Brevet FR2729607A1 — publié le 19960726

MACHINE A FABRIQUER DES EMBALLAGES ALVEOLES La présente invention concerne une machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés obtenus à partir d'un matériau en bande de type papier, que l'on moule pour former les alvéoles suivant plusieurs types de répartitions et que l'on tronçonne en rectangles destinés par exemple à être placés dans le fond de caisses ou de cageots. L'utilisation la plus courante de ces emballages alvéolés consiste en l'individualisation de fruits dans un cageot, chaque fruit disposant d'un réceptacle propre évitant la compression pouvant naître d'un contact trop appuyé avec les fruits voisins. II n'y a généralement qu'une seule couche de fruits, de manière à empêcher également tout écrasement des couches inférieures par d'autres couches éventuellement placées par dessus. Les diamètres des alvéoles, dont la forme est d'allure sensiblement hémisphérique, sont choisis en fonction des fruits à conditionner. Leur implantation a donc pour but principal d'empêcher tout contact entre les différents fruits, permettant au surplus d'éviter la contamination lorsqu'un fruit est pourri ou moisi, la propagation ayant lieu lorsque des éléments sains sont au contact d'un des leurs qui est vicié. Les machines de fabrication de ces emballages fonctionnent à partir d'un matériau en bande continue de type papier généralement disposé en rouleau. Selon le cas, il peut y avoir un ou plusieurs rouleaux prévus à l'entrée de la machine1 libres en rotation, et alimentant toute la chaîne de fabrication de façon continue. Chaque bande de papier défile ensuite dans un dispositif disposé longitudinalement, et qui opère un fronçage transversal au moyen d'un ensemble de tôles elles-mêmes froncées transversalement, qui coopèrent notamment avec des galets, et permettent le plaquage et le formage progressif de ladite bande contre les tôles. Puis, la ou les bandes subissent le moulage proprement dit des alvéoles à l'aide d'un couple de rouleaux d'allure cylindrique dont l'un comporte sur sa périphérie des reliefs correspondant aux volumes qu'enveloppent les alvéoles, et l'autre des creux correspondants. En d'autres termes, il y a un rouleau de moulage doté d'empreintes d'alvéoles mâles et un rouleau de moulage doté d'empreintes d'alvéoles femelles, les reliefs de l'un s'emboîtant dans les creux de l'autre au cours du fonctionnement. Les deux rouleaux remplissent par conséquent deux fonctions - d'une part, ils permettent l'entraînement en continu de la ou les bandes de papier, - d'autre part, ils réalisent le moulage des alvéoles sur la bande monocouche ou multicouche qui s'insère entre eux. En sortie, on obtient une bande continue dans laquelle sont régulièrement implantées des alvéoles. Pour terminer la fabrication et obtenir des produits d'emballage utilisables, un dispositif opérant un sectionnement transversal régulier de la bande, ainsi qu'un dispositif réalisant une coupe dans le sens longitudinal de la bande, sont prévus en sortie, permettant la production de rectangles dont la taille s'adapte aux cageots et caisses qui doivent les contenir. On conçoit aisément que des machines telles que décrites ci-dessus représentent un investissement économique important, du fait de leur dimensionnement et de leur complexité mécanique, dus au nombre de fonctions qu'elles doivent assurer. De plus, elles doivent également être capables de fabriquer des emballages alvéolés pour plusieurs calibres et variétés de fruits et'ou légumes. Or, chaque calibre de fruit nécessite un couple de moules rotatifs différent, et il ne saurait être question de posséder des machines fonctionnant chacune exclusivement avec un unique couple, sauf à investir dans l'achat d'une pluralité de machines, ce qui s'avérerait extrêmement onéreux. La solution consiste donc à changer de moules chaque fois que l'on modifie la production. Toutefois, dans les machines habituellement utilisées, un tel changement représente plusieurs heures de travail. En effet, le moulage des alvéoles s'effectue à chaud, faute de quoi les reliefs pratiqués dans la bande ne durent pas. La chaleur est généralement diffusée sous forme de vapeur comprimée à environ 10.105 Pa, à une température se situant