Brevet FR2786124A1 — publié le 20000526

Machine à cycles de production de matelas de longueurs différentes La présente invention concerne de manière générale les machines de fabrication d'un matériau de calage/rembourrage à partir d'une matière première constituée d'une superposition de feuilles de papier les alimentant en continu, par entraînement et froissage de ladite matière première, puis assemblage de l'ensemble froissé par compressions successives, de manière à former une bande matelassée. Cette dernière pourra ensuite tre sectionnée en des tronçons de longueur variable, suivant les besoins ultérieurs. En fait, ces tronçons de matériau de rembourrage sont utilisés notamment pour caler des produits dans des caisses, cartons, etc. d'une part afin de les empcher de se déplacer à l'intérieur de leur emballage, et d'autre part dans le but d'amortir d'éventuels chocs appliqués contre lesdits emballages. Des machines de ce genre sont connues dans leur principe depuis longtemps. Ainsi, dans le document US-A-3 603 216, dont le dépôt initial remonte à 1968, est décrite une machine dans laquelle une superposition de feuilles de papier est guidée dans une trémie en forme de tronc de pyramide horizontale se rétrécissant vers l'avant de manière à ce que les bords longitudinaux de cette pile de feuilles soient repliés ou enroulés vers l'intérieur, puis entre des paires de roues dentées superposées engrenant entre elles, de manière à subir d'une part un effet d'entraînement et d'autre part un effet de froissement, d'ondulation et de compression entre chaque couple de dents, lequel assure un assemblage de ladite pile de feuilles repliées sur elles-mmes, le produit sortant de cette machine se présentant sous forme d'un"bourrelet rembourré"ayant une cohésion permanente, et approprié pour le calage d'articles divers dans des conditionnements. Chaque machine est en général équipée d'au moins un moteur électrique entraînant la bande de papier à traiter, et le plus souvent d'un second moteur électrique destiné à actionner un dispositif de sectionnement placé en sortie aval. L'ensemble est géré par une carte électronique constituant une unité centrale de traitement contrôlant notamment l'avance de la bande de papier, ainsi que la fréquence ou plus généralement la réalisation de l'opération de coupe, par contrôle des moteurs d'avance et de coupe. Cette carte comporte de manière très classique un microprocesseur et des périphériques permettant d'une part le dialogue avec un utilisateur, et d'autre part un retour d'information sur l'état des moteurs, un programme procédant à la gestion de 1'ensemble. Les mécanismes de production de tronçons de bande matelassée étant bien connus, les améliorations apportées à ces machines portent à présent en général sur des perfectionnements visant à faciliter le travail des utilisateurs. Ainsi, le brevet français FR-A-2 743 748 de la déposante porte sur l'automatisation du contrôle de la longueur des tronçons fabriqués, permettant ensuite d'automatiser la production de séries de tronçons de mme longueur etc... Le document PCT WO-A-95/13914 divulgue un programme d'emballage basé sur des machines telles que décrites auparavant, dotées d'un contrôleur permettant de déterminer les besoins en matelas de rembourrage d'une caisse, et réalisant la production soit d'un tronçon d'une longueur permettant de faire face à ce besoin calculé, soit de plusieurs tronçons de longueur fixée, à disposer à l'intérieur de la caisse pour réaliser finalement la fonction de rembourrage de l'article à emballer. La possibilité de connaître à l'avance la longueur totale qui, maintenue unitaire ou sectionnée en tronçons de longueur identique, permet de satisfaire au problème de remplissage spécifiquement posé par chaque caisse, est un avantage intéressant mais qui résout de manière incomplète un problème lui-mme incomplètement posé En effet, le problème du calage/rembourrage dans un container de type carton ou caisse d'emballage dépend au premier chef de I'article que l'on veut emballer. C'est la forme et le volume de celui-ci qui déterminent, certes en combinaison avec les dimensions dudit container, la quantité de "matriau"de calage/rembourrage nécessaire. La forme de ce"matériau", non prise en compte dans fart antérieur, est également importante si l'on veut optimiser l'opération de calage/rembourrage. Le seul moyen de jouer sur cette forme, la bande matelassée proprement dite étant d'apparence relativement uniforme, consiste à différencier les longueurs des tronçons sectionnés. C'est notamment loption prise par la présente invention, qui envisage par ailleurs le