EP0000851A1

EP0000851A1 - Machine automatique pour le tronçonnage de gaîne thermoplastique et la pose de manchons autour de récipients

Info

Publication number: EP0000851A1
Application number: EP7878400045A
Authority: EP
Inventors: Jacques Fresnel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-03
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1979-02-21
Also published as: IT7883423A0; EP0000851B1; CA1102080A; US4179863A; IT1104920B; ES472298A1; DE2860189D1

Abstract

Machine automatique pour le tronçonnage de gaine thermoplastique et la pose de manchons autour de récipients. Le machine comprend essentiellement, agencés sur un bâti: a) des moyens d'alimentation en gaine plastique sous forme aplatie puis de convoyage de la bande continue dans des conditions de tension prédéterminées; b) au moins en ensemble vertical (3) de découpe de la gaine et de fourniture de tronçons ou manchons, cet ensemble comprenant de haut en bas, disposés autour d'un mandrin creux à microperforations sur sa périphérie et sur lequel est engagée la gaine continue: - des moyens de suppression des deux plis de la gaine plate; - des moyens de découpe de la gaine; des moyens étagés permettant à la fois de maintenir le mandrin en position verticale et de régler automatiquement les hauteur et cadence de coupe; - des moyens de guidage et d'expulsion des manchons vers le bas du mandrin; ces manchons étant déposés ensuite automatiquement autour de récipients à revêtir circulant sur un convoyeur (4) muni de moyens (5) de rétraction à chaud desdits manchons, de type connu en soi.

Description

La présente invention a trait au domaine de la confection de tronçons de gaine en matière plastique thermorétractable et destinés à être posés puis rétractés à chaud autour de récipients. Elle concerne plus particulièrement un nouvel appareillage permettant la production en continu, à grande cadence, de tels tronçons ou manchons à partir d'une bande continue de gaine plate ainsi que la conformation de ces manchons aux types de récipients à revêtir puis leur pose automatique autour de ces récipients.
I1 est maintenant bien connu de munir des récipients tels que bouteilles,bombes aérosols, flaçons, boites de conserves et objets analogues, en matériaux divers, d'un manchon ou fourreau protecteur en matière plastique rétractable. Ce manchon est disposé de façon relativement lâche autour du récipient et, après chauffage pour provoquer la rétractation de la matière plastique il doit épouser parfaitement le contour du récipient. On réalise ainsi des réceptacles munis de gaines, généralement imprimées, en matière thermoplastique transparente ou encore en matière plastique poreuse ou alvéolaire.
De nombreuses étapes opératoires sont nécessaires pour passer de la feuille mince en matière plastique (par exemple en chlorure de polyvinyle), rendue thermorétractable, jusqu'au réceptacle muni de son habillage décoré. Ces étapes doivent être automatisées pour atteindre une rentabilité industrielle convenable. Selon la technique la plus couramment utilisée jusqu'ici, on confectionne le film plastique en gaine ou fourreau continu puis on découpe des tronçons de gaine aux dimensions appropriées et
les manchons obtenus, empilés horizontalement ou verticalement gasin, servent à alimenter une machine permettant d'extraire individuellement les menchons puis ds les ouvrir à la conformation désirée et de les déposer autour des réceptacles à revêtir qui circulent sur un convoyeur,. l''habillage étant ensuite soumis à une thermorétraction (voir par exemple le brevet français N°76.05033 du 24 Février 1976 et ses certificats d'addition N°76.33691, 77.00209 et 77.19565).
Ce procédé est, certes, satisfaisant mais l'appareillage de mise en oeuvre des manchons est d'un réglage assez délicat, ce qui nuit à sa fiabilité. D'autre part, les cadences de production sont relativement limitées du fait de la complexité des opérations d'ouverture des manchons. Enfin, la présence des deux lignes de pliure des manchons déposés sur les récipients crée parfois des difficultés lors de l'opération finale de thermorétraction.
L'invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients et vise la production et la pose, à grande cadence, de manchons ayant déjà la conformation générale des récipients à revêtir.Elle propose, à cet effet, un appareillage automatique qui utilise directement comme matière première. la gaine plate continue de film plastique et non des empilements de tronçons de gaine et qui effectue la série des opérations de : mise en forme, coupe, guidage et pose du manchon, selon une ligne verticale surplombant les séries de récepatles aui cheminent sur un convoyeur.
La nouvelle machine selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte essentiellement, agencés sur un bâti :

