Brevet FR2668099A1 — publié le 19920424

COQUILLE A ALVEOLES SEMI-CYLINDRIQUES PARALLELES, PROCEDE ET MACHINE POUR SA FABRICATION. La présente invention concerne une coquille en carton ondulé double faces pourvue d'alvéoles semi-cylindriques parallèles. De telles coquilles sont utilisables notamment pour le calage d'objets, par exemple de bouteilles disposées en position couchée dans un emballage. On peut distinguer deux types de coquilles selon l'invention. Selon un premier type, les alvéoles ont tous leur concavité tournée du même côté. Selon un second type, les alvéoles ont leur concavité tournée alternativement de part et d'autre, la coquille ayant de ce fait une section sinusoldale. On sait fabriquer de telles coquilles par moulage de cellulose, mais jusqu a présent, il a été impossible des les fabriquer en carton ondulé, car celui-ci ne peut pratiquement pas être déformé en raison de la présence des deux feuilles de couverture inextensibles collées sur les cannelures. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une coquille à alvéoles semi-cylindriques parallèles, en carton ondulé, caractérisé en ce qu'il comprend les phases opératoires successives suivantes - extraction d'une bande de carton ondulé simple face de largeur donnée et dont les cannelures sont transversales par rapport à la direction de l'extraction, - encollage du sommet des cannelures du carton, - déformation de ladite bande de carton sous forme d'alvéoles semi-cylindriques, parallèles et juxtaposés, d'axes parallèles aux cannelures - collage sur les cannelures d'une feuille de couverture de même largeur que la bande, en l'appliquant pour qu'elle épouse la forme alvéolée de la bande, - séchage du complexe alvéolé ainsi obtenu, - et découpage en coquilles ayant le nombre d'alvéoles souhaité. Du fait que la feuille de recouvrement n'est appliquée qu'après avoir mis en forme la bande de carton ondulé, elle ne subit aucun étirement. I1 en résulte qu'après le séchage de la colle, la coquille obtenue garde définitivement sa forme alvéolée. Selon une réalisation particulière, le procédé de l'invention comprend les opérations suivantes - roulage progressif de la bande de carton ondulé simple face à partir de son extrémité libre de façon à former un premier alvéole semi-cylindrique, les cannelures étant situées du côté extérieur de l'alvéole, - application et collage progressifs de la feuille de couverture sur la face cannelée de la zone de la bande de carton qui a déjà été roulée, - pliage de la bande de carton en sens inverse du roulage pour amorcer le second alvéole, et collage simultané de la feuille de couverture dans le fond de l'arête ainsi formée, - et formation des alvéoles suivants par le même procédé. L'invention concerne également une machine pour la fabrication de la coquille à alvéoles semi-cylindriques. La machine selon l'invention se caractérise en ce qu'elle comprend une chaîne sans fin supérieure munie de rouleaux parallèles ayant le même diamètre que les alvéoles à former, une chaîne sans fin inférieure munie d'éléments complémentaires décalés par rapport aux rouleaux et susceptibles de s'emboîter chacun avec jeu entre deux rouleaux voisins de la chaîne supérieure, les deux chaînes étant entraînées en mouvement et comportant une portée commune le long de laquelle les éléments complémentaires sont en prise avec les rouleaux, la bande de carton ondulé simple face pénétrant dans ladite portée tangentiellement au premier rouleau de celle-ci avec ses cannelures tournées vers l'extérieur, tandis que la feuille de couverture pénètre dans ladite portée tangentiellement au premier élément complémentaire de celle-ci, et s applique sur le carton ondulé en une zone de celui-ci déjà cintrée. Dans le cas de la coquille selon le premier type susmentionné, les rouleaux de la chaîne supérieure sont disposés côte à côte et les éléments complémentaires de la chaîne inférieure sont constitués par des taquets ayant une forme susceptible de s'emboîter, dans la portée commune, avec un léger jeu dans le coin formé entre deux rouleaux voisins. Dans le cas de la coquille selon le second type susmentionné, les rouleaux de la chaîne supérieure sont écartés d'une distance légèrement supérieure au diamètre d'un rouleau, et les éléments complémentaires de la chaîne inférieure sont constitués par des rouleaux de même diamètre que celui de rouleaux de la chaîne supérieure, de manière à s'insérer avec jeu, dans la portée commune, entre les rouleaux de la chaîne supérieure. La feuille de couverture est