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Procédé continu de fabrication et de remplissage de sacs à fond plat et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, @
Il existe des procédés pour fabriquer des sachets à partir de pellicules cellulosiques ou de films de matière plastique ' scellables à chaud, et pour les remplir de produits divers.
On connaît également des dispositifs pour la mise en oeuvre en continu de ces procédés.
La fabrication et le remplissage automatique et continu des sachets se font, selon ces procédés, à l'aide de mandrins, , d'organes de pliage qui effectuent les soufflets, d'organes pour
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souder les joints latéraux, d'organes pour plier et sceller les fonds, de dispositifs de 'remplissage et de dispositifs de fermeture et de scellage. Tous ces organes agissent successivement, de façon à produire, en partant d'une longueur donnée de pellicule, un sachet rempli et fermé.
Mais les procédés et les dispositifs connus ne permettent une telle fabrication automatique, allant depuis la coupe de la pellicule jusqu'auremplissage et la fermeture des emballages, que pour des sachets plats ou à soufflets, mais non pour des sacs qui présentent un fond formé. Or, les sacs à fond plat, du type à fond croisé ou à fond rectangulaire, tiennent beaucoup mieux debout et, en outre, les quatre côtés du sac offrent, en ce cas, un bon support pour l'impression.
Il était donc souhaitable de pouvoir effectuer également ! en continu la fabrication et le remplissage des sacs à fond plat.
Jusqu'ici,la fabrication et le remplissage des sacs de ce type n'étaient possibles qu'en deux opérations séparées et nécessitaient une machine pour fabriquer les sacs et une autre pour les remplir.
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour fabriquer et remplir les sacs en continu.
Ce procédé est remarquable par les points suivants: on utilise comme mandrins pour façonner les'sacs une sorte de boite,'dont le fond 'peut s'éclipser une fois le sac formé; on remplit le sac en introduisant les produits de remplissage à travers ladite botte privée de son fond et on dégage ensuite le sac plein, de la boîte. Des explications plus détaillées seront données ci-après lors de la description du dispositif de mise en oeuvre du procédé, qui fait également l'objet de l'invention. Il s'agit d'une machine de façonnage, de remplissage et éventuellement, de fermeture de sacs à fond plat, fonctionnant en continu,et de façon complètement automatique à vitesse progressivement réglable.
Cette machine diffère des machines connues de façonnage et de remplissage de sacs, -
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en ce qu'elle est équipée d'un certain nombre de mandrins se présentant sous la forme de boites ouvertes. Celles-ci sont mobi- les et disposées de façon à se déplacer le long d'un circuit fermé pour être amenées à coopérer successivement avec des organes de pliage, de scellage et de remplissage, avant de revenir à leur point de départ. Par ailleurs, le fond mobile des boîtes est agencé pour aller et venir à l'intérieur de celles-ci, depuis leur extrémité jusqu'à leur ouverture, et inversement.
Les bottes sont fixées par des articulations, si bien qu'elles peuvent pivoter et passer d'une position couchée par rapport aux emballages à produire, à une position inclinée,'et plus particulièrement à une position verticale.
.La forme et la disposition particulières des mandrins selon l'invention permettent l'exécution des opérations essentiel- les pour la production en continu de., emballages, notamment pour le pliage et la soudure du fond du sac, pendant que le mandrin, avec la pellicule repliée autour de lui, se trouve en position couchée et que le fond de la boite se trouve à l'extrémité de celle-ci, de façon à servir de butée pour former le fond du sac.
Elles permettent également le retrait du fond de la botte après la soudure du fond du sac, le pivotement de la boite portant le sac formé mais non fermé pour le mettre en position inclinée ou verticale, le remplissage du sac à travers la boite privée ' de son fond, le dégagement de la boite, du sac rempli, le rappel de la boite dans sa position de départ et la remise en place du fond de la boite à l'extrémité de celle-ci.
