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La présente invention est relative à des machines d'emballage, et plus particulièrement à une machine d'emballage continue à haute vites- se permettant le scellement des objets.
La présente invention est destinée premièrement à renfermer in- dividuellement des objets tels que des laitues, choux, etc.., dans une enve- loppe pouvant être soudée par la chaleur, par exemple une enveloppe de cel- lophane.
Avec la demande croissante pour des,enveloppements individuels de produits alimentaires, et particulièrement des produits vendus à des comp- toirs de libre service, il s'est développé un besoin correspondant pour des machines automatiques à haute vitesse susceptiblesde renfermer des ob- jets de dimensions relativement uniformes dans des matériaux en forme de feuilles, telle que de la cellophane à des vitesses plus grandes que par exemple deux articles par seconde. Une telle vitesse peut être obtenue dans le cas où des articles sont alimentés d'une façon continue et par la machi- ne enveloppante, sans interrompre leur direction de déplacement, de façon que toutes les opérations soient exécutées sur les articles et le matériau d'emballage pendant qu'ils se déplacent à travers la machine.
Il est éga- lement important de prévoir un mouvement en ligne droite pour les articles destinés à être enveloppés ou emballés et l'élimination de toutes parties à mouvements alternatifs est un facteur important pour surmonter les désa- vantages des machines d'enveloppement relativement lentes et complexes de la technique antérieure. En conséquence, une première caractéristique de la présente invention réside en des moyens pour former un matériau d'embal- lage en forme de feuilles ou élément d'enveloppement et à maintenir un con- trôle absolu de la forme du matériau en forme de feuille, quelle que soit la longueur de la plate-forme de chargement qui peut être désirée.
Une se- conde caractéristique importante de la présente invention réside en la pré- vision pour tous les chargements, les scellements, la réunion et l'opéra- tion de coupure à exécuter pendant que les articles se déplacent à travers la machine à une vitesse maximum uniforme, dans une direction linéaire. De cette manière, tout mouvement intermittent de la feuille d'enveloppement ain- si que de l'article, est éliminé. Plus particulièrement, la forme de la feuille de matériau est maintenue à une distance suffisante, pour permettre le chargement des articles dans la partie enveloppante à des intervalles espacés prédéterminés, quelle que soit la vitesse à laquelle il est désiré de faire fonctionner la machine.
De plus, le tube scellé longitudinalement est réuni entre chaque article au moyen d'éléments qui peuvent être portés sur des convoyeurs se déplaçant à la même vitesse que les articles, de fa- çon que le temps de maintien pour les scellements et l'application de la pression, soit suffisamment long pour fournir un scellement convenable sans ralentir ou arrêter la circulation continue des articles et du matériau d'en- veloppement.
Un premier objet de la présente invention est, en conséquence, de prévoir une machine d'enveloppement continu à haute vitesse comportant une circulation linéaire ininterrompue des articles à envelopper.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir des moyens de machine d'enveloppement à haute vitesse pour conformer le matériau d'en- veloppement en une forme d'enveloppement et à maintenir cette forme d'enve- loppement dans son passage à travers une station de chargement.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une station de char- gement pour une machine d'enveloppement du type décrit comportant des pla- tes-formes de support d'articles individuels sur un convoyeur sans fin pla- cé en-dessous d'un tube conformé avec un matériau d'enveloppement se dépla-
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çant de façon continue.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir une machi- ne d'enveloppement du type décrit, un organe de scellement horizontal con- tinu pour joindre les bords du matériau conformé sous forme d'enveloppe.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir une machi- ne d'enveloppement du type décrit, comportant des paires de convoyeurs ver- ticaux horizontaux comportant des éléments qui réunissent le matériau d'en- veloppement entre les articles individuels à partir du sommet jusqu'en bas et côte à côte pour former un point de réunion de pression du matériau et des moyens pour sceller le matériau ainsi réuni et pour couper le matériau aux scellements sans interrompre la circulation continue des articles à en- velopper.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un mécanisme perfec- tionné de liaison et de scellement pour des articles enveloppés se déplaçant de façon continue.
