Brevet FR2690412A1 — publié le 19931029

DISPOSrHF D'EMBALLAGE D'UN PAQUET D'OBJETS A L'AIDE D'UN FILM EN MATERIAU PLASTIQUE La présente invention a pour objet un dispositif pour l'emballage d'un paquet d'objets à l'aide d'un film en matériau plastique. Parmi les différentes techniques utilisées pour emballer des paquets d'objets, on peut citer en particulier celle qui consiste à utiliser un film thermoplastique constitué soit par un manchon, soit par deux parois disposées parallèlement, qui est soudé de part et d'autre du paquet à emballer. La partie ayant servi à l'emballage est découpée du reste du film pour séparer le paquet ainsi constitué et préparer le film pour l'emballage du paquet suivant. Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique un tel système d'emballage. Sur cette figure, on a représenté deux parois parallèles de film thermoplastique 12 et 14 servant à l'emballage, une extrémité des films 12 et 14 est thermosoudé en 16. On place entre les deux parois 12 et 14 au-dessus de la soudure 16 le paquet 18 à emballer. Dans l'étape suivante, il faut d'une part réaliser les soudures 20 et 22 respectivement pour fermer le paquet 18 et pour préparer le paquet suivant et découper les deux parois 12 et 14 du film en 24 entre les deux soudures pour individualiser le paquet ainsi emballé. On comprend donc que l'opération de base réalisée par les dispositifs d'emballage de ce type consiste dans la réalisation des soudures 20 et 22 et celle de la découpe 24 dans une zone disposée entre les soudures 20 et 22. Pour réaliser cette opération, on utilise le plus souvent un fil chauffant pour la soudure 20 de fermeture du paquet constitué, un fil chauffant de découpe et un fil pour le soudage 22 des deux extrémités du film thermoplastique destiné à recevoir le paquet d'objets suivant. On peut également utiliser un seul fil chauffant pour réaliser simultanément les trois opérations, la génératrice de contact réalisant la découpe. Ces solutions présentent l'inconvénient de nécessiter un entretien et un contrôle très fréquents des fils chauffants qui sont incompatibles avec des machine qui doivent être utilisées à des cadences élevées. En outre, d'une manière générale, ces techniques par fil chauffant ne permettent pas d'obtenir des cadences de fonctionnement associées à une sécurité de fonctionnement quant à la qualité des soudures compatibles avec certaines utilisations. C'est notamment le cas dans les chaînes de conditionnement automatique de courrier préalablement trié. Cette chaîne de conditionnement est munie d'un convoyeur transférant des paquets à une cadence de 21 paquets par minute vers la machine d'emballage. En outre, cette machine doit pouvoir fonctionner pour des paquets d'objets à emballer dont l'épaisseur peut être très variable puisqu'elle peut aller de quelques millimètres à 120 millimètres. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des techniques mentionnées ci-dessus en permettant la réalisation de l'emballage de paquets d'objets d'épaisseur variable à des cadences très élevées tout en assurant une grande sécurité de la qualité des soudures effectuées. Pour atteindre ce but, le dispositif pour l'emballage d'un paquet d'objets à l'aide d'un film en matériau plastique présentant deux parois entre lesquelles doit être enserré le paquet, du type comportant des moyens pour thermosouder les parois de part et d'autre dudit paquet et pour découper les parois-du film enserrant un paquet du reste du film, se caractérise en ce qu'il comprend un premier ensemble de pressage, un deuxième ensemble de soudage et de découpage disposé en regard du premier ensemble, lesdits deux ensembles étant placés de part et d'autre des parois dudit film, et des moyens pour imprimer aux deux pièces un mouvement de rapprochement relatif pour enserrer les deux parois dudit film, ledit deuxième ensemble comportant une pièce centrale présentant une arête de découpage disposée parallèlement auxdites parois, deux pièces latérales disposées de part et d'autre de ladite pièce centrale et présentant chacune une face de soudage dudit matériau plastique, lesdites pièces latérales étant raccordées à ladite pièce centrale par des moyens présentant une conductibilité thermique, et des moyens de chauffage disposés dans ladite pièce centrale pour porter ladite arête à une première température T1 apte à provoquer la découpe desdites parois, lesdits moyens présentant une conductibilité thermique étant déterminés pour que lesdites faces de soudage des pièces latérales soient portées à une température T2 apte à provoquer le soudage mutuel des deux parois. De préférence, le film est en polyéthylène, les moyens de chauffage sont aptes à porter ladite arête de la pièce centrale à une température T1 de l'ordre de 1700C et les moyens présentant une conductibilité thermique sont déterminés pour que lesdites faces de soudage des pièces latérales aient une température T2, en statique, de l'ordre de 155in. On comprend ainsi que, bien que l'organe servant à réaliser les deux soudages et le découpage du film thermoplastique soit constitué par une pièce unique, on peut contrôler de façon fiable et convenable la différence de température entre la pièce de découpage et les pièces de soudage de manière à obtenir très rapidement un découpage effectif et les deux soudages nécessaires dans des conditions d'efficacité optimales. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1, déjà décrite, illustre le principe d'emballage utilisé dans l'invention; - la figure 2 montre en vue de dessus l'ensemble du dispositif d'emballage; - la figure 3 montre en élévation une des pièces de soudage; - la figure 4 montre en vue de côté la pièce de soudage de la figure 3; - la figure 5 montre en élévation la pièce de découpe; - les figures 6 et 7 sont respectivement des coupes de la pièce de découpe de la figure 5 selon les lignes VI-VI et VII-VII de cette figure;; - la figure 8 est une vue de détail de la partie D de la figure 5; - la figure 9 est une vue simplifiée d'une machine utilisant le dispositif d'emballage des figures 2 à 8 ; et - les figures 10a à 10f illustrent les différentes étapes de l'emballage d'un paquet d'objets, parexemple de lettres. En se référant tout d'abord à la figure 2, on va décrire l'ensemble du dispositif d'emballage. Le dispositif d'emballage qui porte la référence générale 30 est constitué essentiellement par un ensemble contre-soudeur 32 et un ensemble de découpage et de soudage 34. Ces deux ensembles sont disposés de part et d'autre des parois du film plastique 12, 14 à souder et à découper. L'ensemble de soudage et de découpage 34 est fixe par rapport au bâti 36 de la machine tandis que la pièce 32 de contre-soudage est mobile selon la direction D de telle manière que la pièce 32 présente une position de repos, ce qui est montré sur la figure 2, et une position active dans laquelle cette pièce vient au contact de la pièce 34 de soudage et de découpage, les parois 12 et 14 du film étant pincées entre ces deux ensembles. Comme le montre cette figure, l'ensemble de soudage 34 comporte une pièce centrale de découpage 38 et deux pièces latérales de soudage 40 et 42. Comme on le voit, les pièces latérales 40 et 42 sont solidarisées par des vis-écrous tels que 44 avec interposition de rondelles isolantes telles que 46 entre les pièces de soudage 40, 42 et la pièce de découpage central 38. On décrira ultérieurement plus en détails l'ensemble de soudage et de découpage. En ce qui concerne l'ensemble de contre-soudage, il est constitué par un support allongé constitué par le corps 50 et deux flasques latérales 52 et 54 définissant ainsi une gorge 56. La gorge 56 est remplie par une mousse isolante 60 et recouverte quant à sa face tournée vers la pièce 34 par une lame 62 en caoutchouc plus dur que la mousse. De préférence, la lame 62 qui présente une certaine courbure est recouverte d'un tissu de verre en téflon. Le remplissage de mousse 60 constitue l'équivalent d'une pièce amortisseur lorsque la lame 62 entre en contact avec la pièce de soudage et de découpage 34. On comprend que le revêtement en téflon permet d'éviter l'adhérance du film thermosoudable lors de l'opération de soudage et de découpage sur la lame 62. Les figures 3 et 4 montrent un mode préféré de réalisation des pièces de soudage 40 et 42. Ces figures représentent par exemple la pièce de soudage 40. Elle est réalisée en un matériau métallique conducteur de la chaleur et elle a la forme d'un barreau allongé à section droite rectangulaire. Plus précisément, en section droite, le côté actif 40a est raccordé aux deux faces latérales du barreau par des arrondis 40b. En outre, pour éviter le collage du matériau thermoplastique à souder, la face active 40a et les faces latérales de la pièce 40 sont recouvertes d'un revêtement de téflon 70. En outre, comme on le voit mieux sur la figure 3, des trous de fixation 72 sont régulièrement espacés selon la longueur de la pièce 40. A titre d'exemple, chaque pièce de soudage a une épaisseur de l'ordre de 3,5 mm. En se référant maintenant aux figures 5 à 8, on va décrire un mode préféré de réalisation de la pièce centrale 34 constituant la pièce de découpage. Elle a également, la forme d'un barreau allongé dont la section droite est représentée sur les figures 6 et 7. La pièce 38 comporte un corps 74 prolongé par une portion de largeur réduite 76 raccordée au corps 74 par deux épaulements tels que 78. La partie 76 de la pièce 38 est prolongée par une portion à section droite triangulaire 80 formant ainsi une arête 82 de découpage qui est disposée parallèlement à la longueur du barreau. La pièce 38 est réalisée dans un matériau conducteur de la chaleur, de préférence métallique. Comme on le voit en particulier sur les figures 6 et 