Le dispositif conforme à la présente invention peut être réalisé de diverses manières. C'est ainsi que les mandrins peuvent sedéplacer le long d'un chemin circulaire et, en général, horizontal, ou encore vertical, mais beaucoup d'autres dispositions du circuit que les boites doivent parcourir peuvent être retenues.
Les organes de pliage, de soudure et de remplissage peuvent suivre
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les boites dans leurs déplacements et agir pendant qu'ils 'se déplacent, mais il est également possible d'agencer ces organes de telle façon qu'ils n'interviennent que dans des secteurs limités du circuit parcouru par les boites, et à cet effet, ces organes peuvent être fixes ou encore se déplacer le long de tra- jectoires séparées qui ne coïncident qu'en certains secteurs avec celles des bottes.
Un dispositif conforme à la présente invention sera décrit plus en détail à l'aide des planches annexes.
Cette forme de réalisation de.l'invention est consti- , tuée par une machine où les mandrins suivent, dans l'ensemble, - un parcours horizontal, où les organes destinée à former les plis longitudinaux des sacs circulent avec les boites, tandis que . les organes destinés à former le fond et la fermeture des sacs sont fixes et où les dispositifs de remplissage suivent leur propre, trajectoire qui ne coïncident que momentanément avec celle des mandrins..
La Fig. 1 représente schématiquement un tel dispositif.
Les Figs. 2 à 5 représentent un détail de la Fig. 1 à une plus grande échelle.
Sur la Fig. 1, les postes de travail successifs sont vus alignés, de profil, dans un plan sensiblement horizontal mais en réalité, leur disposition est circulaire, par exemple selon un circuit analogue à celui qui est représenté sur la Fig. 6.
La machine est commandée par un moteur, non figuré, qui actionne un variateur de,vitesse progressivement réglable. Un organe de transmission, par exemple par chaîne ou par engrenage, actionne un dispositif rotatif, en étoile, qui commande les dit- férents organes. Ce dispositif en étoile peut comporter deux, trois, quatre branches ou plus, qui sont toutes disposées radiale-.. ment et dans le même plan autour d'un arbre dont elles sont soli- daires. La cadence de la machine varie en fonction de la vitesse
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de rotation de l'étoile et du nombre de branches. Par exemple, une machine à quatre branches a le même débit qu'une autre machine dont l'étoile ne tourne qu'à la moitié de la vitesse de la première mais qui comporte huit branches.
Pour fabriquer des sacs à l'aide de la machine repré- sentée, on part d'un film Fb en matière thermoplastique ou thermo- scellable sur une de ses faces. Ce film peut, par exemple, être une pellicule de cellulose régénérée, ensuite sur une de ses faces, ou sur les deux, d'un vernis thermoscellable, ou un film en polyéthylène, ou en toute autre matière thermoplastique.
La pellicule Fb est enroulée sur une bobine R placée sur un porte-bobine 1. La pellicule se déroule de la bobine et passe sur un cylindre tendeur 2; après passage sur deux galets fous
3 et 4 qui la dirigent verticalement de haut en bas, la pellicule passe ensuite dans un foulard constitué par les rouleaux 5 et 6 actionnés positivement de manière connue en elle-même par l'inter- . médiaire d'un engrenage spécial. Ce foulard, en tournant dans le sens indiqué par les flèches, déroule la pellicule, qui passe ensuite dans un couloir vertical 7 qui la guide après la coupe..
Lorsqu'une certaine longueur de pellicule s'est déroulée sous l'action du foulard, deux couteaux découpent la longueur de pellicule Fz nécessaire pour constituer un sac. L'un des deux couteaux 8 est fixe, l'autre est fixé sur un porte-couteau rotatif
9, et se place en position de coupe par rappcrt au couteau 8, à la cadence voulue pour débiter la longueur nécessaire de pellicule.