D'autres objets apparaîtront à la lecture de la description sui- vante basée sur les dessins ci-joints, dans lesquels :
La Fig. 1 est une vue latérale représentant un organe d'envelop- pement alimentant une station et un arrangement de chargement destinés à une machine construite conformément à un exemple préféré de réalisation de la présente invention;
La Fig. la est une continuation de la Fig. 1 montrant le mécanis- me d'enveloppement, de liaison, de scellement et de coupure, tel que montré en la-la dans la Fig. 2a ;
La Fig. 2 est une vue par le dessus de la structure représentée dans la Fig. 1;
La Fig. 2a est une vue du dessus de la structure représentée dans la Fig. la, telle que vue d'une façon générale en 2a-2a;
La Fig. 3 est une coupe transversale d'une machine d'enveloppement, telle que vue le long de la ligne 3-3 dans la Fig, la
La Fig. 4 représente un détail en coupe agrandi tel que vu en 4-4 dans la Fig. la
La Fig. 5 est un détail en coupe vu le long de la ligne 5-5 dans la Fig. 4 ;
La Fig. 6 représente un détail en coupe, tel que vu le long de la ligne 6-6 dans la Fig. 4;
La Fig. 7 représente un détail en coupe, tel que vu le long de la ligne 7-7 dans la Fig. 4;
La Fig. 8 est une vue par le dessus agrandie de la structure repré- sentée dans la Fig. 7;
La Fig. 9 représente une perspective fragmentaire montrant les po- sitions relatives du mécanisme d'enveloppement et de scellement avant la commande des organes latéraux de liaison ;
La Fig. 10 représente la commande des organes de liaison latéraux qui progressivement réunissent le matériau d'enveloppement après l'opération montrée dans la Fig. 9;
La Fig. 11 représente la commande de l'organe de coupage après que les opérations de liaison et de scellement ont été achevées;
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La Fig. 12 représente une vue par le dessus schématique montrant la manipulation progressive et l'enveloppement des différents articles;
La Fige 13 est une vue latérale de la structure représentée dans la Fig. 12, en addition à une représentation schématique des éléments con- voyeurs dans les organes d'enveloppement;
La Fig. 14 représente un détail en coupe agrandi, tel que vu le long de la ligne 14-14 dans la Fig. 13 ;
La fige 15 représente un détail en coupe agrandi, tel que vu le long de la ligne 15-15 dans la Fig. 13 ;
La Fig. 16 représente un détail en coupe agrandi, tel que vu le long de la ligne 16-16 dans la Fig. 13;
La fig. 17 représente un détail en coupe agrandi, tel que vu le long de la ligne 17-17 dans la Fig. 13;
La Fig. 18 représente un détail en coupe agrandi, tel que vu le long de la ligne 18-18 dans la Fig. 13 ;
La Fig. 19 est un détail en coupe agrandi, tel que vu le long de la ligne 19-19 dans la Fig. 13 ; et
La Fig. 20 est une vue par le dessus d'un article complètement en-. veloppé et scellé.
La présente invention comprend essentiellement la prévision d'un mécanisme de chargement qui tire le matériau d'enveloppement, tel que de la cellophane, à partir d'un rouleau d'alimentation et forme un évidement en forme d'U sur un convoyeur comportant des plates-formes individuelles pour les articles à envelopper.. La forme du matériau d'enveloppement sur les pla- tes-formes du convoyeur est contrôlée par des organes de prise qui avancent le long de chemins parallèles et qui sont fixés à des chaînes sans fin. A la fin de la station de chargement, les organes de prise sont ouverts et les bords du matériau d'enveloppement conformés en forme d'U sont scellés par la chaleur entre deux rouleaux de pression chauffés.
Les articles ainsi renfermés dans le tube sont déchargés à partir de l'appareillage de charge- ment à des intervalles d'espace prédéterminés, puis ils sont reçus de façon continue par l'appareillage de liaison qui comprend des blocs chauffés con- nectés aux chaînes du convoyeur se déplaçant au-dessus et au-dessous du tube dans lequel les articles sont conformés. Les chaînes convoyeuses sont tempo- risées de façon que les blocs soient reliés au tube à partir de la partie supérieure à la partie inférieure, à mi-chemin entre les articles. Ces blocs, supérieurs et inférieurs, relient le matériau d'enveloppement, de façon que celui-ci soit maintenu aisément entre les blocs, tandis que les éléments de liaison horizontaux sont dirigés contre le matériau d'enveloppement à partir de chaque côté.
