l'emballage Ceci peut aboutir à des problèmes considérables en fonctionnement, particulièrement en ce qui concerne le risque que la fermeture étanche qui est formée par l'unité amont (habituellement par la fusion localisée de matériaux plastiques constituant l'emballage ou d'un film de matière plastique fusible appliqué à un emballage métallique) puisse se réouvrir comme résultat de la séparation des parties de l'emballage tubulaire qui sont mises en contact l'une avec l'autre dans la première unité de fermeture Même si les parties de la fermeture étanche ne se rouvrent pas, la qualité finale de la fermeture de l'emballage peut être affectée de façon négative. En théorie, ce problème pourrait être résolu simplement en contrôlant le fonctionnement des unités de fermeture de façon qu'elles n'agissent jamais simultanément sur l'emballage qui doit être fermé. En pratique, on a trouvé que ce principe ne peut être appliqué d'une manière généralisée puisque les phases relatives du mouve- ment des deux unités de fermeture ne peuvent pas être choisies librement, mais, en général, dépendent d'un ensemble de paramètres physiques de l'ins- tallation, et, en particulier, des dimensions des articles et des dimensions finales des emballages produits. Il existe ainsi un besoin de fournir des moyens qui puissent résoudre les problèmes ci-dessus mentionnés d'une manière généralisée mais qui soient complètement libres des contraintes physiques des systèmes décrits ci-dessus. Selon la présente invention, ce but est obtenu par une machine à emballer possédant les caractéristiques exposées spécifiquement dans les revendications qui suivent. En résumé, dans la machine à emballer de l'invention, la distance entre les zones dans lesquelles les deux unités de fermeture agissent en cascade, c'est à dire la distance entre les deux unités de fermeture dans la direction de l'avancée des articles, peut être modifiée sélectivement et en permanence. Il doit être établi que le terme "en permanence" comme utilisé dans la présente invention et dans les revendications qui suivent se rapporte spécialement au fait que, dans la machine selon l'invention, la distance entre les deux unités de fermetures disposées en cascade peut être modifiée sélectivement (par exemple, par son réglage - selon des critères qui seront expliqués davantage ci-dessous pour les longuears hors-tout des emballages à former) tandis que sa position de réglage est gardée constante aussi longtemps qu'aucune opération de réglage n' a lieu pour tenir compte des articles de différentes formes. Ceci distingue la solution de la présente invention précisément de la solution du brevet italien antérieur N 01 208 411 et du brevet des Etats-Unis correspondant NO 4 862 673, dans lesquels la distance entre les deux unités de fermeture disposées en cascade varie cycliquement d' une étendue limitée à une fréquence correspon- dant à la fréquence à laquelle les articles individuels avancent, de façon à permettre à l'unité de fermeture située en aval de "suivre" l'emballage pendant le ren- forcement de la fermeture et la coupe de l'emballage, afin de séparer les emballages individuels. L'invention sera maintenant décrite au moyen d'un exemple non limitatif, avec référence aux dessins ci-joints, dans lesquels: La Figure 1 est une coupe verticale, longi- tudinale idéale d'une partie d'une machine à emballer selon l'invention, et Les Figures 2 et 3 montrent les critères de fonctionnement de la machine de la Figure 1 avec plus de détail. La Figure 1 correspond,sensiblement, à la Figure 3 des dessins joints au brevet italien NI 1 208 411 et au brevet correspondant des Etats-Unis N 04 862 673. La description générale des principes de fonc- tionnement de la machine à emballer de ces brevets anté- rieurs ne sera pas par conséquent répétée ici, sauf ce qui est nécessaire à la compréhension de l'invention. En résumé, il sera rappelé que la machine à emballer, en général indiquée par 1, est conçue pour former des emballages du type courarmment connu comme "flow-packs", contenant chacun un article respectif ou un groupe d'articles (emballages appeles " mutipacks " ( à plusieurs paquets). Les emballages sont formés à partir d'un écoulement continu de produits P avançant de la droite vers la gauche corrme vu en Figure 1. Selon des critères largement connus, un emballage tubulaire continu est formé (par des moyens connus non mont-rés spécifiquement) à partir d'une feuille de matière plastique, ou d'un matériau métallique