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Procédé pour l'emballage d'articles divers à l'aide d'un film plastique étirable et machine pour la réalisation dudit procédé
La présente invention concerne l'emballage d'articles divers particulièrement sensibles à la compression, à l'intérieur d'une feuille de film plastique étirable à froid.
Il est déjà connu d'utiliser des films plastiques étirables pour l'emballage d'articles divers. De façon avantageuse, un tel film plastique vient parfaitement en contact avec les articles emballés, ce qui rend inutile l'utilisation de machines d'aspiration, nécessaires pour obtenir ce genre d'adhérence parfaite lorsqu'on utilise d'autres types de film. Les films étirables peuvent également remplacer, dans de nombreuses applications, les films thermorétractables qui, par exemple, présentent le gros inconvénient de ne pouvoir être utilisés pour l'emballage d'articles qui peuvent être détériorés par la chaleur. En effet, l'opération d'échauffement du film pour obtenir le retrait de celui-ci provoque également l'échauffement de l'article à emballer.
Au contraire, les films du type étirable adhèrent davantage aux articles par suite de leur propriété particulière appelée"mémoire élastique", que du fait du phénomène de retrait thermique.
Selon le principe de ladite propriété, un film préalablement étiré, par exemple dans le sens longitudinal, lorsqu'il est libéré de la force d'étirage, reprend pratiquement les mêmes dimensions qu'il avait avant l'étirage.
Cependant, un film du type étirable présente l'inconvénient de ne pouvoir être utilisé pour envelopper des articles sensibles à la compression, même à une compression aussi faible que celle appliquée par
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les films du type étirable du fait de la mémoire élastique. Ceci est valable, par exemple, pour les fruits périssables, tels que certaines espèces spéciales de raisin, des figues, etc., ainsi que pour d'autres produits alimentaires et différents produits mous.
Le brevet US-A-4 219 988 décrit une machine d'emballage qui effectue l'emballage de produits sans les faire entrer en contact avec le film, étant entendu que le film utilisé est du type thermorétrécissable ; il exige, par conséquent, un traitement thermique subséquent pour pouvoir être contracté étroitement ou fermement autour des produits, ce qui fait intervenir les inconvénients précédemment mentionnés.
Le brevet US-A-3 589 091 décrit une machine d'emballage dans laquelle on fait usage d'un film du type étirable, doté d'une mémoire élastique, mais les diverses étapes d'étirage du film, d'insertion dans celui-ci de l'article à emballer, formation d'un emballage en forme de tube et/ou le scellage/coupe dudit emballage s'effectuent en série, une opération à la fois. Par conséquent, l'appareil décrit dans le brevet en question se révèle être très lent et encombrant.
Le problème, sur la solution duquel repose la présente invention, résidait, par conséquent, dans la mise au point d'un procédé d'emballage utilisant un film du type étirable, qui fût moins onéreux, plus rapide et plus fiable par le fait de se satisfaire pour sa mise en oeuvre d'un appareil plus simple et plus petit.
Le problème ainsi posé a reçu sa solution, conformément à la présente invention, par un procédé d'emballage qui comprend les étapes décrites dans la revendication 1.
L'invention a encore pour objet une machine permettant d'entreprendre le procédé d'emballage précité, machine qui comprend les éléments décrits dans
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la revendication 2.
Les avantages de la présente invention peuvent être résumés comme suit : vitesse de fonctionnement supérieure, étant donné que l'étirage, le scellage, la coupe et le transport d'éléments sont intégrés et qu'un petit nombre d'éléments intervient dans les opérations précitées, de même qu'une pièce plus petite suffit à abriter la machine d'emballage.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Fig. 1 est une vue en perspective d'une machine à emballer suivant la présente invention ;
Fig. 2 est une vue de dessus de ladite machine ;
Fig. 3 est une vue de côté des dispositifs d'étirage du film et du dispositif de soudure transversale de celui-ci, et
Fig. 4 est une vue, à plus grande échelle, simplifiée et détaillée montrant la séparation du film double dans la zone du dispositif de mise en forme.
On a représenté en Fig. 1 la machine d'emballage suivant la présente invention qui comprend principalement un rouleau d'alimentation 1 pour une bande de film 2 repliée sur elle-même suivant l'axe longitudinal 3, un dispositif de mise en forme 4 prévu pour transformer le film replié 2 en un emballage ouvert en forme de prisme 5, un dispositif d'alimentation 6 conçu pour approvisionner, vers l'intérieur de l'emballage en forme de prisme 5, les articles à emballer déjà conditionnés dans un conteneur 7 sensiblement en forme de prisme, un dispositif d'étirage 8 conçu pour étirer longitudinalement ledit film 2 pendant la phase transformant un film plat en un emballage prismatique 5,
un dispositif de soudure 9 pour
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former par une jonction soudée les faces ouvertes de l'emballage en forme de prisme 5, et un dispositif de coupe 10 propre à séparer le conteneur déjà empaqueté 7 du reste du film 2.
Le rouleau d'alimentation 1 peut être d'un type quelconque, mais il est de préférence conçu afin de reposer sur deux rouleaux parallèles 11 et 12 dont les axes sont eux-mêmes parallèles à la direction de déplacement des objets à emballer. Le déroulement du rouleau 1 est assuré par un dispositif motorisé qui soumet le film 2 à une traction pendant toutes les étapes du procédé jusqu'à l'achèvement de la phase de soudure. L'entraînement motorisé du rouleau 1 peut être accompli par un procédé quelconque, la description de sa réalisation n'est donc pas mentionnée ici.
Le film 2, qui est un film du type étirable, est replié sur lui-même suivant l'axe longitudinal 3, la largeur du film étant ainsi réduite de moitié. Du fait de cette caractéristique, le film 2 est transformé en deux lés superposés 21 et 22 afin d'atteindre le dispositif de mise en forme 4 de la façon la plus appropriée, comme cela va apparaître dans la description ci-après.