Les éléments de liaisons horizontaux possèdent des plaques espacées en forme d'U qui sont entremêlées lorsque les éléments sont complète- ment avancés. Avec le matériau d'enveloppement ainsi réuni fermement dans toutes les directions, les blocs de scellement à la,chaleur sont ramenés en- semble de façon à réunir complètement le matériau'd'enveloppement et à for- mer un scellement à la pression. Lorsque les blocs se sont déplacés suffi- samment pour fournir un scellement satisfaisant, un couteau est commandé pour découper le matériau d'enveloppement à la partie centrale du scellement de façon que la partie arrière de l'enveloppement et l'extrémité du chargement de l'organe d'enveloppement suivant soient simultanément scellées et coupées.
Une caractéristique importante de la présente invention réside dans le fait que toutes les opérations ci-dessus sont exé.cutées d'une façon complètement continue, et chaque partie de la machine est entraînée dans une séquence
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convenable dans le temps au moyen d'un moteur unique. En conséquence, un contrôle à une seule vitesse est effectif pour augmenter ou diminuer le taux d'emballage de l'appareil.
En se référant plus particulièrement aux dits dessins, un exemple préféré de réalisation de la présente invention comprend un bâti 20, de la nature d'une plate-forme, qui est supporté sur des pieds 20, 21. L'alimen- tation 22 en matériau d'emballage qui peut être de la cellophane pourvue d'un revêtement ou tout autre matériau susceptible d'être scellé par la cha- leur et la pression, est portée à une extrémité du bâti 20 sur les supports 23 23. Le matériau d'emballage W est alimenté vers le haut et sur un rouleau 24 tourillonné sur les supports 25, 25. A partir de là, le maté- riau W est dirigé sous un ou plusieurs organes de formation et de guidage convenables indiqués dans les Figs. 1 et 2 en 26, 26, et 27,27.
Les gui- des 26,26 dirigent les bords supérieurs de la feuille entre deux tiges verticales ou rouleaux 28, 28 à partir desquelles les bords du matériau d'emballage sont engagés à des intervalles espacés par des organes de pri- se 30, 30 fixés aux chaînes convoyeuses 31 et 32. Les organes de prise sont ouverts à l'extrémité avant de leur dispositif de déplacement par les cames 33, 33 de façon qu'ils soient individuellement alimentés sur chacun des bords supérieurs de l'organe d'emballage lorsque les joues chargées par ressort des organes de prise sont maintenues ouvertes.
Les organes de pri- se 30 sont dégagés des bords supérieurs de l'organe d'enveloppement au ter- minus des chaînes convoyeuses par des cames 34, 34 qui ouvrent les organes dé prise juste avant qu'ils soient élevés sur le chemin de retour. L'extré- mité inférieure du matériau d'enveloppement est conformée et maintenue par un rouleau 35 supporté à partir d'un support 36. Ce rouleau possède une surface de friction de caoutchouc ou d'un matériau analogue qui presse la partie inférieure du matériau d'enveloppement conformé contre un rouleau d'entraînement 37 connecté à l'arbre 38 au moyen d'une chaîne convenable 39 et de pignons. Les chaînes convoyeuses 31 et 32 sont portées dans des gui- des 40 et 41 qui sont à leur tour supportées à partir du bâti 20 par des supports verticaux 42, 42.
Une paire d'engrenages dont l'un est représenté en 43 sur l'arbre vertical 44, sert à entraîner les rouleaux de scellement à la pression 45 et 46 entre lesquels les bords du dispositif d'emballage sont dirigés par les guides convergents 40 et 41.
De façon à prévoir un support convenable pour les articles A qui
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sont destinés à être enveloppés il'estp2bp demploYErm axoyeur d'entraînement sans fin comprenant des chaînes 47 et 48 qui sont portées sur des hérissons 49, 49 et entraînées par une chaîne 50. Les guides pour les chaînes 47 et 48 sont supportés par des supports 51, 51 et les chaînes sont pourvues de plates-formes espacées 52, 52 de façon que l'opération puisse laisser tomber ou placer les articles A dans le dispositif d'emballage dans des po- sitions correctement espacées. Il sera bien compris que les plates-formes individuelles 52, 52 sont, en l'occurence, représentées comme comportant deux éléments 53,53 conformés généralement par des parties découpées circulaires, au voisinage du centre de chacun.
Les mêmes plates-formes peuvent être es- pacées suivant toute position désirée le long des chaînes 47 et 48, ou el- les peuvent être remplacées par d'autres plates-formes de dimensions et de forme dépendant des articles particuliers à emballer. La présente machine a été établie spécialement pour envelopper des coeurs de laitue, mais la mê- me machine peut être utilisée avec peu ou pas de modifications pour envelop- per des articles analogues tels que des choux, des aubergines, des grape- fruits, des oranges, des courges, etc....