recouvert d'un film de matière plastique, qui se déroule à partir d'un poste d'alimentation, non montré dans les dessins, et les articles P sont amenés dans l'emballage à intervalles réguliers (avec référence aux emballages uniques pour simplification). Le tube continu avec les articles P espacés régulièrement à l'intérieur s'avance vers un poste de fermeture 5 dont la fonction est essentiellement d'aplatir l'emballage tubulaire dans les espaces entre les articles consécutifs P pour former des zones fermées de façon étanche dans ces espaces afin de séparer de façon étanche les articles individuels P L'emballage est alors soumis à une fermeture étanche supplémentaire et à une opération de coupe entrainant la séparation des paquets _ Dans le mode de réalisation illustré en Figure 1, le poste de fermeture 5 a deux parties d'assemblage ou unités 6 et 7 qui ont des mâchoires rotatives et sont disposées respectivement en amont et en aval dans la direction (de ' droite à gauche) dans laquelle les produits P avancent à travers la machine 1. L'unité aval 7 inclut deux machoires rotatives identiques, une mâchoire supérieure 8 et une machoire inférieure 9 Chaque mâchoire comprend essentiellement un axe 8 a, 9 a qui est tourné par des moyens de commande (non montrés) et sur lequel un élément actif ou plus 8 b, 9 b (deux dans le mode illustré de réalisation) portant des dispositifs chauffants associés, non montrés,sont montés. Dans le mode de réalisation spécifique,èhacune des mâchoires 8 et 9 a une paire d'éléments actif 8 b,9 b qui sont montés dans des positions diamétralement opposées et dont les extrémités libres qui sont généralement arrondies et peuvent avoir des encoches pour serrer l'emballage, portent des éléments de coupe (cutters) 10 qui sont conçus pour agir l'un avec l'autre et renforcer la fer- meture étanche formée précédemment par l'unité amont 6 (selon les critères décrits en plus ci-dessous) et pour couper la zone scellée entre les articles successifs de façon à séparer les emballages individuels. Les axes 8 a, 9 a sont interconnectés d'une manière connue par un mécanisme d'engrenage qui les fait tourner dans des sens opposés Les éléments actifs 8 b, 9 b réalisent ainsi des mouvements orbitaux en sens opposés de façon à ce qu'un des éléments actifs 8 b de la mâchoire supérieure 8 soit abaissé de temps en temps pour coopérer avec un élément actif montant 9 b de la mâchoire inférieure 9 de façon à couper l'embal- lage et à séparer les deux paquets pour cet objectif, les éléments actifs 8 b et 9 b ont des éléments de coupe 10. Lorsque ceux-ci viennent en contact l'un avec l'autre, ils coupent l'emballage qui est ramolli par les dispo- sitifs chauffants dans les mâchoires. La fonction de l'unité amont 6, cependant, est de former préalablement la zone scellée qui est coupée par l'unité aval 7 Pour former la zone scellée, la zone de l'emballage tubulaire entre deux articles successifs P est écrasée et l'emballage est simultanément chauffé de façon à ce que les deux côtés ou parties de l'emballage qui sont pressés ensemble soient fermés de façon étanche à la chaleur. Dans ce but, l'unité 6 inclut une machoire supérieure 11 et une mâchoire inférieure 12 constituée chacune par un axe rotatif lia, 12 a sur lequel des éléments actifs respectifs 11 b, 12 b avec des extrémités libres arrondies, avec des encoches possibles pour serrer l'emballage, sont montés. La mâchoire supérieure 11 de l'unité 6 est sensiblement la même que les mâchoires 8 et 9 de l'unité 7 mais avec la différence que la mâchoire 11 (comme la mâchoire 12) ne comporte pas les éléments de coupe présents sur les mâchoires de l'unité 7. Les éléments actifs 11 b, 12 b des mâchoires 11 et 12 ont aussi des dispositifs chauffants (non montrés) pour amener les parties des éléments actifs 11 b, 12 b qui sont conçues pour agir sur l'emballage, à une température telle que les deux parties de l'emballage qui sont serrées entre les deux mâchoires 11 et 12 pendant l'opération de fermeture étanche sont fondues localement et sont en conséquence fermées de façon étanche. La mâchoire inférieure 12 diffère des autres mâchoires 8,9,11 en ce que, bien que possédant des éléments actifs légèrement plus grands 12 b, elle a également un nombre différent d'éléments actifs, le nombre choisi étant de trois, disposés à espacements angulaires de 1200. De plus, les mâchoires 11 et 12 de l'unité 6 sont montées sur la structure de la machine 1 avec l'interposition d'une structure support