appliquée sur le carton ondulé sans étirement, par l'engrènement des éléments complémentaires entre les deux rouleaux correspondants. La machine comprend en outre en amont desdites chaînes - une bobine de bande de carton ondulé simple face dont les cannelures sont transversales à la direction d'extraction du carton, - une bobine de feuille de couverture de même largeur que le carton ondulé simple face, et qui est déroulée de manière que la feuille se trouve en regard de la face cannelée du carton ondulé, - des dispositifs dwentrainement respectifs du carton ondulé et de la feuille de couverture, et - un dispositif d'encollage de l'une des faces en regard du carton ondulé ou de la feuille de recouvrement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation qui va suivre, faite en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une coquille à alvéoles semi-cylindriques dont les alvéoles sont situés du même côté des axes de raccordement - la figure 2 est une vue en élévation d'une caisse d'emballage dans laquelle les coquilles sont utilisées comme éléments de calage entre bouteilles - la figure 3 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de coquille à alvéoles semi-cylindriques, de section sinusodale ;; - les figures 4a et 4b, qui doivent être raccordées en faisant coïncider les lignes A-A et B-B, montrent une vue générale en élévation d'un mode de réalisation d'une machine de fabrication de la coquille de la figure i - la figure 5 est une vue agrandie d'un détail de la figure 4b - la figure 6 est une vue partielle et à plus grande échelle d'un autre détail de la figure 4b ; et - la figure 7 est une variante de la machine de la figure 4b, adaptée à la fabrication de la coquille de la figure 3. Avec référence aux figures 1 et 2, la coquille 10 a une forme générale rectangulaire et présente des alvéoles semi-cylindriques 12, juxtaposés selon des arêtes de rebroussement 14 parallèles aux cannelures 16. Comme on l'a expliqué précédemment, la coquille est réalisée à partir de carton ondulé simple face 20 cintré à la forme d'alvéoles et sur les rainures duquel est collée une feuille de couverture 18. Une utilisation possible de la coquille 10 est illustrée dans la figure 2. Les coquilles servent au calage de bouteilles couchées 22 dans une caisse d'emballage 24. Elles ont une largeur sensiblement égale à celle des bouteilles et comportent autant d'alvéoles que de bouteilles par couche. La coquille 1 représentée à la figure 3 a une section sinusoîdale. Ses alvéoles 12 ont leur concavité tournée alternativement vers le haut et vers le bas. Avant de décrire en détail la machine qui sert à fabriquer la coquille de la figure 1, on en décrira tout d'abord le principe en se référant aux figures 4a, 4b et 5. Les coquilles sont formées entre une chaîne sans fin supérieure 26 portant des rouleaux 28 ayant le même diamètre que les alvéoles à former et qui sont sensiblement tangents entre eux, et une chaîne sans fin inférieure 30 dont chaque maillon porte un taquet 32 destiné à s'engrener exactement entre deux rouleaux, le long d'une portée rectiligne L. Chaque taquet présente à cet effet deux parois en quart de cercle 34, 36 qui se rejoignent tangentiellement en une pointe 38. Les chaînes 26, 30 sont entraînées dans des sens contraires, de manière que les rouleaux et taquets de la portée L se déplacent dans le même sens et à la même vitesse. Comme le montre la figure 5, le carton ondulé simple face 20, préalablement encollé sur ses cannelures 16, arrive tangentiellement sur le rouleau 281 qui va pénétrer dans la portée L, sa feuille de base 35 étant en contact avec les rouleaux. La feuille de couverture 18 est tendue par le taquet 32 qui est sur le point de pénétrer dans la portée L. La traction sur le carton simple face et sur la feuille de recouvrement est assurée par l'engrènement des deux chaînes. Comme on le voit sur la figure 5, en pénétrant entre deux rouleaux 28, le taquet 32 enroule le carton simple face et la feuille de recouvrement sur le rouleau 28, celle-ci arrivant tangentiellement sur la portion déjà enroulée du carton. On décrira à présent la machine dans son ensemble la machine comprend une bobine de carton ondulé simple face 40 et une bobine de feuille de couverture 42. Le carton ondulé 20 et la feuille de couverture 18 ont une même largeur égale à un multiple de la largeur d'une coquille. Le carton simple face est entraîné par un tambour crénelé 44, commandé par un moto-variateur et présentant des cannelures axiales dans lesquelles s'emboîtent