aux alentours de 200au. Les dispositifs permettant d'obtenir une telle vapeur, à cette température et à cette pression, sont complexes et peu aisés à démonter et à remonter, comme on l'imagine facilement. Un objectif de l'invention est de proposer une machine dotée de moules très facilement montables et démontables, permettant d'utiliser une même machine avec une grande souplesse de production. Un autre objectif est d'employer un moyen de chauffage plus aisé à mettre en oeuvre, et qui participe à la facilité de montage et de démontage évoquée. Un autre objectif encore est d'aboutir à une machine dont la conception soit optimisée, de nature à la rendre simple d'utilisation, et dont la maintenance puisse être assurée sans qualification particulièrement élevée. Enfin, un dernier objectif concomitant aux précédents est de proposer une machine économiquement intéressante, grâce aux améliorations résultant de l'optimisation de conception. La caractéristique fondamentale permettant la réalisation de ces différents objectifs réside dans la conception de deux modules particuliers contenant à la fois le moyen de chauffage dans sa totalité et le moule cylindrique. Ces modules sont placés à un endroit particulièrement accessible de la machine, et ils peuvent être démontés facilement puisqu'ils y sont fixés selon un moyen mécanique très classique, par exemple à l'aide de vis et écrous. De plus, il n'existe pas de liaisons compliquées avec des dispositifs annexes extemes, comme cela serait par exemple le cas avec un moyen de chauffage utilisant la vapeur. Ces modules comprennent schématiquement deux plaques latérales similaires reliées au moins par un arbre qui leur est fixé, supportant le moyen de chauffage, également fixe par rapport au bâti ainsi défini, et le rouleau de moulage, libre en rotation par rapport à ce bâti. Ledit rouleau prend place autour du moyen de chauffage, qui s'insère dans un alésage central du rouleau par emboîtement à tolérance lâche. Pour enlever le rouleau de moulage, il suffit de démonter le module concentré, puis une des plaques latérales et de sortir le moule qui n'est pas fixé au bâti du module ni au moyen de chauffage, mais à des éléments rotatifs permettant son entraînement. Le remplacement d'un moule par un autre, par pose d'un nouveau rouleau après dépose du précédent, est d'une extrême simplicité, et rapide à réaliser. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, le moyen de chauffage est purement électrique, constitué d'une bobine d'allure globalement cylindrique dotée de résistances chauffantes en forme d'épingle. Ces résistances produisent de la chaleur par effet Joule. Comme on l'a vu, cette bobine est solidaire du bâti du module amovible et est recouverte par le rouleau de moulage auquel elle transmet par rayonnement la chaleur qu'elle produit. Le rouleau, d'allure également cylindrique, est disposé coaxialement à sa bobine de chauffage. L'indépendance mécanique entre le moule tournant et la bobine de chauffage fixe présente un autre avantage : la chaleur dégagée se répartit uniformément sur toute la périphérie du moule, même si une des résistances en épingle ne fonctionne plus. Selon une possibilité de réalisation, le moule chauffant libre en rotation par rapport au bâti fixé à la machine est entraîné en rotation à l'aide d'un moyen moteur externe auquel il est relié par au moins un engrenage situé dans le module et solidarisé au rouleau. La bobine chauffante est asservie à un capteur de température placé à l'intérieur du rouleau et permettant de maintenir une température suffisante dans le volume interne, et par conséquent sur la partie utile de chauffage, c'est à dire la surface périphérique externe du rouleau. En règle générale, compte tenu des matériaux utilisés, il faut maintenir une température interne de l'ordre de 400 C pour garantir une température exteme d'environ 2000C nécessaire à la réussite du moulage, et surtout permettant de lui garantir une pérennité suffisante. Selon une configuration préférentielle, la conception des modules démontables est basée sur une symétrie du bâti tant par rapport à son axe central que par rapport à un plan transversal médian. Cette conception se justifie par un souci de simplification : L'arbre