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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION la société : ST. REGIS PAPER COMPANY " Perfectionnements apportés aux machines pour ouvrir, remplir et fermer des sacs ". Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 2 mai 1939 aux noms de Carl H. Hartman, Esli A. Marsh et Neill E. Dorrington.
La présente invention est relative des machines pour ouvrir, remplir et fermer des sacs et elle a pour but, sur- tout, de rendre ces machines telles qu'elles puissent ou- vrir rapidement et efficacement des sacs en leur donnant une forme convenable, qu'elles puissent remplir ces sacs avec des quantités déterminées de matières et qu'elles puissent plier et fermer l'extrémité supérieure desdits sacs tout en donnant une forme voulue à ces derniers ainsi qu'à, ladite partie supérieure pendant la fermeture des sacs,.
Un objet plus spécifique.de l'invention est de rendre ces machines telles qu'elles'puissent ouvrir rapidement des sacs en papier, en tissu, ou analogue de manière à leur donner la forme voulue tout en les plaçant en même temps
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dans une position pour laquelle ils sont prêts à recevoir unequantité déterminée de matières, leur ouverture et leur Elise en place ayant lieu simultanément.
L'invention a égaloment pour objet de réaliser des Moyens propres 3 plier et à fermer la partie supérieure du sac, à établir des bandes de renforcement sur celle-ci et à présenter la partie supérieure du sac à un appareil de couture ou analogue dans lequel la partie en excès est découpée.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description donnée ci-après et 'Il titre d'exemple, de quelques modes de réalisation de l'invention et montrés sur les dessina/ci-annexés.
La fig. 1 montre, en perspective, l'ensemble de la machine vue depuis le coin où se trouve l'appareil de couture.
La fig. 2 montre, en plan, cette même machine-
La fie. 3 montre, en perspective et à plus grande échelle, la partie de la machine où se fait le remplissage des sacs, cette partie étant vue depuis l'endroit où un sac vide est introduit dans celle-ci.
Les figs. 4 et 5 montrent, respectivement en coupe partielleselon 4-4 fig.2 et en coupe partielle selon 5-5 fig. cette même partie de la machine.
La fig. 6 montre, en perspective, l'extrémité infé- rieure du guide tubulaire servant à l'ouverture et au remplissage du sac.
La fig. 7 montre, en coupe selon 7-7 fig. 6, un détail de ce guide.
La fig. 8 montre, en coupe verticale et 8. grande échel- le, un dispositif avec pinces pour tetirer et soulever le sac.
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La fig.. 9 montre, en coupe verticale, les organes ser- va.nt à l'ouverture du sac.
Lesfigs. 10 et 11 montrent, respectivement en éléva- tion (parties en coupe longitudinale) et en coupe transver- sale selon 11-11 fig. 10, l'extrémité du transporteur propre à recevoir les sacs remplis.
Les figs. 12 et 13 montrent, respectivement, en élé- vation (parties en coupe longitudinale) et en coupe trans- ver sale selon 13-13 , l'appareil pour tasser la matièreet fermer la partie supérieure du sac.
La fig. 14 montre, en plan, le sac et les doigts refou- leurs de la fig. 13.
La fig. 15 montre une coupe selon 15-15 de la fig. 13.
Les figs. 16 et 17 montrent, respectivement en vue de côté (parties en coupe) et en plan, le mécanisme pour façonner la partie supérieure du sac rempli
Les figs. 18 et 19 montrent, respectivement en coupe verticale selon 18-18 fig. 2 et en plan, une partie de ce méc:ani sme .
La fig. 20 montre, en coupe verticale, le sac pendant que sa partie supérieure est soumise à la couture.
La fig. 21 montre, en plan schématique les moyens pour renforcer le sac et pour fermer celui-ci par couture.
La fig. 22 montre, en élévation, la partie supérieure et cousue du sac.
L'appareil montré dans.son ensemble sur la fig. 1 comprend un bâti 30 et un bâti 31. Sur le bâti 30 est monté l'appareil servant à l'ouverture et au remplissage des sacs et désigné , d'une manière générale, par 32 .Le dispositif de pesée 33 est montré schématiquement à l'endroit qu'il occupe pour polé@uter des quantités pesées à introduire successivement dans les sacs. Sur le bâti 31 est monté la
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machine à coudre 34. Entre l'apparell pour l'ouvertureet le remplissage des sacs et la machine à coudre, servant à leur fermeture, sont établis des moyens 35 propres à trans- porter les sacs et à plier leur partie supérieure .
Les moyens comprennent un transporteur à secousses 36 (fig. 2), un dispositif plieur 37 pour le goulot du sac , un dispositif refouleur 38 pour tasser la partie supérieure du sac et des moyens 39 pour coudre et découper la partie en excès au- dessus de la couture.
L'appareil pour ouvrir et remplir le sac est montré sur les fig. 3 à 9. Le bâti 30 porte une boîte 40 dans laquelle est logé un arbre vertical et central 41 engagé dens des pa- liers appropriés et qui est entraîné, d'une manière continue par un moteur approprié, par exemple par l'intermédiaire d'u ne courroie 42 (fig. 3) passant sur une poulie 43 montée sur un arbre 44. Ce dernier porte une vis sans fin 45 engre- liant avec une roue hélicoïdale 46 calée sur un arbre in- termédiaire 47 qui porte un pignon 48 engrenant avec une roue dentée 49 calée sur l'arbre central 41.