oscillante ou basculante 13 qui est déplacée par un mécanisme à manivelle et bielle oscillant 14. Selon les critères décrits en détail dans le brevet italien NI 1 208 411 et dans le brevet correspondant des Etats-Unis NO 4 862 673 (auxquels référence doit être faite pour une plus complète description), la fonction du mécanisme 14 qui est connecté à la structure de support 13 par une bielle de transmission 30, est d'entraîner la structure 13 à osciller, et ainsi la mâchoire 11 à osciller par rapport à la mâchoire 12, à des vitesses différentes dans les deux sens En particulier, le balancement vers l'avant (à savoir, le mouvement dans le sens qui- amène la mâchoire supérieure 11 vers l'unité de coupe 7) est plus rapide que le balancement dans le sens opposé. Cette oscillation permet à la mâchoire supérieure 11 de "suivre" la zone de l'emballage tubulaire entre deux produits successifs P de sorte que-dans toutes les conditions elle peut rester en contact avec elle assez longtemps pour que l'emballage soit fermé de façon étanche à la chaleur et fermé correctement. Plus particulièrement, dans la solution des brevets antérieurs italien et des Etats-Unis NO 1 208 411 et 4 862 673, la structure 13 oscille autour d'une position sensiblement *fixe identifiée, en pratique, par l'axe de rotation X 12 de l'axe 12 a de la mâchoire inférieure 12. Les mâchoires 8 et 9 de l'unité aval 7 sont également montées dans des positions qui sont pratiquement fixées par rapport à la structure de la machine 1, excepté que, tout au plus, les positions relatives des mâchoires peuvent être réglées précisément et le mouvement de pivot relatif limité des mâchoires peut avoir lieu durant leur mouvement afin d'empêcher le grippage. La principale caractéristique de la machine selon la présente invention, cependant, consiste en ce que l'unité de fermeture 7 située en aval (c'est à dire les mâchoires 8 et 9 et leur structure de support, généralement indiquée 100), est montée sur la structure de la machine 1 de façon qu'elle puisse se déplacer horizontalement. Dans un mode de réalisation couramment préféré, par exemple, la structure 100 est montée sur un ensemble de guides prismatiques 102 s'étendant dans la longueur de la machine (dans la direction de l'avancée des produits P) au- dessous de la mâchoire inférieure 9. Il peut y avoir deux guides 102 sur les c 6 tés opposés du parcours des produits P ou il peut y avoir un plus grand nombre de guides. La structure 100 est retenue sur les guides 102 par des moyens de blocage, tels que des vis 104 ou analogues, qui peuvent être relâchées sélectivement pour permettre à la struc- ture 100 de coulisser longitudinalement sur les guides 102 afin de modifier la distance d entre les deux unités 6 et 7 disposées en cascade. Une fois que le réglage souhaité a été obtenu les vis 104 peuvent être serrées à nouveau de façon à conserver la structure 100 dans une position fixée de façon sûre sur la structure de la machine comme il est nécesaire pour que la machine à emballer fonctionne correc- tement. Bien sûr, il est possible de pourvoir à l'ajustement longitudinal de l'unité de fermeture amont 6 ou des deux unités 6 et 7 plutôt que juste La station aval 7 (comme dans le mode de réalisation illustré) Naturellement, si la position longitu- dinale d'une unité amont 6 qui peut osciller, comme dans le mode de réalisation illustré, est rendue variable sélectivement, sa structure peut devenir trop compliquée de sorte que ce choix est habituellement évité. Le fait que la distance d entre les deux unités 6 et 7 peut être variée permet à cette distance d'être réglée de façon précise par rapport aux dimensions des articles P à emballer. En particulier, comme déjà établi dans l'introduction de la présente description, le Demandeur a trouvé qu'avec des produits vraiments "grands" P, la condition la plus critique arrive lorsque la distance d entre les deux unités 6 et 7 en cascade coïncide avec la longueur totale t de l'emballage fini, c'est -à -dire (voir en Figure 2) la distance entre les bords d'extrémité extérieurs des deux bouts de l'emballage, ou un multiple entier de cette longueur 1 Dans ces conditions, les deux unités 6, 7 agisssent sur l'emballage presque simultanément, le soumettant à une grande contrainte. Le fait que la position de la station aval 7 puisse être ajustée(ou plus -généralement, le fait que la distance d entre les deux unités 6, 7 puisse être réglée), signifie que la machine peut être réglée pour permettre des