problème présenté auparavant de façon à présent complète, en prenant en compte simultanément le volume d'emballage et I'article destiné à y tre emballé. Cette invention concerne d'une part la machine proprement dite, et d'autre part un procédé utilisant ladite machine. En premier lieu, I'invention s'applique donc à une machine pour la fabrication d'un matériau de calage/rembourrage à partir d'une matière première constituée d'une superposition de feuilles de papier I'alimentant en continu, par entraînement et froissage de ladite matière première, et assemblage de l'ensemble froissé par des compressions successives, de manière à former une bande matelassée, ladite machine comportant au surplus un dispositif de sectionnement de la bande matelassée ainsi formée et une unité centrale de contrôle de l'avance et dudit sectionnement, apte à traiter des informations en provenance de périphériques d'une part du type clavier et afficheur pour que l'utilisateur puisse introduire les longueurs des tronçons de bandes matelassées à produire, et d'autre part du type capteurs de contrôle permettant notamment le calcul desdites longueurs, et qui est caractérisée en ce que l'unité centrale comporte une zone mémoire réservée au stockage d'une succession de valeurs de longueurs de tronçons de bandes matelassées à produire au cours d'un cycle de fonctionnement ininterrompu de la machine visant à fabriquer les tronçons de bande optimisant le calage et le rembourrage d'un article prédéterminé dans un container de dimensions prédéterminées, ladite zone mémoire étant reliée au microprocesseur de l'unité centrale qui y stocke les données correspondant aux longueurs de bandes matelassées à produire que l'utilisateur lui communique en succession via le clavier, I'avance et le sectionnement de la bande matelassée étant gérée par ladite unité centrale sur la base des données du cycle stockées dans ladite zone mémoire. Bien entendu, la succession de valeurs, tout comme la zone mémoire spécifiquement prévue pour leur stockage, peut tre de taille variable, et stocker des valeurs correspondant à un cycle, c'est-à-dire à un binôme emballage/article, ou à plusieurs cycles correspondant à plusieurs de ces binômes. L'invention a également trait à un procédé pour optimiser le calage d'un article prédéterminé dans un container de type boîte ou caisse de dimensions prédéterminées, au moyen de tronçons de bande matelassée produite par une machine à partir d'une matière première constituée d'une superposition de feuilles de papier I'alimentant en continu, par entraînement et froissage de ladite matière première, et assemblage de 1'ensemble froissé par des compressions successives de matière à former ladite bande matelassée, qui peut tre sectionnée en tronçons de longueur prédéterminée contrôlée par une unité centrale de la machine, la longueur des tronçons étant fixée par l'utilisateur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : -détermination par l'utilisateur du nombre et des longueurs respectives des tronçons de bande matelassée à fabriquer pour caler et rembourrer de manière optimale I'article par rapport aux dimensions du container ; -communication à l'unité centrale de la succession des longueurs à produire, au moyen d'un clavier disposé en périphérique de ladite unité centrale ; -stockage par ladite unité centrale desdites valeurs dans une zone mémoire prévue à cet effet ; -activation et contrôle par l'unité centrale de l'avance et du sectionnement de la bande matelassée en des tronçons de longueurs correspondant aux valeurs stockées dans ladite zone mémoire, en un seul cycle aboutissant à la fabrication de tous les tronçons aptes à caler et rembourrer optimalement l'article à emballer ; -arret du cycle d'avance/sectionnement. Contrairement à la solution préconisée dans I'art antérieur cité, il s'agit réellement d'une optimisation de 1'emballage, car les besoins réels sont évalués en fonction de la configuration propre du produit, et les tailles des différents tronçons à utiliser dépendent par conséquent étroitement de ladite configuration. L'un des avantages secondaires de l'invention est la possibilité d'économiser la quantité de papier utilisée, car les tronçons sont prévus pour occuper le volume strictement nécessaire à 1'emballage du produit, alors que l'utilisation d'une unique bande ou de tronçons d'égale longueur ne permet bien entendu pas d'aboutir à un tel résultat. II y a en effet nécessairement des pertes, manifestées par la présence de papier dans des endroits qui ne sont pas strictement nécessaires au calage ou au rembourrage. Selon une possibilité améliorant encore