Avant d'atteindre le dispositif de mise en forme 4, le film 2, qui se déroule à partir du rouleau 1, passe sur un premier rouleau libre 13 puis s'abaisse pour passer sous un rouleau de transmission 14 d'où il remonte pour s'enrouler autour d'un second rouleau libre 15. Le rouleau inférieur 14, en association avec les rouleaux libres 13 et 25 et par d'autres moyens techniques (non représentés ici par souci de simplification), maintient constamment le film 2 sous légère tension pendant la phase de déroulage de ce dernier.
Le dispositif de mise en forme 4 comprend
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principalement un tube métallique en forme de"U"dont les bras 43 et 44 sont situés respectivement au-dessus et au-dessous du plan de glissement 62 du conteneur 7. Le dispositif de mise en forme 4 est placé suivant un angle de 450 par rapport à l'axe de déroulement du film 2. Du fait que l'axe d'avancement du film 2 est perpendiculaire à la direction d'alimentation du conteneur 7 à emballer, le dispositif de mise en forme 4 est disposé selon un angle de 450 par rapport audit axe d'avancement.
La partie incurvée 42 du dispositif de mise en forme 4, c'est-à-dire la partie en forme de coude reliant la paire de bras parallèles 43 et 44 dudit dispositif de mise en forme, est alignée et placée dans une position correspondant à celle du bord 3 du film 2 replié sur lui-même, de sorte que la courbe de la partie en forme de coude 42 produit un effet d'écartement sur le rebord 3.
La région en forme de coude 42 sert également de point d'appui pour le changement de direction vers l'avant du film 2. En fait, le lé supérieur 21 du film 2, sous l'action du dispositif d'étirage 8, lorsqu'il arrive à la région en forme de coude 42, tourne à angle droit dans le sens de l'avancement, et la même opération se répète pour tous les points du lé 21 du film lorsqu'ils atteignent les points correspondants du bras horizontal 43 du dispositif de mise en forme 4. Un changement de direction similaire se produit pour le lé inférieur 22 du film 2 replié sur lui-même sur le bras horizontal 44.
Les dimensions et le rayon de courbure de la région en forme de coude 42 sont choisis en fonction de l'épaisseur du conteneur 7, où sont placés les articles à emballer. La distance entre les bras parallèles 43 et 44 du dispositif de mise en forme 4 doit être telle qu'elle permette au conteneur 7 de passer facilement et
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rapidement entre ceux-ci. Les extrémités libres 45 et 46 des bras 43 et 44 sont fixées sur une paroi latérale de la machine à l'aide de crochets de fixation 47 et 48 décrits en détail en référence à la Fig. 4. De cette façon, le dispositif de mise en forme 4 est monté de façon rigide dans la position la plus appropriée et suivant l'angle optimal pour assurer le déroulement de l'opération d'emballage dans les meilleures conditions.
Dans certains cas particuliers, lorsque la force d'étirage appliquée par le dispositif 8 sur le film 2 est très élevée, il peut être avantageux de prévoir également un dispositif de renfort pour supporter la zone coudée 42. Ce dispositif peut être réalisé, par exemple, à l'aide d'une barre horizontale placée entre la zone coudée 42 et la paroi latérale de la machine de façon à ne pas gêner le déroulement du film 2 et le mouvement d'avancement.
Le dispositif de mise en forme 4 peut être réalisé à partir d'un matériau quelconque possédant un coefficient faible de friction par rapport au film 2.
L'acier inoxydable est particulièrement bien adapté, mais d'autres matériaux peuvent aussi bien permettre au film du type étirable de glisser facilement sur la surface du dispositif de mise en forme 4. Afin de pouvoir réaliser correctement l'opération d'emballage, il est important que le film 2 atteigne le dispositif de mise en forme 4 suivant un parcours correspondant au plan médian du dispositif de mise en forme 4. Il est facile de se conformer à cette contrainte à l'aide d'un dispositif de commande d'élévation, bien connu et non représenté sur le dessin. Grâce à cette précaution, le film 2 glisse symétriquement par rapport au dispositif de mise en forme 4, d'où il résulte que le lé supérieur 21 et le lé inférieur 22 du film 2 suivent un parcours identique autour des bras 43 et 44 du dispositif de mise
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en forme 4.
La parfaite symétrie du mouvement d'avancement des deux lés du film qui est soumis de façon constante à l'action du dispositif d'étirage 8 donne l'assurance qu'il ne peut se produire de déformation du film 2 lorsqu'il est étiré.
Grâce au mouvement de glissement sur le dispositif de mise en forme 4 et au changement de direction à angle droit du sens d'avancement du film 2, le lé supérieur 21 de ce dernier est retourné, de sorte que sa face, qui était tournée vers le haut jusqu'à sa position de rencontre avec le bras 43 du dispositif de mise en forme 4, est tournée vers le bas à partir de ladite position. En même temps, le lé inférieur 22 du film 2 est également retourné, de sorte que sa face, qui était tournée vers le bas, est orientée vers le haut à partir de ladite position.
La longueur des bras 43 et 44 du dispositif de mise en forme 4 doit être choisie de façon à pouvoir s'adapter facilement aux films étirables ayant les largeurs standard les plus courantes.
Le dispositif 6 d'alimentation des conteneurs 7 à emballer comprend principalement un convoyeur à bande 61 pour transporter les conteneurs 7 jusqu'à une table 62 placée horizontalement dans une position intermédiaire entre les bras 43 et 44 du dispositif de mise en forme 4. Afin de transférer les conteneurs 7 sur le convoyeur à bande 61, on peut utiliser un type de convoyeur quelconque, par exemple des convoyeurs à rouleau, ou d'autres transporteurs simples. De préférence, le convoyeur à bande 61 fonctionne de façon intermittente afin d'assurer une parfaite synchronisation avec les étapes suivantes de l'opération d'emballage.
Ce mouvement intermittent peut être obtenu par un dispositif de motorisation adéquat du convoyeur 61 ou au moyen d'une barre d'arrêt pour immobiliser un
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conteneur 7 sur le convoyeur 61 et qui se relève pour permettre au conteneur d'avancer uniquement au moment choisi en fonction de la synchronisation de l'opération.