Les couteaux présentent de préférence des entailles qui interrompent - la coupe sur de faibles longueurs en plusieurs endroits, de façon à ne pas sectionner complètement le format Fz'qui n'est détaché, pararrachement, que lors de la phase suivante. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir des organes spéciaux pour maintenir sus- pendus pendant un certain temps les formats découpés Fz.
L'extrémité de chacun des bras de la machine porte une
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botte 10 qui sert de mandrin pour le pliage, qui se déplace avec le bras en suivant une trajectoire circulaire et, dans l'ensemble, horizontale. En tournant ainsi, la boite 10, couchée le fond tourné vers l'extérieur, pénètre dans un couloir de pliage 11.
Ce faisant, chaque botte entraîne une longueur de pellicule
Fz; grâce aux parois qui limitent le haut et le bas du couloir de pliage 11, la pellicule s'applique sur trois des faces de la boite 10; sur sa face latérale avant, sur sa face inférieure et sur sa face supérieure. Les mandrins se déplacent à une vitesse légèrement supérieure à la vitesse d'appel de la bande de pelli- '. il . cule Fb, cequi entraîne une certaine tension qui détache les formats prédécoupés Fz de la bande de pellicule à l'endroit affaibli par la coupe.
Deux organes plieurs destinés au pliage du joint longi- tudinal se déplacent avec chaque botte 10; un dispositif de comman de actionne ces organes de sorte qu'ils se posent extérieurement sur la face latérale arrièrede la boîte 10.
L'organe inférieur de pliage 12 entre en action le premier et forme le pli inférieur de la pellicule sur le quatrième -coté du mandrin. Ensuite, l'organe supérieur de pliage 13 exécute le pli supérieur. Le plieur 13 est muni d'un chauffage et il effectue, en outre, le scellage longitudinal de l'emballage.
Le pliage et le début du scellage doivent être effectués tant que la botte 10 se trouve encore dans le couloir de pliage 11, si l'on veut obtenir un sac bien tend 1.1.
La longueur de pellicule est amenée sur la boîte 10 de telle façon qu'elle ne dépasse la boîte que dans la mesure nécessaire pour former le fond du sac.
Pendant que les boîtes continuent à tourner, le fond du sac est formé par quatre opérations de pliage dont la première est effectuée par le doigt plieur 14 qui pivote autour d'un axe vertical et que des organes de commande font agir au moment voulu.
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Les deuxième, troisième et quatrième opérations de pliage, néces- saires pour parachever le fond du sac, sont effectuées à l'aide de l'organe de pliage 15 qui est équipé d'une came 15a qui commande les -troisième et quatrième opérations de pliage. Le fond complè- tement plié passe ensuite devant une série d'organes de soudure
16, au nombre de cinq, par exemple, qui consistent en des plaques métalliques chauffées, pivotant autour d'axes perpendiculaires
17 et dont la partie opposée à l'axe 17 se trouve, en position de repos, sur le trajet des mandrins 10.
Tandis que les mandrins circulent, le fond du sac, façonné autour d'un mandrin, appuie -sur les organes de soudure qui peuvent pivoter, dans une mesure limitée autour des axes 17, par compression d'un ressort, pour laisser passer les mandrins 10 et les sacs qui les entourent.
'Le scellage du fond du sac s'effectue par contact des organes de soudure 16. Au cours de l'opération de soudure et sur une cer- taine partie'de sa trajectoire ultérieure, l'organe de pliage . supérieur 13 reste appuyé contre le pli longitudinal du sac et effectue, au cours de ce parcours relativement long, la soudure du joint longitudinal. Le scellage du fond,peut, par exemple, être effectué à l'aide d'un dispositif analogue à celui qui est décrit dans le brevet français 1.370.231. On peut également employer des dispositifs de scellage comportant un ruban d'acier chauffé qui circule à la même vitesse que les mandrins et qui agit pendant un temps suffisamment long sur le fond replié du sac. Une autre forme de réalisation possible du dispositif de soudure peut consister en des galets fous, chauffés, qui pressent le'fond du sac pendant son passage.
