Cale de conditionnement de type découpé, machine de découpe pour une telle cale et procédé d'utilisation d'une telle cale

Abstract

 La présente invention concerne une cale (1) de conditionnement de type découpé, une machine de découpe pour une telle cale et un procédé d'utilisation d'une telle cale. Elle trouve application dans le domaine de l'emballage, plus particulièrement de pièces fragiles dont la fragilité est déterminée. Selon l'invention, la cale de conditionnement en mousse découpée est caractérisée en ce qu'elle entoure au moins partiellement le produit (15) à emballer, des charnières étant constituées par des découpes (4, 5) de formes de longueurs et de directions déterminées. L'invention concerne aussi un procédé d'utilisation d'une cale selon l'invention. En effet, pour emballer un produit, une cale découpée selon l'invention est disposée en face d'un conformateur d'emballage dont elle est séparée par une enveloppe d'emballage non formée. Le produit à emballer est ensuite déposé sur la cale et l'ensemble cale-produit vient au contact de l'enveloppe non formée. Enfin, l'ensemble produit-cale-enveloppe est formé dans le conformateur et l'ensemble fermé. Enfin l'invention concerne une machine de découpe à un seul degré de liberté destinée à fabriquer des charnières dans les cales de l'invention.

Description

[0001] La présente invention concerne une cale de conditionnement de type découpé, une machine de découpe pour une telle cale et un procédé d'utilisation d'une telle cale. Elle trouve application dans le domaine de l'emballage, plus particulièrement de pièces fragiles dont la fragilité est déterminée.

[0002] Dans l'art antérieur, on connaît un certain nombre de possibilités de calages d'un objet fragile dans une caisse en carton par exemple.

[0003] Ainsi, on connaît une solution qui consiste à protéger les coins d'un produit à emballer dans une caisse en disposant aux angles du produit des coins en polystyrène expansé. D'autres matériaux sont utilisés également. Une telle solution permet d'une part d'écarter le produit emballé des parois de la caisse d'emballage, et d'autre part d'amortir dans une certaine mesure des chutes du paquet constitué.

[0004] Selon une autre solution, on enveloppe le produit entre au moins deux coques moulées en matériau souple. L'ensemble du produit et des coques de protection est introduit à l'intérieur de la caisse d'emballage.

[0005] Ces solutions de l'art antérieur présentent un certain nombre d'inconvénients. En particulier, le procédé d'emballage, c'est-à-dire la suite des opérations permettant d'introduire un produit et son calage à l'intérieur d'une caisse d'emballage, est difficilement automatisable du fait des assemblages complexes et multiples qu'exigent les calages de l'art antérieur.

[0006] Dans la demande de brevet N°88.00879 du 26 janvier 1988 déposée au nom du présent demandeur, on a décrit un procédé d'emballage et un nouveau type de cales tout à fait propres à permettre une robotisation de l'emballage. Dans cette demande, on a aussi décrit le moyen de réduire notablement le coût de l'emballage dans le cas d'objets fragiles et eux-mêmes relativement coûteux.

[0007] En particulier, la présente invention et l'invention décrite dans la demande précitée ne présentent que peu d'avantages dans le cas de produits en vrac, de peu de valeur et de fragilité réduite ou indifférente.

[0008] La présente invention permet d'améliorer les possibilités de l'emballage. En effet, elle concerne une cale de conditionnement en mousse découpée, caractérisée en ce qu'elle entoure au moins partiellement le produit à emballer, des charnières étant constituées par des découpes de formes de longueurs et de directions déterminées dans au moins une partie de l'épaisseur de la cale.

[0009] La présente invention concerne aussi une machine de découpe de mousse spécialement adaptée mais non exclusivement à la formation de charnières selon l'invention. Une machine de découpe selon l'invention comporte un organe de coupe monté sur un dispositif de déplacement rectiligne, lui-même monté sur un dispositif pouvant basculer autour d'un axe, formant ainsi une machine à un seul degré de liberté.