Afin d'assurer un positionnement parfait du conteneur 7 par rapport au centre du dispositif de mise en forme 4, sur la face supérieure du convoyeur à bande 61, il est prévu une paire de rebords parallèles (non représentés sur le dessin dans un souci de simplification). Lesdits rebords sont équipés d'un dispositif micrométrique conçu pour commander leur écartement et pour fournir un ajustement parfait de cet écartement par rapport à la dimension des conteneurs 7 utilisés durant l'opération d'emballage. Il va de soi que les dimensions et formes des conteneurs 7 dépendent de celles des articles à emballer. Il est préférable que les conteneurs 7 soient réalisés à partir d'un matériau suffisamment rigide pour supporter sans déformation importante la pression exercée par le film étirable lorsque celui-ci se rétracte sous l'effet de la mémoire élastique.
De préférence, les conteneurs 7 sont des boîtes de forme rectangulaire et, si nécessaire, munies d'ouvertures prévues pour laisser voir leur contenu ou laisser passer l'air avant emballage.
Les dimensions des conteneurs 7 peuvent varier, à condition qu'elles restent dans les limites permises par le dispositif de mise en forme 4. En particulier, la dimension la plus petite des conteneurs 7 devra être inférieure à l'écartement des bras 43 et 44 du dispositif de mise en forme 4, en tenant compte également de l'épaisseur de la table 62. Comme on peut le voir, la taille du dispositif de mise en forme 4 peut être choisie en fonction de celle des conteneurs 7, toujours en tenant compte du fait que, pour une certaine dimension du dispositif de mise en forme, toute une série de conteneurs 7 peut être utilisée, ceux-ci ayant
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des dimensions compatibles avec celles du dispositif particulier de mise en forme.
Si par exemple, l'écartement entre la paire de bras 43 et 44 du dispositif de mise en forme 4 est de 90 mm, et que l'épaisseur de la table 62 est de 5 mm, l'épaisseur des conteneurs 7 peut être de l'ordre de 10 à 80 mm.
Une fois que le conteneur 7 a été transféré sur la table 62, sa face avant est placée à l'intérieur de l'espace ouvert en forme de prisme 5. Un poussoir mobile 63 (représenté sur la Fig. 2), qui était immobilisé jusqu'à ce stade dans l'espace compris entre le convoyeur 61 et la table 62, se relève et pousse le conteneur 7 tout le long du parcours depuis la phase d'emballage dans l'espace ouvert en forme de prisme 5 jusqu'à ce que ledit conteneur atteigne le dispositif de soudure 9. Le poussoir 63 peut être remplacé par un autre dispositif quelconque, par exemple par un dispositif adapté pour déplacer la table 62 de la même manière, de telle sorte que le mouvement d'avancement du conteneur 7 tout le long du parcours jusqu'au dispositif de soudure 9 soit assuré par le déplacement de la table 62.
Le mouvement du poussoir 63 est commandé par un système électronique prévu pour commander les opérations de synchronisation de l'ensemble de la machine. Ledit dispositif électronique étant connu en lui-même, une description détaillée de ce dernier n'a donc pas été faite. La course du poussoir 63 s'arrête lorsque l'extrémité avant du conteneur 7 vient au contact de la barre transversale de serrage des extrémités des lés 21 et 22 du film 2. Lesdits lés ont été assemblés au cours de l'étape précédente de soudure. Une fois que le conteneur 7 est entré en contact avec les barres transversales 81,82 ou 83,84 portant les plaques de soudure, le poussoir 63 revient automatiquement à sa
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position de départ, passant au-dessous du plan 62 où il est prêt à se relever pour pousser le conteneur suivant 7.
La taille du dispositif de fonctionnement du poussoir 63 est choisie de façon que celui-ci ne gêne pas le dispositif de mise en forme 4 ou d'autres éléments de la machine au cours de ses déplacements dans l'emballage 5 en forme de prisme ouvert.
Le dispositif d'étirage 8 comprend essentiellement deux paires de barres 81,82 et 83,84 positionnées transversalement par rapport au sens d'avancement des articles 7 à emballer. Pour chaque paire de barres, la première barre (81,83) est située au-dessus du plan de déplacement vers l'avant du film 2, alors que la seconde (82,84) est située au-dessous dudit plan. L'écartement entre les barres de chaque paire n'est pas fixe puisque ces barres peuvent se déplacer soit en se rapprochant l'une de l'autre, soit en s'écartant, pendant le fonctionnement de la machine.
Ledit mouvement des barres de chaque paire, qui peuvent soit se rapprocher, soit s'écarter, ainsi que le déplacement horizontal des deux paires de barres sont commandés à l'aide d'un dispositif qui sera décrit plus loin et qui est, à son tour, commandé par un dispositif électronique de fonctionnement de l'ensemble de la machine.
Tel que représenté en Fig. 2, chaque paire de barres transversales (81,82 et 83,84) possède une extrémité libre alors que l'extrémité opposée est reliée à l'un des deux supports mobiles 85,86 comprenant également une partie du dispositif d'étirage du film, ces paires étant montées sur des parois opposées de la machine. Chacun desdits supports mobiles est commandé par un moteur adapté entraînant chaque support le long des parois de la machine suivant le parcours dessiné en Fig. 2 entre les points A et B, en effectuant un
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mouvement alternatif.
Au cours du mouvement du point B vers le point A, le support mobile 85 entraîne avec lui la paire de barres de soudure 81,82 en position ouverte, c'est-à-dire ces barres 81 et 82 étant en position écartée, de sorte qu'elles peuvent librement franchir la paire de barres 83,84 (en position fermée) qui, sous l'action du support mobile 86, se déplacent en même temps dans le sens opposé du point A vers le point B. Lorsque les deux barres 81,82 arrivent au point A, elles reçoivent un ordre, donné par le système central de commande électronique, qui provoque le rapprochement desdites barres. Lorsque les deux barres arrivent au contact l'une de l'autre, elles saisissent le film 2 placé entre elles en le bloquant de façon uniforme et sur la totalité de la largeur de celui-ci.
