Machine à emballer
La présente invention a pour objet une machine à emballer un rouleau dans du matériel d'emballage, comprenant un dispositif de pliage fonctionnant après que le matériel d'emballage a été enroulé sous forme d'un tube entourant étroitement le rouleau et faisant saillie au-delà des extrémités de celui-ci, ce dispositif de pliage compren.ant plusieurs plaques de pliage espacées angulairemen ; t autour d'un axe principal coaxial au rouleau.
Les machines connues de ce type ne se sont pas révélées très satisfaisantes, notamment parce qu'elles produisent des plis irréguliers ou font apparaître des efforts dans le matériel d'emballage tels que lorsqu'il est mince il peut facilement être déchiré ou lorsqu'il est résistant peut provoquer le coincement de l'extrémité du dispositif de pliage.
La machine selon l'invention est caractérisée par des moyens pour déplacer les plaques de pliage si multanément t vers l'intérieur vers l'axe principal cha- cune dans une direction s'étendant dans un plan passant par cet axe de sorte que leurs surfaces plates- pressent les parties de l'extrémité saillante du tube de matériel d'emballage contre Pextrémité du rouleau laissant entre ces parties des plis étroits dirigés vers le haut, et des moyens pour faire tourner l'ensemble des plaques de pliage dlun certain angle autour de l'axe principal, aplatissant ainsi les plis du matériel d'emballage contre l'extrémité du rouleau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine faisant l'objet de la présente invention ainsi que des variantes. Les dispositifs de pliage seront décrits en se référant à leur utilisation dans une machine à emballer dans du papier ou autre matériel d'emballage un rouleau d'un certain diamètre compris dans une gamme déterminée (par exemple de 10 à 30 cm) et d'une aertaine longueur comprise dans une gamme déterminée (par exemple jusqu'à 76 cm ou davantage). Ces dimensions sont données à titre d'exemple seulement d'une machine fonctionnant avec des rouleaux relativement grands et il est clair qu'une machine de construction semblable pourrait être utilisée avec une gamme correspondante de rouleaux de plus petits diamètre et longueur ou, si on le désire, avec une gamme de diamètre et de longueur encore plus grands.
La fig. 1 est une vue en plan d'un châssis de support pour deux dispositifs de pliage d'extrémité opérant respectivement aux deux extrémités du rouleau.
La fig. 2 est une variante du châssis de support.
La fig. 3 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de pliage avec les plaques de pliage dans leurs positions inopérantes.
La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale par l'arbre principal du dispositif de pliage de la fig. 3 mais montrant les plaques de pliage dans leurs po sitions opérantes.
Les fig. 5 et 6 sont respectivement des coupes par des lignes 5-5 et 6-6 de la fig. 3.
La fig. 7 est une coupe semblable à la fig. 4 d'une variante du dispositif. de pliage.
La fig. 8 est une coupe à plus grande échelle d'une plaque de pliage.
La fig. 9 est une coupe par la ligne 9-9 de la fig. 8.
Les fig. 10 et 1 1 sont des vues en élévation et respectivement en bout d'une variante de dispositif de plissage.
La fig. 12 est une vue en élévation d'une autre variante.
Dans la description qui va suivre du dispositif de pliage d'extrémité, on suppose. qu'un rouleau individuel a déjà été emballé (par exemple à la main ou par des pièces de la machine qui ne concernent pas la présente invention) avec du matériel d'emballage autour de sa surface de sorte que le rouleau tel que présenté au dispositif de pliage d'extrémité est étroitement entouré par le matériel d'emballage sous forme d'un tube qui fait saillie au-delà des extrémités du rouleau, les bords longitúdinaux de ce matériel étant fixés de façon appropriée, par exemple par une bande adhésive pour maintenir ce tube serré autour du rouleau.
Le dispositif de plissage est destiné à être utilisé à une extrémité du rouleau conjointement avec un autre dispositif de plissage semblable à l'autre extrémité du rouleau, les deux dispositifs étant actionnés simultanément pour effectuer le plissage et le pliage simultanés des deux extrémités saillantes du tube de matériel d'emballage.