changements dans les dimensions des articles P à emballer, de sorte qu'en toutes circonstances elle peut être disposée pour fonctionner dans une condition telle que celle montrée à titre d'exemple en Figure 3, dans laquelle la distance d n'est pas généralement un multiple entier de la longueur I. Naturellement, si comme dans le mode de réalisation illustré une unité peut osciller, les considérations mentionnées ci-dessus concernant la distance d se rapportent à la valeur moyenne (constante) de cette distance puisque les oscil- lations (qui à n'importe quelle vitesse sont d'amplitude limitée) n'ont elles-mêmes aucun rapport particulier sur le mode de réalisation de l'invention. En particulier, la condition montrée par voie d'exemple en Figure 3 peut être exprimée en termes mathématiques comme d # Kl, o K = 1, 2 n La capacité pour la station aval 7 de se déplacer longitudinalement est de préférence combinée avec un réglage similaire des éléments convoyeurs associés tels que, par exemple, le convoyeur de sortie 106 sur lequel les emballages produits par la machine à emballer sont transférés. Ceci s' applique en particulier à la fois au rouleau de renvoi d'extrémité 108 du convoyeur au niveau de la sortie de l'unité 7 et au maintien d'une même tension dans le passage supérieur du convoyeur 106 sur lequel les articles emballés P avancent Ceci est assuré par la formation d'une boucle dans la courroie du convoyeur 106 de préférence dans son passage inférieur entre deux rouleaux de renvoi 110, 111, dont au moins un (par exemple, le rouleau 110 dans le mode de réalisation illustré) est mobile longitudinalement par rapport à la structure de la machine sensi- blement en synchronisation avec le rouleau d'ex- trémité 108. N'importe lequel des rouleaux 108 à 111 peut être utilisé pour entraîner le convoyeur 106 ( le tout selon des principes connus). Les remarques précédentes concernant le réglage s'appliquent aussi à l'unité qui est située entre les deux unités 6 et 7 pour réguler le mouvement des produits P. Pa-r rapport aux objectifs généraux et à la fonction de l'unité de régulation, référence doit une fois de plus être faite à la description du brevet italien NO 1208 411 et au brevet des Etats-Unis correspondant NI 4 362 673 auxquels on a fait référence plusieurs fois ci-dessus. Dans le mode de réalisation illustré, l'unité 26 est constituée essentiellement de deux unités 112, 114 positionnées respectivement au-dessus et au-dessous de la trajectoire le long de laquelle les produits P avancent Chacune des unités est constituée, à son tour, d'une bande de manutention commandée par moteur avec un passage actif aligné avec la surface respective faisant face de l'emballage pour les produits. En particulier, le convoyeur 114 a un passage supérieur actif qui est conçu pour former un plan de glissement pour les produits P, tandis que le convoyeur 112 a un passage actif inférieur qui est conçu pour constituer une barrière de retenue pour empêcher un levage excessif de la chaine des articles emballés P entre les unités 6 et 7. En général, la distance verticale entre les passages actifs, qui sont déplacés sensiblement à la même vitesse d'avancée que les articles P, est choisie de façon à être légèrement plus grande que la dimension verticale maximum souhaitée et tolérée pour les articles P qui sont emballés. Tout ceci assure que les articles qui avan- cent sont guidés correctement entre les deux unités 6 et 7, évitant le risque qu'ils soient comprimés ou écrasés. De préférence, les longueurs des passages actifs des convoyeurs 114 et 112 doivent aussi être variables pour permettre des changements dans la distance d entre les unités 6 et 7. Ceci peut être obtenu de deux manières différentes au moins. Selon une première solution, un arrangement sensiblement similaire à celui utilisé pour la bande de manutention 106 est également utilisé pour les convoyeurs 112 et 114, à savoir que la position de montage d'un des rouleaux de renvoi entre lesquels le passage actif du convoyeur s'étend est rendue' variable Cet arrangement peut quel- quefois être trop complexe à la fois d'un point de vue de la structure et du fait de l'espace limité disponible entre les deux unités 6 et 7. Selon une autre solution, qui est couramment considérée comme préférable par le Demandeur, les convoyeurs 112 et 114 peuvent être montés sur la structure 1 avec l'interposition des éléments support respectifs 116 et 118 qui sont ajustés de façon amovible à la structure. Les convoyeurs 