Domaine technique

La présente invention concerne une machine de fabrication de sacs, en particulier de sacs faits avec une matière souple telle que du papier, de l'aluminium, du plastique ou une combinaison de ces matières. Elle concerne également un procédé de fabrication mis en œuvre par une telle machine. Etat de la technique

Pour former industriellement des sacs, en particulier en papier, on connaît une technique consistant à former un boyau à partir d'une bande de papier en rouleau, à séparer des tronçons à partir de ce boyau et à fermer l'une des extrémités du tronçon pour former un sac. Le boyau peut aussi être constitué avec une partie en matière plastique, par exemple transparente, assemblée par collage avec le papier par recouvrement des bords respectifs.

Le document FR 786 579 montre plusieurs exemples de cette technique. Il montre en particulier sur les figures 4 à 6 un procédé de fabrication dans lequel la bande de papier est munie à intervalles réguliers de lignes de perforations transversales, avec une ligne au centre et deux lignes, décalées axialement par rapport à la ligne centrale sur chaque lé de la bande.

Le boyau est formé en repliant chaque bord par-dessus la partie centrale et en collant entre eux les deux bords le long d'une jonction centrale de telle sorte que les perforations forment deux lignes transversales décalées respectivement sur l'une et l'autre des faces du boyau. Le boyau ainsi formé passe entre une paire de galets d'entraînement qui entraînent le boyau à une vitesse constante. La partie avant du boyau est saisie par le dispositif de pliage qui comporte un tambour et un rouleau de pliage contrarotatifs. Le tambour et le rouleau de pliage tournent avec une vitesse périphérique supérieure à celle de la paire de galets d'entraînement. Le rouleau de pliage comporte une barre apte à pincer l'avant du boyau contre le tambour, de telle sorte que la partie avant du boyau est tirée et séparée par déchirement le long des perforations pour former un tronçon. A la séparation, du fait des décalages entre les lignes de perforation, une patte arrière est ainsi formée sur le tronçon, de même qu'une patte avant à l'extrémité du boyau. Cette patte avant se retrouvera sur le tronçon suivant. La patte avant est repliée par le dispositif de pliage sur une zone encollée pour fermer la partie avant du tronçon. Pour cela, le rouleau comporte en outre une lame de pliage, placée juste en arrière de la barre, qui pousse le boyau dans une pince portée par le tambour de manière à plier le boyau.

Pour le réglage de la machine à une longueur particulière de sacs, il est nécessaire de faire coïncider l'extrémité du boyau avec la zone de pliage de la station de pliage. Pour cela, il est nécessaire d'ajuster la vitesse périphérique du tambour et du rouleau de pliage par rapport à celle du boyau. Ainsi, la vitesse différentielle entre le tambour et les rouleaux d'entraînement ne peut pas être maîtrisée de manière indépendante de la longueur des sacs. De plus, l'espacement entre la barre et la lame de pliage est très étroit et contraint la géométrie et la position du pli de la patte.

Le même document propose d'ajouter une paire de galets de séparation entre la paire de galets d'entraînement et le dispositif de pliage, afin de pouvoir réaliser la fonction de séparation à la place du dispositif de pliage. Le document FR 829 591 propose également d'ajouter une paire de galets auxiliaires entre les galets d'entraînement et les galets de séparation, en pinçant le boyau uniquement pendant l'opération de séparation. Cette solution est largement adoptée de nos jours. Cependant, elle ne permet pas la plus grande précision, car le tronçon détaché doit être pris en charge par des moyens de transport entre la position dans laquelle la séparation a eu lieu et la prise en charge du tronçon par la station de pliage. Cette perte de précision se remarque particulièrement lorsque le pli du rabat à coller est aussi la limite d'impressions différentes. Par ailleurs, elle nécessite de prévoir les moyens de transport, qui sont en général formés par des courroies montées en boucle de part et d'autre du parcours des sacs. Les courroies peuvent recevoir des résidus de colle, ce qui les salit et crée des risques de bourrage lorsqu'un sac reste collé sur une courroie.

Par ailleurs, le changement de longueur des sacs produits est obtenu par un changement de rapport de vitesses entre les galets d'entraînement et ceux réalisant la séparation, de manière à faire défiler une portion plus ou moins importante du boyau pendant chaque cycle de séparation. Par exemple, pour faire un sac plus court, il faut diminuer la vitesse de rotation des galets d'entraînement par rapport à celle du tambour de pliage pour raccourcir l'intervalle entre les perforations. Cependant, le différentiel de vitesses est limité par des contraintes sur le boyau pendant la phase de séparation, ce qui limite le choix sur les possibilités de longueur de sac.