a) des moyens d'alimentation en gaine plastique sous forme aplatie puis de convoyage de la bande continue dans des conditions de tension prédéterminées ;
b) au moins un ensemble vertical de découpe de la gaine et de fourniture de tronçons ou manchons, cet ensemble comprenant de haut en bas, disposés autour d'un mandrin creux sur lequel est engagée la gaine continue ;
- des moyens de suppression des deux plis de la gaine plate
- - des moyens de découpe de la gaine ;
- - des moyens étagés permettant à la fois de maintenir le mandrin en position werticale et de régler automatiquement les hauteur et cadence de coupe ;
- - des moyens de guidage et d'expulsion des manchons vers le bas du mandrin des anchans étant déposés ensuite automatiquement autour de récipients à revêtir circulant sur un convoyeur muni de moyens de rétraction à chaud, de type connu en soi.

Selon une caractéristique, l'alimentation en gaine plate de l'ensemble vertical désigné par b) est faite au moyen d'un emballage clos contenant une ou plusieurs bobines de gaine et muni d'une fente horizontale laissant le passage à la bande continue. Cette bande, tout d'abord soumise à une forte traction est ensuite relachée pour permettre l'ajustage ultérieur d'une longueur de coupe prédéterminée puis elle est de nouveau tendue au-dessus dudit ensemble vertical.
Selon une autre caractéristique, l'ensemble des opérations faites sur la gaine s'effectue autour d'un mandrin porteur creux dont la saction correspond à la configuration désirée pour le manchon final. Ce mandrin est porté par des plates-formes horizontales délimitant plusieurs étages et munies d'ergots rétractables destinés à s'engager dans des gorges prévues sur le mandrin.
Conformément à une variante d'exécution, la gaine plate ther- moptastique est soumise à une opération de prédécoupe avant d'être engagée autour de la partie supérieure effilée du mandrin creux. Cette opération, qut peut être effectuée par exemple au moyen d'une lame en dent de scie pénétrant dans une contrepartie en caout chouc, permet d'obtenir ultérieure- mant une coupe plus franche et plus rapide.
Les moyens de déplissage de la gaine, juste après l'engagement de celle-ci autour du mandrin, sont constitués par des mâchoires chauffées par tout moyen connu (électrique, air chaud, infra-rouge..etc) et dont le temps de contact avec la gaine sur le mandrin est programmé en séquence avec la coupe et en fonction de la température (généralement comprise entre 70 et 120°C). Ces mâchoires peuvent être commandées par tout moyen connu à fonction alternative.
Les moyens de découpes de la gaine en tronçons ou manchons peuvent avantageusement être constitués par un dispositif rotatif muni de lames horizontales, par exemple deux qui pénètrent dans la gaine alors qu' elles sont déjà mises en rotation. Cependant, d'autres systèmes équivalents de coupe, tels que dispositif, à mâchoires tranchantes, annneau coupant ou analogues, peuvent bien entendu être mis en oeuvre. Selon une variante d'exécution, on peut en outre prévoir, associé au système de coupe franche de la gaine, un dispositif de microperforation destiné à créer une ligne de prédécoupé pour l'obtention de manchons de type spécial.
Les étapes qui succèdent au moyen de coupe sont de préférence au nombre de trois et ont essentiellement pour fonction d'assurer la sustentation et le centrage du mandrin pendant la coupe de la gaine puis la descente et l'expulsion des manchons. Les actions de ces différents niveaux sont effectuées en séquence, notamment au moyen d'un arbre central à cames, de façon telle que l'on ait toujours, pendant la marche de la machine, deux niveaux ouverts (c'est-à-dire dégagés du mandrin) et un niveau fermé (plate-forme bloquant le mandrin) ou vice-versa.
Les moyens de guidage de la gaine sur le mandrin sont constitués d'une part par des galets ou roulettes à commande alternative et d'autre part par des chaînes à ergots commandées par l'arbre à came. En outre, selon une importante caractéristique de l'invention, la descente du tronçon découpé de gaine puis son expulsion au bas du mandrin sont facilités par l'envoi, au sein.de ce mandrin creux et muni de microperforations de préférence orientées vers le bas, d'air ou tout autre fluide légèrement pressurisé. Cette injection de fluide est déclenchée automatiquement après l'opération de coupe et s'effectue avantageusement en deux points du mandrin creux, sous des pressions différentes.
L'ensemble des organes de la machine est disposé sur un bâti muni d'une série d'embrayages-freins à disques (ou équivalents) entraînés alternativement par des poulies à chaines ou analogues et qui sont actionnés par un seul moteur ou moto-variateur. Selon une caractéristique de l'inven tion, ce bâti peut supporter plusieurs ensembles de découpe désignés ci-dessus par b) par exemple deux, trois ou plus. Ainsi, comme on le verra ci-après plus en détail, la dépose des manchons autour des récipients peut être faite en continu et à grande vitesse pendant le déplacement des récipients sur leur convoyeur.
D'autres caractéristiques apparaîtront encore au cours de la description suivante,relative à un mode non limitatif de réalisation, illustré par les dessins schématiques annexés qui représentent :