[0010] L'invention concerne aussi un procédé d'utilisation d'une cale selon l'invention. En effet, pour emballer un produit, une cale découpée selon l'invention est disposée en face d'un conformateur d'emballage dont elle est séparée par une enveloppe d'emballage non formée. Le produit à emballer est ensuite déposé sur la cale et l'ensemble cale-produit vient au contact de l'enveloppe non formée. Enfin, l'ensemble produit-cale-enveloppe est formé dans le conformateur et l'ensemble fermé.

[0011] D'autres avantages et caractéristiques selon la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures qui sont :

- les figures 1 à 4 : des modes de réalisation selon l'invention de cales découpées,

- la figure 5 : un schéma permettant de décrire le procédé d'utilisation selon l'invention,

- les figures 6 et 7 : des modes de réalisation selon l'invention de cales découpées,

- la figure 8 : un schéma représentant une machine de découpe selon l'invention.

[0012] A la figure 1, on a représenté trois vues d'une première cale selon l'invention. Les deux vues a et b sont des vues de face et de côté de la cale dépliée seule. La vue c est une vue de face d'une partie de la coupe de l'ensemble cale, produit et emballage.

[0013] Dans la vue a, la cale 1 comporte une fente 2 destinée à former charnière lors du pliage de la cale pendant l'opération d'emballage. Dans ce mode de réalisation, une fente comporte une première section verticale 4 et une seconde section horizontale 5 de façon à constituer une fente en T. Il existe donc une charnière de ce genre à chaque zone de pliage prévu.

[0014] Sur la vue b qui est une vue de côté en coupe selon 6 de la cale, on constate qu'une cale selon l'invention comporte une gorge 7 creusée dans la masse de la cale et visible en 7 sur la vue a en traits interrompus. Cette gorge est destinée à recevoir le produit à caler.

[0015] Sur la vue b, on constate aussi que la base 8 de la cale est de section réduite. Cette disposition non obligatoire présente l'avantage de permettre l'empilage des cales formées selon l'invention avant leur utilisation dans le procédé d'emballage. On permet ainsi d'économiser un fort volume de stockage sur les lieux de manutention avant le conditionnement des produits. Une telle disposition est donc particulièrement avantageuse dans le cas de l'emballage de produits fabriqués en masse.

[0016] L'ensemble des cales en mousse découpées, emboitées les unes dans les autres, peut aussi être comprimé dans un conteneur qui permet ainsi de réduire encore plus le volume de stockage.

[0017] A la vue c de la figure 1, la cale 1 est visible en coupe installée dans la caisse en carton 9. Une telle caisse comporte cinq faces assemblées de façon permanente par emboitage de découpes ou collage des bords de recouvrement et deux ou quatre rabats.

[0018] Le produit 15 est installé dans la gorge 7 et, ainsi qu'on le verra plus loin dans la description, est déposé directement avec la cale 1 dans la caisse en carton 9. En disposant convenablement le carton par la face portant les rabats de fermeture, les charnières comme la charnière 2, permettent de plier la cale en quatre pans. Les dimensions respectives de la gorge 7, du produit 15, des pans 12 et 13 et de la caisse 9, permettent de disposer en appui sur les faces verticales de la caisse 9 les pans 12 et 13 de la cale découpée.

[0019] Il est clair qu'un quatrième pan non représenté ici, peut être disposé aprés le pan 12 de façon à être rabattu par les rabats 10, 11 et à ceinturer entièrement le produit 15. A cette fin, une troisième charnière doit être pratiquée dans un supplément de longueur de cale.

[0020] Une fois les rabats fermés, on constate qu'en une seule opération l'ensemble cale-produit-caisse peut être fermé et utilisé en manutention.

[0021] On remarque aussi que la forme de la charnière en T joue un rôle particulier dans le calage. Ainsi, les bords 4a et 4b de la partie verticale 4 de la charnière 2 se sont écartés à 90° l'un de l'autre. Il en découle que sur une portion importante les coins de la caisse d'emballage comme le coin 16, sont entièrement dégarnis de mousse. Ainsi, l'énergie de tout choc sur les coins (ce qui est la situation la plus probable au cours d'une chute due à une erreur de manipulation) n'est pas transmise au produit emballé par l'intermédiaire de la cale.