Il est connu par ailleurs des machines adaptées pour la fabrication de sacs courts dans lequel la distance entre la station de maintien et celle de pliage est réglable pour s'adapter à la longueur du sac. Dans cette disposition, la machine ne comporte pas de moyens de transport entre la station de maintien et celle de pliage. Le réglage de la machine est relativement long à opérer et la longueur maximale des sacs est limitée.

Description de l'invention L'invention vise à fournir une machine de fabrication de sacs permettant un plus grand choix de longueur de sac, avec une grande facilité de réglage, moins de risques de bourrage et une plus grande précision.

Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une machine de fabrication de sacs, comportant une station de formation d'un boyau pour former en un boyau une bande de matériau souple perforée transversalement à intervalles, une station de maintien pour retenir le boyau, une station de pliage pour former un fond à l'extrémité du boyau, la station de pliage comportant un tambour et un rouleau de pliage montés rotatifs selon des axes parallèles l'un à l'autre, le rouleau de pliage comportant une lame de pliage pour plier un rabat à l'extrémité du boyau en coopération avec une pince en périphérie du tambour de manière à former le fond, la station de pliage comportant des moyens d'arrachement comprenant une barre d'arrachement pour pincer le boyau contre le tambour, la station de pliage et la station de maintien étant configurées pour exercer entre elles une traction sur le boyau lorsque les perforations sont entre les deux stations et détacher une portion du boyau, la machine étant caractérisée en ce que la barre d'arrachement est disposée pour séparer la portion de boyau alors que le fond de ladite portion de boyau est déjà formé, la machine comportant des moyens de pilotage pour piloter la rotation du tambour afin de le synchroniser avec l'avant du boyau.

Le pilotage de la vitesse de rotation du tambour permet d'adapter celle-ci aux différentes phases d'un cycle, en particulier de la phase de pliage à la phase de séparation, pour que le différentiel de vitesse entre celle du boyau et celle de la périphérie du tambour soit adapté, quelle que soit la longueur des sacs. Cette adaptation de vitesse permet de conférer à la lame de pliage lors du pliage une vitesse qui est celle du boyau. Le boyau est ensuite pincé entre le tambour et la barre d'arrachement pour que la station de maintien puisse opérer alors que les perforations sont situées entre la station de maintien et la station de pliage. Lors de son opération, la vitesse de la barre d'arrachement est supérieure à la vitesse périphérique des rouleaux de la station de maintien. Ceci permet une grande liberté dans le choix de la longueur du sac, sans aucune contrainte sur sa longueur maximale. Comme le pliage a lieu alors que le tronçon n'est pas encore séparé du boyau, on obtient une grande précision sur la position du pliage. Selon un premier mode de réalisation, le tambour et le rouleau de pliage sont synchronisés mécaniquement. S'ils ont le même diamètre, ils tournent à la même vitesse de rotation. Dans certaines versions, le rouleau de pliage a pour diamètre la moitié de celui du tambour et tourne deux fois plus rapidement, le tambour comporte deux fois plus de pinces que le rouleau de pliage comporte de lames de pliage. D'autres rapports sont envisageables.

Selon un deuxième mode de réalisation, le tambour et le rouleau de pliage sont pilotés en rotation séparément. Ainsi, le nombre de lames de pliage et de pinces sur le tambour sont indépendants. De plus, il est possible de régler la machine pour utiliser toutes les pinces ou seulement une partie de celle-ci sans modifier la configuration mécanique de la machine, mais uniquement par programmation des moyens de pilotage. Cette opération est très rapide, ce qui diminue le temps d'immobilisation de la machine et permet une grande productivité.

Selon une disposition constructive, la barre d'arrachement est portée par le rouleau de pliage. Les fonctions de pliage et d'arrachement sont ainsi réalisées par le même rouleau, ce qui simplifie la construction de la machine.

Selon une autre disposition constructive, les moyens d'arrachement comportent un rouleau d'arrachement portant la barre d'arrachement. La mise en contact de la barre d'arrachement avec le tambour peut ainsi être gérée de manière indépendante du rouleau de pliage, ce qui diminue les contraintes, en particulier de variation de vitesse sur le rouleau de pliage. Le rouleau d'arrachement peut être placé à proximité du rouleau de pliage de telle sorte qu'il reste possible de réaliser des sacs courts en réalisant la séparation entre le sac et le boyau à faible distance du lieu de pliage. Il est également possible de placer le rouleau d'arrachement en aval du rouleau de pliage, ce qui permet d'amener le lieu de séparation du sac et du boyau au plus près du rouleau de pliage. De manière complémentaire, la machine comporte une station de perforation pour perforer transversalement la bande de matériau souple.