Chacun des deux dispositifs est porté par un élément de châssis et pour s'adapter à différentes longueurs de rouleau, les deux éléments de châssis sont montés de façon réglable l'un par rapport à l'autre par un mécanisme approprié dans la direction de la longueur du rouleau. Dans quelques cas, le réglage peut n'être prévu que pour deux ou davantage de longueurs standard de rouleaux (par exemple pour deux longueurs respectivement de 61 à 76 cm) avec les éléments de châssis boulonnés de façon exacte dans leurs positions de réglage alors que dans d'autres cas le réglage peut être continu pour s'adapter à n'importe quelle longueur de rouleau dans une gamme prédéterminée.
La fig. 1 montre une disposition dans laquelle les éléments de châssis pour supporter les deux dispositifs ne sont réglables que pour quelques lon leurs standard de rouleau. Chaque élément de châssis A consiste en des barres en U assemblées par soudage pour avoir une forme générale de T vu en plan avec deux autres barres en U At, A2 se dressant à partir des jonctions entre la tige du T et les deux moitiés de la barre transversale du T, les dispositifs eux-mêmes étant supportés principalement entre les extrémités supérieures des barres At et A2 ou sur des consoles ou blocs fixés aux barres principales du T suivant la construction particuBère du dispositif.
Les barres principales des éléments A reposent sur trois barres parallèles B, B1, B2 en U s'étendant dans une direction parallèle 'à la longueur du rouleau à emballer et constituant des parties. de la base fixe de la machine à emballer, chacune des barres B, B1, B2 étant percée de trous espacés B3 pour recevoir des boulons A8 en vue de fixer les éléments de châssis A dans une des positions de réglage adaptées aux longueurs standard choisies du rouleau.
La fig. 2 montre une variante de la disposition dé la fig. 1 dans laquelle est prévu un réglage continu des éléments de châssis, A, Al, Ae le long des barres fixes de base B, Bt, B2. Dans cette Variante, la barre centrale de base B présente une nervure de guidage B4 sur toute sa longueur le long des côtés de laquelle des boulons -A6 portés par les éléments de châssis, A, At, A2 peuvent coulisser, et les trous de boulons B3 percés dans les trois barres de base sont remplacés par des fentes longitudinales B6 le long desquelles les écrous de fixation A3 peuvent coulisser lorsqu'ils sont desserrés, deux fentes B6 étant ménagées dans la barre centrale B, une de chaque côté de la nervure B4.
Les deux éléments de châssis A, A1, A2 lorsque les boulons A3 ont été desserrés peuvent être déplacés le long des barres de base B, B1, B2 au moyen des arbres filetés A4 entraînés en rotation par des manivelles A5, les boulons A3 étant de nouveau serrés après réglage dans les positions désirées.
Les deux dispositifs de pliage portés par leurs éléments de châssis A, A1, A2 sont semblables l'un à l'autre et les fig. 3 à 6 montrent une construction appropriée pour l'un de ces dispositifs. Dans cette construction, chaque dispositif de plissage comprend un arbre principal C monté sur l'élément t de châssis
A, Al, A2 et est empêché de tourner. Alors que l'arbre peut être fixé à l'élément de châssis, il est habituellement préférable (spécialement dans une machine s'adaptant à des longueurs standards de rouleau) pour son montage que l'arbre puisse être réglé axialement sur une courte distance mesurée exacte- ment par rapport à l'élément de châssis.
Avec une telle disposition, lorsque l'élément de châssis a été réglé dans la position adaptée à la longueur du rouleau, le réglage fin ultérieur de l'arbre par rapport à l'élément de châssis qui peut être, par exemple effectué sous le contrôle d'un micromètre, permet de régler le dispositif de plissage d'extrémité à des espaces légèrement différents à partir de l'extrémité du rouleau pour s'adapter à différentes épaisseurs et types de matériel d'emballage, comme par exemple pour s'appliquer non seulement à du matériel d'emballage mince mais également à du -matériel d'emballage tel qu'un polyéthylène ou autre couche intérieure imperméable appliquée comme couche extérieure de protection ou un papier ciré coloré ou autre couche intérieure de protection contre la lumière sur une couche de protection extérieure.