central est limité à ses deux extrémités par deux plaques identiques, de préférence métalliques auxquelles est fixée la bobine chauffante, sur laquelle est inséré le rouleau de montage et les éléments mécaniques destinés à son entraînement. Les moules sont de préférence constitués en un alliage cupro-aluminium, permettant d'augmenter leur durée de vie et d'éviter certains problèmes mécaniques rencontrés avec d'autres types de matériaux, tel que le fluage. En sortie de la machine, la bande alvéolée est découpée à intervalles réguliers par un système de coupe basé sur un balourd doté d'une arête coupante ou une pièce excentrée également munie d'une arête vive destinée au sectionnement. Ce dispositif s'étend transversalement à la machine, sur une largeur au moins égale à celle de la bande qui doit être sectionnée. II en va de même pour l'arête vive, qui peut d'ailleurs être une génératrice du cylindre formé par le balourd. L'arbre de rotation supportant le balourd est relié à un moyen moteur qui lui imprime une rotation uniforme et continue, synchronisée avec la rotation des moules, ce qui a pour effet d'opérer des sectionnements à intervalles réguliers. La bande subit également une coupe latérale à l'aide de couteaux rotatifs et de contre-couteaux. Selon une variante à une première configuration, qui comporte une bande monocouche, la machine de l'invention peut comporter deux couches de papier. La bande finale alvéolée multicouche, en l'occurrence bicouche, est alors produite à l'aide de deux couches superposées issues de deux rouleaux d'entrée. Le collage s'effectue en deux étapes. Dans un premier temps, en aval des rouleaux de papier, se trouve un jeu de rouleaux transversaux dont l'un trempe dans un bac de colle et voit donc sa périphérie se couvrir de colle, puisqu'il est animé d'un mouvement de rotation uniforme. Un second rouleau, au contact du premier, transmet la colle à un troisième rouleau placé plus en aval et muni de reliefs réguliers qui entrent en contact avec une des bandes de papier et ont pour effet de l'encoller en disposant des points de colle régulièrement implantés sur toute la surface de ladite bande. Ensuite, chacune des deux bandes continues défilent dans un étage opérant sur chacun d'eux un fronçage transversal identique. Puis, le collage final s'effectue au cours de l'opération de moulage entre les deux rouleaux chauffants, qui assurent en meme temps le placage d'une couche sur l'autre et l'entraînement de l'ensemble. Le collage ayant avantageusement lieu en même temps que le moulage des alvéoles, il n'y a pas de problème de glissements intempestifs de l'une sur l'autre. On va maintenant décrire l'invention en référence aux figures annexées, pour lesquelles - La figure 1 est une perspective de l'ensemble de la machine à fabriquer des emballages alvéolés selon la présente invention, dans sa variante à bande bicouche, - La figure 2 est une vue schématique en plan longitudinal de l'ensemble de ladite machine, également dans sa variante à bande bicouche, permettant de comprendre le processus de fabrication, et - La figure 3 est une vue perspective d'un des modules de l'invention. La figure 1 donne une vue complète d'un exemple de réalisation d'une machine selon l'invention. Celle-ci se compose essentiellement de cinq étages successifs correspondant à cinq phases de traitement effectuées séquentiellement. En entrée A, sont disposés les rouleaux (2, 3) libres en rotation sur leurs arbres supports (4, 5), lesquels sont accrochés à un portique (6) d'entrée. L'étage B correspond à la procédure d'encollage, et comprend un bac (7) rempli de colle et plusieurs rouleaux (8) réalisant ledit encollage. Le bac est relié via un tuyau à un fût rempli de colle (non représenté), qui alimente le bac (7) au moyen d'un organe de pompage (également non représenté), selon un système connu en soi. La partie centrale C a pour fonction de réaliser le fronçage transversal, au moyen des tôles (9) et roulettes (10), selon une technique également connue en soi, et qui sera explicitée plus en détail ci-après. Chaque bande de papier dispose de son propre système de fronçage transversal, lesdits systèmes convergeant, dans le sens du défilement, de manière à permettre aux deux bandes