Selon un perfectionnement, les moyens de pilotage pilotent la station de perforation afin de perforer la bande à un endroit choisi. Cette caractéristique ajoute encore de la souplesse d'utilisation de la machine, en permettant de modifier la longueur des sacs produits uniquement par programmation des moyens de pilotage et sans intervention sur les moyens mécaniques.

De manière complémentaire, les moyens de pilotage pilotent la station de maintien. La période de maintien du boyau pour réaliser la séparation est ainsi également maîtrisée par programmation des moyens de pilotage et sans intervention sur les moyens mécaniques. La vitesse de rotation est ajustée au cours du tour afin de synchroniser le pincement du boyau avec le serrage de l'avant du boyau sur le tambour. La vitesse peut aussi être continue et simplement adaptée au type de sac à produire et à la vitesse de défilement du boyau.

Selon une caractéristique constructive, le tambour comporte au moins deux pinces réparties sur la périphérie pour saisir l'avant du boyau.

Selon un perfectionnement, la lame de pliage est escamotable cycliquement. L'escamotage peut être réalisé par un système de cames à l'intérieur du rouleau de pliage ou par un écartement du rouleau de pliage lui-même. Cet escamotage permet par exemple d'éviter le pincement du boyau une fois sur deux ou plus, de manière à fabriquer un sac plus long sans devoir arrêter ou ralentir excessivement le rouleau de pliage.

L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de sacs selon lequel on forme une bande de matériau souple perforée transversalement à intervalles en un boyau, on forme un fond à l'extrémité du boyau sur une station de pliage comportant un tambour et un rouleau de pliage montés rotatifs selon des axes parallèles l'un à l'autre, le fond étant formé en pliant un rabat à l'extrémité du boyau par une lame de pliage en coopération avec une pince à la périphérie du tambour, et on détache une portion du boyau en pinçant le boyau contre le tambour avec une barre d'arrachement et dans une station de maintien pour retenir le boyau, en exerçant une traction sur le boyau lorsque les perforations sont entre les deux stations, le procédé étant caractérisé en ce qu'on détache la portion de boyau après la formation du fond et on pilote la rotation du tambour afin de le synchroniser avec l'avant du boyau.

Brève description des figures

L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux figures annexées parmi lesquelles :

- la figure 1 représente de manière schématique une machine selon un premier et un deuxième mode de réalisation de l'invention ;

- les figures 2 à 4 représentent de manière schématique différentes étapes mises en œuvre par la machine de la figure 1 ;

- la figure 5 est une vue similaire à la figure 1 d'une machine selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 6 est une vue similaire à la figure 1 d'une machine selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE Une machine de fabrication de sacs conforme à un mode de réalisation et telle que représentée sur la figure 1 , comporte une station de déroulement, non représentée, pour dérouler une bande 2 de matériau souple, puis, en suivant le sens de déroulement de la bande 2 représenté par la flèche F1 , une station de perforation 3 pour perforer la bande 2 de matériau souple transversalement à intervalles réguliers ou non, une station de formation 4 d'un boyau 2a pour former la bande 2 en un boyau 2a, une station d'entraînement 5, une station de maintien 6 pour retenir le boyau 2a, et une station de pliage 7 pour former un fond 20 à l'extrémité du boyau 2a. La machine comporte en outre des moyens de transport, non représentés, disposés entre les différentes stations pour guider et transporter le boyau 2a entre les stations ou les sacs formés après le pliage.

La station de perforation 3 comporte de manière classique un rouleau porte-lame 31 et un contre-rouleau 32 montés rotatifs autour d'axes parallèles l'un à l'autre. Le rouleau porte-lame 31 comporte des lames 310 s'étendant selon des génératrices pour perforer, en serrant la bande 2 contre le contre-rouleau 32 et former les lignes 22a, 22b de perforation transversales.

La station de formation 4 du boyau 2a conforme la bande 2 perforée en boyau 2a de manière classique, non détaillée ici. On notera que les perforations forment deux lignes transversales 22a, 22b décalées respectivement sur l'une et l'autre des faces du boyau 2a.

La station d'entraînement 5 comporte deux rouleaux d'entraînement 51 entre lesquels le boyau 2a est pincé pour être entraîné à une vitesse stable qui détermine la vitesse de défilement du boyau 2a, dans le sens de la flèche F1 .