l'optimisation du procédé et qui permet le respect des gammes de fabrication, les longueurs des tronçons à produire sont communiquées par l'utilisateur à l'unité centrale au moyen du clavier dans l'ordre optimal de leur remplissage dans le container. Cette caractéristique permet un gain de temps certain, qu'elle soit utilisée dans le cadre d'un seul cycle ou dans une succession de cycles correspondant à des boîtiers d'emballage différents. Comme on l'a déjà mentionné pour la machine, les longueurs des tronçons à produire peuvent constituer non pas un mais un groupe de cycles à réaliser à la suite l'un de l'autre, chaque cycle correspondant à un type de container. Dans tous les cas, en plus des informations sur les longueurs des tronçons, I'utilisateur peut communiquer à l'unité centrale, au moyen du clavier, le nombre de cycles ou de groupes de cycles identiques à réaliser. L'ensemble de ces possibilités permet une large palette de réglages correspondant à de multiples situations. Les perfectionnements apportés par l'invention aux machines de fabrication de matelas de calage/ rembourrage et aux procédés d'optimisation de la production desdits matelas via leur processus de fabrication leur confèrent de fait un avantage pratique indéniable. De plus, elles sont ci présent totalement intégrables à des chattes de fabrication, mme lorsque la production bénéficie des normes certifiées les plus rigoureuses, dans lesquelles, pour garantir la qualité, les dimensionnements et plus généraiement les mesures et contraintes de fabrication sont prévus à l'avance et vérifiés. Ainsi, dans les usines certifiées ISO, les résultats à obtenir sont tous consignés par écrit. Les machines de l'invention, par leur capacite à Intégrer les mesures des matelas à produire, au moyen d'une mise en mémoire des valeurs successives des longueurs de tronçons à fabriquer, sont parfaitement conçues pour s'adapter à un tel environnement obéissant à un haut degré de normalisation. Les figures disposées en annexes donnent une illustration du type de machine auxquelles s'applique l'invention, et permettent de mieux comprendre leur fonctionnement. -La figure 1 est une coupe verticale par le plan de symétrie longitudinale de la machine ; -La figure 2 est une coupe verticale transversale par I'axe des roues d'entraînement, suivant 11-11 de la figure 1 ; et -La figure 3 est une coupe verticale transversale suivant l'axe des roues d'assemblage, selon III-III de la figure 1. Sur ces dessins, on retrouve les éléments usuels d'une machine de fabrication de matériau de calage/rembourrage à partir d'un empilement de feuilles de papier, à savoir, essentiellement, portés par un bâti 1, au moins une bobine 2 de feuilles de papier superposées, un étage de formage 3, des organes d'entraînement, de froissage et de compression réunis dans un berceau 4 et entraînés par un moteur 5, un système de sectionnement 6 et une goulotte d'extraction par l'avant 7. Le système de base permet le repli des bordures longitudinales de la bande multicouche, à partir du papier de la bobine 2 et notamment grâce à un système de guidage assurant le repli desdits bords longitudinaux de façon simple et efficace. Ce système de guidage comporte principalement une plaque centrale 33 d'allure sensiblement horizontale, autour de laquelle la bande de papier M vient s'enrouler, par repli des bordures longitudinales vers I'axe de défilement, guidées en cela par les roues 31 et les tiges métalliques 32, selon une configuration déjà connue. Un berceau 4, particulièrement détaillé aux figures 2 et 3, comporte l'ensemble mécanique réalisant l'entraînement et le froissage de la bande M. Cet ensemble comprend un premier couple de roues superposées, à savoir une roue supérieure ou roue d'entraînement 8 tournant sur un axe 9 monté dans les flasques latéraux 10-10'du berceau 4, et une roue inférieure d'appui 11, tournant sur un axe 12 porté par des palonniers 13, 13'montés élastiquement basculant par rapport au berceau 4, comme cela est décrit plus en détail dans le brevet EP 94440027.4 de la déposante. C'est ce qui est montré en figure 2. Le mme ensemble mécanique comprend un second couple de roues superposées, à savoir une roue supérieure ou roue de compression 14, tournant sur un axe 15 monté dans les flasques latéraux 10,10'et entraînée en rotation par le moteur 5, et une roue inférieure d'appui 17, tournant sur un axe 18 porté également par les palonniers 13, 13'montés basculant élastiquement par rapport au berceau 4 via des ressorts 26,26'. Ce second couple de roues est représenté en figure 3. Dans la réalisation présentée, les deux axes 9 et 15 sont