continues froncées de se rejoindre à l'entrée des rouleaux d'entraînement et de moulage. L'étage suivant D concerne précisément les modules (M1) et (M2) démontables, contenant les rouleaux de moulage. Seul le rouleau supérieur (34) apparaît sur la figure, celui qui est doté des empreintes ou des creux femelles (35). Comme cela est apparent sur cette figure, ce module (M1) est particulièrement facile à démonter, notamment du fait de son accessibilité. L'accès au module (M2) est subordonné au dé montage, également très rapide, du module auxiliaire (MA), qui réalise un premier entrainement de la bande bicouche et la prépare avant l'opération de moulage proprement dite. Enfin, L'étage de sortie E comprend les opérations terminales de préparation des produits finis, c'est à dire de mise en forme de la bande en des tronçons rectangulaires directement utilisables dans des caisses ou cageots. C'est cet étage E qui comprend les dispositifs de sectionnement (23, 41, 40, 42) ainsi que des moyens d'impression du calibre sur chaque produit fini (24, 25, 43). Les figures 2 et 3 permettent de mieux apprécier les détails des parties importantes de l'invention, et notamment des modules (M1) et (M2). En particulier, la figure 2 est à examiner en parallèle avec la figure 1, car elle donne une vision schématique explicative du processus de fabrication dans ses différentes étapes. Les deux trajets sensiblement parallèles et identiques des bandes sont par exemple clairement définis, avec un des trajets comportant une étape d'encollage qui n'existe pas dans l'autre. Le bac (7) est placé sur le bâti principal de la machine, et il est constamment alimenté par de la colle suivant un montage tuyau/pompe/réservoir connu en soi. L'encollage s'effectue à l'aide d'un jeu de rouleaux parallèles transversaux (8), dont l'un trempe dans le liquide et transmet la colle par contact à un autre rouleau, lequel est également au contact d'un troisième rouleau (11) doté de reliefs apparaissant sur la figure 2. Le papier passe en continu entre ce dernier rouleau et un quatrième, et se couvre de points de colle correspondant aux reliefs régulièrement implantés du troisième rouleau (11). L'étage suivant comprend deux dispositifs convergeants de fronçage transversal. Chacun de ces dispositifs comporte deux jeux de tôles (9) composés d'un ensemble de tôles profondément ondulées dans le sens transversal, qui convergent également de façon à opérer le formage de la bande de papier. Cette opération s'effectuant pendant que la bande défile, des roulettes (10) sont prévues le long desdites tôles, afin de diminuer les frottements longitudinaux et de faciliter le passage de la bande malgré les forces contraires notamment dues aux frottements croissants résultant de la convergence, s'exerçant au cours du formage. A l'entrée de l'étage principal (D), contenant en particulier les modules (M1) et (M2), se trouve le troisième module démontable (MA). Celui-ci comprend deux couples successifs de rouleaux (12, 13), chaque couple comprenant un rouleau doté de gorges radiales et un rouleau plein. La position relative de ces deux rouleaux s'inverse d'un couple à l'autre. Le fronçage transversal est ainsi parachevé par le passage dans le module auxiliaire (MA). Le fronçage transversal prépare en réalité l'opération de moulage proprement dite. Compte tenu de la profondeur des alvéoles à réaliser, si la bande de papier se présentait entre les moules sans aucune préparation visant à la détendre, elle se déchirerait en de multiples endroits du fait de la tension exercée au niveau des reliefs mâles et femelles des rouleaux de moulage. Or, cette détente doit surtout être préparée transversalement, car la force longitudinale est de toute manière assurée et régulée par les rouleaux de moulage, qui entraînent en effet la bande pour qu'elle défile. D'où l'existence de l'étage (C), qui s'avère au surplus d'une longueur assez importante, puisque le fronçage réalisé est profond et qu'il doit être réalisé progressivement pour ne pas entraver le défilement. La figure 3 illustre en détail la configuration d'un module (M2), avec un rouleau (14) à empreintes de type mâle (15). Le dispositif toumant est donc uniquement constitué du rouleau (14) proprement dit, auquel