La station de maintien 6 comporte deux cylindres de maintien 61 , 62 monté contrarotatifs, le cylindre de maintien supérieur 61 comportant une ou deux barrettes de maintien 610 s'étendant selon une génératrice. Les barrettes de maintien 610 viennent en contact avec le cylindre de maintien inférieur 62 une fois ou deux fois par tour pour pincer le boyau 2a qui défile entre les cylindres de maintien 61 , 62. La vitesse des cylindres de maintien 61 , 62 est réglée pour que la vitesse périphérique au niveau des barrettes de maintien 610 soit inférieure ou égale à celle de défilement du boyau 2a, au moins au moment du pincement.

La station de pliage 7 comporte un tambour 71 et un rouleau de pliage 72 montés rotatifs autour d'axes parallèles. Le rouleau de pliage 72 comporte une lame de pliage 720 pour plier un rabat 21 à l'extrémité du boyau 2a, une barrette de collage 721 pour appliquer de la colle sur le boyau 2a et une barre d'arrachement 722 pour pincer le boyau 2a contre le tambour 71 . Le tambour 71 comporte deux pinces 710 réparties sur la périphérie pour saisir l'avant du boyau 2a.

La station de pliage 7 et la station de maintien 6 sont configurées pour exercer entre elles une traction sur le boyau 2a lorsque les perforations sont entre les deux stations 6, 7 et détacher ainsi une portion du boyau 2a. La barre d'arrachement 722 est disposée en arrière de la lame de pliage 720, c'est-à-dire qu'elle intervient pour pincer le boyau 2a alors que l'extrémité du boyau 2a est en cours de pliage ou est déjà pliée.

Dans un premier mode de réalisation, le tambour 71 et le rouleau de pliage 72 sont synchronisés mécaniquement et contrarotatifs. La machine comporte en outre des moyens de pilotage, non représentés, pour piloter la rotation de la station de pliage 7 afin de synchroniser le tambour 71 avec l'avant du boyau 2a. Les moyens de pilotage sont formés par exemple d'un moteur synchrone, dit également moteur sans balais, d'un convertisseur électronique alimentant le moteur et d'un automate exécutant un programme pour commander les différentes parties de la machine, dont le convertisseur.

Le procédé mis en œuvre par la machine va maintenant être décrit en commençant par une position arbitraire, sachant que chaque position se retrouve également au cycle suivant. Le procédé est une succession de cycles, un sac étant produit pour chaque cycle.

La bande 2 de matériau est déroulée par la station de déroulement 1 , perforée par la station de perforation 3 puis formée en boyau 2a qui est tiré par la station d'entraînement 5 de manière classique, non détaillée ici. Le boyau 2a passe entre les cylindres de la station de maintien 6 puis entre le tambour 71 et le rouleau de pliage 72. Lorsque l'avant du boyau 2a arrive entre le tambour 71 et le rouleau de pliage 72, alors que la vitesse périphérique de ceux-ci est la même que la vitesse de défilement du boyau 2a, la lame de pliage 720 pousse le boyau 2a dans la pince en marquant un pli, comme le montre la figure 2. La pince se referme sur le pli, de telle sorte qu'un rabat 21 fait saillie sensiblement radialement du tambour 71 . La barrette de collage 721 dépose de la colle juste en arrière du pli, pour former une zone encollée 23, représentée sur la figure 2. En poursuivant le mouvement, le rabat 21 est plaqué contre la zone encollée 23 par des moyens non représentés et est ainsi maintenu. Le fond 20 du sac est alors formé, comme le montre la figure 3. La barre d'arrachement 722 vient alors en contact avec le tambour 71 pour pincer le boyau 2a, alors que les perforations ont dépassé la station de maintien 6 et que les barrettes de maintien 610 viennent aussi en contact. Le boyau 2a est alors tendu de sorte à se séparer d'un tronçon qui est déjà formé en sac 2b, comme le montre la figure 4. La pince 710 relâche le sac avant ou après la séparation du tronçon, lequel est ensuite évacué de manière classique. Les moyens de pilotage commandent alors une accélération puis un ralentissement de la station de pliage 7, ou l'inverse, pour amener la pince 710 suivante en synchronisation avec l'avant du boyau 2a, afin de recommencer un cycle.

Ainsi, le seul réglage à effectuer pour changer la longueur de sac est une intervention au niveau de la station de perforation 3 pour modifier l'intervalle entre les lignes de perforation, et la programmation des moyens de pilotage.