Un tambour 50 est monté sur la boîte 40 et est prolon- vers lehaut par une partie tronconinue 51 portant un palier 52 pour l'arbre central 41 (figs. 2 et 3). Cha- que trémie débouche dans un tube d'alimentation et de gui- dage vertical 56. Un dispositif à pinces 57, pour saisir et retenir un sac, peut coulisser verticalement et suivant un mouvement alternatif le long de chaque guide 56. chaque dispositif 57 est supporté et déplace à l'aide d'une biel- le 58 aboutissant à l'extrémité d'un levier 59 articulé en 60 au manchon 61 calé sur 1'arbre central 41 en dessous des croisillons 54.
Le manchon 61 supporte une pièce tubu- lairc coaxiale 62 qui guide des tiges verticales 63 ser- vant respectivement à la commande des leviers 59. A proximi-
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té de l'extrémité inférieure de chaque tige 63 et sur celle-ci est calé un manchon 64 portant un galet 65 qui rou le sur la came 66 formant le bord supérieur de la pièce cylindrique 53. Dans chaque levier 59 est ménagée une fente 67 dans laquelle sont engagés des pivots 68 montés sur un gollier (non montré) qui prend appui sur un ressort 69 intercalé entre le collier susdit et un collier 70 calé sur la tige 63. Normalement le ressort 69 maintient le col- lier, sur lequel sont fixés les pivots 68, en contact avec une bague de retenue 71 qui limite son mouvement vers le haut par rapport à la tige 63.
Quand le galet 65 se trouve sur le point le plus haut de la came 66, comme montré à droite de la fig. 3, le ressort 69 est légèrement comprimé pour les raisons expliquées ci-après.
Chaque guide 56 est constitué par une pièce, à section sensiblement rectangulaire, dont chacune des quatre faces comporte une rainure de guidage verticale 75 (fig. 6). Dans chaque arête latérale de la pièce 56 est ménagée une fente 76 qui s'étend depuis le bas du guide jusqu'à une certaine hauteur et qui est prolongée vers le haut par une rainure 76a (fig. 6).
Chaque dispositif à pinces 57 comprend un coulisseau rectangulaire 77 avec des saillies internes 78 engagées respectivement dans les rainures verticales 75 susdites.
Ses faces latérales portent des oreilles 79 et 80 (fig. 6 et 8) auxquelles sont articulées, par des 'axes 81 et 82, des p ttes élastiques 83 et 84 propres à presser les bords supérieurs d'un sac contre les saillies adjacentes 78 (figs 4, 5 et 8) . L'axe oscillant 81 porte un doigt 85 relié par une biellette 86 à un doigt 87 calé sur l'axe 82. Pen- dant la rotation des croisillons 54 et des pièces qu'ils supportent, le doigt 85 vient en contact avec une butée 88
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(fig. 4) et écarte les pattes de leur position de serrage.
Le coulisseau 77porte quatre bras 90 orientés vers le bas et qui peuvent coulisser respectivement dans les rai- nures 76a du guide 56. Les extrémités inférieures 91 de ces bras sont recourbées vers l'intérieur, traversent les fentes 76 etse rejoignent pour former une pointe centrale 92.
Le fonctionnement du dispositif pour ouvrir et remplir les sacs est le suivant:
Un sac vide est entraîné vers le haut jusqu'à ce que la pointe 92 ait pénétré dans son ouverture et, en montant, les parois latérales de cette ouverture sont écar- tées peur recevoir une forme rectangulaireà l'aide des bras 91. Ceci donne au sac une forme rectangulaire et, en continuant à glisser le long du guide 56, ses bords supérieurs viennent s'engager dans les pinces formées par les pattes 83 et 84 et les saillies adjacentes 78 du coulis seau . Cette opération est faite quand le coulisseau occupe sa position médiane montrée sur la fig. 3 et indiquée à gauche de la fig. 4.
Pondant que les croisillons continuent à tourner le galet 65 monte sur le sommet de la came 66 et soulève le levier 59 ainsi que les pinces 57 jusqu'à ce que le fond du sac vienne en contact avec la base rectangalaire de guide 56 (à droite de la fig. 5). De cette manière le sac est complètement ouvert et sa section transversale est rectangulaire sur toute sa hauteur. Les fentes 76, ménagées dans les arêtes du guide 56, s'étendant suffisamment vers le haut pour que les bras 91, recourbés vers l'intérieur, puissent passer librement dans ces fentes 76 pendant que les parties rectilignes 90 des bras glissent dans les rai- nures 76a.
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De préférence on prévoit un/Léger mouvement vers le haut du levier 59 après que le fond du sac a atteint la base du guide 56, les pinces étant suffisamment élastiques pour permettre ce mouvement de montée supplémentaire sans que le fond du sac risque d' tre a bimé.
Si 'on le préfère, les pinces peuvent serrer suffisam- ment les bords supérieurs apposés du sac pour qu'aucun glis- sement neseproduise en cet endroits mais dans ce cas le ressort 69 cède quand le fond du sac atteint la base du guide 56.
Quand le sac a atteint la position montrée à droite de la fig. 5, la trémie correspondante 55 est venue se placer sous la goulotte 95 du dispositif de pesée 33 qui, par des moyens non montrés, débite alors une quantité déter- minée de matières à ensacher ,celles-ci étant recueillies par la trémie quand elle passe sous la décharge 95. La ma- tière coule ainsi directement par le guide 56 dans le sac et descend avec celui-ci quand le galet 65 roule au bas de la came 66 vers la position montrée à droite de la fig. 4.
A ce moment le doigt 85 vient en contact avec la butée 88 ce qui libère le sac et celui-ci glisse le long du guide, 56, quand celui-ci dépasse la butée 88, pour' venir se po- ser sur un transporteur décrit ci-après. Le dispositif à pinces 57 reste dans sa position soulevée pour laquelle sa pointe inférieure 92 se trouve au-dessus du bord supérieur du sac comme montré à la position médiane de la fig. 1 et à gauche sur la fig. 5. Le dispositif 57 est ensuite- rame- né à la position pour laquelleil reçoit un nouveau sac à gauche de la fig. 4.
