Appareil pour la fermeture par une agrafe d'un article
L'invention concerne un appareil servant à poser une agrafe de fermeture autour d'un article. Cet appareil en particulier est adapté à la pose d'une agrafe métallique en forme de U à l'extrémité d'un sac ou d'une enveloppe souple, ou déformable, contenant un produit tel qu'un produit alimentaire.
Jusqu'à présent, les dispositifs de ce genre présen- tent un rétrécissement dans lequel l'enveloppe, le sac, ou un autre article à fermer, est introduit, en direction de l'extrémité intérieure de ce rétrécissement, jusqu'à une position où l'article est convenablement situé pour que l'agrafe puisse l'encercler. Dans certains cas, où la matière composant l'article à fermer par étranglement est peu commode à manier et difficile à introduire dans un rétrécissement, on a prévu une pince oscillante afin de faciliter la mise en place de l'article à la position voulue par rapport à une matrice de déformation de l'agrafe. Un exemple d'un appareil de ce genre est dé- crit dans le brevet E. U. A. No 2680419 et dans le brevet suisse No 371703.
Dans de nombreuses installations, il est difficile d'orienter l'orifice à fermer du sac, de l'enveloppe, ou d'un autre article à sceller, dans la position d'agrafage voulue, au moyen des dispositifs antérieurs possédant des rétrécissements fixes et mme à l'aide des dispositifs de type muni d'une pince oscillante, comme dans le brevet mentionné ci-dessus. Ces difficultés se rencontrent spécialement dans les applications où l'orifice de l'enveloppe, ou la bouche d'un sac souple, doit tre placé autour d'un tube de remplissage et resserré en dessous de ce tube, jusqu'à n'avoir plus qu'une section grandement réduite permettant à l'agrafe de l'encercler.
On peut donner comme exemple d'une telle application de scellement les sacs en matière plastique, du type utilisé pour le lait, qui sont ultérieurement expédiés en boîtes de carton ondulé. Dans de tels cas, le lait est généralement introduit à l'intérieur du sac au moyen d'un tube ou d'une buse de remplissage, dirigé vers le bas, la bouche du sac entourant ce tube ou cette buse. Plus grand est le diamètre de la buse, plus court est le temps de remplissage. Il est par conséquent déni- rable de rendre ce diamètre aussi grand que possible, ce qui nécessite de donner au sac une bouche de remplissage relativement grande.
Il devient alors difficile, sur les machines automatiques ou semi-automatiques, de mettre en place la bouche relativement grande du sac pour qu'elle entoure la buse de remplissage et qu'elle puisse, en mme temps, tre scellée à un endroit situé en dessous, mais au proche voisinage de l'extrémité libre de la buse, afin que l'on fasse un emploi optimum de la matière constituant le sac.
L'invention a pour but de fournir un appareil de fermeture muni de moyens capables de resserrer rapidement et effeotivement le col ou la bouche de l'article à sceller.
L'appareil de fermeture conforme à l'invention, pour la fixation d'une agrafe autour d'un article, comprend des moyens repoussant des agrafes successivement le long d'un chemin de déplacement en direction d'un poste d'agrafage, une matrice, située à ce poste, apte à rencontrer une agrafe pour la déformer autour d'un article, un porte-matrice supportant ladite matrice, cet appareil étant caractérisé par une pince apte à coopérer avec le porte-matrice pour délimiter avec lui un espace destiné à recevoir l'article, des premiers moyens supportant la pince avec une possibilité de déplacement, vers l'extérieur, dans une direction d'éloignement du chemin de déplacement, des seconds moyens supportant le porte-matrice avec une possibilité de déplacement vers l'extérieur, dans la direction opposée d'éloignement du mme chemin,
de sorte que l'espace disponible, entre la pince et le porte-matrice, pour recevoir l'article est relativement grand.
On donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description d'un mode de réalisation de l'invention en se reportant aux dessins annexés dans lesquels :
la fig. 1 est une vue en perspective d'un appareil de fermeture conforme à l'invention représenté en position ouverte ;
la fig. 2 est une vue de l'avant, en élévation, de l'appareil de la fig. 1 montrant une buse de remplissage et, en trait mixte, les moyens de fermeture d'un sac, le magasin des agrafes et le reste de la. structure de la fig. 1 ayant été omis pour donner plus de clarté à la figure ;
la fig. 3 est une vue de dessus, partiellement arrachée et partiellement en coupe, de l'appareil de la fig. 1 mon trant des bras représentés en traiit mixte dans leur position de fermeture ;
la fig. 4 est une vue partielle, selon 4-4 de la fig. 3 montrant un détail du bras supportant la matrice ;
la fig. 5 est une vue partielle en coupe selon 5-5 de la fig. 3 du bras portant la pince ;
la fig. 6 est une vue en coupe longitudinale selon 6-6 de aa fig. 3 ;
la fig 7 est une vue partielle en élévation montrant la plaque d'alimentatfion en agrafes ;
la fig. 8 est une vue partielle en coupe selon 8-8 de la fig. 3 du bras portant la pince, mais les deux bras étant dans leur position de fermeture ;
la fig 9 est une vue en élévation de l'extrémité de l'appareil de la fig. 1 ;
la fig. 10 est une vue en partie schématique du cir- cuit de tuyauterie ;
la fig. 11 est une vue partielle en élévation d'un sac en matière plastique avec une agrafe de fermeture.
On se référera d'abord à la fig. 2 qui montre un mode de réalisation préféré de l'invention coopérant avec une buse de remplissage, dirigée vers le bas, désignée par la référence générale 1, et avec une paire d'éléments de serrage opposés 10 qui maintiennent, de façon dé tachable, la bouche du sac à sceller sur la buse 1. Celle- ci et les éléments de serrage 10 sont représentés en trait mixte puisqu'ils ne font pas partie de l'invention. Il est entendu que les éléments de serrage 10 peuvent tre disposés sur des pivots appropriés quelconques pour pouvoir osciller dans une direction de rapprochement et d'éloignement de la buse 1, comme on l'a indiqué sur la fig. 2.
L'appareil comprend un cylindre à air désigné par la référence générale 2, de diamètre relativement grand, qui fait corps avec une bride 3 s'étendant vers le haut (fig. 1) grâce à laquelle 1'appareil peut tre fixé à une struc- ture voisine telle que calle visiMe en 4 sur la fig. 6. A l'extrémité arrière du cylindre 2 sont solidement fixés des supports allongés supérieur et'inférieur 6 et 7 entre lesquels une pa-re de bras, ou de pinces, désignés par les références générales 8 et 9 sont montés pivotants.Entre les supports 6 et 7 s'étend un pivot 11 autour duquel les deux bras 8 et 9 sont capables {d'osoiDler-(fig. 6).
Les extrémités voisines des bras 8 et 9 ont une épaisseur réduite de façon qu'eues puissent tre logées dans l'espace existant entre les supports supérieur et inférieur 6,7 (voir fig. 9). On notera qu'à cet endroit le support infE- rieur 7 est quelque peu plus grand, en longueur, que le support supérieur 6. De cette façon, ce support inférieur 7 peut soutenir une fraction considérable du poids des bras 8 et 9 pendant leur déplacement.
A l'extrémité du cylindre 2 opposé au pivot t 11, se trouve une autre paire'de supports supérieur et inférieur,
13 et 14'respectivement, fixés au cylindre 2, entre lesquels les extrémités libres des bras 8,9 sont susceptibles de coulisser. B est préférable, dans est but de but frottement, que les faces opposées des supports. supé- rieur et inférieur 13,14 soient pourvues de garnitures
13', 14'sen tétrafquoroéthylène (connu dans le oommerce sous le rlom dte Téflon ) ou d'une matière antifric , tion analogue (fig. 2, non visible sur afin. 1).
A une extrémité des supports'inférieur et supérieur
13,14, est monté pivotant, par une de ses extrémités, un cylindre à air 15 allongé, et aux extrémités opposées des mmes supports est monté pivotant un cylindre à air siimilai're 16. Les autres extrémités des cylindres 15,16 , sont réunies respectivement aux bras 8,9, ainsi qu'on n le voit mieux sur les fig. 1 et 3, afin de pouvoir manoeuvrer ces bras ainsi qu'on {'expliquera plus loin de façon détaillée.