Fig.1 : une vue générale de face des principaux organes d'une machine selon 1'invention ;
Fig. 2 : une vue de l'arrière de cette machine ;
Fig. 3 : un ensemble comprenant une machine de pose de l'invention, associée à un convoyeur en continu de récipients et à un dispositif de rétraction à chaud des manchons après leur pose autour des récipients ;
Fig.4 : un mode de mise en tension et relâchement de la gaine thermoplastique servant à l'alimenter l'ensemble verticale de découpe, transfert et pose des manchons ou tronçons de gaine ;
Fig. 5 : un mode de maintien du mandrin central par la plate-forme de l'un des étages de l'ensemble vertical ;
Fig.6 : un mode d'entraînement par chaîne d'un manchon le long du mandrin central de chaque ensemble vertical ;
Fig 7 : une vue de côté simplifiée, d'un ensemble vertical ol- lustrant de façon schématique les principaux éléments d'un ensemble vertical.

Telle que représentée sur les figures 1 et 2, la machine comprend essentiellement : un magasin 1 d'alimentation en gaine plate de film thermoplastique ; un système 2 d'enroulement et de distribution de cette gaine ; un ou plusieurs ensembles verticaux 3 (la machine représentée en contient trois) destinés à la coupe de la gaine puis au guidage et à la pose des tronçons de gaine autour de récipients ; enfin une série de moyens de transmission des mouvements des divers organes ainsi que des moyens de commande des mouvements de transfert et d'ouverture-fermeture des étapes de chaque ensemble vertical. Comme on le décrira plus en détail ci-après, la machine est installée au-dessus d'un convoyeur 4 destiné à l'amenée en continu des réceptacles à revêtir et muni d'un dispositif 5 de contraction à chaud des manchons après leur dépose autour de chaque réceptacle.
Le magasin 1 est avantageusement constitué par une caisse parallèlipédique'par exemple en carton,, où l'on a disposé verticalement côte à côte, séparées par des entretoises, par exemple deux bobines 6 de gaine plastique enroulée à plat telle qu'obtenue par soudage en continu de deux bords rapprochés d'un film plastique thermorétractable comme par exemple du chlorure de polyvinyle. La gaine peut, bien entendu, être munie de' toutes impressions et décorations selon les procédés connus. Une bobine est gardée en réserve pendant que l'autre sert à alimenter la machine. L'emballage est muni d'une fente 7 et la gaine 8 suit, comme on peut le voir sur la figure 4, un cheminement le long duquel elle est soumise à des tensions différentes. Au départ, la gaine plate est fortement tirée en traction par les cylindres 9.puis elle est ensuite relachée au moyen d'un système à embarrage souple 10 en passant devant une cellule photoélectrique 11 ; on créé ainsi une réserve de gaine pendant l'opération ultérieure de coupe et la cellule permet de mettre à nouveau en tension la gaine pour délivrer sur l'ensemble 3 une nouvelle longueur de tronçon. L'entraînement de la bande continue jusqu'au dessus de l'ensemble 3 s'effectue entre des séries de rouleaux ou galets 12 entraînés par le moteur 13. Comme on le verra plus loin, ce seul moteur commande la série des embrayages-freins prévus pour le fonctionnement des organes mobiles de la machine, ainsi que l'arbre à came de commande des éléments de chaque ensemble vertical.
Au moment où la gaine thermoplastique 8 passe sur la partie supérieure des ensembles 3, elle peut être soumise, si désiré, à une opération de pré-découpe avant d'être engagée autour de la tête effilée du mandrin creux 14. Cette opération, qui peut être pratiquée, par exemple, à l'aide d'une lame en dent de scie pénétrant dans une contre-partie en caoutchouc,.permet d'obtenir ultérieurement une coupe plus franche et plus rapide de la gaine en tronçons.
Après son engagement, en début de déroulement de la bobine 6 autour de la tête du mandrin, la gaine 8 est soumise à des opérations de : déplissage, découpe, transfert et pose des manchons autour des réceptacles à habiller,. toutes ces opérations étant effectuées en synchronisme, comme on le verra ci-dessous, dans chacun des ensembles verticaux désignés d'une façon générale par le chiffre 3.
Chaque ensemble vertical comprend essentiellement, agencés autour du mandrin creux vertical 14, une série de moyens constitués de haut en bas par (voir figures 1 et 7) :