Le sac rempli 99 est transporté depuis l'appareil de remplissage vers la machine à coudre par un transporteur supporté par des longerons 100 (fig. 1). Le transporteur com-
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prend des chaînes latérales 101 reliées entre elles, à des intervalles réguliers, par des poussoirstransversaux 102 (fi. 10, 11 et 12) . Les chaînes sont entraînées par des roues 103. Les longerons 100 portent un chemin de glisse- ment 104 pour les sacs remplis et dont une partie 105 (fig. 10) est supportée par des tiges 106 qui sont logées dans des traverses 107 fixées aux longerons 100. Normalement la pièce 105 du support 104 repose sur des rondelles ou amortisseurs en caoutchouc 108 (fig. 11) engagés sur les tiges 106 et intercalés entre les traverses et la face infé- rieure de ladite pièce 105.
Des ressorts 109 maintiennent la pièce 105 dans sa position abaissée.
On donne un mouvement vertical alternatif ou des se- cousses à la pièce 105 par des moyens appropriés, par exempleà l'aide d'un arbre 110 supporté par des paliers 111 fixés à la partie inférieure de la pièce 105. cet arbre porte des masses excentrées 112, non montrées en détail mais qui produisent les secousses verticales de la pièce 105, par leur mouvement excentré pendant la rotation de l'ar- bre 110. ces secousses sont suffisantes pour provoquer le tassement des matières contenues dans les sacs qui avancent sur la pièce 105.
Les ressorts 109 et les rondelles élasti- ques 108 permettent ce mouvement vertical de la pièce 105, tout en amortissant ce mouvement d'une manière élastique et en diminuant le bruit, L'arbre 110 est entraîne par une courroie 113 depuis une poulie 114 qui, à son tour, est ac- tionnée de toute manière appropriée Pendant que les sacs avancent successivement le Ions de la pièce 105, son [;louve- ment alternatif vertical transmet des secousses à chaque sac pour tasser la matière qu'il contient.
Pendant que le sac avance le long du chemin de glisse- ment, les parois de sa partie supérieure sont pliées et rap-
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prochées pour les préparer pour la couture. Quand on se sert de sacs à plis latéraux, il est préférable de re- fouler d'abord vers l'intérieur Ses parois pliées,dis- posées transversalement par rapport au transporteur. Le dispositif , utilisé à cet effet, est montré sur les figs.
12 à 17 et comprend, d'une part, un doigt refouleur 120 animé d'un mouvement rotatif (fig. 16) de manièreà pou- voir agir depuis l'arrière sur la paroi arrière de l'ou- verture du sac pour repousser cette paroi pliée vers l'a- vant, et , d'autre part, un doigt refouleur 121, animé d'un mouvement oscill'ant de bas en'haut pour repousser vers l'arrière la paroi avant et pliée de l'ouverture après quoi il s'écarte du trajet suivi par le sac.
Le.doigt 120 est monté sur un axe 122 entraîné, d'une manière continue, par des pignons coniques 123 et 124 par un axe 125 porté par une console 126 fixée sur une face d'un longeron de la machine . L'axe'125 porte une roue dentée 127 entraînée par une chaîne 128'passant du? une roue 129 actionnée par un arbre 130 établi le long de la ma- chine et qui tourne continûment. L'autre extrémité de l'ar- bre 122 eatlogée dans un palier 131 monté sur un longeron 100.
Le doigt 121, pour refouler la paroi avant du sac, est porté par un bras 132 calé sur un axe oscillant 133.
Celui-ci porte un deuxième bras 134 (fig. 15) actionné par un levier 135 articulé à un point fixe 136 et sollicité normalement par un ressort 137 vers une position pour la- quelle le doigt 121 est abaissé. Le levier 135 porte un galet 138 en contact avec une came 139 montée sur un manchon 140 entraîné directement en rotation..'Par la roue conique 123. (fig. 17).
L'axe 122 est relié ¯au manchon 140 par un accouplement
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élastique (fig. 15), L'extrémité 141 du manchon 140 tour- nant dans le sens indiqué par une flèche. Un ressort trac- teur 142 relie un ergot,monté sur cette extrémité 141, à un bras 143 calé sur l'axe 122 et fait tourner normale- ment cet axe jusqu'à ce qu'un ergot 144 soit venu en contact avec un doigt 145, Il est évident, lorsque le doigt 120 rencontre une résistance excessive, que le res- sort 142 cède pour permettre au doigt 120 d'avancer plus lentement jusqu'à ce que le sac ait avancé légèrement ou jusqu'à ce que l'ergot 144 soit venu en contact avec le doigt 146 après quoi l'entraînement devient positif.
Le ressort 137, qui normalement sollicite le doigt 121 vers le bas, cède également si ce doigt rencontre une résistance excessive .Il en résulte que, si le sac se trouve légèrement écarté de sa position exacte ou si, pour toute autre raison, les mouvements des doigts refou- leurs rencontrent une résistance particulière, ces doigts cèdent suffisamment pour que le sac ne risque pas d'être abimé.
La partie supérieure du sac peut être pliée plus exac- tement et plus soigneusement sises parois latérales sont maintenues parallèles afin que l'emballage ait une section transversale sensiblement rectangulaire au lieu d'être cir- culaire ou ovale . A cet effet on peut avoir recours à des barres 150 et 151 (fig. 1), supportées par des montants 152. Sur les faces internes des barres supérieures 151 et sur le trajet suivi mr la partie supérieure du sac, qui doit être pliée et fermée, on fixe des barres façonneuses 154, assez larges (fig. 13). Les barres 151 n'atteignent pas la machine à coudre alors que les barres inférieures 150 s'étendent jusqu'à l'extrémité de décharge de la ma- chine . Les barres 150, 151 et 154 peuvent être réglées en
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hauteur par rapport aux montants 152.