entraînés positivement par le moteur 5, à savoir I'axe 15 directement et l'axe 9 par l'intermédiaire d'un train d'engrenages réducteur schématisé en 16a, 16b, 16c entre les figures 2 et 3. Un codeur incrémental c donnant une information sur le déplacement angulaire de I'arbre 15 y est monté, à l'autre extrémité par rapport au moteur électrique 5. Brièvement, la constitution et les fonctions de ces deux couples de roues sont les suivantes : Comme représenté sur la figure 2, la roue d'entraînement 8 est d'allure générale cylindrique, avec une portion centrale 19 en forme de gouttière torique à section sensiblement semi-circulaire, et deux portions d'extrémité 20, 20', présentant chacune une périphérie cylindrique à intervalles réguliers par des méplats 21, avec la particularité que les méplats 21 de la portion 20 font face à des zones cylindriques 22'de la portion 20', tandis qu'inversement les méplats 21'de la portion 20'font face à des zones cylindriques 22 de la portion 20. Par ailleurs, la roue d'appui 11 avec laquelle coopère la roue d'entraînement 8 se présente sous une forme d'allure générale cylindrique mais comportant dans sa portion médiane un bourrelet torique 23, dont la section en relief correspond sensiblement à la section en creux de la gouttière torique de la roue 8. Le matériau M sortant de la trémie 3, et consistant dans un empilement de feuilles de papier repliées sur elles-mmes, passe entre les roues 8 et 11, et est entraîné vers I'avant par la roue d'entraînement 8, mais avec les particularités suivantes : comme représenté à la figure 2, ladite bande de matériau M va tre pincée avec une force variable, sur la roue d'appui 11, au passage des zones cylindriques 22,22'des portions 20,20', mais demeurera libre au passage des méplats 21,21'. En raison du décalage entre les méplats des deux portions 20,20', la bande M va donc tre entraînée alternativement de chaque côté de son axe central longitudinal, au lieu d'tre tirée uniquement axialement avec les efforts générateurs de déchirure qui en résulteraient. Cet avancement par à-coups successifs d'un côté à l'autre permet d'avoir au centre un surplus de papier par rapport à sa configuration plane, ce surplus étant généré par le bourrelet 23 s'enfonçant dans la gouttière 19, ce qui permettra un froissage amélioré. Si lton se réfère maintenant à la figure 3, la roue de compression 14 est d'allure générale cylindrique et comporte deux portions d'extrémités crénelées 24,24'réunies par une portion médiane neutre 25 ; par ailleurs, la roue d'appui 17 est un cylindre lisse sur lequel vont rouler les cannelures 24,24'. Le matériau en bande M, venant du premier couple de roues 8/11, est serré entre lesdites cannelures 24,24'et cette surface lisse, avec une force variable. Cette compression est cependant limitée et ne saurait endommager ledit matériau, puisque ce dernier n'est pas déformé entre des dents d'engrenages engrenant entre elles comme dans les systèmes antérieurs. L'action des cannelures 24,24'sur le matériau est donc d'assurer par cette simple compression, I'assemblage des feuilles dudit matériau et la cohésion de cet assemblage, par écrasement des plis du papier. Enfin, la fonction froissement est remplie par un phénomène purement mécanique n'affectant pas la solidité du matériau. A cet effet, comme le suggère symboliquement la représentation schématique des pignons 16a, 16b, 16c formant un train réducteur, le t moteur 5, entraînant la roue 14, entraîne également la roue 8, dans le mme sens, mais à plus grande vitesse. II en résulte que la bande de matériau M quittant le couple de roues 8-11 va tre repris li une vitesse plus faible par le couple de roues 14-17. Par conséquent, le matériau va se tasser entre ces deux couples de roues, en créant en permanence une série de plis transversaux, désignés par P sur la figure 1. La fonction de froissement du matériau M est donc remplie par cette différence de vitesse de rotation des deux couples de roues, le couple d'entraînement 8, 11 tournant plus vite que le couple d'assemblage 14,17. Le codeur c est relié via un câble e à la carte électronique uc formant l'unité centrale, à laquelle il envoie les impulsions nécessaires au comptage, et dont il reçoit la tension de fonctionnement. La carte électronique de la présente invention comporte dans la mémoire dont elle est par ailleurs dotée une zone particulièrement affectée au stockage des données concernant les longueurs successives des tronçons de bande matelassée M destinés à un cycle d'emballage. Ces données sont entrées par l'utilisateur via le clavier k, par exemple en réponse à des indications ou questions