Pendant le mouvement du support mobile 85 du point A au point B et de la paire de barres 81,82 qui sont fixées sur ledit support, le film 2 est soumis à l'opération d'étirage, de façon à permettre d'utiliser ultérieurement la mémoire élastique de celui-ci, au cours des opérations d'emballage du conteneur 7.
L'étirage est réalisé en commandant de façon appropriée le rapport entre la vitesse transversale de déplacement du support 85 ou 86 du point A au point B et la vitesse d'alimentation du film 2 à partir du rouleau 1. Ladite commande peut être réalisée de façon connue sur les moteurs d'entraînement de déroulage du rouleau 1 et d'entraînement du mouvement des supports 85 et 86.
Le dispositif de soudure 9 comprend deux plaques de soudure 91, 92 et 94,95 placées respectivement à l'intérieur des paires de barres 81,82 et 83,84 du dispositif d'étirage décrit ci-dessus, et comprend également le dispositif de soudure longitudinal par vibrations 99 monté juste en avant du point A sur le côté de la machine opposé à celui le long duquel se
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déplace le bord 3 où le film 2 est replié sur lui-même.
De ce fait, le dispositif de soudure par vibrations 99 est placé sur le côté des rebords les plus extérieurs du film 2 et agit pour souder ces deux rebords pendant qu'ils se recouvrent mutuellement. Le dispositif de soudure comprend un bloc chauffant vibrant sous l'action d'un vibrateur, comme par exemple un vibrateur magnétique, avec une fréquence de vibrations de l'ordre de 4000 à 6000 oscillations/minute. Un tel type de vibrateur est décrit, par exemple, dans le brevet américain nO 3 787 257 et il n'est pas nécessaire de le décrire ici.
Suivant la Fig. 3, la structure du dispositif d'étirage 8 ainsi que celle du dispositif de soudure 9 de la machine suivant la présente invention seront décrites plus en détail ci-après. Le dispositif de soudure comprend également un outil de coupe 10 pour séparer le conteneur 7 (déjà emballé) du reste du film 2. La Fig. 3 montre le support mobile 85 qui présente sensiblement la forme d'une fourche et dont les barres 81 et 82 du dispositif d'étirage 8 sont montées entre les branches 85', 85"de la fourche. Lesdites barres sont munies à leur extrémité d'un trou taraudé prévu pour recevoir la tige filetée 87 qui est mise en rotation sous l'action du dispositif de commande électronique de la machine. La rotation de la tige filetée 87 dans l'une ou l'autre direction provoque l'écartement ou le rapprochement des barres 81 et 82.
Sur la face interne de la barre 81, c'est-à-dire sur la face opposée à la barre 82, sont fixées les deux plaques de soudure 91, 92 qui sont parallèles l'une par rapport à l'autre et séparées l'une de l'autre pour former un évidement 93. De la même façon, la barre 82 porte les plaques de soudure 94 et 95, séparées l'une de l'autre pour former un évidement 96. Toutes les plaques de
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soudure sont reliées à une résistance électrique qui provoque leur échauffement au cours de la phase de soudure.
L'intérieur de la barre 81 reçoit également la lame 101 du dispositif de coupe, celui-ci occupe en fait la presque totalité de la longueur de la barre 81. Le bord coupant de ladite lame pénètre dans l'évidement 93 et, comme indiqué sur la partie éclatée du schéma de la Fig. 3, il est situé à environ 5 mm au-dessus de la face inférieure des plaques de soudure 91, 92 entre lesquelles se trouve la lame. Les plaques 91 et 92 sont fixées à la barre 81 à l'aide de goujons 97 qui sont montés de façon à pouvoir glisser à l'intérieur de la barre. Autour de chaque goujon 97 est monté un ressort de compression 98 propre à maintenir les plaques 91 et 92 éloignées d'environ 1 cm de la face intérieure de la barre 81.
De cette façon, lorsque les plaques 91, 92 sont mises au contact des plaques 94,95 par le mouvement de rapprochement des barres 81, 82, les ressorts 98 sont comprimés de sorte que les goujons 97 pénètrent dans la barre 81 et le bord coupant de la lame 101 dépasse la face inférieure des plaques 91 et 92 pour pénétrer dans l'évidement 96 prévu entre les plaques sous-jacentes 94 et 95. Grâce à cette dispositif, la lame 101 peut couper le film pendant que celui-ci est maintenu entre les plaques de soudure. Lorsque l'ensemble mobile 85 avec la paire de barres 81 et 82 atteint la position A, il vient en contact avec un contacteur à balai capable d'émettre des impulsions électriques nécessaires aux plaques de soudure 91 et 92 montées sur ladite paire de barres.
Sous l'action des impulsions électriques, les plaques de soudure soudent ensemble les bandes d'extrémité 21 et 22 du film 2 se recouvrant mutuellement, pour former ainsi une paire de nervures de soudure parallèles, espacées l'une par
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rapport à l'autre. Grâce au rapprochement mutuel des barres 81 et 82 et des plaques correspondantes, au cours de l'étape d'étirage du film, la lame 101 montée à l'intérieur de la barre 81 est prévue pour dépasser les plaques 91 et 92 et pour entrer entièrement dans l'êvidement 96, séparant ainsi le film entre les deux zones de contact entre les plaques de soudure ; de cette façon, les rebords de soudure formés par l'action conjointe desdites plaques sont séparés l'un de l'autre par la ligne de coupe de la lame 101.
En particulier, grâce à ladite coupe, le rebord de soudure formé par l'action conjointe des plaques 92 et 95 (qui est celui restant sur le film recouvrant l'article 7 emballé) est séparé du rebord de soudure par l'action conjointe des plaques 91 et 94 (qui forment la tête de soudure de l'emballage ouvert en forme de prisme 5 dans lequel le poussoir 63 pousse le conteneur suivant 7 à emballer).
Une fois les opérations de soudure et de coupe effectuées, les barres 81 et 82 maintiennent les deux rebords de soudure fermement ensemble et les tirent tout au long du parcours suivi par le support 85 pendant le déplacement vers l'avant du point A vers le point B. A mi-chemin, ledit support rencontre le support 86 qui se déplace dans le sens inverse en entraînant avec lui les barres 83 et 84. La structure du support 86 et celle des barres 83 et 84 qui coopèrent avec lui sont absolument identiques à celles décrites ci-dessus pour le support 85 et pour 13s barres 81,82 qui lui sont associées.