Quand les parois pliées ont été refoulées comme dé- crit, les deux côtés de la partie supérieure du sac sont rapprochées par les organes plieurs 160 et 161 (figs. 18 et 1 9) montés respectivement sur les extrémités de deux bras 162 et 163 par une liaison réglable à coulisse 164 ou 165 afin que leur emplacement en hauteur puisse'être modifié si nécessaire, par exemple quand le remplissage des sacs atteint des hauteurs différentes @@ ou pour d'autres raisons.
Les bras 162 et 163 sont articulés, en 166 et 167, aux longerons 100. Le bras 162 est prolongé vers le bas en-dessous de son pivot 166, et porte un galet 168 en con- tact avec une came 169 montée sur l'arbre 130 à l'aide d'une liaison à coulisse 170 afin que l'on puisse régler le moment de l'intervention des organes plieurs 160 et 161 par rapport aux autres opérations de là machine . L'ex- trémité inférieure du bras 163 est reliée, par une bielle se 171, au bras 163 afin que les bras 162et 163/déplacent si- multanément. Pour l'exemple montré, un ressort 173 est intercalé entre le longeron 100 et la biellette 171 pour maintenir le galet 168 en contact avec la came 169.
Les organes 160 et 161 sont déplacés vers leur posi- tion active par le ressort 173 quand la came 169 permet ce mouvement de sorte que leur course utile se fait par l'effet du ressort 173, alors qu'ils sont entraînés positi- vement vers leur position inactive, montrée en traits in- terrompus.
Immédiatement après que la partie supérieure du sac a été fermée par les organes 160 et,-161, elle s'engage entre les courroies 175 et 176 portées par des supports 177 et 178 (figs. 20, 1 et 2). Les courroies sont entraînées simul-
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tanément par un axe vertical actionné par l'arbre 130 et par une transmission appropriée (non centrée). Les oourroies peuvent être sollicitées l'une vers l'autre par deux groupes de galets 179 pour agir élastiquement sur la partie supérieure des sacs (fig. 20). De préfé- rence on constitue les courroies en caouqchouc ou on les revêt de caoutchouc afin qu'ils exerçant, de tout,.; ma- nière, une pression élastique sur ladite partie supé- rieure.
.Les supports 177 et 178 peuvent être réglés en hau- teur par rapport aux montants 180 (fig. 12) à l'aide de tiges filetées commandées par une manivelle 181 calée sur 1'une de ces tiges et reliées aux autres tiges par une chaîne 182 afin que les deux supports puissent être montés et abaissés simultanément, si nécessaire.
En dessous des courroies 175 et 176 et supportés par des doigts verticaux 177 et 178 sont établis des barreaux de tassement et de pression 185 et 186, qui sont orientés de manière à pouvoir refouler progressivement les parois supérieures du sac vers le bas. Ils sont légérement incli- nés vers le bas, dans le sens de l'avancement des sacs (fig. 12) afin que les parois supérieures de ceux-ci soient refoulées vers le bas tout en étant tendues de sorte que l'extrémité supérieure et pliée de chaque sac s'étend sur une longueur considérable au-dessus de la partie remplie de ce dernier.
L'effet du serrage élastique, exercé par les courroies sur le sommet du sac, ooopère élastiquement avec la pression exercée vers le bas par les barreaux aplatisseurs 185 et 186 de sorte que les parois du sac sont tendues sur la matière emballée et au- tour des borda internes de ces barreaux, ce qui donne à l'emballage une forme convenable, ses parois étant bien
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tendues jusqu'à l'endroit où le sac doit être fermé.
Après avoir donné à la partie supérieure du sac la forme pliée et aplatie indiquée plus haut, on fait pas- ser celle-ci dans une machiné à coudre qui peut être du genre de celle faisant l'objet du brevet E.U.A. n 1. 625.781 du 26 avril 1927 ou de tout autre genre appro- prié. Pour l'exemple montré''' deux bandes 190 et 191 ser- vent à renforcer la couture .de part et d,autre du sac, et, quand l'aiguille 192 (fig. 21) a réalisé celle-ci, un couteau 193 enlève la. partie supérieure du sac de sorte que celui-ci est débité avec son extrémité supérieure à bords rectilignes et nets comme montré sur la fig. 22.
L'arbre 130 peut âtre entraîné de toute manière ap- propriée voulue et, de préférence , en synchronisme avec l'appareil qui sert à ouvrir et à remplir les sacs. Pour l'exemple montré (fig. 2), un pignon conique 200 calé sur l'extrémité supérieure de l'arbre 41 engrène avec une roue conique 201 fixée sur un arbre horizontal 202 qui, à. son tour, actionne une chaîne 203 engagée sur une roue calée sur l'arbre 130.
Il résulte de ce qui précède que la partie supérieure du sac est ouverte et tendue quand elle est engagée sur les bras 90,qui provoquent son anverture de pair avec les pin- ces de sorte que l'entrée du sac est complètement ouverte quand ses bords sont serrés entre les pinces. Quand le dispositif à, pinces monte, le sac est déplacé le long du guide tubulaire 56 et son fond est complètement étalé par l'intervention de la base dudit guide 56. Les pinces pourraient coulisser le long d'un guide ayant une forme différente mais, de toute façon, il est préférable d'adop- ter une 'forme telle que la section transversale du guide corresponde à celle du sac à remplir, tout au moins en ce
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qui concerne sa base.