les cannelures du carton ondulé. Un contre-rouleau 46 maintient le carton en contact avec le tambour crénelé 44. Le carton s'enroule ensuite sur un rouleau 47 disposé de telle manière que le carton ne s'applique que sur une fraction de tour du tambour. La feuille de couverture est introduite entre deux rouleaux d'entraînement 48, 50, commandé par un motovariateur. Les vitesses d'entraînement linéaire v2 et v3 du carton ondulé et de la feuille de recouvrement (figure 5) sont respectivement égales à ruz =TRIN et ltR2N, où R1 est le rayon des rouleaux 28 de la chaîne supérieure R2 est le rayon extérieur du rouleau 28 recouvert du carton simple face, et N est le nombre d'alvéoles formés par seconde. Les alvéoles sont entraînés à une vitesse de déplacement linéaire constante v1. En raison de l'engrànement, il se produit des fluctuations instantanées des vitesses v1 et v2. Pour les éviter, on monte entre les bobines 40, 42 et les chaînes 26, 30 des dispositifs d'absorption de fluctuations ou embarreurs 52, 54. Ces derniers étant identiques, on n'en décrira qu'un seul. L'embarreur 52 comprend deux rouleaux fixes 56, 58 autour desquels passe le carton simple face 20 en formant une boucle verticale dont l'extrémité s'enroule sur un tambour librement suspendu 60. Lorsque la vitesse linéaire instantanée du carton simple face fluctue, le tambour 60 se déplace verticalement entre une position basse et une position haute illustrées respectivement en traits pleins et en traits tiretés sur la figure 4a. A la sortie de l'embarreur 52, le carton simple face passe dans un dispositif de cisaillage 62 constitué par exemple pour plusieurs paires de molettes coupantes 64, 66 destinées à cisailler le carton en plusieurs bandes longitudinales ayant chacune une largeur égale à celle de la coquille à fabriquer. Un dispositif de cisaillage identique 68 est prévu à la sortie de l'embarreur 54 pour découper longitudinalement la feuille de couverture 18 en bandes de même largeur Les bandes de carton simple face s'enroulent ensuite sur un tambour d'asservissement 70 dont le rôle sera expliqué par la suite, puis elles passent dans un dispositif d'encollage 72 comprenant un tambour d'encollage 74 piloté par un moteur d'entraînement, non représenté.Ce tambour devra être le plus léger possible pour que son inertie n'engendre pas d'efforts d'accélération ou de décélération trop importante. Il prélève de la colle par barbotage dans un bac 76, le surplus étant retiré par un rouleau d'essorage 78. Un contre-rouleau de pressage 80 applique les bandes de carton simple face contre le tambour d'encollage. Les cannelures du carton sont ainsi encolées. Le tambour d'asservissement 70 pilote le moteur du tambour d'encollage 74 de manière à l'entraîner à la même vitesse que celle de défilement du carton simple face. Si cette condition n'était pas remplie, le carton glisserait sur le tambour d'encollage et "essuierait" la colle sans s'en imprégner. Différents systèmes d'asservissement connus peuvent être utilisés. Par exemple, le tambour d'asservissement 70 peut être muni sur sa périphérie d'un disque cranté de faible largeur, qui engrène dans les cannelures du carton et qui est donc entraîné à une vitesse parfaitement synchrone de celle du carton. Ce disque entraîne un codeur optique fournissant la fréquence d'asservissement destinée au pilotage du moteur d'entraînement du tambour d'encollage. Les bandes de carton ainsi encollées et celles de feuille de recouvrement rengagent ensuite entre la chaîne supérieure 26 et la chaîne inférieure 30 qui les collent et les conforment, comme expliqué précédemment, en bandes continues de complexe carton-feuille. Le long de la portée A, des dispositifs de séchage, non représentés, sont montés pour accélérer le séchage de la colle, par exemple par chauffage ou par dépression d'air. A la sortie des chaînes 26, 30, les bandes de complexe alvéolées passent entre un tambour de massicotage 82 équipé de lames radiales 84 équidistantes (cinq dans le cas de la figure) et un contre-rouleau 86. Elles sont de ce fait découpées en coquilles 10 comprenant un nombre prédéterminé d'alvéoles (trois dans le cas de la figure 2). La figure 6 montre deux lames voisines 84, dont l'une est en position dans le creux formé entre deux alvéoles, prête à sectionner la bande complexe. Elle montre également trois autres positions successives 141, 142, 143 séparées par des intervalles de temps égaux, dudit creux et les trois positions correspondantes 841, 842, 843 de la lame. On note que les