[0022] On remarque aussi que la longueur 18+19 de la barre horizontale du T est équilibrée au dessin, c'est-à-dire que la longueur 18 de la partie gauche du T est égale à la longueur 19 de la partie droite du T. Si l'on désire augmenter la longueur d'appui du pan 13 sur la face en regard de la caisse en carton 9, il faut que la longueur 18 soit raccourcie pour la charnière 3 limitant le pan 13 à droite et que la longueur correspondante 18 de la charnière 2 limitant le pan 13 à gauche soit allongée. A la limite, les fentes charnières peuvent affecter la forme d'un L inversé ou d'un gamma grec.

[0023] A la figure 2, on a représenté trois vues a, de face, b, de côté d'une cale découpée selon l'invention et c, de face mais pliée dans une caisse vue en coupe partielle.

[0024] La cale comporte une gorge 21 percée dans l'épaisseur 20 de la matière qui la compose. A la vue a on a représenté un nouveau dessin de charnière constitué de deux barres horizontales 22, 23 inégales ou non, disposées de part et d'autre d'une barre verticale 24. Les trois barres sont obtenues par une découpe de la matière avec le plus souvent un enlèvement de matière. Ainsi, quand la cale est dépliée, elle comporte des fentes vides de matière aux droits des charnières que les fentes constituent elles-mêmes.

[0025] A la vue c, la cale est représentée repliée, une fois installée dans le contenant 26. Un contenant peut être une caisse en carton. La coupe de la vue c permet de constater que le coin du produit dépasse dans la zone occupée par la charnière composée des fentes 22 et 23. La fente 24 s'est élargie en une zone vide 25 dans laquelle le coin correspondant du produit conditionné peut se placer sans difficultés.

[0026] On remarque que l'asymétrie du dessin relativement aux longueurs 27 et 28 de cale en contact avec les parois du contenant est causée par les différences de longueur des fentes horizontales 22 et 23. Cette asymétrie peut être exploitée dans certaines applications où l'on désire que les longueurs en contact de la cale et du contenant ne soient pas égales sur les quatre faces.

[0027] A la figure 3, on a représenté une cale en trois vues a, b , c comme précédemment mais la fente est ici constituée par une découpe volumique de matière et non plus une découpe relativement linéaire comme c'était le cas aux figures 1 et 2.

[0028] La charnière est ici constituée par une découpe en trois passes d'un outil le long de lignes 32, 33, 34. Il est clair que d'autres enlèvements de matière peuvent être pratiqués en particulier en deux passes selon deux arcs de courbe concaves dont les centres de courbure sont à peu près confondus ou, à tout le moins, disposés à proximité du centre de pliage de la charnière désirée.

[0029] De même, la profondeur de la découpe, ou la distance qui sépare le fond de la gorge 31 qui doit recevoir le produit à caler et la partie la plus proche de la fente peut être réglée selon les désirs de l'utilisateur. En particulier, si l'on désire que le coin du produit à caler ne soit pas dégarni de mousse de calage, la partie la plus proche de la fente (36 au dessin) dirigée vers la gorge 31 ne débouche pas à l'intérieur de celle-ci.

[0030] A la figure 4, on a représenté en deux vues a et b un emballage propre à réaliser le conditionnement selon le concept de l'invention en cale découpée.

[0031] Sur un carton épais 40, on dépose par une fixation comme un collage une cale découpée 41. Cette cale est collée sur le carton par la face externe 42 de sa partie rétrécie 42. Le carton comporte aussi des rabats 44 à 47 sur lesquels aucune partie de cale 41 n'est fixée.

[0032] Le carton 40 est découpé en forme de croix de façon à constituer après pliage :
- un fond 48,
- quatre faces latérales 49 à 52,
- une face supérieure ouverte fermable par les rabats 44 à 47. Les bords de chacun de ces panneaux de carton sont légérement prolongés par des parties pliables non représentées au dessin de façon à venir se disposer sur le côté interne du panneau voisin quand le montage est refermé. Ces bords portent des moyens de fixation comme des découpes à emboitement ou une couche de colle déposée juste avant l'opération de pliage.