On préfère se servir drun guide tubu- laire dans lequel on¯'ménage des fentes étroites pour permet- tre le passage de bras obliques agissant sur le sac à l'instar d'un coin pyramidal et en coopération atec les pinces de sorte que le guide tubulaire ne présente, pour ainsi dire, pas depassages libres dans sa paroilatérale . Les fuites possibles sont donc très réduites même si ce guide tubulaire comportait une paroiplus ajourée ou incomplète en ce qui concerne la partie qui est engagée dans le sac et pen- dant que les matières tombent dans celui-ci. On peut donc donner à cette partie, comprise entre le fond et le bord su- périeur du sac quand celui-ci est à sa position soulevée,tou te forme appropriée voulue du moment que la base du guide a une forme convenable pour provoquer l'étalement du fond du sac et permettre le remplissage dudit sac.
La machi- ne , telle que montrée et décrite, est agencée d: manière à pouvoir ouvrir et remplir un sac ayant une section trans- versale rectangulaire et à cet effet on a recours à qua- tre bras établis respectivement au droit des quatre arêtes latérales du guide et qui se prolongent vers le haut et à l'extérieur des arêtés latérales de celui-ci pour pouvoir écarter les parois latérales de l'entrée du sac de sorte que celles-ci peuvent s'engager aisément sur l'extrémité inférieuredu guide . En même temps, la base du guideforme un rectangle pour ainsi dire complet qui ouvre et ap latit le fond du sac quand les pinces sont à leur position relevée. Le nombre des fentes, ménagées dans le guide tubulaire, peut 8tre différent et leurs emplacements peu- vent, si nécessaire, être modifiés.
L'intervention des doigts refouleurs est désirable car ils repoussent les parois pliées de l'entrée du sac et dimi- nuent la largeur de celles-ci ce qui facilite la fermeture
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de ladite entrée . Le dispositif refouleur 38 aplatit la par tie supérieure du sac dans un plan parallèle à l'avancement du sac vers. la machine à coudre et les parois entourant cette partie tassée sont serrées élastiquement entre les cour- roies de serrage 175 et 176. Les barreaux aplatisseurs 185 et 186, établis en-dessous.des courroies, pressent les pa- rois supérieures du sac vers le bas et vers l'intérieur ce qui donne à ces parois une forme plate pour donner à l'en- semble de l'emballage une section verticale et transversale sensiblement rectangulaire, et ce qui allonge la partie pliée du sac au-dessus de la matière qu'il contient .
Ceci permet d'effectuer la couture à un.niveau plus bas qu'à l'ordinaire Comme visible sur la fig. 22 on découpe la partie du sac qui se trouve au-dessus de la couture de sorte que l'emballa- ge final ne comporte aucune partie inutile . L'obtention d'un tel emballage compact est, en outre, facilitée pour l'ou- verture complète du sac avant le ranplissage, par le tasse- ment des matières dans le sa; µ à causedes secousses),par l'aplatissement des côtés du sac pendant que sa partie supé- rieureest pliée et par le refoulement de sa partie supé- rieure de la manière indiquée ci-dessus. Toutes ces carac- téristiques coopèrent entre elles pour donner un emballage ayant la forme convenable voulue et qui est complètement
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rempli .
Pour cette raison on se sert, avantageuseineiat,àla fois des différentes parties constituant la machine bien que certaines d'entre elles pourraienaûssi être utilisées à elles seules avec avantage.
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1. Machine à remplir des sacs, caractérisée en ce qu'elle , comporte ureou plusieurs trémies, un'ou plusieurs organes de guidage , sensiblement verticaux, tels que des tubes de guida-
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PATENT OF INVENTION the company: ST. REGIS PAPER COMPANY "Improvements to machines for opening, filling and closing bags". Priority of a patent application filed in the United States of America on May 2, 1939 in the names of Carl H. Hartman, Esli A. Marsh and Neill E. Dorrington.
The present invention relates to machines for opening, filling and closing bags and its object, above all, is to make these machines such that they can quickly and efficiently open bags by giving them a suitable shape, which 'they can fill these bags with determined quantities of material and they can fold and close the upper end of said bags while giving a desired shape to the latter as well as to said upper part during the closing of the bags ,.
A more specific object of the invention is to make these machines such that they can quickly open bags made of paper, fabric, or the like so as to give them the desired shape while placing them at the same time.
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in a position for which they are ready to receive a determined quantity of matter, their opening and their Elise in place taking place simultaneously.
It is also an object of the invention to provide clean Means 3 for folding and closing the upper part of the bag, to establish reinforcing bands thereon and to present the upper part of the bag to a sewing apparatus or the like in which the excess part is cut off.
Other details and features of the invention will become apparent from the description given below and by way of example of some embodiments of the invention and shown in the accompanying drawings.
Fig. 1 shows, in perspective, the entire machine seen from the corner where the sewing apparatus is located.
Fig. 2 shows, in plan, the same machine-
The fie. 3 shows, in perspective and on a larger scale, the part of the machine where the bags are filled, this part being seen from the place where an empty bag is introduced therein.
Figs. 4 and 5 show, respectively in partial section according to 4-4 fig.2 and in partial section according to 5-5 fig. that same part of the machine.
Fig. 6 shows, in perspective, the lower end of the tubular guide serving for opening and filling the bag.
Fig. 7 shows, in section according to 7-7 fig. 6, a detail of this guide.
Fig. 8 shows, in vertical section and 8. large scale, a device with pliers for pulling and lifting the bag.
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Fig .. 9 shows, in vertical section, the organs serv- va.nt the opening of the bag.
Lesfigs. 10 and 11 show, respectively in elevation (parts in longitudinal section) and in cross section according to 11-11 fig. 10, the end of the conveyor suitable for receiving the filled bags.
Figs. 12 and 13 show, respectively, in elevation (parts in longitudinal section) and in cross-section according to 13-13, the apparatus for packing the material and closing the upper part of the bag.