- des mâchoires chauffantes 15 de déplissage de la gaine après l'enfilage de celle-ci sur l'extrémité supérieure du mandrin 14 ;
- des galets de guidage 16 de la gaine ;
- des disques 17 de dégagement de coupe en prise avec un dispositif de coupe 18, ces disques 17 engrenant sur les pignons 19 d'un arbre à came 20 ;
- des galets 21 puis des chaînes 22 d'accompagnement vers le bas du tronçon de gaine déjà coupé ;
- une première plate-forme 23 au niveau de laquelle on envoie au sein du mandrin 14 de l'air sous faible pression (canalisation 24) destiné à accompagner le transfert vers le bas du manchon sur coussin d'air ;
- une deuxième plateforme 25 correspondant à l'envoi, par la canalisation 26, d'air sous pression plus forte pour assurer l'expulsion du manchon sur le récipient à recouvrir (flèche 27) ;
- une troisième plate-forme 28; proche de l'extrémité inférieure du madrtn 14, qui se termine avantageusement par une coiffe tronconique 29 permettant de réaliser un parfait alignement du récipient sous le mandrin.
- l'ensemble de transfert et les mouvements d'ouverture-fermeture des trois étages qui correspondent aux plate-formes (23,25,28) étant commandés par l'arbre à came 20 entrainé par le moteur 13 et dont les ensembles de pignons (19,29,30,31) sont en prise avec les divers organes précités qui travaillent autour du mandrin creux 14.