Dans la construction représentée, une douille D1 coulissant sur un bout d'arbre C1 vient en prise avec un trou taraudé ménagé dans un organe fixe D en deux parties porté par l'élément de châssis et est actionné par un anneau de préhension D2. Un écrou de retenue C2 sur l'extrémité filetée du bout C1 vient en prise avec l'organe D et force un épaulement C3 sur l'arbre contre l'extrémité avant de la douille D1. Un écrou de blocage D3 venant en prise avec la partie avant de l'organe D est prévu sur la douille D1 pour la maintenir dans une position fixe.
Lorsqu'il est nécessaire d'avoir un réglage fin les écrous C1 et C3 sont desserrés et l'anneau D2 est actionné pour r visser ta douille Dl en avant ou en arrière sur une distance mesurée avec exactitude dans l'organe D, l'écrou de blocage D3 est ensuite serré pour maintenir la douille dans sa position de réglage et finalement l'écrou de retenue C2 est serré pour tirer l'épaulement C3 de l'arbre en contact étroit contre la douille D1.
Le rouleau à l'intérieur de son tube de matériel d'emballage est amené par des moyens ne faisant pas partie de l'invention dans une position dans laquelle son axe est coaxial aux arbres principaux C des deux dispositifs de pliage. Dans bien des cas les moyens d'avanoement sont tels qu'ils assurent un centrage précis du rouleau entre les deux dispositifs de plissage mais dans d'autres cas où un tel centrage ne peut pas être garanti, chaque arbre principal peut avoir un alésage intérieur pour loger un plongeur de centrage, qui peut être avancé pour faire saillie d'une distance prédéterminée à partir de l'extrémité. de l'arbre et peut être rétracté de nouveau dans l'arbre. Une telle disposition est incorporée dans la variante représentée à la fig. 7 et que l'on décrira ciaprès.
Dans un tel cas, lorsque le rouleau a été amené en position, les plongeurs de centrage des deux dispositifs sont avancés dans leurs positions opérantes dans lesquelles ils viennent juste en prise avec les deux extrémités du rouleau à l'intérieur du tube de matériel d'emballage, lorsque les deux dispositifs ont été correctement réglés avec un espacement relatif pour s'adapter à la longueur du rouleau. De cette manière, on s'assure que le rouleau est correctement centré entre les deux dispositifs dans la bonne position prête pour l'opération de pliage. Lorsque ce centrage a été effectué, les deux plongeurs sont rétractés de nouveau dans leurs arbres principaux de manière à ne pas gêner cette opération de plissage.
Un manchon E entoure l'arbre principal C du dispositif de pliage d'extrémité et est monté sur celuici rotativement dans des paliers appropriés C4, ce manchon E portant à proximité de son extrémité avant un moyeu polygonal Et. Un organe E2 en U est monté sur chacune des phases planes de ce moyeu et porte un pivot E3 sur lequel un bras de manivelle
E4 disposé entre les branches de l'organe E2 est pivoté. Plusieurs arbres manivelles E4 sont ainsi espacés angulairement les uns des autres autour du moyeu polygonal El. On a constaté en pratique qu'un nombre approprié est huit, de sorte que les bras de manivelle sont espacés angulairement de 450 les uns des autres autour d'un moyeu octogonal.
Un collier F est claveté sur le manchon E et peut coulisser axialement le. long de celui-ci, ce collier portant des pivots pour huit bielles F1 dont les autres extrémités sont pivotées respectivement sur les huit bras E4. Ainsi dans la position de repos représentée à la fig. 3, avec le collier F à proximité de l'extrémité arrière du manchon E, les bras E4 s'óten- dent radialement vers l'extérieur à partir du moyeu octogonal Et mais lorsque le collier F est déplacé en avant le long du manchon, les bras E4 sont basculés en avant vers le rouleau, la fig. 4 montrant les bras de manivelle dans cette position opérante avancée.
Des organes d'arrêt E9 sont disposés sur les bras E4 pour limiter les mouvements vers l'intérieur de ceux-ci.