Fig. 14 shows, in plan, the bag and the retracting fingers of FIG. 13.
Fig. 15 shows a section along 15-15 of FIG. 13.
Figs. 16 and 17 show, respectively in side view (sectional parts) and in plan, the mechanism for shaping the upper part of the filled bag
Figs. 18 and 19 show, respectively in vertical section according to 18-18 fig. 2 and in plan, part of this mechanism: ani sme.
Fig. 20 shows, in vertical section, the bag while its upper part is subjected to sewing.
Fig. 21 shows a schematic plan of the means for reinforcing the bag and for closing the latter by sewing.
Fig. 22 shows, in elevation, the upper and sewn part of the bag.
The apparatus shown in its assembly in fig. 1 comprises a frame 30 and a frame 31. On the frame 30 is mounted the apparatus for opening and filling the bags and designated, generally, by 32. The weighing device 33 is shown schematically at the place it occupies to polé @ uter weighed quantities to be introduced successively into the bags. On frame 31 is mounted the
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sewing machine 34. Between the apparatus for opening and filling the bags and the sewing machine, serving to close them, there are means 35 suitable for transporting the bags and for folding their upper part.
The means comprise a shaker conveyor 36 (fig. 2), a folding device 37 for the neck of the bag, a push-up device 38 for compressing the upper part of the bag and means 39 for sewing and cutting off the excess part above. sewing.
The apparatus for opening and filling the bag is shown in figs. 3 to 9. The frame 30 carries a box 40 in which is housed a vertical and central shaft 41 engaged in suitable bearings and which is driven continuously by a suitable motor, for example by means of A belt 42 (fig. 3) passing over a pulley 43 mounted on a shaft 44. The latter carries a worm 45 meshing with a helical wheel 46 wedged on an intermediate shaft 47 which carries a pinion 48 meshing with a toothed wheel 49 wedged on the central shaft 41.
A drum 50 is mounted on the box 40 and is extended upwards by a frustoconical part 51 carrying a bearing 52 for the central shaft 41 (Figs. 2 and 3). Each hopper opens into a vertical feed and guide tube 56. A gripper device 57, for gripping and retaining a bag, can slide vertically and in a reciprocating motion along each guide 56. each device 57 is supported and moved by means of a connecting rod 58 terminating at the end of a lever 59 articulated at 60 to the sleeve 61 wedged on the central shaft 41 below the cross members 54.
The sleeve 61 supports a coaxial tubular part 62 which guides vertical rods 63 respectively serving to control the levers 59.
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tee of the lower end of each rod 63 and thereon is wedged a sleeve 64 carrying a roller 65 which rolls on the cam 66 forming the upper edge of the cylindrical part 53. In each lever 59 is formed a slot 67 in which are engaged pivots 68 mounted on a gollier (not shown) which is supported on a spring 69 interposed between the aforesaid collar and a collar 70 wedged on the rod 63. Normally the spring 69 maintains the collar, on which are fixed the pivots 68, in contact with a retaining ring 71 which limits its upward movement relative to the rod 63.
When the roller 65 is at the highest point of the cam 66, as shown to the right of fig. 3, the spring 69 is slightly compressed for the reasons explained below.
Each guide 56 is formed by a part, with a substantially rectangular section, each of the four faces of which has a vertical guide groove 75 (FIG. 6). In each side edge of the part 56 is formed a slot 76 which extends from the bottom of the guide to a certain height and which is extended upwards by a groove 76a (FIG. 6).
Each gripper device 57 comprises a rectangular slide 77 with internal projections 78 respectively engaged in the vertical grooves 75 aforesaid.
Its side faces have ears 79 and 80 (fig. 6 and 8) to which are articulated, by 'axes 81 and 82, elastic heads 83 and 84 suitable for pressing the upper edges of a bag against the adjacent projections 78. (figs 4, 5 and 8). The oscillating axis 81 carries a finger 85 connected by a link 86 to a finger 87 wedged on the axis 82. During the rotation of the cross-pieces 54 and of the parts which they support, the finger 85 comes into contact with a stopper. 88
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(fig. 4) and move the tabs away from their clamping position.
The slider 77 carries four arms 90 oriented downwards and which can slide respectively in the grooves 76a of the guide 56. The lower ends 91 of these arms are bent inwards, pass through the slots 76 and meet to form a central point. 92.
The operation of the device for opening and filling the bags is as follows:
An empty bag is driven upward until the tip 92 has entered its opening and, on its way up, the side walls of this opening are pulled apart to receive a rectangular shape using the arms 91. This gives the bag has a rectangular shape and, continuing to slide along the guide 56, its upper edges engage the grippers formed by the tabs 83 and 84 and the adjacent projections 78 of the bucket slurry. This operation is done when the slide occupies its middle position shown in fig. 3 and indicated to the left of fig. 4.
As the braces continue to rotate the roller 65 goes up on the top of the cam 66 and raises the lever 59 as well as the clamps 57 until the bottom of the bag comes into contact with the rectangular base of guide 56 (on the right of fig. 5). In this way the bag is completely open and its cross section is rectangular over its entire height. The slots 76, formed in the ridges of the guide 56, extending sufficiently upwards so that the arms 91, curved inwardly, can pass freely through these slots 76 while the rectilinear parts 90 of the arms slide in the spokes. - nures 76a.
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Preferably, a slight upward movement of the lever 59 is provided after the bottom of the bag has reached the base of the guide 56, the clamps being sufficiently elastic to allow this additional upward movement without the bottom of the bag risking being bimed.
If preferred, the pliers can squeeze the affixed top edges of the bag enough so that no slippage occurs there, but in this case the spring 69 yields when the bottom of the bag reaches the base of the guide 56.