La tige de piston 17 du cylindre à air 15 est articulée , sur le bras 8 et la t ge de piston 18 du cylindre 16 est articulée de la mme façon sur le bras 9. On notera que les extrémités des bras 8,9, opposées au pivot 11, se déplacent l'une vers l'autre quand les vérins 15,16 sont rétractés et s'éloignent l'une de l'autre quand les mmes vérins sont dilatés.
En comparaison de la technique antérieure, ceci constitue un dispositi± à sdouble pinoe .
Les supports supérieur. et mférieur 13,14 sont fermement fixés par dos vis ou des moyens similaires à l'extrémité du cylindre à air 2 qui est opposée à l'extré- mité qui supporte le pivot 11 (voir fig. 6). De cette fa- çon, la totalité de l'appareil est supportée par le cyl'n- dre à air principal 2 qui est, à son tour, solidement fixé à la structure voisine 4.
Le bras 8 est pourvu à son extrémité extérieure d'une matrice 20 qui pénètre à l'intérieur d'un évidement re lativement profond òrmé dans ce bras 8 (f ! g. 3). Un évidement peu profond, ménagé extérieurement à la ma tri-ce 20, reçoit une plaque de garde 21 (fig. 1) qui sert non seulement à retenir la matrice 20 en place mais qui est conformée le long de sa tranche supérieure de manière à définir une partie d'un étranglement qui reçoit l'article à sceller quand les bras 8,9 occupent deurs positions intérieures ou voisines.
L'extrémité extérieure du bras 9 a, dans l'ensemble, une forme complémentaire à colle de l'extrémité exté- r-eure Idu bras 8. Elle présente un orifice 23 dans lequel est emmanchée à la presse une cheville 24 fabriquée de préférence en métal dur (fig. 3). Quand les bras 8,9 occupent leurs positions intérieures, la cheville 24 pé- nètre dans un trou 25 prévu dans l'extrémité extérieure du bras 8. On remarquera que la cheville 24 a une ex trémité tronconique (fig. 3 et 8) qui lui permet de s'intro- duire facilement dans le trou 25. Toutefois, lune partie de la oheville 24, en sa) iMie par rapport au bras 9, est cylindrique.
De cette façon, quand cette partie cylindrique pénètre dans le trou 25 du bras 8, une solide liaison est créée entre les bras 8 et 9, les surfaces adjacentes de ces bras étant engagées ensemble comme on le voit sur la fig. 10.
A proximité de leurs extrémités extérieures, les bras 8 et 9 présentent, respectivement, des gorges 26,27 qui coopèrent avec un canal le long duquel des agrafes 31, en forme de U, sont poussées en direction de la matrice 20 (fig. 3).
Afin d'alimenter en agrafes 31 le mécanisme décrit ci-dessus, til existe un faFil 30 (fig. 1 et 7) qui s'étend vers'le haut, sur lequel un nombre relativement grand d'agrafes peuvent tre emmagasinées et descendre par gravité'le long de ce rail 30 en direction du support aUongésupérieur 13. Ce dernier, ainsi que sa garniture 13', sont encoches en 36 pour donner passage aux agrafes 31 et leur permettre d'arriver à l'intérieur d'une pla- que d'alimenibabion 32 qui est fixée au cylindre 2 et qui présente une ouverture 33, rectangulaire dans l'ensemble, destinéeàlesrscevok(fig. 3).
L'agrafe 31 la plus inférieure se trouvant sur le rail 30 peut pénétrer dans l'ou- verture 33 et, de là, dans un canal d'alimentation 34 formé dans la plaque d'alimentation 32. A cette dernière sont attachés les supports supérieur et ultérieur 13 et 14, respectivement, comme on le voit sur la ìg. 6. Le canal 34 est disposé dans la plaque 32 avec une légère incli- naison sur l'horizontale, comme on le voit sur la fig.
7.
Les moyens permettant de diriger successivement les agrafes 31 pour les faire coopérer avec la matrice 20 comprennent un poussoir allongé 35 qui est fixé, par son extrémité intérieure, au piston 37 du cylindre 2 (fig.