Le dispositif de soudure peut encore être fixé sur le bras portant la boite 10, de sorte qu'il se déplace avec cette dernière et qu'un dispositif de commande approprié le presse contre le fond du sac au cours de l'opération de scellage.
Les dispositifs mentionnés ci-dessus et la façon dont
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ils coopèrent, sont connus en eux-mêmes, si bien qu'il est inutile de les décrire plus en détail..
Une particularité essentielle du dispositif qui fait l'objet de l'invention réside dans la forme de réalisation et la disposition des mandrins 10,, Comme on l'a dit plus haut, les fonds des boites qui constituent les mandrins sont mobiles. Les . fonds 18 des boites 10 du dispositif représenté sont fixés sur une tige 19.qui est munie d'un bouton de commande 20. Les boites elles-mêmes sont articulées sur les bras rotatifs 21 par l'inter- médiaire d'une charnière autour de laquelle elles peuvent être rabattues de façon à passer d'une position couchée (Fig. 2) à une position verticale (Fig. 5). Le pivotement est provoqué par le déplacement de la tige 19 qui, elle-même, est actionnée au .moyen du bouton 20 sous l'influence d'organes de commande non figurés.
Au cours de leur passage à travers le couleur 11, lors de l'intervention de l'organe de pliage 15 et des organes de soudure 16 et encore un peu au-delà, les mandrins 10 sont dans la position couchée représentée sur la Fig. 2, le fond 18 de la boite étant placé à l'extrémité opposée à la charniére.
Un peu après l'intervention de l'organe de soudure 16, le fond 18 glisse à l'intérieur de la boite sous l'action du bouton de commande 20 (Fig. 3), jusqu'à ce qu'il soit entièrement dégagé de l'ouverture adjacente à la charnière. La botte 10 pivote alors autour de la charnière et se rabat en position verticale (Figs. 4 et 5).
Tandis que les mandrins 10 pivotent vers le bas, des auges de réception 22 s'avancent vers eux ; auges tournent à la même vitesse que les mandrins autour de l'arbre central du dispositif en étoile. Le mouvement des auges est réglé de telle façon au'après avoir tourné un moment avec les mandrins, chaque auge en reçoit un, avec le sac qui l'entoure.
Les auges 22 servent;:
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à la réception des sacs peins et, de préférence, ils sont ouverts sur un coté, de sorte que les mandrins puissent s'y insérer lors de leur pivotement.. ,
Le produit à emballer est introduit dans le sac à l'aide d'un doseur approprié à travers la boite, celle-ci étant . en position verticale, les sacs, les boites et les auges conti- nuant à tourner simultanément à la même vitesse. Pour faciliter le remplissage des case, les bottes peuvent être éventuellement évasées en forme d'entonnoir du côté de l'introduction,
Au cours de l'opération de remplissage, l'auge commence' à descendre, accompagnée du sac, qui, alourdi par son contenu, se détache lentement du mandrin 10.
Jusqu'à la fin de l'opération de remplissage, l'extrémité supérieure du sac reste emmanchée sur le mandrin. A la fin de l'opération, une portion du sac,. juste suffisante pour former la pliage de fermeture, entoure encore le mandri:-. Grâce à cette précaution, les matières poudreuses ne se répandent pas sur les surfaces de la pellicule qui doivent être soudées pour fermer le sac, ce qui nuirait à leur scellabi- lité. Cette précaution est essentielle lorsqu'il s'agit de produits qui nécessitent un emballage absolument étanche.
Lorsque l'opération de remplissage est terminée, l'auge ; s'abaisse et se engage complètement du mandrin 10, Le mouvement des auges 22 est provoqué par des organes'de commande appropriés.
On a souvent intérêt à régler la descente des auges 22 de façon à leur faire parcourir une zone 29, où elles subissent des secous- ses. On obtient ainsi un remplissage plus dense des sacs.