Bien entendu, les séries de câbles d'alimentation et les organes accessoires n'ont pas été représentés sur les figures des planche annexées de façon a améliorer la clarté et faciliter la compréhension.
On reprendra maintenant ci-dessous une description plus détaillée de certains organes essentiels d'un ensemble vertical de la machine.
Le mandrin 14 qui peut avoir toutes formes, par exemple cylindrique, est constitué par un élément creux, en matière plastique, métal ou alliage, dont la paroi est munie de microperforations destinées à laisser s'échapper un flux d'air ou autre fluide soufflé à l'intérieur. Ce mandrin 14 est maintenu et ajusté en permanence dans la position verticale par l'une-au moins des plates-formes 23,25,28. Par exemple, comme on peut le voir sur la figure 5, une plate-forme (exemple : 23) est munie de plusieurs goujons 32, actionnés par des ressorts 33 ou autre moyen, ces goujons venant se loger dans une rainure ou gorge 34 prévue sur la périphérie du mandrin 14. Selon une variante, non représentée sur les figures, le mandrin peut être maintenu au niveau au moins de l'une des plate-formes 23,25,28 par une mâchoire s'adaptant à un logement approprié du mandrin.
Alors que la gaine est entrainée dans sa descente sur le mandrin 14 par les galets 16 actionnés par l'embrayage-frein 35 relié à l'arbre à came, cette gaine est soumise à un déplissage au moyen des mâchoires chauffantes 15 constituées, par exemple, par deux demi-coquilles en métal revêtus intérieurement d'un matériau plastique (caoutchouc silico- né ou analogue) destiné à éviter toute éventuelle surchauffe locale. Grà- cé à leur constitution, ces deux coquilles se dégauchissent d'elles-mémes sur le mandrin 14.
Après déplissage, la gaine est soumise à la coupe 18 par exemple à l'aide d'un dispositif rotatif à lames, désigné par le chiffre 18 sur les figures 1 et 7, qui est entraîné également par le moteur 13 et dont les lames pénètrent dans le film alors qu'elles sont déjà en rotation. Selon un mode de réalisation particulier,.on peut adjoindre à ce dispositif de coupe un système de microperforation destiné, à créer en une zone donnée de la gaine une ligne supplémentaire de prédécoupe.
Au niveau de la coupe et de préférence juste en-dessous ou juste en dessus selon que la gaine est imprimée ou non, on installe une cellule photoélectrique (non représentée sur les figures) qui permet de déterminer la longueur adéquate de chaque tronçon de gaine.
Comme dit ci-dessus, les fonctions d'ouverture et fermeture de chacun des étages délimités par les plate-formes (23,25,28) le long du mandrin 14 sont.commandées par les divers pignons de l'arbre à came 20. Le transfert vers le bas et l'expulsion du manchon (flèche 27) sont facilités par l'air pressurisé envoyé sous deux débits différents de pression par canalisations 24 et 26. La troisième canalisation 38 visible sur la figure 1. est reliée au vérin (non représenté) qui sert à alimenter l'éventuel dispositif de prédécoupé susceptible d'être installé au-dessus d'un ensemble 3.
Selon une caractéristique de l'invention, on a installé de chaque côté du mandrin 14 une chaîne 22 munie d'un ergot ou doigt en saillie 36 (voir figure 6) et qui, commandée par l'arbre à came 20, accompagne la progression du manchon 37 vers le bas, le mouvement de cette chaîne étant synchronisé avec les opérations d'ouverture et de fermeture des étages.
La description succincte d'un mode de mise en oeuvre d'une machine telle que définie ci-dessus permettra de mieux comprendre l'invention.
Au moment où la gaine 8, éventuellement prédécoupée, vient d'être enfilée sur le mandrin 14 (début de bobine), le mandrin est maintenu en position par la fermeture des goujons 32 prévus sur la plate-forme 28 de l'étage inférieur (position de repos). Les plate-formes 23 et 25 sont ouvertes alors que la plate-forme 28 est fermée ; les systèmes de galets 16 se mettent en route pour faire descendre la gaine sur la longueur de coupe à effectuer. La cellule à électroaimant (non représentée) provoque l'arrêt. de ces galets et commande l'opération de déplissage en 15 puis déclenche la coupe en 18. La fin de coupe, décelée par contrefacteur, déclenche la rotation des galets 21,' de l'arbre à came 20 et des chaînes 22 d'accompagnement du tronçon de gaine. L'arbre à came tourne, ferme l'étage 23 et ouvre l'étage 25. Pendant ce temps, la chaine 22 assure le passage du tronçon de gaine à l'étage 25. L'arbre à came 20 continue à tourner puis il assure la fermeture de l'étage 25 et l'ouverture de l'étage 28. Le tronçon de gaine continue alors sa course jusqu'à ce que la chaîne à ergots 22 ait expulsé, avec l'appui de la pression d'air envoyée par la canalisation 26, le manchon hors du mandrin creux 14. A ce moment-là, l'étage inférieur 28 se ferme alors que l'étage supérieur 23 s'ouvre et le cycle recommence dans l'ordre indiqué ci-dessus.
, Grâce à une machine à trois têtes (ou ensembles verticaux précités), telle que illustrée sur les figures 1,2 et 3, on peut obtenir une cadence de pose d'environ 120 manchons par minute autour de réceptacles à revêtir.
En pratique, comme cela est illustré sur la figure 3 la machine est installée au-dessus d'un convoyeur 4 destiné à l'amenée en continu des récipients à manchonner. On peut utiliser par exemple à cet effet le convoyeur décrit dans le brevet français N°75.30896 du 9 Octobre 1975 (et Certificats d'Addition N° 75.36299, 76.08851 et 76.39546). Un tel convoyeur à bande sans fin est muni d'un tunnel chauffant 5 destiné à effectuer la thermorétraction des manchons autour des récipients amenés par le convoyeur et habillés par un ensemble vertical 3.
Bien entendu, toutes autres organes à fonction équivalente peuvent être substitués à ceux décrits dans l'exemple non limitatif précité sans pour autant sortir de la portée de la présente invention.