Lorsque le support mobile 86, au cours de sa course de retour, rencontre le support mobile 85, les barres 83 et 84 sont en position de plus grande ouverture alors que les barres 81 et 82 sont en contact et pincent le film qui est dans une phase d'étirage, tout en enfermant le conteneur 7.
Comme il a été mentionné ci-dessus,
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l'écartement entre. les barres 83 et 84 dans la position d'ouverture maximale est tel qu'elles ne peuvent gêner le mouvement des barres 81 et 82 lorsque les deux supports 85 et 86 se rencontrent à mi-chemin entre les points A et B, et vice-versa.
Lorsque les barres 83 et 84, à la fin de leur course de retour, atteignent le point A, le conteneur 7 à emballer a déjà été introduit à l'intérieur de l'emballage ouvert 5 et sa partie avant est dans une position proche de la zone où l'emballage va être soudé.
A ce stade, le système central de commande provoque la rotation en sens inverse de la tige 87, ce qui entraîne le mouvement de rapprochement des barres 83 et 84 jusqu'à ce qu'elles pincent entre elles les bandes 21 et 22 qui se recouvrent. Au même moment, se produisent les opérations de soudure et de coupe du film. Immédiatement après, la pièce mobile 86 portant les barres 83 et 84 en position reprend son mouvement du point A vers le point B, ce qui provoque l'étirage du film 2 et le transfert du conteneur 7 compris entre les deux bandes 21 et 22 du film. Immédiatement avant que le support mobile 85 ou 86 n'amorce son mouvement du point A vers le point B, le dispositif de soudure par vibrations 99 est mis en marche et soude les bandes d'extrémité du film 2 se recouvrant, fermant ainsi le côté ouvert de l'emballage 5 autour du conteneur 7.
Aussitôt qu'un conteneur 7 déjà emballé est libéré de l'effet de serrage exercé par les barres 81 et 82, il est saisi par un convoyeur à bande 103 qui le dépose hors de la machine. Sous l'effet de la mémoire élastique, le film 2 enveloppant le conteneur 7 se rétracte et adhère à tous les côtés du conteneur, de sorte que sa surface extérieure est entièrement et fermement entourée. Ainsi, on a réalisé un emballage possédant toutes les caractéristiques avantageuses
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obtenues à l'aide de films thermorétractables, mais ne présentant pas l'inconvénient d'avoir à soumettre l'emballage à l'échauffement et de courir le risque de détériorer ainsi les produits contenus dans cet emballage.
En Fig. 4, on a représenté en détail et, à plus grande échelle par rapport à celle de la Fig. 1, la façon selon laquelle le film 2 qui se déroule du rouleau d'alimentation est transformé par le dispositif de mise en forme 4 en un emballage ouvert 5 de forme prismatique. Sur le dispositif de mise en forme, on a représenté des supports de fixation 47 et 48 pour fixer les extrémités libres du dispositif de mise en forme à la paroi latérale de la machine. On a également représenté sur la figure, le conteneur 7 déjà positionné par le poussoir 63 à l'intérieur de l'emballage de forme prismatique 5 ouvert latéralement, et à la hauteur du dispositif de mise en forme.
Ledit emballage est fermé le long du bord 3 et suivant la bande de soudure 102 formée par les deux plaques de soudure 91 et 94 portées par les barres 81 et 82 ou encore par les plaques correspondantes portées par les barres 83 et 84. Sur le côté opposé, l'emballage de forme prismatique 5 sera fermé par les plaques de soudure 92,95 portées également par les barres 81,82 (ou encore par les plaques correspondantes portées par les barres 83 et 84), tandis que la soudure longitudinale, c'est-à-dire le long du bord opposé au bord 3, est réalisée par le dispositif de soudure par vibrations 99.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents.
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Method for packaging various articles using stretch plastic film and machine for carrying out said method
The present invention relates to the packaging of various articles particularly sensitive to compression, inside a sheet of cold-stretchable plastic film.
It is already known to use stretch plastic films for the packaging of various articles. Advantageously, such a plastic film comes into perfect contact with the packaged articles, which makes it unnecessary to use suction machines, necessary to obtain this kind of perfect adhesion when other types of film are used. Stretch films can also replace, in many applications, heat shrink films which, for example, have the major disadvantage of not being able to be used for packaging articles which can be deteriorated by heat. Indeed, the film heating operation to obtain the withdrawal thereof also causes the article to be heated to heat up.
On the contrary, stretch type films adhere more to articles due to their particular property called "elastic memory", than due to the phenomenon of thermal shrinkage.
According to the principle of said property, a previously stretched film, for example in the longitudinal direction, when it is released from the stretching force, takes up practically the same dimensions as it had before stretching.
However, a stretch type film has the disadvantage that it cannot be used to wrap articles sensitive to compression, even at a compression as low as that applied by
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films of the stretchable type due to elastic memory. This is valid, for example, for perishable fruits, such as certain special species of grapes, figs, etc., as well as for other food products and various soft products.
The patent US-A-4 219 988 describes a packaging machine which performs the packaging of products without bringing them into contact with the film, it being understood that the film used is of the heat-shrinkable type; it therefore requires a subsequent heat treatment to be able to be contracted tightly or firmly around the products, which involves the drawbacks mentioned above.
The patent US-A-3,589,091 describes a packaging machine in which use is made of a film of the stretchable type, provided with an elastic memory, but the various stages of stretching the film, of insertion into that of the article to be packaged, formation of a tube-shaped packaging and / or the sealing / cutting of said packaging is carried out in series, one operation at a time. Consequently, the apparatus described in the patent in question turns out to be very slow and bulky.
The problem on which the present invention is based therefore lay in the development of a packaging process using a film of the stretch type, which was less expensive, faster and more reliable because of be satisfied with its implementation of a simpler and smaller device.
The problem thus posed has been solved, in accordance with the present invention, by a packaging method which comprises the steps described in claim 1.