Les machines équipées des dispositifs de remplissage simples du type décrit ci-dessus se prêtent à l'emballage de matières divisées en morceaux relativement gros, de produits granuleux et même de poudres dont, le grain n'est pas trop fin.
Mais, si la matière à emballer est une poudre fine, ou si elle tend à dégager,de la poussière et à se fixer sur les parois du sac,
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il est utile d'employer un dispositif de remplissage bien protégé, La hauteur, de chute du produit à emballer doit être aussi réduite , que possible.
Ceci est réalisé dans le dispositif représenté qui,est équipé, pour le remplissage, d'un entonnoir 23 qui se déplace dans une glissière 23s et dont l'orifice de décharge s' ouvre et se ferme sur commande, Un doseur de type connu remplit cet entonnoir, puis ce dernier se déplace dans la glis- sière 23s sous l'action d'un organe approprié, par exemple une chaîne à rouleaux, de façon à l'amener dans une position où l'extrémité inférieure de.l'entonnoir se trouve exactement au-dessus de l'orifice de remplissage du mandrin qui, lui-même, est déjà disposé en position verticale dans l'auge 22. Au cours de l'opéra- ,,11, tion suivante, l'auge, le mandrin et le sac qui l'entoure, tournent .simultanément autour de l'arbre du dispositif en étoile.
Un organe de commande approprié fait descendre l'entonnoir 23 pour le remplissage, tandis que, simultanément, s'ouvre son orifice de décharge, de.sorte que le contenu de l'entonnoir se déverse à travers la boîte. Une fois le remplissage terminé, l'entonnoir 23 se relève à son niveau de départ et son orifice de décharge se referme. L'entonnoir s'écarte ensuite du trajet du mandrin et retourne vers le doseur, tandis que le mandrin continue sa course.
Le nombre des entonnoirs 23 varie en fonction du nombre des mandrins et de la longueur du chemin parcouru par les entonnoirs. Si les deux parcours ont la même longueur, le nombre des entonnoirs est égal à celui des mandrins. Mais, si le parcours des mandrinsestle double de celui-des entonnoirs, on peut se contenter d'un entonnoir pour deux mandrins.
Pour préparer les entonnoirs 23 à l'opération de rem- plissage, on les fait passer devant un'doseur qui comporte un distributeur 24 qui tourne autour d'un axe 25 de telle façon qu'il passe sous une trémie 26 contenant la réserve de produit à embal- , ler et qui est équipé d'un organe de dosage 27 qui déverse
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dans le distributeur 24 la quantité nécessaire de produit à chaque passage. Le distributeur 24 vide ensuite son contenu dans l'en- tonnoir 23 par pivotement de son fond mobile 28.
Une fois que l'auge 22 est en position suffisamment basse pour que le sac rempli se soit entièrement dégagé du mandrin, ce dernier reprend, par pivotement, sa position couchée et, aussitôt, le fond 13 de la botte revient dans sa position initiale.
Le mandrin 10 recommence ensuite un nouveau cycle analogue à celui qui a été décrit.
Après s'être détaché complètement du mandrin, le sac plein qui est debout dans l'auge de réception continue à tourner.
Le produit à emballer remplit le sac jusqu'au niveau défini par le bord supérieur de la paroi latérale de l'auge 22. La partie du sac nécessaire pour en constituer la fermeture déborde de la partie supérieure de l'auge qui le transporte ainsi jusqu'au poste de fermeture. A cet endroit, un doigt de pliage 30 pivote, sur commande de l'auge 22, autour d'un axe fixe et forme ainsi le pli arrière du sac. Simultanément, la partie avant du sac vient à portée d'un organe de pliage 31 constitué par un doigt fixe prolongé par une tige horizontale libre. Deux guidages 32, 33, repoussent d'abord vers l'extérieur les côtés du sac qui dépassent encore vers le haut,'pendant que les deux premiers plis sont exécutés, pour ramener ensuite ces c8tés l'un après l'autre vers le centre du sac en les appuyant contre ce dernier.