Claims

1. Machine destinée à la découpe automatique et à cadences pro- grammëes dé gaines plastique thermorétractable en tronçons ou manchons aptes à être déposés puis rétractés à chaud autour de récipients, la machine étant caractérisée en ce qu'elle comporte essentiellement, agencés sur un bâti :

a) des moyens d'alimentation en gaine plastique sous forme aplatie puis de convoyage de la bande continue dans des conditions de tension prédéterminées ;

b) au moins un ensemble vertical de découpe de la gaine et de fourniture de tronçons ou manchons, cet ensemble comprenant de haut en bas, disposés autour d'un mandrin creux à microperforations sur sa périphérie et sur lequel est engagée la gaine continue :

- des moyens de suppression des deux plis de la gaine plate ;

- des moyens de découpe de la gaine ;
-des moyens étagés permettant a la fois de maintenir le mandrin en position verticale et de régler automatiquement les hauteur et cadence de coupe ;

- des moyens de guidage et d'expulsion des manchons vers le bas du mandrin ;

ces manchons étant déposés ensuite automatiquement autour de récipients à revêtir circulant sur un convoyeur muni de moyens de rétraction à chaud desdits manchons, de type connu en soi.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'alimentation en gaine plate-sont constitués par plusieurs bobines enfermées dans un emballage délivrant la gaine par des fentes horizontales et en ce que le convoyage de la bande est effectuée alternativement sous forte tension puis sous relâchement avec système d'embarrage souple pour permettre la mise en longueur et la coupe du tronçon de gaine.

3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplissage de la gaine sont constitués par des mâchoires chauffantes dont le temps d'application sur le mandrin est programmé en séquence avec la découpe de la gaine et est fonction de la température de chauffage.

4. Machine selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de découpe de la gaine sont constitués par un dispositif rotatif a une ou plusieurs lames..ou couteaux, qui s'engagent sur la gaine alors qu'elles sont déjà en rotation autour du mandrin.

5. Machine selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens étagés comprennent des plates-formes concentriques au mandrin et munies d'ergots rétractables destinés à s'engager dans des gorges prévues sur le mandrin ces plates-formes délimitant au moins deux étages pour le régi hauteur de ge de la/coupe, le transfert vers le bas du manchon et son expulsion en bout de mandrin.

6. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de guidage des tronçons sur le mandrin puis d'expulsion vers le bas du mandrin sont constitués par la combinaison de galéts de déblt, de chaînes à ergots accompagnant la descente de chaque manchon, et par l'envoi de fluide pressurisé en au moins un point du mandrin creux et au sein de ce dernier muni de microperforations sur sa périphérie.

7. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens de suppression des plis de la gaine, les moyens de découpe et les moyens de guidage-transfert-expulsion des tronçons de gaine sont commandés par un arbre à came central relié à des séries de pignons, cet arbre assurant le synchronisme entre les ouvertures et fermetures successives des étages dudit ensemble vertical.

8. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gaine plate continue est soumise à une opération de prédécoupe avant son introduction autour du mandrin d'un ensemble vertical.

9. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité inférieure du mandrin creux est munie d'une coiffe de forme sensiblement tronconique permettant d'aligner parfaitement le mandrin aved le récipient à revêtir le manchon.