When the bag has reached the position shown to the right of fig. 5, the corresponding hopper 55 is placed under the chute 95 of the weighing device 33 which, by means not shown, then delivers a determined quantity of material to be bagged, these being collected by the hopper as it passes. under the discharge 95. The material thus flows directly through the guide 56 into the bag and descends with the latter as the roller 65 rolls at the bottom of the cam 66 to the position shown to the right of FIG. 4.
At this moment the finger 85 comes into contact with the stop 88 which releases the bag and the latter slides along the guide 56, when the latter exceeds the stop 88, to come to rest on a described conveyor. below. The gripper device 57 remains in its raised position for which its lower tip 92 is located above the upper edge of the bag as shown in the middle position of FIG. 1 and on the left in fig. 5. The device 57 is then returned to the position for which it receives a new bag to the left of FIG. 4.
The filled bag 99 is transported from the filling apparatus to the sewing machine by a conveyor supported by side members 100 (Fig. 1). The carrier com-
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takes side chains 101 linked together at regular intervals by transverse pushers 102 (fig. 10, 11 and 12). The chains are driven by wheels 103. The side members 100 carry a sliding path 104 for the filled bags, part of which 105 (fig. 10) is supported by rods 106 which are housed in cross members 107 fixed to the side members. 100. Normally the part 105 of the support 104 rests on washers or rubber shock absorbers 108 (fig. 11) engaged on the rods 106 and interposed between the cross members and the lower face of said part 105.
Springs 109 hold the part 105 in its lowered position.
The part 105 is given an alternating vertical movement or jerks by appropriate means, for example by means of a shaft 110 supported by bearings 111 fixed to the lower part of the part 105. This shaft carries masses. eccentric 112, not shown in detail but which produce the vertical jerks of the part 105, by their eccentric movement during the rotation of the shaft 110. these jolts are sufficient to cause the settling of the materials contained in the bags which advance on room 105.
The springs 109 and the elastic washers 108 allow this vertical movement of the part 105, while damping this movement in an elastic manner and reducing noise. The shaft 110 is driven by a belt 113 from a pulley 114 which , in turn, is actuated in any suitable manner. As the bags successively advance the ions of part 105, its vertical reciprocating motion sends jerks to each bag to compact the material it contains.
As the bag moves along the sliding path, the walls of its upper part are folded and pulled back.
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close to prepare them for sewing. When using side-pleated bags, it is preferable to first push inward its folded walls, arranged transversely to the conveyor. The device used for this purpose is shown in figs.
12 to 17 and comprises, on the one hand, a pushing finger 120 animated by a rotary movement (fig. 16) so as to be able to act from behind on the rear wall of the opening of the bag to push back. this wall folded towards the front, and, on the other hand, a pushing finger 121, driven in an oscillating movement from bottom to top to push back the front wall and folded of the opening after which it departs from the path followed by the bag.
Le.doigt 120 is mounted on an axis 122 driven, in a continuous manner, by bevel gears 123 and 124 by an axis 125 carried by a bracket 126 fixed to one face of a spar of the machine. The axis '125 carries a toothed wheel 127 driven by a chain 128 'passing from? a wheel 129 actuated by a shaft 130 established alongside the machine and which rotates continuously. The other end of shaft 122 is housed in a bearing 131 mounted on a spar 100.
The finger 121, to push back the front wall of the bag, is carried by an arm 132 wedged on an oscillating axis 133.
This carries a second arm 134 (FIG. 15) actuated by a lever 135 articulated at a fixed point 136 and normally biased by a spring 137 towards a position for which the finger 121 is lowered. The lever 135 carries a roller 138 in contact with a cam 139 mounted on a sleeve 140 driven directly in rotation. By the bevel wheel 123. (Fig. 17).
The axis 122 is connected to the sleeve 140 by a coupling
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elastic (fig. 15), The end 141 of the sleeve 140 rotating in the direction indicated by an arrow. A traction spring 142 connects a pin, mounted on this end 141, to an arm 143 wedged on the pin 122 and normally rotates this pin until a pin 144 has come into contact with a finger. 145. It is evident, when finger 120 encounters excessive resistance, that spring 142 yields to allow finger 120 to advance more slowly until the bag has advanced slightly or until the lug 144 has come into contact with finger 146 after which the drive becomes positive.
The spring 137, which normally biases the finger 121 downwards, also gives way if this finger encounters excessive resistance. As a result, if the bag is slightly deviated from its exact position or if, for any other reason, the movements bent fingers encounter particular resistance, these fingers yield enough so that the bag does not run the risk of being damaged.
The top of the bag can be folded more accurately and more carefully the side walls are kept parallel so that the package has a substantially rectangular cross section instead of being circular or oval. For this purpose one can have recourse to bars 150 and 151 (fig. 1), supported by uprights 152. On the internal faces of the upper bars 151 and on the path followed mr the upper part of the bag, which must be folded and closed, we fix shaping bars 154, quite wide (fig. 13). The bars 151 do not reach the sewing machine while the lower bars 150 extend to the discharge end of the machine. Bars 150, 151 and 154 can be set in
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height in relation to uprights 152.
When the folded walls have been pushed back as described, the two sides of the upper part of the bag are brought together by the folding members 160 and 161 (figs. 18 and 1 9) mounted respectively on the ends of two arms 162 and 163 by an adjustable slide link 164 or 165 so that their height location can be changed if necessary, for example when the filling of the bags reaches different heights or for other reasons.