112 et 114 peuvent ainsi être retirés de la structure 1 sélectivement et remplacés par des convoyeurs sensiblement similaires possédant des passages actifs de différentes longueurs. Dans tous les cas,, la tension correcte de la partie de bande constituant l'élément de convoyage du convoyeur peut être réglé par un rouleau de tension auxiliaire tel que le rouleau 119 montré avec référence au convoyeur supérieur 112. Le fait que la distance d entre les deux unités 6 et 7 soit sélectivement réglable suivant les changements dans les dimensions des articles P à emballer peut, au moins dans quelques cas, entraîner la nécessité de modifier la rotation des mâchoires 8, 9, 11 et 12. Comme on le sait, cette rotation ne se produit pas à vitesse uniforme mais plutôt avec une oscillation générale de sa vitesse angulaire de façon à ce que les mâchoires tournent légèrement plus rapidement durant leur trajectoire le long de la partie angulaire de leur parcours dans laquelle les éléments actifs respectifs sont en contact avec l'emballage. Cette oscillation de leur vitesse de rotation est impartie aux mâchoires par des mécanismes d'engrenage de type connu. La loi selon laquelle la vitesse oscille peut être changée d'une manière particulièrement efficace, suivant les changements dans la distance d et également avec un changement temporaire dans la phase de rotation des mâchoires lorsqu'il est détecté qu'il y a une absence d'un ou de plusieurs articles à emballer, au moyen d'un mécanisme d'engrenage qui constitue le sujet d'une demande de brevet de même date déposée par le présent Demandeur. Une absence de l'un ou de plusieurs articles due au mauvais fonctionnement ou à un défaut d'une station amont est détectée en amont de l'unité 6 selon des principes largement connus, par exemple, des moyens de capteur optique. Naturellement, le principe de l'invention restant le même, les détails de construction et de formes du mode de réalisation peuvent être large- ment modifiés par rapport à ceux décrits et illustrés, sans pour cela se départir du domaine de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Machine à emballer ( 1) dans laquelle des articles (P) à emballer sont insérés dans un emballage tubulaire (S) qui est ensuite fermé par deux unités de fermeture ( 6, 7) disposées en cascade dans la direction générale de l'avancée des articles (P), caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens ( 102) pour modifier sélectivement et en permanence la distance (d) entre les deux unités ( 6,7) disposées en cascade. 2 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les unités de fermeture ( 6,7) sont du type à mâchoires contrarotatives ( 8,9; 11,12). 3 Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première unité de fermeture ( 6) est montée sur la machine ( 1) dans une position sensiblement fixe de façon que la distance (d) soit modifiée par le mouvement de l'autre unité de fermeture ( 7). 4 Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins une unité de fermeture ( 6) a des moyens de support oscillants associés qui impriment un mouvement général oscillatoire à l'unité de fermeture en fonctionnement, la distance modifiable sélectivement et en permanence (d) étant par référence au point central de l'oscillation. Machine selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que la première unité de fermeture ( 7) et l'autre unité de fermeture ( 6) sont disposées respectivement en amont et en aval dans la direction d'avancée des articles à emballer. 6 Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance (d) est modifiée par le réglage de la position d'au moins une ( 7) des unités de fermeture qui portent des moyens de convoyeur associés ( 106,112,114) qui peuvent aussi être réglés sélectivement ( 110, 112) pour permettre le réglage d'au moins une unité de fermeture ( 7). 7 Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de convoyeurs associés incluent une bande de manutention ( 106) avec au moins un rouleau de renvoi ( 108, 116) dont la position est sélectivement ajustable par rapport à la structure ( 1) de la machine pour permettre le mouvement de réglage d'au moins une unité de fermeture ( 7). 8 Machine selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les moyens de convoyeur comprennent au moins un convoyeur ( 112, 114) monté sur la machine ( 1) d'une manière sélectivement dépla- çable pour permettre à au moins un convoyeur ( 112, 114) d'être remplacé par un convoyeur similaire de dimensions différentes.