Another subject of the invention is a machine making it possible to undertake the aforementioned packaging process, a machine which comprises the elements described in
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claim 2.
The advantages of the present invention can be summarized as follows: higher operating speed, since stretching, sealing, cutting and transport of elements are integrated and a small number of elements are involved in operations above, just as a smaller room is enough to house the packaging machine.
The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing:
Fig. 1 is a perspective view of a packaging machine according to the present invention;
Fig. 2 is a top view of said machine;
Fig. 3 is a side view of the film stretching devices and of the transverse welding device thereof, and
Fig. 4 is a view, on a larger scale, simplified and detailed showing the separation of the double film in the area of the shaping device.
There is shown in FIG. 1 the packaging machine according to the present invention which mainly comprises a feed roller 1 for a film strip 2 folded back on itself along the longitudinal axis 3, a shaping device 4 provided for transforming the folded film 2 in an open prism-shaped package 5, a supply device 6 designed to supply, towards the interior of the prism-shaped package 5, the articles to be packaged already packaged in a container 7 substantially in the form of a prism , a stretching device 8 designed to stretch said film 2 longitudinally during the phase transforming a flat film into a prismatic package 5,
a welding device 9 for
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forming by open junction the open faces of the prism-shaped packaging 5, and a cutting device 10 suitable for separating the already-wrapped container 7 from the rest of the film 2.
The feed roller 1 can be of any type, but it is preferably designed to rest on two parallel rollers 11 and 12 whose axes are themselves parallel to the direction of movement of the objects to be packaged. The unwinding of the roll 1 is ensured by a motorized device which subjects the film 2 to traction during all the stages of the process until the completion of the welding phase. The motorized drive of the roller 1 can be accomplished by any method, the description of its implementation is therefore not mentioned here.
The film 2, which is a film of the stretchable type, is folded back on itself along the longitudinal axis 3, the width of the film being thus reduced by half. Due to this characteristic, the film 2 is transformed into two superimposed strips 21 and 22 in order to reach the shaping device 4 in the most appropriate manner, as will appear in the description below.
Before reaching the shaping device 4, the film 2, which unwinds from the roller 1, passes over a first free roller 13 then lowers to pass under a transmission roller 14 from which it rises for wind around a second free roller 15. The lower roller 14, in combination with the free rollers 13 and 25 and by other technical means (not shown here for the sake of simplification), constantly maintains the film 2 under slight tension during the unwinding phase of the latter.
The shaping device 4 comprises
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mainly a metal tube in the shape of a "U" whose arms 43 and 44 are located respectively above and below the sliding plane 62 of the container 7. The shaping device 4 is placed at an angle of 450 by relative to the axis of unwinding of the film 2. Since the axis of advancement of the film 2 is perpendicular to the direction of supply of the container 7 to be packaged, the shaping device 4 is arranged at an angle of 450 in relation to said advancement axis.
The curved part 42 of the shaping device 4, that is to say the elbow-shaped part connecting the pair of parallel arms 43 and 44 of said shaping device, is aligned and placed in a position corresponding to that of the edge 3 of the film 2 folded back on itself, so that the curve of the elbow-shaped part 42 produces a spacing effect on the rim 3.
The elbow-shaped region 42 also serves as a fulcrum for the change of direction towards the front of the film 2. In fact, the upper strip 21 of the film 2, under the action of the stretching device 8, when '' it arrives at the elbow-shaped region 42, rotates at right angles in the direction of advancement, and the same operation is repeated for all the points of the film 21 when they reach the corresponding points of the horizontal arm 43 of the shaping device 4. A similar change of direction occurs for the lower strip 22 of the film 2 folded back on itself on the horizontal arm 44.
The dimensions and the radius of curvature of the elbow-shaped region 42 are chosen as a function of the thickness of the container 7, where the articles to be packaged are placed. The distance between the parallel arms 43 and 44 of the shaping device 4 must be such that it allows the container 7 to pass easily and
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quickly between these. The free ends 45 and 46 of the arms 43 and 44 are fixed to a side wall of the machine using fixing hooks 47 and 48 described in detail with reference to FIG. 4. In this way, the shaping device 4 is rigidly mounted in the most appropriate position and at the optimum angle to ensure the progress of the packaging operation in the best conditions.
In certain particular cases, when the stretching force applied by the device 8 on the film 2 is very high, it may be advantageous to also provide a reinforcement device for supporting the bent zone 42. This device can be produced, for example , using a horizontal bar placed between the bent area 42 and the side wall of the machine so as not to hinder the unwinding of the film 2 and the advancing movement.
The shaping device 4 can be made from any material having a low coefficient of friction compared to the film 2.
Stainless steel is particularly well suited, but other materials may as well allow the film of the stretchable type to slide easily on the surface of the shaping device 4. In order to be able to correctly carry out the packaging operation, it it is important that the film 2 reaches the shaping device 4 along a path corresponding to the median plane of the shaping device 4. It is easy to comply with this constraint using a control device. elevation, well known and not shown in the drawing. Thanks to this precaution, the film 2 slides symmetrically with respect to the shaping device 4, from which it follows that the upper strip 21 and the lower strip 22 of the film 2 follow an identical path around the arms 43 and 44 of the device of bet
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in shape 4.
The perfect symmetry of the advancement movement of the two strips of film which is constantly subjected to the action of the stretching device 8 gives the assurance that deformation of the film 2 cannot occur when it is stretched. .
Thanks to the sliding movement on the shaping device 4 and to the change of direction at right angles to the direction of advancement of the film 2, the upper strip 21 of the latter is turned over, so that its face, which was turned towards the top to its meeting position with the arm 43 of the shaping device 4, is turned downwards from said position. At the same time, the lower strip 22 of the film 2 is also turned over, so that its face, which was turned downwards, faces upwards from said position.
The length of the arms 43 and 44 of the shaping device 4 must be chosen so as to be able to easily adapt to stretch films having the most common standard widths.