[0033] Deux panneaux comme le panneau 52 et le panneau 48 sont raccordés l'un à l'autre par des parties linéaires plus étroites marquées à la vue a par des traits courts quand ils sont visibles, qui forment des amorces de pliage.

[0034] A la figure 5, on a représenté une étape de réalisation du procédé de conditionnement qui met en oeuvre l'invention. Un conformateur 55 est vu en coupe. Il comporte une cavité 56 dont la forme est celle de la caisse que l'on désire obtenir.

[0035] Au dessus de cette cavité 56, on trouve une section de chargement 57 en forme de trémie ou de forme conique à travers laquelle est introduit l'ensemble de conditionnement.

[0036] La cale 58 et son carton 59 qui est destiné, une fois conformé, à lui servir de contenant, sont amenés par un automate (robot, bras manipulateur ou dispositif de transfert non représenté au dessin) au dessus de la zone de chargement 57. L'ensemble est positionné de façon à ce que les zones charnières 60 et 61 soient chacune en regard des faces verticales 62 et 63 de la cavité 56 du conformateur 55.

[0037] Puis, un second automate amène au dessus de la cale le produit 64 à conditionner. Pour cela, l'automate dépose le produit 64 dans la gorgoe 65 creusée dans la cale 58 en position exacte désirée, ici entre les deux charnières 60 et 61 qui limitent sur la cale le fond de l'emballage.

[0038] Par gravité et frottements, l'ensemble produit 64-cale 58 et carton 59 descend dans la zone de chargement 57 puis dans la cavité de conformation 56 du conformateur 55.

[0039] Au cours de cette descente selon la flèche 70, les charnières 60 et 61 s'ouvrent progressivement, les faces latérales 66 et 68 du produit étant progressivement insérées dans la gorge 65 qui court tout le long de la cale, les côtés de la cale se refermant selon les flèches 71 et 72 par le glissement sur les faces 62 et 63 de la cavité 56 du conformateur 55.

[0040] Enfin l'emballage atteint sa position de repos, la face inférieure 48 du contenant reposant sur la face basse de la cavité 56. Les deux charnières 60 et 61 sont alors ouvertes. Mais la charnière 75 est encore fermée, la face 54 du carton d'emballage étant encore dressée verticalement hors du conformateur.

[0041] Pour terminer l'opération de conditionnement il faut rabattre la face 54 de l'emballage sur la face supérieure 69 du produit 64. Pour cela, il faut un automate qui vienne exercer une force de rabattement selon la flèche 75 sur la face 54, ce qui a pour effet de plier la charnière 73 en position ouverte et d'insérer la face supérieure 69 du produit 64 dans la gorge 65 de la cale 58. Enfin les rabats du colis sont fermés et fixés par un moyen autocollant par exemple.

[0042] La description porte sur une introduction de l'ensemble cale-produit par gravité et donc dans une direction verticale, mais cette disposition n'est pas exclusive. Il est possible aussi d'utiliser un automate de transfert qui introduit l'ensemble dans son contenant.

[0043] Si le colis comporte un moyen de préhension, il est alors aisé de l'extraire par un robot ou un bras manipulateur du conformateur 55.

[0044] On remarque que l'opération est entièrement automatisable, rapide et sûre.

[0045] A la figure 6, on a représenté un autre mode de réalisation selon deux vues a et b à deux moments de l'exécution du procédé de l'invention. La cale 80 à la vue a comporte deux charnières 81 et 82 en forme de "7" réciproques.

[0046] A la vue b, on a représenté une coupe partielle d'un colis constitué avec une telle cale. Le produit 83 est installé dans la gorge de la cale et le tout est dans un contenant rigide 84.

[0047] On remarque que la forme des charnières a pour effet de permettre que la face 85 de la cale en contact avec le fond du contenant 84 soit élargie par rapport aux autres cales. Comme la face du fond est la plus sollicitée en usage normal, il est avantageux d'augmenter la quantité de mousse de calage à cet endroit.

[0048] A la figure 7, on a représenté un autre mode de réalisation d'une cale découpée selon l'invention. En effet, dans certaines applications, il est souhaitable que les coins de l'emballage ne soient pas dégarnis de matière de façon à conserver une forme régulière malgré des manipulations agressives.