7, le corps 74 de la pièce 38 est muni d'un orifice cylindrique 84 qui s'étend sur toute la longueur de la pièce 38.Comme on l'indiquera ultérieurement, cet orifice sert à la mise en place à chaque extrémité de cet orifice d'éléments chauffants représentés schématiquement sur Ia figure 5 et référencés 86 et 88. A l'une de ses extrémités, la portion de dimension réduite 76 de la pièce 38 comporte un alésage borgne 90 qui débouche à l'une des extrémités de la pièce 38. La figure 8 montre plus en détails l'alésage 90 qui sert à la mise en place d'un capteur thermométrique, par exemple une sonde thermométrique 92. Cette sonde thermométrique 92 sert à contrôler la température effective de la pièce 38 et donc en particulier celle de l'arête de découpage 82 de celle-ci. La figure 6 montre que la partie 76 de la pièce 38 est munie d'orifices traversants 100 servant à fixer les pièces de soudage 40 et 42 comme on l'a déjà indiqué. Sur la figure 5, on a représenté schématiquement un ensemble 102 de contrôle du chauffage de la pièce 38. On trouve un circuit 104 d'alimentation électrique des résistances chauffantes 88 et 86. Le circuit d'alimentation 104 est commandé par un circuit de traitement 106 qui reçoit les indications délivrées par la sonde thermométrique 92 et qui reçoit d'autre part sur son entrée 108 un signal de consigne de température T1. Le circuit de traitement 106 compare la température effective relevée par la sonde 92 à la température de consigne T1 et commande l'alimentation du circuit 104 en fonction de l'écart. Si l'on revient à la figure 2, on voit que les pièces de soudage 40 et 42 sont solidaires de part et d'autre de la partie 76 de la pièce de découpage 38 par l'intermédiaire des vis et écrous 44 pénétrant dans les alésages 72 des pièces 40 et 42 et 100 de la pièce centrale 38. Comme on l'a indiqué des rondelles en matériau isolant 46 sont interposées entre ces trois pièces autour des vis 44 formant ainsi entretoises. En outre, on voit que la face postérieure 40c, 42c est en contact avec une partie des épaulements 78 de la pièce 38. On réalise ainsi un pont thermique entre la pièce 38 qui comporte les éléments de chauffage et les pièces latérales de soudage 40 et 42. On comprend également que la chaleur transmise par les éléments chauffants 86 et 88 de la pièce 38 est communiquée de façon contrôlée aux pièces de soudage 40 et 42 par le pont thermique qui vient d'être décrit.La chaleur est également transmise par rayonnement entre la portion 76 et la pièce 38 et les pièces de soudage 40 et 42 qui se font face mutuellement dans les zones non occupées par les rondelles isolantes 46. On voit ainsi qu'en réglant et en choisissant convenablement le matériau constituant les rondelles et la section droite des ponts thermiques entre les pièces 40 et 42 et la pièce centrale 38 on peut définir une différence de température entre les pièces de soudage 40 et 42 et l'arête 82 de découpage, en adaptant ainsi la conductibilité thermique de la liaison entre la pièce centrale 38 et les pièces latérales de soudage 40 et 42. De préférence lorsque le fini utilisé est en polyéthylène, la température de consigne T1 de l'arête de découpage est fixée à une valeur de l'ordre de 1700C. La conductibilité thermique entre la pièce 38 et les pièces de soudage 40 et 42 est adaptée de telle manière que, en dehors des phases de fonctionnement, la température des pièces de soudage soit de l'ordre de 155.C. Lors du fonctionnement du dispositif de soudage et de découpage, ce gradiant de température atteint 300C, c'est-à-dire que les températures des pièces de soudage T2 sont de l'ordre de 140in. Avec ces valeurs de température et pour un film 12, 14 en polyéthylène, on obtient des opérations optimales de découpage et de soudage permettant d'obtenir la cadence de travail requise. Comme on le voit également sur la figure 2, l'ensemble de soudage et de découpage 34 est entouré par deux fiasques évasés 110 et 112 solidaires du bâti fixe 36. Ces fiasques ont d'une part pour but de constituer un écran thermique de part et d'autre de l'ensemble 34 et d'autre part d'éviter que les parois 12 et 14 du film thermoplastique ne viennent en contact des éléments de soudage 40 et 42 ou de l'élément de découpage 38. Pour éviter tout risque de collage, les extrémités 110a et 112a des flasques 110 et 112 sont revêtus d'un matériau du type téflon. On comprend que, lorsque ron commande le déplacement de la pièce de contre-soudage 32 vers la pièce de soudage 34, les parois 12 et 14 à souder et à découper sont appliquées de façon élastique contre les extrémités de soudage 40a et 42a des pièces 40 et 42 et contre l'arête 82 de découpage. On obtient ainsi la découpe et les deux lignes de soudure illustrées précédemment. Les expériences montrent qu'il suffit d'un temps de compression, c'est-à-dire de contact, de l'ordre de 500 millisecondes pour obtenir