The device 6 for supplying the containers 7 to be packaged mainly comprises a conveyor belt 61 for transporting the containers 7 to a table 62 placed horizontally in an intermediate position between the arms 43 and 44 of the shaping device 4. In order to transfer the containers 7 to the belt conveyor 61, any type of conveyor can be used, for example roller conveyors, or other simple conveyors. Preferably, the belt conveyor 61 operates intermittently in order to ensure perfect synchronization with the following stages of the packaging operation.
This intermittent movement can be obtained by a suitable motorization device of the conveyor 61 or by means of a stop bar to immobilize a
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container 7 on the conveyor 61 and which is raised to allow the container to advance only at the time chosen as a function of the synchronization of the operation.
In order to ensure perfect positioning of the container 7 relative to the center of the shaping device 4, on the upper face of the belt conveyor 61, a pair of parallel flanges is provided (not shown in the drawing for the sake of simplification). Said edges are equipped with a micrometric device designed to control their spacing and to provide a perfect adjustment of this spacing relative to the size of the containers 7 used during the packaging operation. It goes without saying that the dimensions and shapes of the containers 7 depend on those of the articles to be packaged. It is preferable that the containers 7 are made from a material which is sufficiently rigid to withstand without significant deformation the pressure exerted by the stretch film when the latter shrinks under the effect of elastic memory.
Preferably, the containers 7 are boxes of rectangular shape and, if necessary, provided with openings provided to allow their contents to be seen or the air to pass before packaging.
The dimensions of the containers 7 can vary, provided that they remain within the limits permitted by the shaping device 4. In particular, the smallest dimension of the containers 7 must be less than the spacing of the arms 43 and 44 of the shaping device 4, also taking into account the thickness of the table 62. As can be seen, the size of the shaping device 4 can be chosen as a function of that of the containers 7, always taking into account account for the fact that, for a certain dimension of the shaping device, a whole series of containers 7 can be used, these having
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dimensions compatible with those of the particular shaping device.
If for example, the spacing between the pair of arms 43 and 44 of the shaping device 4 is 90 mm, and the thickness of the table 62 is 5 mm, the thickness of the containers 7 can be in the range of 10 to 80 mm.
Once the container 7 has been transferred to the table 62, its front face is placed inside the prism-shaped open space 5. A movable pusher 63 (shown in FIG. 2), which was immobilized up to this point in the space between the conveyor 61 and the table 62, gets up and pushes the container 7 all the way from the packaging phase in the prism-shaped open space 5 to that said container reaches the welding device 9. The pusher 63 can be replaced by any other device, for example by a device adapted to move the table 62 in the same way, so that the forward movement of the container 7 all along the route to the welding device 9 is ensured by the movement of the table 62.
The movement of the pusher 63 is controlled by an electronic system provided for controlling the synchronization operations of the entire machine. Said electronic device being known in itself, a detailed description of the latter has therefore not been made. The stroke of the pusher 63 stops when the front end of the container 7 comes into contact with the transverse bar for clamping the ends of the strips 21 and 22 of the film 2. Said strips were assembled during the previous welding step . Once the container 7 has come into contact with the transverse bars 81, 82 or 83, 84 carrying the welding plates, the pusher 63 automatically returns to its
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starting position, passing below the plane 62 where it is ready to rise to push the next container 7.
The size of the operating device of the pusher 63 is chosen so that it does not interfere with the shaping device 4 or other elements of the machine during its movements in the package 5 in the form of an open prism .
The stretching device 8 essentially comprises two pairs of bars 81, 82 and 83, 84 positioned transversely with respect to the direction of advance of the articles 7 to be packaged. For each pair of bars, the first bar (81,83) is located above the plane of forward movement of the film 2, while the second (82,84) is located below said plane. The spacing between the bars of each pair is not fixed since these bars can move either by getting closer to each other, or by deviating, during the operation of the machine.
Said movement of the bars of each pair, which can either approach or move away, as well as the horizontal movement of the two pairs of bars are controlled using a device which will be described later and which is, at its tower, controlled by an electronic device operating the whole machine.
As shown in Fig. 2, each pair of transverse bars (81.82 and 83.84) has a free end while the opposite end is connected to one of the two movable supports 85.86 also comprising a part of the film stretching device , these pairs being mounted on opposite walls of the machine. Each of said movable supports is controlled by a suitable motor driving each support along the walls of the machine along the route drawn in FIG. 2 between points A and B, making a
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reciprocating movement.
During the movement from point B to point A, the mobile support 85 carries with it the pair of sealing bars 81, 82 in the open position, that is to say these bars 81 and 82 being in the separated position, by so that they can freely cross the pair of bars 83,84 (in the closed position) which, under the action of the movable support 86, move at the same time in the opposite direction from point A to point B. When the two 81.82 bars arrive at point A, they receive an order, given by the central electronic control system, which brings about the said bars. When the two bars come into contact with each other, they grip the film 2 placed between them, blocking it uniformly and over the entire width thereof.
During the movement of the movable support 85 from point A to point B and of the pair of bars 81, 82 which are fixed on said support, the film 2 is subjected to the stretching operation, so as to allow subsequent use the elastic memory thereof, during the packaging operations of the container 7.
Stretching is carried out by appropriately controlling the ratio between the transverse speed of movement of the support 85 or 86 from point A to point B and the speed of supply of film 2 from the roll 1. Said control can be carried out known manner on the drive motors for unwinding the roll 1 and for driving the movement of the supports 85 and 86.
The welding device 9 comprises two welding plates 91, 92 and 94.95 placed respectively inside the pairs of bars 81, 82 and 83, 84 of the drawing device described above, and also includes the drawing device. longitudinal vibration welding 99 mounted just in front of point A on the side of the machine opposite that along which
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moves edge 3 where film 2 is folded back on itself.
Therefore, the vibration welding device 99 is placed on the side of the outermost edges of the film 2 and acts to weld these two edges while they overlap each other. The welding device comprises a heating block vibrating under the action of a vibrator, such as for example a magnetic vibrator, with a vibration frequency of the order of 4000 to 6000 oscillations / minute. Such a type of vibrator is described, for example, in US Patent No. 3,787,257 and need not be described here.