6) et qui pénètre, par son extrémité extérieure, dans la plaque d'alimentation 32, elle-mme rigidement fixée au cylindtre 2. Un ressort 52 repousse le piston 37 en direc tison de l'extrémité d'alimentation en pression du cylindre 2. Le poussoir 35 est susceptible d'accomplir un mouvement alternatif le long de la plaque d'alimentation 32 et des gorges 26,27 ménagées dans les bras 8,9, à la suite d'une admission d'un fluide tel que l'air à l'extré- mité du cylindre 2 voisine du'pivot 11. Le circuit des canalisations d'air sera décrit plus loin en référence à la fig. 10. Le canal qui reçoit les agrafes et qui. est défini par 10.
Le canal qui reçoit les agrafes et qui est défini par les gorges 26,27 des bras 8 et 9, respectivement, est en alignement avec. le canal d'alimentaition 34 creusé dans la plaque d'alimentaihnon 32. De cette façon, le poussoir 35 dirige une agrafe 31 depuis l'ouverture 33 de la plaque 32 le long des gorges 26 et 27 jusqu'à da mettre en position de coopération avec la matrice 20.
Quand ilos bcas 8 et 9 occupent lleurs positions inté- rieures ou voisines, les parties ides gorges voisines 26,27 restreignent Ja maitiière à sceller à l'intémeur d'une surface relativement petite, de soute qu'une agrafe 31 peut l'encercler et tre elle-mme serrée étroitement autour de cette matière. Les détails de la coopération de l'agrafe avec la matrice ne seront pas décrits ici puisqu'ils se trouvent déjà dans les brevets E. U. A. No 3210835 et ? 3239926.
On remarquera que l'agencement particulier des bras 8,9 décrit ici est extrmement important car il offre un support rigide à la matrice 20 pour lui permettre de résister à la focce'relativementgrandedupoussoir 35 et il autorise en mme temps le pivotement, vers l'extérieur, des bras 8 et 9 qui offre un espace suffisant à un opératour pour placer convenablement la bouche du sac sur la buse de remplissage.
Une des caractéristiques importantes procurant ce résultat est l'existence du pivot unique 11 autour duquel oscillent les deux bras 8 et 9. On notera que l'axe du cylindre à air 2, du pivot 11, ainsi que la ligne d'action du poussoir 35, se trouvent. tous dans un mme plan.
Si l'on utilisait deux pivots espacés, la force du pous- soir 35 tendrait à repowsser les bras 8, 9 à l'extérieur pendant la. déformaition de l'agrafe 31 et il en résulterait une structure instable. Grâce à l'agencement représente, la résistance à la force du poussoir 35 se traduit par une tension des bras 8,9. Il n'existe aucun risque de voir se développer un couple qui tendrait à écarter les bras l'un de l'autre pendant l'opération de fermeture du sac.
Un autre avantage apporté par la disposition particulière des bras 8,9 réside dans la coopération de la cheville 24, qui oblige les bras 8,9 à se comporter comme une unité,de sorte que, non seulement la résistance des deux bras est disponible pour, supporter la force du poussoir 35, mais on obtient aussi un alignement parfait du chemin de déplacement de l'agrafe 31 et de la matrice 20. On notera que, comme tes deux bras 8,9 sont mobi- les, il est extrmement important qu'ils'soient ramenés à une position repérée prédéterminée en alignement avec l'axe du cylindre 2, au moment où a lieu l'opération d'agrafage.
Ainsi'qu'on le'voit mieux. sur'les fig. 3 et 8, les ex trémités extérieures des bras 8,9 ont des surfaces portantes 56,57 respectivement voisines du trou 25 de la cheville 24. Quand les bras occupent leurs positions intérieures, les surfaces 56,57 sont en appui l'une contre l'autre. Dans le cas où l'un des bras 8,9 atteint sa po, sition intérieure avant l'autre, il est automatiquement cen tré par rapport au chemin de déplacement de l'agrafe par la plaque d'alimentation 32, dont'les. tranches oppo- sées 58,59 sont aptes à arrter les faces intérieures 60, 61 des bras 8,9.