[0049] A cette fin, la cale 86 comporte des charnières comme les charnières 87 et 88 qui affectent la forme de coins. Chaque coin comporte une pointe 89 et un corps 90 qui se raccorde au reste de la cale 86 par deux découpes 91 et 92.

[0050] Les découpes sont fines et terminées par une sphère 93 ou 94 qui évite que la fente linéaire ne se propage dans la masse de la cale.

[0051] A la vue b, on a représenté la même cale 86 installée dans son contenant 95. Les deux charnières 87 et 88 occupent les coins de l'emballage conformé. Pour obtenir ce résultat, l'angle 89 du coin doit avoir la valeur de celui du coin de l'emballage, ici 90°.

[0052] De plus, pour obtenir un effet de garnissage complet, la hauteur excédentaire 1 du corps relativement au fond 96 de la cale doit avoir pour valeur au moins 2^1/2 a si a est la largeur du corps. Une valeur juste égale permet d'occuper l'espace libre et une valeur un peu supérieure permet de travailler avec une légère compression des coins de l'emballage.

[0053] A la figure 8, on a représenté un schéma d'une machine de coupe particulièrement apte à découper les charnières des cales selon l'invention.

[0054] On sait déjà couper les mousses de polyethylène avec des fils vibrants par exemple comme le fil 100 monté sur un bati 101. Ce bati 101 est monté sur un statif 102 par l'intermédiaire d'un organe 103 permettant le pivotement du bati 101. Cette rotation avec un rayon de grande amplitude permet de réaliser les parties horizontales des découpes comme la partie 5 de la charnière 2 de la figure 1.

[0055] Le statif 102 peut glisser le long de rails 104 et 105 de façon à permettre une translation verticale du fil 100 et réaliser une découpe verticale comme celle 4 pour la charnière 2 de la figure 1.

[0056] On réalise ainsi à moindre frais une machine à un seul degré de liberté avec une commande minimale pour la taille des charnières selon l'invention.

Revendications

1. Cale de conditionnement en mousse découpée, caractérisée en ce qu'elle entoure au moins partiellement le produit à emballer, des charnières étant constituées par des découpes de formes de longueurs et de directions déterminées dans au moins une partie de l'épaisseur de la cale.

2. Cale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charnière est constituée par une fente en T dont la barre verticale est perpendiculaire au plan du fond de la cale.

3. Cale selon la revendication 2, caractérisée en ce que la barre horizontale du T débouche au moins en partie dans la gorge pratiquée sur la cale pour réaliser le calage du produit.

4. Cale selon la revendication 3, caractérisée en ce que la barre horizontale du T est en deux parties disposées à des hauteurs différentes dans l'épaisseur de la cale.

5. Cale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charnière est constituée par un enlèvement de matière dans l'épaisseur de la cale du côté externe de la courbure de la cale une fois celle ci pliée.

6. Cale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charnière est constituée par une forme en "7" destinée à répartir de manière préférentielle de la matière de la cale vers l'un au moins des coins de l'emballage.

7. Cale selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux charnières (81, 82) disposées symétriquement de part et d'autre d'un côté (85) de la cale.

8. Cale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charnière est constituée par au moins une excroissance (90) séparée du reste de la cale par au moins une fente (91) , de façon à venir remplir un coin de l'emballage.

9. Machine de découpe pour fabriquer une cale dans un matériau compact selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe de coupe (100) monté sur un dispositif de déplacement rectiligne (102), lui-même monté sur un dispositif (103) pouvant basculer autour d'un axe, formant ainsi une machine à un seul degré de liberté.

10. Procédé d'utilisation d'une cale selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste pour emballer un produit :
- à disposer une cale découpée selon l'invention en face d'un conformateur d'emballage dont elle est séparée par une enveloppe d'emballage non formée,
- le produit à emballer est ensuite déposé sur la cale,
- puis l'ensemble cale-produit vient au contact de l'enveloppe non formée,
- enfin, l'ensemble produit-cale-enveloppe est formé dans le conformateur et l'ensemble fermé.

Dessins