Les déplacements du collier F le long du manchon E et la rotation de ce manchon peuvent être effectués de toute manière désirée mais on a trouvé avantageux d'effectuer ces opérations au moyen de dispositifs à fluide sous pression. Ainsi, le collier F peut présenter une rainure circonférentielle dans laquelle s'engage une fourche F2 sur un levier F3 actionné par le plongeur ou piston d'un cylindre de poussée F4 pneumatique ou hydraulique qui peut etre pivoté sur l'élément de châssis A, A1, A2.
Le piston d'un autre cylindre E5, le cylindre de couple, pivoté sur un joint universel par rapport à un support A sur l'élément de châssis A, At, A2 peut être relié à un bras EG s'étendant vers l'extérieur à partir du manchon E pour effectuer une rotation du manchon. Un tel joint universel peut consister, par exemple comme représenté, en une paire d'arbres à cardan E7, E8 perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. Chacun des cylindres E4, Es est alimenté en fluide sous pression à partir de la même source que le cylindre correspondant de l'unité de pliage à l'autre extrémité du rouleau, assurant par là le fonctionnement simultané des dispositifs de plissage aux deux extrémités du rouleau.
Une plaque de pliage G est montée pivotante sur l'extrémité de chaque bras de manivelle, cette plaque présentant une face opérante qui peut être en forme générale de secteur, le pivot Gi étant près de l'extrémité étroite de cette face. La forme et la longueur des bras E4 sont telles que lorsqu'ils basculent en avant, les plaques G viennent en prise avec l'ex térieur du tube de matériel d'emballage sur la a plus grande dimension du rouleau dans la gamme pour laquelle la a machine est destinée a' fonctionner.
Les plaques G sont poussées vers l'extérieur autour de leurs pivots Gt, par des ressorts G2 (comme indiqué à la fig. 3) et lorsqu'elles viennent en prise avec le matériel d'emballage, elles pivotent autour du bord du rouleau contre l'action des ressorts jusqu'à ce que la face active de chaque plaque de pliage presse l'em ballage contre l'extrémité du rouleau.
Les dimensions et les positions relatives des plaques G sont telles que l'extrémité plus large de la face plane de chaque plaque chevauche un peu l'extrémité du rou- leau lui-même de sorte que lorsque les bras E4 basculent en avant, chaque plaque G plie une partie de l'extrémité saillante du tube de e matériel d'emballage par-dessus le bord périphérique de l'extrémité du rouleau. En continuant son mouvement, les bras E4 font pivoter les plaques G de sorte que les extrémités étroites de ces plaques pressent le matériel d'emballage plus près de la face d'extrémité du rouleau jusqu'à ce que la face plane de chaque plaque de pliage presse une partie dudit matériel contre la face d'extrémité du rouleau.
Ainsi, à la fin du baswle- ment en avant des bras de manivelle un n certain nom- bre de parties en forme de secteurs du matériel d'emballage est pressé contre la face d'extrémité du rouleau tandis qu'entre oes parties apparaissent t des plis libres du matériel d'emballage.
Ceci termine le mouvement de pliage vers l'intérieur et le manchon E est maintenant tourné angu lairement autour de l'arbre principal. Ceci provoque le pressage des plaques G contre la face d'extrémité du rouleau pour aplatir les plis libres du matériel d'emballage dans les autres plis. On a trouvé qu'un déplacement t angulaire égal à une fois et demie l'es- payement angulaire entre les bras de manivelle E4 (c'est-à-dire environ 670 lorsqu'il y a huit bras) convient pour effectuer un pliage complet et satisfaisant de tout le matériel d'emballage contre l'extrémité du rouleau.
Les déplacements en rotation pour effectuer l'aplatissement des plis aux deux extrémités des rouleaux peuvent se faire dans le même sens ou dans des sens opposés, selon ce qui convient le mieux.