L'opération de séparation du tronçon 2b nécessite un différentiel de vitesse entre le tambour 71 , qui doit tourner plus vite, et la station de maintien 6. Ce différentiel peut être obtenu si le tambour 71 a lâché le sac et a commencé à accélérer avant l'opération de séparation. Dans le cas contraire, en particulier lorsque le sac est court et doit être séparé alors que le tambour n'a pas lâché l'avant du boyau, il faut prévoir que la station de maintien 6 ralentisse le boyau 2a un court instant pendant l'opération de séparation.

Dans un deuxième mode de réalisation, non illustré spécifiquement, le tambour 71 et le rouleau de pliage 72 sont pilotés en rotation séparément. Ceci est réalisé en dotant par exemple le rouleau de pliage 72 de son propre moteur, commandé également par les moyens de pilotage. La machine dispose ainsi de plus grandes possibilités de réglage. En effet, on peut piloter le rouleau de pliage 72 pour qu'il n'intervienne que lors du passage d'une pince 710 sur deux ou sur trois. On peut ainsi fabriquer des sacs plus longs que le développement du tambour 71 entre deux pinces 710 successives, sans limite de longueur. De plus, il est possible d'attendre le moment opportun pour que la barre d'arrachement 722 vienne en contact avec le tambour 71 , pour que les perforations soient entre la station de maintien 6 et la station de pliage 7. La vitesse de la station de maintien 6 est ajustée pour qu'un tour corresponde à la longueur d'un sac.

Selon un perfectionnement, les moyens de pilotage pilotent la station de perforation 3 afin de perforer la bande 2 à un endroit choisi. Ainsi, même le réglage de l'intervalle entre les perforations, déterminant la longueur des sacs, peut être ajusté de manière pilotée.

Selon un autre perfectionnement, les moyens de pilotage pilotent la station de maintien 6. Ainsi, même la fréquence de maintien du boyau 2a et la vitesse périphérique à la station de maintien pendant la phase d'arrachement peuvent être ajustées de manière pilotée, sans nécessité d'intervention mécanique.

Dans un troisième mode de réalisation, représenté sur la figure 5, la station de pliage 7' se distingue de celle du premier mode de réalisation en ce qu'elle comporte en outre rouleau d'arrachement 73 portant la barre d'arrachement 732. Le rouleau de pliage 72' ne comporte donc plus de barre d'arrachement. Le rouleau d'arrachement 73 est monté rotatif sur un axe décalé vers l'amont par rapport au rouleau de pliage 72'. Le rouleau d'arrachement 73 est également piloté par les moyens de pilotage de manière indépendante du rouleau de pliage 72', pour pincer le boyau 2a sur le tambour 71 au moment opportun et réaliser la séparation du boyau en coopération avec la station de maintien 6.

Un quatrième mode de réalisation de l'invention, montré sur la figure

6, se distingue du troisième mode de réalisation en ce que le rouleau d'arrachement 73" est placé en aval du rouleau de pliage 72" dans la même station de pliage 7". Le rouleau d'arrachement 73" portant la barre d'arrachement 731 " est également piloté par les moyens de pilotage de manière indépendante du rouleau de pliage 72", pour pincer le boyau 2a sur le tambour 71 au moment opportun, après la réalisation du fond, et réaliser la séparation du boyau en coopération avec la station de maintien 6. La séparation peut ainsi être effectuée alors que la ligne de séparation est très proche du rouleau de pliage 72".

Pour chaque mode de réalisation, le pilotage des rouleaux est conduit afin d'obtenir la vitesse souhaitée pendant les phases de travail, donc à un instant bien précis. Ceci est obtenu par exemple en augmentant puis en diminuant la vitesse de rotation s'il est nécessaire de combler un retard, ou au contraire en diminuant puis en augmentant la vitesse de rotation, voire en arrêtant le rouleau si nécessaire. Il est même possible d'inverser le sens de rotation afin de provisionner une course d'accélération suffisante pour atteindre la vitesse adéquate.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple. Le tambour peut ne comporter qu'une pince, voire trois ou quatre. Bien que le tambour 71 soit représenté plus grand que le rouleau de pliage, celui-ci pourrait avoir un diamètre équivalent, voire plus petit, en particulier s'il ne porte qu'une pince 710. L'intervalle entre les perforations peut ne pas être régulier, de manière à produire des successions de sacs de différentes longueurs, la machine étant capable de s'adapter à chaque longueur de sac sans autre réglage.