Quand ceux-ci sont convenablement centrés à leurs positions intérieures ou voisines, un jeu de 0,05 à 0,10 mm environ existe entre les extrémités 58,59 de la plaque 32 et Aes surfaces 60,61 des bras 8,9 (fig. 3).
Afin de faciliter le resserrement de la matière oom poant 1'ar. tidle a sceLlr, i. l existe une pavre de plaques de garde supérieure et inférieure 38,39, respectivement montées à l'extrémité extérieure du bras 9 (fig. 1). Ces plaques de garde glissent'sur les faces'opposées de la partie extrme du bras 8 voisine de la matrice 20 lorsque les bras 8,9 se déplacent vers leurs positions inté rieures. Cet agencement aide à maintenir la matrice 20 dans un plan central horizontal passant à travers le cylindre 2. Les tranches tournées vers l'intérieur des plaques de garde 38,39 sont profilées pour aider à les- serrer la matière à agrafer dans l'espace relativement petit ménagé entre les gorges 26,27 du bras 8,9, respectivement.
On peut voir sur la fig. 10 un schéma qui peut tre adopté pour le circuit des canalisaftions du mécanisme lorsqu'on utilise de l'air comme fluide sous pression.
Une ligne d'alimentation 40 est réunie, pair un raccord en T 41, à un régulateur 42 à'partir duquel'l'air est dirigé dans deux canalisations 43,44 qui'alimentent les extrémités basse pression des vérins 15,. 16 de manoeu- vre des bras. Le régulateur 42 est réglé à une pression n relativement basse, par exemple 0, 11 kg/cm2 de sorte que la pression qui règne dans les lignes 43,43 peut tre substituée à un ressort de rappel maintenant les bras 8,9 dans'une position normalement ouverte, comme on le voit sur la fig. 1.
Le raccord 41 est également réuni par une canali , satin 45 à des valves à trois voies 46,47. La valve 46 est manoeuvres par un so' ! énoïde 53 et elle est raccordée à des lignes 48,49 qui dirigent l'air sous pression vers les extrémités haute'pression des vérins 15,16 manoeu- vrant les bras ; à la suite de l'ouverture de la valve 46, les bras 8,9 sont simultanément repoussés jusqu'à leurs positions intérieures ou voisines.
La valve 47, qui alimente, par l'intermédiaire d'une canalisation 54, l'extrémité correspondante du cylindre 2 manoeuvrant le poussoir est du type comprenant une valve pilotée (non représentée), alimentée par une canalisa- tion 50, raccordée à l'orifice d'évacuation de la valve 46.
Après manoeuvre de la valve 46, l'élément pilote de la valve 47 est actionné et, après une temporisation relativement courte, il ouvre cette valve qui permet aux bras 8,9 d'atteindre leur position la plus intérieure.
Afin de vider le cylinfdre 2 aussi rapidement que possible, après sa course de travail, une valve à échappement rapide 51 est montée sur la canalisation 54 qui l'alimente. La valve 51 a pour rôle de mettre le cylindre 2 à l'atmosphère, comme on l'a représenté schématiquement sur la fig. 10, aussitôt qu'une baisse de pression se produit dans la canalisation 54. Ceci permet au ressort 52 du cylindre 2 (ig. 6) de ramener le poussoir 35 à partir de l'agrafe 31, avant que les bras 8,9 se déplacent vers leurs positions extérieures sous l'effet de la pression plus faible fournie par le régulateur 42.
Ceci est important étant donné que le frottement entre l'agrafe 31 et la matrice 20 sera. t suffisant pour opposer une résistance au déplacement vers l'extérieur des bras 8,9 si une fo ; rce tait apiliquee a 1'agrafe au moment où ces der niers commencent à se déplacer vers l'extérieur pour libérer l'article qui a déjà été soelle.
On peut voir que la structure décrite ci-dessus est suffisamment souple pour permettre à l'opérateur de mettre en position la bouche d'un sac de lait ou d'un article analogue en position convenable en vue de sa fermeture.
En mme temps, cotte structure est suffisamment ro- buste pour résister aux forces relativement grandes dé veloppées pendant l'opération d'écrasement de l'agrafe.