Lorsque le pliage du matériel d'emballage contre les extrémités du rouleau est terminé, le collier
F à chaque extrémité est rétracté le long du manchon E et ce dernier est tourné en arrière pour amener de nouveau toutes les pièces dans la position normale de repos, la fermeture d'extrémité du matériel d'emballage sur le rouleau étant terminée, par exemple, en fixant un joint adhésif à la main ou mécaniquement pardessus le matériel d'emballage plissé. On mentionnera qu'il n'est pas essentiel de faire tourner en arrière le manchon E jusqu'à sa position d'origine à ta fin de l'opération et si on le désire, un tel manchon peut t toujours tourner dans le même sens à des degrés égaux pour chaque opóra- tion de plissage.
Une telle disposition sera décrite en référence aux fig. 10 et 11.
Dans la variante qui vient d'être décrite, l'arbre principal C du dispositif de pliage est empêché de tourner et porte un manchon rotatif E. Dans la variante représentée à la fig. 7, l'arbre principal H du dispositif de plissage est monté dans des paliers Hl portés par l'élément de châssis A, Al, A2, de manière à pouvoir tourner dans celui-ci et le manchon E est supprimé, l'arbre lui-même effectuant les fonctions de ce manchon. Ainsi, le collier F est claveté sur l'arbre H de manière à pouvoir tourner avec celui-ci et à coulisser le long de cet arbre pour effectuer le déplacement des bras E4.
Comme il a été mentionné plus haut, la fig. 7 illustre les moyens comportant un piston de centrage agissant en coopération avec un piston semblable à l'autre extrémité pour assurer une mise en place lon- gitudinale correcte du rouleau. Dans ce but, l'arbre
H présente 'un alésage intérieur H2 à l'intérieur de l'extrémité avant duquel le piston de centrage H8 est logé.
I1 convient d'actionner ce piston par du fluide sous pression, le piston H8 étant relié à son extrémité arrière à un piston H4 coulissant dans un cylindre constitué par une partie de plus grand diamètre de l'alésage H2 de l'arbre, du fluide sous pression étant ramené à ce cylindre par l'alésage H2 dans l'arbre, les extrémités arrière des cylindres dans les alésages des arbres principaux aux deux extrémités du rouleau étant alimentées simultanément en fluide sous pression pour assurer l'opération simultanée des deux pistons de centrage.
Ainsi, lorsque le rouleau est amené en alignement avec les deux arbres principaux H et que les éléments de châssis A, Ai,
A2 ont été réglés pour s'adapter à la longueur du rouleau, du fluide sous pression est amené derrière les pistons de sorte que les deux plongeurs de centrage sont amenés en contact avec les deux extrémités du rouleau dans le tube de matériel d'emballage et effectuent la mise en place longitudinale correcte du rouleau. Le fluide sous pression est ensuite déchargé et les plongeurs reviennent à leurs positions normales de repos dans les arbres sous l'action des ressorts H5.
Le réglage fin de la position longitudinale de l'arbre H pour s'adapter à l'épaisseur du matériel d'emballage est effectué dans cette construction au moyen d'un anneau H6 qui bute contre un épaulement H7 sur l'arbre et est muni d'une came coopérante avec un galet H8 monté sur l'élément de châssis A, Al,
A2, la came et le galet étant maintenus en prise l'un avec l'autre au moyen d'un anneau à ressort H9
Les fig. 8 et 9 montrent à plus grande échelle des plaques de pliage G incorporées dans la construction de la fig. 7.
La face avant de la plaque G est plate et a une forme de secteur, les bords latéraux étant munis sur le côté arrière de nervures G3 de hauteur augmentant progressivement t à partir de l'ex- trémité large de la plaque vers l'extrémité étroite. Le côté arrière de la plaque est également muni d'une nervure centrale G4 en U destinée à recevoir entre ses branches le bord avant du bras de manivelle E4 qui a une forme de plaque. Dans cette construction de la plaque de pliage, les bords latéraux de cette plaque sont symétriques par rapport à un plan qui s'étend dans la direction du déplacement de la plaque et contient l'axe de l'arbre principal.
Une telle disposition symétrique n'est cependant pas essentielle et si on le désire les bords latéraux peuvent être inclinés inégalement sur ce plan, par exemple pour aider l'opération suivante de pliage. Dans un but similaire, le déplacement intérieur des plaques de pliage ne se fait pas nécessairement dans un plan passant par l'axe de arbre principal mais peut être biaisé de manière à être tangentiel au cercle entourant cet axe.