La tige de l'organe de pliage 31 se trouve, pendant ce temps, au-dessus des plis rabattus'par les deux doigts de pliage à l'avant et à l'arrière du sac, tandis qu'elle est recouverte par les deux plis rabattus que forment les côtés. L'extrémité avant du doigt de pliage 31 est fixée par le haut sur.le bâti de .
' la machine, tandis que la tige n'est supportée que par ce doigt.
Ce mode de fixation garantit que la tige s'abaisse sous l'effet de la pesanteur, et assure ainsi le serrage des plis de fermeture
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, du sac en le pressant contre son contenu, grâce à quoi l'on obtient' des emballages compacts. La soudure des plis de fermeture du sac est obtenue par le dispositif de scellage 34 qui réunit les deux replis latéraux par une soudure; la tige, qui est encore présente sous les plis, sert de contre-appui au cours de la soudure.
Comme dispositif de scellage, on peut utiliser une plaque chauffée sollicitée par un ressort, ou encore un ou plusieurs galets chauf- fés. Dans la forme de réalisation représentée, le dispositif de scellage est constitué par un ruban sans fin, chauffé, 35, qui tourne autour des deux rouleaux 36,37.
Sur les' dispositifs conformes à l'invention, on peut , disposer les organes de pliage et de soudure de la fermeture sur les auges de réception en les faisant tourner avec ces dernières,
Si c'est nécessaire, on peut ajouter, éventuellement, , une zone de refroidissement, disposée de façon analogue. Une fois la soudure refroidie, le sac se détache de la tige de l'organe de pliage 31. Lorsqu'une fermeture très étanche est nécessaire, on'peut prévoir un autre'poste de soudure derrière le premier.
On l'obtient en disposant sur le trajet des mandrins d'autres organes de soudure du type décrit ci-dessus, ou encore en appli- quant des étiquettes collées,ou soudées à chaud. Ces étiquettes, ' peuvent servir, en même temps à d'autres fins, par'exemple pour indiquer le prix ou la nature du contenu. Cette soudure supplémen-- taire peut être intégrée dans le cycle décrit nu être effectuée par une opération indépendante.
Dans le cas de la machine représentée sur la Fig. 1, l'auge 22 qui contient le sac plein passe avant sa fermeture, devant une came de retournement 38 qui coopère avec la plaque de retournement 39 dont est munie l'auge 22, en sorte que celle-ci ,,pivote de 90 avant de passer par le poste de pliage qui met en oeuvre le doigt de plage 30. Une fois que la fermeture est soudée, une autre came de retournement 40 provoque le retour de
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l'auge 22 dans sa'.position initiale.
Le sac rempli et fermé P est éjecté du côté ouvert de l'auge 22, sous l'action d'un poussoir 42 qui entre en action sous l'effet de la came d'éjection 43'
L'emballage P tombe alors sur une bande transporteuse sans fin 41 qui l'évacue. ,
Un facteur essentiel de rendement d'une machine à embal- ler réside .dans la manière dont le produit s'écoule. Les matières dont les caractéristiques d'écoulement sont défavorables exigent un temps de remplissage considérable. Les machines conformes à la présente invention peuvent s'accommoder de temps de remplissage prolongés, sans que cela porte préjudice à leur rendement, car il est possible d'allonger le parcours, au poste de remplissage.
Il est relativement simple de modifier, sur ces machines, la taille des sacs à remplir. Si la hauteur du sac varie, il suffit de varier en conséquence la largeur de la bande de pellicule Fb, - de changer les auges'de réception 22 et de modifier le réglage des organes de pliage;12, 13 du joint longitudinal. Lorsque la section transversale du sac'change, on adapte la machine en changeant les bottes 10 qui servent de mandrins. Un autre avantage de ces machines réside dans le fait que la circulation des mandrins se fait d'un mouvement ininterrompu et régulier.