formulées par le système via l'afficheur a. La mise sous tension de la machine, indiquant qu'elle peut fonctionner, est signalée par la LED (r), qui est alors allumée. A titre d'exemple, un cycle d'emballage peut comprendre cinq tronçons matelassés, le suivant seulement trois alors qu'un troisième en comporte quatorze, pour une pièce compliquée. On peut, grâce au programme résident, et selon l'arrivée sur la chaîne d'emballage des binômes pièce/ container d'emballage, soit réaliser la production d'une série de successions des trois containers, soit d'une série de chacun de ces containers après l'autre. REVENDICATIONS 1. Machine pour la fabrication d'un matériau de calage/rembourrage à partir d'une matière première constituée d'une superposition de feuilles de papier I'alimentant en continu, par entraînement et froissage de ladite matière première, et assemblage de l'ensemble froissé par des compressions successives, de manière à former une bande matelassée M, ladite machine comportant au surplus un dispositif de sectionnement de la bande matelassée M ainsi formée et une unité centrale de contrôle de l'avance et dudit sectionnement de bandes matelassées, apte à traiter des informations en provenance de périphériques d'une part du type clavier et afficheur pour que l'utilisateur puisse introduire les longueurs de bandes matelassées à produire, et d'autre part du type capteurs de contrôle permettant notamment le calcul desdites longueurs, caractérisée en ce que l'unité centrale comporte une zone mémoire réservée au stockage d'une succession de valeurs de longueurs de tronçons de bandes matelassées à produire au cours d'un cycle de fonctionnement ininterrompu de la machine visant à fabriquer les tronçons de bande optimisant le calage et le rembourrage d'un article prédéterminé dans un container de dimensions prédéterminées, ladite zone mémoire étant reliée au microprocesseur de l'unité centrale qui y stocke les données correspondant aux longueurs de bandes matelassées à produire que l'utilisateur lui communique en succession via le clavier, I'avance et le sectionnement de la bande matelassée étant gérée par ladite unité centrale sur la base des données du cycle stockées dans ladite zone mémoire. 2. Procédé pour optimiser le calage et le rembourrage d'un article prédéterminé dans un container de type boîte ou caisse de dimensions prédéterminées, au moyen de tronçons de bande matelassée M produite par une machine à partir d'une matière première constituée d'une superposition de feuilles de papier I'alimentant en continu, par entraînement et froissage de ladite matière première, et assemblage de 1'ensemble froissé par des compressions successives de matière à former ladite bande matelassés M, qui peut tre sectionnée en tronçons de longueur prédéterminée contrôlée par une unité centrale de la machine, la longueur des tronçons étant fixée par l'utilisateur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : -détermination par l'utilisateur du nombre et des longueurs respectives des tronçons de bande matelassée à fabriquer pour caler et rembourrer de matière optimale l'article par rapport aux dimensions du container ; -communication à l'unité centrale de la succession des longueurs produire, au moyen d'un clavier disposé en périphérique de ladite unité centrale ; -stockage par ladite unité centrale desdites valeurs dans une zone mémoire prévue à cet effet ; -activation et contrôle par l'unité centrale de l'avance et du sectionnement de la bande matelassée en des tronçons de longueurs correspondant aux valeurs stockées dans ladite zone mémoire, en un seul cycle aboutissant à la fabrication de tous les tronçons aptes à caler et rembourrer optimalement I'article à emballer ; -arrt du cycle d'avance/sectionnement. 3. Procédé pour optimiser le calage et le rembourrage d'un article prédéterminé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les longueurs des tronçons à produire sont communiquées par l'utilisateur à l'unité centrale au moyen du clavier dans l'ordre optimal de leur remplissage dans le container. 4. Procédé pour optimiser le calage et le rembourrage d'un article prédéterminé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les longueurs des tronçons à produire peuvent constituer un groupe de cycles à réaliser à la suite l'un de l'autre, chaque cycle correspondant à un type de container. 5. Procédé pour optimiser le calage et le rembourrage d'un article prédéterminé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'utilisateur communique à l'unité centrale, au moyen du clavier, le nombre de cycles ou de groupes de cycles identiques à réaliser.