dimensions et les vitesses relatives des différents éléments de la machine sont calculées pour que la lame pénètre tangentiellement dans le creux sans risque de percer l'alvéole. Les coquilles découpées 10 glissent ensuite sur une rampe inclinée 88 et viennent s'empiler dans des magasins 90 à fond mobile. Avec référence à la figure 7, la machine pour la fabrication de la coquille 11 de la figure 3 comprend également une chaîne sans fin supérieure 26 munie de rouleaux 28, et une chaîne inférieure sans fin 30. Les rouleaux 28 sont espacés d'une distance légèrement supérieure au diamètre d'un rouleau. La chaîne inférieure est munie de rouleaux 281 de même diamètre que les rouleaux 28 et espacés de la même distance que cidessus. Les rouleaux 28î sont décalés par rapport aux rouleaux 28, de manière que dans la portée commune aux deux chaînes, ils viennent s'insérer exactement entre les rouleaux 28. La coquille se forme par emboîtement des rouleaux 281 entre les rouleaux 28. On constate qu'ici aussi, la feuille de couverture 18 vient en contact avec la bande carton 20 en une zone de celle-ci déjà cintrée. Le débit de la machine selon l'invention est lié à plusieurs paramètres - au nombre de coquilles confectionnées en parallèle, - au temps de séchage, c'est-à-dire à la longueur des chaînes de formation des alvéoles, - à l'inertie des masses en mouvement, une trop grande vitesse de défilement engendrant une fréquence de battement des embarreurs et une fréquence d'asservissement du tambour d'encollage trop rapide, - à la résistance du carton, un pliage trop brutal du carton et du papier sur l'angle aigu des taquets risquant de provoquer une rupture du complexe carton-feuille, - aux difficultés d'empilage des coquilles après massicotage. Il va de soi que de nombreuses modifications de détail peuvent être apportées à la coquille, au procédé et à la machine décrits sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Par exemple, au lieu d'encoller les cannelures du carton simple face, on peut encoller la feuille de couverture. D'autre part, la coquille peut comporter des aretes 14 entre alvéoles, de forme pointue, arrondie ou plate. Un dispositif de séchage peut être prévu pour sécher la colle sur les coquilles en cours de formation ou terminées. REVENDICATIONS 1. Coquille (îo,î) à alvéoles semi-cylindriques parallèles, caractérisée en ce qu'elle est réalisée à partir d'une bande de carton ondulé simple face (20) dont les cannelures (16) sont parallèles aux alvéoles (12), et d'une feuille de couverture (8) collée sur les sommets des cannelures. 2. Coquille (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les alvéoles (12) ont tous leur concavité tournée du même coté. 3. Coquille (11) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les alvéoles (12) ont leur concavité tournée alternativement vers le haut et vers le bas. 4. Procédé de fabrication de la coquille selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend les phases opératoires successives suivantes - extraction d'une bande de carton ondulé simple face (20) de largeur donnée et dont les cannelures (16) sont transversales par rapport à la direction de l'extraction, - encollage du sommet des cannelures du carton, - déformation de ladite bande de carton sous forme d'alvéoles semi-cylindriques (12) parallèles , d'axes parallèles aux cannelures - collage sur les cannelures d'une feuille de couverture (18) de même largeur que la bande, en l'appliquant pour qu'elle épouse la forme alvéolée de la bande, - séchage du complexe alvéolé ainsi obtenu, - et découpage en coquilles (10,11) ayant le nombre d'alvéoles souhaité. 5. Machine pour la fabrication de la coquille des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une chaîne sans fin supérieure (26) munie de rouleaux parallèles (28) ayant le même diamètre que les alvéoles à former, une chaîne sans fin inférieure (30) munie d'éléments complémentaires (32;28a) décalés par rapport aux rouleaux et susceptible de s'emboîter chacun avec jeu entre deux rouleaux voisins de la chaîne supérieure, les deux chaînes étant entraînées en mouvement et comportant une portée commune (L) le long de laquelle les éléments complémentaires (32;;28a) sont en prise avec les rouleaux (28), la bande de carton ondulé simple face (20) pénétrant dans ladite portée tangentiellement au premier rouleau (281) de celle-ci avec ses cannelures tournées vers l'extérieur, tandis que la feuille de couverture (18) pénètre dans ladite portée tangentiellement au premier élément complémentaire de celle-ci, et s'applique sur le carton ondulé en une zone de celui-ci déjà cintrée. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que dans le cas de la coquille selon la revendication 2, les rouleaux (28) de la chaîne supérieure sont disposés côte à côte et les éléments complémentaires de la chaîne inférieure sont constitués par des taquets (32) ayant une forme susceptible de s'emboîter, dans la portée commune (L), avec un léger jeu dans le coin formé entre deux rouleaux voisins. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque taquet (32) est pourvu de deux parois en quart de cercle (34, 36) qui se rejoignent tangentiellement en une pointe (38). 8. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que dans le cas de la coquille selon la revendication 3, les rouleaux (28) de la chaîne supérieure sont écartés d'une distance légèrement supérieure au diamètre d'un rouleau, et les éléments complémentaires de la chaîne inférieure sont constitués par des rouleaux (28a) de même diamètre que celui de rouleaux de la chaîne supérieure, de manière à s'insérer avec jeu, dans la portée commune (L), entre les rouleaux de la chaîne supérieure. 9. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, en amont desdites chaînes, - une bobine de bande de carton ondulé simple face (40), les cannelures du carton étant transversales par rapport à la direction d'extraction du carton, - une bobine de feuille de couverture (42) de même largeur que le carton ondulé simple face, et qui est déroulée de manière que la feuille (18) se trouve en regard de la face cannelée du carton ondulé, - des dispositifs d'entraînement respectifs (44,46,47;48,50) du carton ondulé simple face et de la feuille couverture, - un dispositif d'encollage (72) de l'une des faces en regard du carton ondulé (20) ou de la feuille de couverture (18), et - un dispositif de séchage destiné à sécher la colle sur les coquilles au cours de formation ou terminées. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement de la bande de carton ondulé simple face comprend un tambour cannelé (44) commandé par un moto-variateur et présentant des cannelures axiales dans lesquelles s'emboîtent celles du carton ondulé, un contre-rouleau (46) qui maintient le carton en contact avec le tambour ondulé et un rouleau (47) disposé de telle manière que le carton ne s'applique que sur une fraction de tour du tambour. 11. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu a la sortie des dispositifs d'entraînement (44,46,47;48,50) le carton simple face (20) et la feuille de couverture (8) passent respectivement dans des embarreurs (60) susceptibles d'absorber les fluctuations des vitesses linéaires instantanées du carton simple face et de la feuille de couverture dues à leur engrènement entre les chaînes (26, 30). 12. Machine selon la revendication 11, caractérisée en ce que chacun des embarreurs comprend deux rouleaux fixes (56, 58) autour desquels passe le carton simple face (20) en formant une boucle verticale dont l'extrémité s'enroule sur un tambour librement suspendu (60). 13. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'à la sortie des embarreurs, le carton simple face (20) et la feuille de couverture (18) passent dans des dispositifs de cisaillage (62, 68) qui les coupent en bandes longitudinales de même largeur. 14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'à la sortie du dispositif de cisaillage (62), les bandes de carton simple face passent sur un tambour d'asservissement (70), puis dans un dispositif d'encollage (72) comprenant un tambour d'encollage (74) entraîné par un moteur, celui-ci étant piloté par le tambour d'asservissement pour que le tambour d'encollage tourne à la même vitesse que celle du défilement du carton simple face. 15. Machine selon la revendication 14, caractérisée en ce que le tambour d'asservissement (70) est muni sur sa périphérie d'un disque cranté de faible largeur, qui engrène dans les cannelures du carton. 16. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'à la sortie des chaînes (26,30), le complexe cartonfeuille alvéolé est découpé transversalement en tronçons comprenant un nombre entier d'alvéoles, dans un dispositif de massicotage comprenant un tambour (82) équipé de lames radiales (84) équidistantes et un contre-rouleau (86), les dimensions des alvéoles du tambour (82) et du contrerouleau (86) étant choisies pour qu'une lame (84) s'engage tangentiellement dans un creux formé entre deux alvéoles (12) chaque fois qu'un certain nombre d'alvéoles est passé.