According to FIG. 3, the structure of the drawing device 8 as well as that of the welding device 9 of the machine according to the present invention will be described in more detail below. The sealing device also comprises a cutting tool 10 for separating the container 7 (already packaged) from the rest of the film 2. FIG. 3 shows the mobile support 85 which has substantially the shape of a fork and the bars 81 and 82 of the drawing device 8 are mounted between the legs 85 ′, 85 ″ of the fork. Said bars are provided at their end with 'a threaded hole intended to receive the threaded rod 87 which is rotated under the action of the electronic control device of the machine. The rotation of the threaded rod 87 in either direction causes the spacing or the approximation of bars 81 and 82.
On the internal face of the bar 81, that is to say on the face opposite to the bar 82, are fixed the two welding plates 91, 92 which are parallel with respect to each other and separated l 'from each other to form a recess 93. In the same way, the bar 82 carries the welding plates 94 and 95, separated from each other to form a recess 96. All the plates
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solder are connected to an electrical resistance which causes them to heat up during the soldering phase.
The interior of the bar 81 also receives the blade 101 of the cutting device, which in fact occupies almost the entire length of the bar 81. The cutting edge of said blade enters the recess 93 and, as indicated on the exploded part of the diagram in FIG. 3, it is located about 5 mm above the underside of the welding plates 91, 92 between which the blade is located. The plates 91 and 92 are fixed to the bar 81 using studs 97 which are mounted so that they can slide inside the bar. Around each stud 97 is mounted a compression spring 98 capable of keeping the plates 91 and 92 spaced about 1 cm from the inner face of the bar 81.
In this way, when the plates 91, 92 are brought into contact with the plates 94.95 by the movement of the bars 81, 82, the springs 98 are compressed so that the studs 97 penetrate the bar 81 and the cutting edge of the blade 101 protrudes from the underside of the plates 91 and 92 to enter the recess 96 provided between the underlying plates 94 and 95. With this device, the blade 101 can cut the film while it is being held between the weld plates. When the movable assembly 85 with the pair of bars 81 and 82 reaches position A, it comes into contact with a brush contactor capable of emitting the electrical pulses necessary for the welding plates 91 and 92 mounted on said pair of bars.
Under the action of electrical pulses, the welding plates weld together the end strips 21 and 22 of the film 2 overlapping each other, thereby forming a pair of parallel welding ribs, spaced apart by
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compared to each other. Thanks to the mutual approximation of the bars 81 and 82 and the corresponding plates, during the film stretching step, the blade 101 mounted inside the bar 81 is provided to exceed the plates 91 and 92 and to enter entirely in the recess 96, thus separating the film between the two contact zones between the welding plates; in this way, the weld edges formed by the joint action of said plates are separated from each other by the cutting line of the blade 101.
In particular, by virtue of said cut, the weld rim formed by the joint action of the plates 92 and 95 (which is the one remaining on the film covering the wrapped article 7) is separated from the weld rim by the joint action of the plates 91 and 94 (which form the sealing head of the open prism-shaped package 5 in which the pusher 63 pushes the next container 7 to be packaged).
Once the welding and cutting operations have been carried out, the bars 81 and 82 hold the two welding edges firmly together and pull them along the path followed by the support 85 during the forward movement from point A to the point B. Halfway, said support meets support 86 which moves in the opposite direction, carrying with it bars 83 and 84. The structure of support 86 and that of bars 83 and 84 which cooperate with it are absolutely identical to those described above for the support 85 and for the bars 81.82 associated therewith.
When the mobile support 86, during its return stroke, meets the mobile support 85, the bars 83 and 84 are in the position of greatest opening while the bars 81 and 82 are in contact and pinch the film which is in a stretching phase, while enclosing the container 7.
As it was mentioned above,
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the spacing between. the bars 83 and 84 in the maximum open position is such that they cannot hinder the movement of the bars 81 and 82 when the two supports 85 and 86 meet halfway between points A and B, and vice- vice versa.
When the bars 83 and 84, at the end of their return stroke, reach point A, the container 7 to be packaged has already been introduced inside the open package 5 and its front part is in a position close to the area where the packaging will be sealed.
At this stage, the central control system causes the rotation of the rod 87 in the opposite direction, which causes the bars 83 and 84 to move together until they pinch the overlapping bands 21 and 22 together. . At the same time, welding and film cutting operations take place. Immediately afterwards, the moving part 86 carrying the bars 83 and 84 in position resumes its movement from point A to point B, which causes the stretching of the film 2 and the transfer of the container 7 between the two strips 21 and 22 of the movie. Immediately before the movable support 85 or 86 begins its movement from point A to point B, the vibration welding device 99 is started and welds the end strips of the overlapping film 2, thus closing the side open from packaging 5 around container 7.
As soon as a container 7 already packed is released from the tightening effect exerted by the bars 81 and 82, it is gripped by a belt conveyor 103 which deposits it out of the machine. Under the effect of elastic memory, the film 2 enveloping the container 7 shrinks and adheres to all sides of the container, so that its outer surface is completely and firmly surrounded. Thus, we produced a package with all the advantageous characteristics
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obtained using heat-shrinkable films, but not having the drawback of having to subject the packaging to heating and of running the risk of thus damaging the products contained in this packaging.
In Fig. 4, there is shown in detail and, on a larger scale compared to that of FIG. 1, the way in which the film 2 which unwinds from the feed roller is transformed by the shaping device 4 into an open package 5 of prismatic shape. On the shaping device, there are shown fixing supports 47 and 48 for fixing the free ends of the shaping device to the side wall of the machine. Also shown in the figure, the container 7 already positioned by the pusher 63 inside the prismatic package 5 open laterally, and at the height of the shaping device.
Said packaging is closed along the edge 3 and along the weld strip 102 formed by the two weld plates 91 and 94 carried by the bars 81 and 82 or by the corresponding plates carried by the bars 83 and 84. On the side opposite, the prismatic package 5 will be closed by the solder plates 92.95 also carried by the bars 81.82 (or by the corresponding plates carried by the bars 83 and 84), while the longitudinal weld, c that is to say along the edge opposite the edge 3, is produced by the vibration welding device 99.
It should moreover be understood that the foregoing description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details described by all other equivalents.