un découpage effectif et deux traits de soudure de très bonne qualité. La figure 9 montre de façon simplifiée une machine d'emballage incorporant le dispositif d'emballage qui a été décrit précédemment. La machine 120 comprend un bâti 122. Son entrée est constituée par un convoyeur 124 pour acheminer les paquets 18 d'objets à emballer et un convoyeur 126 de sortie pour évacuer les paquets emballés. La machine comporte une bobine 128 de stockage de la paroi 12 du film et une bobine 130 de stockage de la paroi 14 du film. Différents rouleaux tels que 132, 134, 136, 138 et 139 permettent de guider les parois 12 et 14 jusqu'à la zone d'emballage 140. La machine comporte également le dispositif d'emballage déjà décrit avec son élément de soudage et de découpage 34 solidaire de la partie 36 fixe de la machine et l'ensemble de contre-soudage 32 solidaire d'un support mobile 146 monté à l'extrémité du bras mobile 148. Au repos le bras 148 est en retrait. Lors de l'opération de l'emballage, on commande l'extension du bras de façon que l'ensemble 32 de contre-soudage vienne au contact de l'ensemble 34 de soudage et de découpage. Les figures 10a à 10f illustrent les différentes étapes de fonctionnement de la machine d'emballage. La figure 10a montre le transfert du paquet 18 du convoyeur 124 vers le début de poche formée par les parois 12 et 14. Sur la figure 10b, les bobines 128 et 130 sont commandées pour provoquer le déroulement des parois 12 et 14 de telle manière que celles-ci arrivent en position d'emballage. Sur la figure 10c, on commande le déplacement de la partie 146 pour réaliser l'emballage. En 10d, on écarte la pièce 146 pour libérer le paquet 18 emballé. Celui-ci est recueilli et entraîné par le convoyeur 126 en 10e et 10f. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'emballage d'un paquet d'objets à l'aide d'un film en matériau plastique présentant deux parois (12, 14) entre lesquelles doit être enserré ledit paquet, (18), du type comportant des moyens pour thermosouder les parois de part et d'autre dudit paquet et pour découper les parois du film enserrant un paquet du reste du film, caractérisé en ce qu'il comprend un premier ensemble de pressage (32), un deuxième ensemble de soudage et de découpage (34) disposé en regard du premier ensemble, lesdits deux ensembles étant placés de part et d'autre des parois dudit film, et des moyens pour imprimer aux deux ensembles un mouvement de rapprochement relatif pour enserrer les deux parois dudit film, ledit deuxième ensemble comportant une pièce centrale en matériau conducteur thermique présentant une arête de découpage (82) disposée parallèlement auxdites parois, deux pièces latérales (40, 42) disposées de part et d'autre de ladite pièce centrale réalisée en un matériau conducteur thermique et présentant chacune une face de soudage (40a, 42a) dudit matériau plastique, lesdites pièces latérales étant raccordées à ladite pièce centrale par des moyens (46, 44, 78) présentant une conductibilité thermique, et des moyens de chauffage (86, 88) disposés dans ladite pièce centrale (38) pour porter ladite arête à une première température T1 apte à provoquer la découpe desdites parois, lesdits moyens présentant une conductibilité thermique étant déterminée pour que lesdites faces de soudage des pièces latérales soient portées à une température T2 apte à provoquer le soudage mutuel des deux parois. 2. Dispositif d'emballage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film (12, 14) est en polyéthylène, en ce que les moyens de chauffage (86, 88) sont aptes à porter ladite arête (82) de la pièce centrale à une température T1 de l'ordre de 170il et en ce que lesdits moyens présentant une conductibilité thermique (44, 46, 78) sont déterminés pour que lesdites faces de soudage des pièces latérales aient une température T2, en statique, de l'ordre de 155in. 3. Dispositif d'emballage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens présentant une conductibilité thermique comprennent des éléments entretoises (46) disposés entre ladite pièce centrale (38) et lesdites pièces latérales (40, 42) et réalisés en un matériau isolant thermique. 4. Dispositif d'emballage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens présentant une conductibilité thermique comprennent une surface de contact limité (78) entre ladite pièce centrale (38) et lesdites pièces latérales (40, 42). 5. Dispositif d'emballage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite pièce centrale (38) est munie d'un alésage longitudinal (84) s'étendant parallèlement à l'arête de découpage (82), lesdits moyens de chauffage (86, 88) étant disposés à l'intérieur dudit alésage (84). 6. Dispositif d'emballage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite pièce centrale (38) est munie d'un capteur thermométrique (92) pour comander l'alimentation des moyens de chauffage (86, 88).