The arms 162 and 163 are articulated, at 166 and 167, to the side members 100. The arm 162 is extended downwards below its pivot 166, and carries a roller 168 in contact with a cam 169 mounted on the arm. shaft 130 using a sliding link 170 so that one can adjust the time of intervention of the folding members 160 and 161 relative to the other operations of the machine. The lower end of the arm 163 is connected, by a connecting rod 171, to the arm 163 so that the arms 162 and 163 / move simultaneously. For the example shown, a spring 173 is interposed between the side member 100 and the rod 171 to keep the roller 168 in contact with the cam 169.
The members 160 and 161 are moved to their active position by the spring 173 when the cam 169 allows this movement so that their useful stroke is effected by the effect of the spring 173, while they are positively driven towards their inactive position, shown in broken lines.
Immediately after the upper part of the bag has been closed by the members 160 and, -161, it engages between the belts 175 and 176 carried by the supports 177 and 178 (figs. 20, 1 and 2). The belts are driven simul-
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taneously by a vertical axis actuated by the shaft 130 and by an appropriate transmission (not centered). The belts can be urged towards each other by two groups of rollers 179 to act resiliently on the upper part of the bags (fig. 20). The belts are preferably made of rubber or coated with rubber so that they exert everything. in this way, an elastic pressure on said upper part.
.The supports 177 and 178 can be adjusted in height relative to the uprights 180 (fig. 12) by means of threaded rods controlled by a crank 181 wedged on one of these rods and connected to the other rods by a chain 182 so that both brackets can be raised and lowered simultaneously, if necessary.
Below the belts 175 and 176 and supported by vertical fingers 177 and 178 are established tamping and pressure bars 185 and 186, which are oriented so as to be able to gradually push the upper walls of the bag down. They are slightly inclined downwards, in the direction of the advance of the bags (fig. 12) so that the upper walls of the latter are pushed downwards while being stretched so that the upper end and folded bag extends a considerable length above the filled portion of the bag.
The effect of the elastic tightening, exerted by the straps on the top of the bag, co-operates elastically with the downward pressure exerted by the flattening bars 185 and 186 so that the walls of the bag are stretched over the wrapped material and around. internal borders of these bars, which gives the packaging a suitable shape, its walls being well
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stretched to where the bag should be closed.
After having given the upper part of the bag the folded and flattened shape indicated above, it is passed through a sewing machine which may be of the type covered by the E.U.A. patent. n 1. 625.781 of April 26, 1927 or any other appropriate type. For the example shown '' 'two bands 190 and 191 serve to reinforce the seam on either side of the bag, and, when the needle 192 (fig. 21) has made this, a knife 193 removes the. upper part of the bag so that it is debited with its upper end having rectilinear and clean edges as shown in fig. 22.
The shaft 130 may be driven in any suitable manner desired and preferably in synchronism with the apparatus which serves to open and fill the bags. For the example shown (Fig. 2), a bevel gear 200 wedged on the upper end of the shaft 41 meshes with a bevel gear 201 attached to a horizontal shaft 202 which, at. in turn, actuates a chain 203 engaged on a wheel wedged on the shaft 130.
It follows from the above that the upper part of the bag is open and stretched when it is engaged on the arms 90, which cause its opening together with the clamps so that the entry of the bag is fully open when its edges are clamped between the clamps. When the gripper device rises, the bag is moved along the tubular guide 56 and its bottom is completely spread by the intervention of the base of said guide 56. The grippers could slide along a guide having a different shape but In any case, it is preferable to adopt a shape such that the cross-section of the guide corresponds to that of the bag to be filled, at least in this respect.
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which concerns its base.
It is preferred to use a tubular guide in which narrow slits are placed to allow the passage of oblique arms acting on the bag like a pyramidal wedge and in cooperation with the clamps so that the tubular guide has, so to speak, no free passages in its paroilateral. The possible leaks are therefore very small even if this tubular guide had a wall which is more perforated or incomplete as regards the part which is engaged in the bag and while the materials fall into the latter. This part, included between the bottom and the top edge of the bag when the latter is in its raised position, can therefore be given any suitable shape desired as long as the base of the guide has a suitable shape to cause the spreading of the bottom of the bag and allow the filling of said bag.
The machine, as shown and described, is arranged in such a way as to be able to open and fill a bag having a rectangular cross section and for this purpose recourse is had to four arms established respectively at the right of the four lateral edges. of the guide and which extend upwards and outwards from the side edges of the latter in order to be able to separate the side walls from the entry of the bag so that they can easily engage on the lower end of the guide . At the same time, the base of the guide forms a virtually complete rectangle which opens and slumps the bottom of the bag when the clamps are in their raised position. The number of slots formed in the tubular guide can be different and their locations can be changed if necessary.
The intervention of the pushing fingers is desirable because they push back the folded walls of the entry of the bag and reduce the width of these, which facilitates closing.
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of said entrance. The upsetting device 38 flattens the upper part of the bag in a plane parallel to the advancement of the bag towards. the sewing machine and the walls surrounding this packed part are elastically clamped between the tightening belts 175 and 176. The flattening bars 185 and 186, established below the belts, press the upper walls of the bag towards the side. down and inward which gives these walls a flat shape to give the whole package a substantially rectangular vertical and cross section, and which extends the folded portion of the bag above the material it contains.
This allows the seam to be carried out at a lower level than usual As can be seen in fig. 22 the part of the bag which is above the seam is cut so that the final package does not have any unnecessary parts. Obtaining such a compact package is, moreover, facilitated for the complete opening of the bag before filling, by the packing of the materials in the sa; µ caused by shaking), by flattening the sides of the bag while its upper part is bent and by pushing back its upper part as described above. All of these features cooperate with each other to provide a package having the desired suitable shape and which is completely
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For this reason, advantageously, both the different parts constituting the machine are used, although some of them could be used alone with advantage.
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1. Machine for filling bags, characterized in that it comprises ureou several hoppers, one or more guide members, substantially vertical, such as guide tubes.
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