est fixé l'engrenage principal (16). L'arbre (38,39) sur lequel l'ensemble est fixé n'est par conséquent pas mobile, et c'est pourquoi les fils électriques (17) peuvent l'utiliser comme conduit pour alimenter la bobine électrique de chauffage (invisible) placée dans le volume (14). Les problèmes que poseraient des faisceaux de fils fonctionnant en triphasé 380 V s'ils devaient alimenter un appareil tournant seraient multiples, tenant notamment à la sécurité électrique et à la résistance mécanique d'un équipage tournant. La bobine étant fixe, il n'y a plus aucun problème de torsion des fils, ou d'installation de contacts tournants, etc. .. Une telle configuration permet également la transmission d'une puissance élevée (10 kW). Les fils d'alimentation, ainsi que celui qui est connecté au capteur de température (non représenté), passent dans l'arbre, qui est par conséquent prévu creux. Le cadre de chaque module est constitué d'au moins deux plaques latérales (18, 19) placées au deux extrémités de l'arbre fixe. A des fins de rigidification, ledit cadre comporte également des entretoises axiales, dont des exemples sont par exemple montrés en références (20, 21). Chaque module (M1, M2, MA) est fixé au bâti principal de la machine par une ou plusieurs liaisons mécaniques simples, de type vis et boulons. Leur démontage et remontage est donc extrêmement rapide et aisé. Lorsqu'un module est déposé, le changement de rouleaux de moulage se fait de la manière suivante : on place le module debout sur une des plaques latérales, puis on enlève la seconde plaque latérale, qui se trouve alors en partie supérieure et n'est fixée que par quelques deux ou trois boulons. La voie est alors libre pour retirer le rouleau de moulage, luimême boulonné via un flasque à la pièce d'engrenage rotative (16). Le montage d'un autre rouleau, doté d'empreintes de taille différente, obéit aux règles inverses. L'un au moins des rouleaux (14,34) est actionné par un moyen moteur, à l'aide d'une liaison transmise par les engrenages (16, 22), et de courroies ou chaînes si le moyen moteur est distant. L'étage de sortie E comporte à son tour une succession de rouleaux et/ou d'arbres dotés d'accessoires visibles en figures 1 et/ou 2. Les plus importants sont ceux dont les fonctions sont respectivement de couper transversalement et longitudinalement les tronçons de bande, afin qu'ils puissent être immédiatement utilisés pour être placés dans le fond d'un cageot. L'arbre tournant doté d'un balourd ou d'une pièce excentrée (23), dont une arête venant au contact de la bande de papier alvéolé permet la section en combinaison avec un contre-couteau (41), est situé en aval d'un couple d'arbre relié par une bande en matériau souple qui guide ladite bande alvéolée en sortie des rouleaux de moulage (14, 34), et en particulier entre deux roues latérales (40) qui servent de couteau rotatif et agissent en combinaison avec des contre-couteaux (42). Ces roues ont pour fonction de couper la bande latéralement. Un autre arbre (24), également toumant, comporte un sabot (25) dont l'extrémité excentrée permet l'impression du calibre, en combinaison avec les rouleaux (43), c'est à dire en particulier le nombre d'alvéoles par produit fini. Selon une configuration préférentielle, les arbres (23) et (24) sont synchronisés, et entraînés par un unique moyen moteur et un système de transmission basé sur l'utilisation classique d'un système courroies chaînes/poulies/engrenages. Ce système, ainsi que les autres systèmes couplant des moteurs et des dispositifs de transmission, sont placés sur les côtés du bâti principal de la machine, et camouflés par des capots latéraux tels que celui qui est référencé (26). REVENDICATIONS 1. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés obtenus à partir d'un matériau en bande de type papier disposé sur au moins un rouleau (2, 3) rotatif libre en rotation placé à l'entrée de la machine, chaque bande défilant ensuite dans un étage (C) opérant un fronçage transversal, puis entre deux rouleaux (14, 34), dont l'un au moins est entraîné par un moyen moteur, assurant d'une part l'entraînement continu de la bande et d'autre part le moulage des alvéoles, l'un des rouleaux (14) ayant sa surface périphérique dotée des empreintes mâles (15) des alvéoles, alors que l'autre (34) est dotée des empreintes femelles (35), I'emboîtage des deux types d'empreintes permettant l'entraînement de la bande, et enfin dans un étage de sortie (E) disposant d'un système de coupe relié à un moyen moteur et sectionnant à intervalles réguliers la bande d'emballage alvéolée obtenue en sortie, caractérisée en ce que les deux rouleaux d'entraînement (14, 34) dotés des empreintes mâles (15) et femelles (35) sont placés chacun dans un module (M1, M2) facilement accessible et démontable de l'extérieur de la machine, comprenant deux plaques latérales d'extrémité (18, 19) reliées par l'arbre (38, 39) supportant le moyen de chauffage (36, 37) et le rouleau de moulage (14, 34), lesquels sont mécaniquement indépendants et superposés par emboîtement du premier dans un alésage central du second, ce demier restant libre en rotation et étant facilement démontable après enlèvement d'une des plaques d'extrémité. 2. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de chauffage des rouleaux de moulage (14, 34) est constitué d'une bobine électrique (36, 37) d'allure cylindrique dotée d'une pluralité de résistances chauffantes, fixée sur l'arbre (38, 39) dudit module (M1, M2) et recouverte par le rouleau de moulage (14, 34) cylindrique coaxial tournant. 3. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bobine chauffante (36, 37) est asservie à un capteur de température placé à l'intérieur du rouleau de moulage (14, 34), ladite bobine étant constituée de résistances en forme d'épingle. 4. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon la revendication 3, caractérisée en ce que la bobine (36, 37) et le capteur sont connectés à des câbles d'alimentation (17) passant à l'intérieur de l'arbre, lequel est prévu creux. 5. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque rouleau de moulage (14, 34), disposé libre en rotation par rapport au bâti de son module (M1, M2) et au moyen de chauffage (36, 37) fixé sur l'arbre (38, 39), est entraîné en rotation par un moyen moteur exteme au module et entraînant ledit rouleau (14, 34) à l'aide d'au moins un moyen mécanique de liaison fixé au rouleau et relié audit moyen moteur. 6. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit moyen mécanique de liaison consiste en au moins un engrenage (16, 22) relié au moyen moteur via une chaîne de transmission. 7. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de coupe consiste en un balourd rotatif (23) ou une pièce excentrée (23) comprenant une arête vive coupante s'étendant transversalement à la machine sur une largeur au moins égale à celle de la bande alvéolée, l'arbre de rotation supportant ie balourd (23) ou la pièce excentrée (23) étant relié à un moyen moteur lui imprimant une rotation continue et synchronisée avec les moules (14, 34), le balourd (23) ou la pièce excentrée coopérant avec un contrecouteau (41). 8. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les emballages sont obtenus à partir de deux bandes de papiers issues de deux rouleaux (2, 3) distincts libres en rotation et disposés à l'entrée de la machine, et collées ensemble par un ensemble de rouleaux (8) transversaux dont l'un trempe dans un bac de colle et un autre, au contact du premier transmet la colle qui le recouvre à un troisième rouleau (11) muni de reliefs réguliers qui se couvrent de colle, et disposent continûment des points de colle sur une des bandes, deux autres rouleaux ayant pour fonction de positionner la bande encollée à l'entrée de l'étage (C) opérant un fronçage transversal. 9. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chacune des deux bandes défilent ensuite dans un étage (C) opérant un fronçage transversal identique, le collage des deux bandes s'effectuant au cours de l'opération de moulage entre les deux rouleaux (14, 34) de moulage mâle et femelle. 10. Machine pour la fabrication en continu d'emballages alvéolés selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fronçage transversal est réalisé au moyen de deux jeux de tôles formés d'un ensemble de tôles (9) profondément ondulées qui convergent run vers l'autre et sont dotés à intervalles réguliers de roulettes (10) facilitant le défilement de la bande.