Les fig. 10 et 1 1 représentent schématiquement une variante de construction dans laquelle les déplacements des plaques de pliage sont réalisés par un arbre d'entraînement J tournant t de façon continue.
Cet arbre porte un pignon conique Ji engrenant avec un pignon conique Je auquel est fixée une came butant contre un galet J4 sur un levier J8 pour obliger le collier F de coulisser le long de l'arbre principal K du dispositif de pliage en vue d'actionner les bras de manivelle et les plaques de pliage. La forme de la came JS est telle qu'elle provoque le basculement des plaques de pliage vers l'intérieur pendant chaque révolution de l'arbre d'entrainement J et le retrait de ces plaques approximativement une demirévolution après qu'elles ont été basculées vers l'in térieuf.
Pendant t cette demi-révolution, avec les pla- ques dans leur position intérieure coopérante, l'arbre principal K est tourné d'un angle droit au moyen d'une roue e d'échappement K1 qui est fixée à l'arbre
K et est actionnée par une cheville K3 sur un bras de manivelle K2 calé sur l'arbre d'entraînement J.
Cet arbre J porte également une came de blocage en en prise avec un enfoncement circonférentiel de la roue d'écha ? ement Kt pour empêcher ceille-ci de tourner sauf lorsqu'elle est entraînée par le bras K2.
L'arbre principal K ne revient pas en arrière dans une. position de repos après la rétraction n des plaques de pliage mais tourne en avant d'un angle droit pendant chaque révolution de l'arbre J. Dans certains cas, on peut supprimer le mécanisme d'échappement et faire tourner l'arbre principal K aussi bien pendant le déplacement vers l'intérieur des plaques de pliage qu'après ce déplacement.
La fig. 12 montre schématiquement une autre variante de construction dans laquelle les plaques de pliage se déplacent radialement vers l'intérieur au lieu d'être basculées vers l'intérieur sur des bras de manivelle. Dans cette construction, l'arbre principal
L de l'unité de pliage porte un croisillon Li sur lequel sont montés des cylindres pneumatiques L8 espacés angulairement suivant des distances égales autour de l'axe, un pour chaque plaque de pliage.
Pour simplifier le dessin, on n'a représenté que deux de ces cylindres. Le plongeur LO de chaque cylindre pneumatique L2 porte un pivot L4 pour sa plaque de pliage L5, les directions du déplacement de ces plongeurs s'étendent dans un plan radial à angle droit par rapport à l'axe de l'arbre principal L. Chaque plaque de pliage L5 est commandze par un ressort (non représenté) de la même manière que dans les constructions précédentes.
L'arbre principal L est monté coulissant en avant à partir d'une position de repos normale dans une position opérante dans laquelle les plaques de pliage sont amenées adjacentes à l'extrémité du rouleau à emballer, après quoi les cylindres pneumatiques L2 sont simultanément ac tionnés pour r déplacer les plaques de pliage radia- lement vers l'intérieur en vue de plis le matériel d'emballage.
Lorsque ces plaques ont atteint leur position extrême intérieure, l'arbre L est t tourné d'un angle pour aplatir les plis comme il a déjà été décrit plus haut, après quoi l'arbre L est coulissé pour le ramener à sa position normale de repos et les plaques de pliage sont déplacées vers l'extérieur par leur cylindre pneumatique L2. Les déplacements nécessaires de l'arbre principal peuvent être effectués de toute manière désirée, par exemple comme dans les dispositions précédentes et, si on le désire, le croisillon L1 peut être coulissé le long de l'arbre principal L au lieu de faire coulisser l'arbre luimême.
Bien que l'on alt décrit un dispositif de pliage utilisé dans une machine d'emballage de rouleaux de différentes dimensions dans une gamme déterminée, il est clair que l'on n'est pas limité à cette utilisation.
commande des déplacements nécessaires pourras. également être effectuée autrement que pneumatiquement, par exemple hydrauliquement, mécaniquement ou électriquement.