Evidemment, la machine conforme à des caractéristiques de la présente invention n'est, en aucune manière, li- mitée à des emballages d'articles alimentaires, étant donné qu'elle peut aus- si être utilisée, avec ou sans modifications, pour tout objet sensiblement
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symétrique et tangible ayant des dimensions comprises dans les limites de la machine. En raison du mouvement continu de la-machine, il existe une absen- ce complète de choc, si bien que même les articles les plus fragiles, tels que par exemple des fleurs coupées, peuvent être enveloppées.
Les rouleaux de scellement longitudinaux 45 et 46 sont entraînés au moyen d'engrenages d'angles 54 et 55, de la chaîne 56, de l'arbre 57 et de la chaîne 58. Des éléments de chauffage (non représentés) sont montés dans les rouleaux 45 et 46 et les connections électriques pour ces éléments de chauffage sont établies par les contacts 60, 61 et les bagues collectrices
62. Tout le mécanisme, dans la station de chargement, est entraîné et fixé dans le temps à travers la chaîne 58 et l'arbre 57. Comme décrit précédem- ment, les rouleaux de scellement à la chaleur 45 et 46 sont entraînés à travers une chaîne 56. Les chaînes de prise supérieures 31 et 32 sont entrai- nées à travers les pignons 64, 64 et 65, 65, à travers un arbre 66 et les chaînes de connection 67, 67.
L'arbre 66 est connecté par entraînement à l'arbre 57 à travers les engrenages 68, 68. Les chaînes convoyeuses infé- rieures 47 et 48 sont entraînées à travers les pignons 49, 49, montées sur, l'arbre 70, tourillonnées dans les paliers 71, 71, et portent un pignon pour la chaîne 50 qui, à son tour, est connectée à l'arbre 57. En conséquence, il sera bien compris que tout changement dans l'alimentation del'arbre 57 contrôle automatiquement la vitesse des chaînes convoyeuses suprieures et inférieures, des rouleaux de scellement et des rouleaux de conformation du matériau d'emballage.
En se référant maintenant aux Figs. la et 2a on remarquera qu'il y a un assemblage convoyeur supérieur 75 et un assemblage convoyeur infé- rieur 76. L'assemblage supérieur est monté sur des arbres 77 et 78 touril- lonnés dans des organes de bâti latéraux 79 et 80. L'assemblage inférieur 76 est monté sur des arbres analogues 81 et 82 qui sont de façon analogue tourillonnés dans des organes latéraux 79 et 80. L'assemblage convoyeur su- périeur comprend une paire de chaînes 83 et 84 qui portent, de façon espacée, une série d'éléments de scellement à la pression et de coupage.
On a prévu une connection d'entraînement entre les assemblages convoyeurs supérieur et inférieur de façon que les éléments de scellement à la chaleur 85 sur les chaînes 86 et 87 de l'assemblage inférieur 76 soient en position d'engagement vertical avec les éléments supérieurs pendant leur déplacement horizontal de la droite à la gauche, tel qu'on le voit sur la Fig. 1a. Les connections d'entraînement entre les assemblages supérieur et inférieur sont prévues à travers l'engrenage d'angle 88 sur l'arbre vertical 89 et l'engrenage d'an- gle 90 qui est claveté sur l'arbre horizontal 82 sur lequel les pignons pour les chaînes 86, 87 et les éléments de liaison horizontaux se trouvent montés.
Un engrenage d'angle analogue 92 sur 1'* arbre 89 s'engrène avec l'engrenage d'angle 93 pour entraîner l'arbre 78 pour l'assemblage convoyeur supérieur 75. Une chaîne 94 connecte le pignon 95 à l'arbre d'entraînement principal 96 qui est, à son tour, connecté au mécanisme du poste de chargement à tra- vers les chaînes 97, les pignons-Tous 98,98 et la chaîne 58.
En se référant maintenant à la Fig. 7, on notera que chacun des éléments de scellement à la pression 100 sur l'assemblage 75 comprend des lames espacées allongées ou joues 101 et 102 entre lesquelles le couteau de découpage ou lame 103 est animé d'un mouvement de va-et-vient verticalement.
Les faces des joues 101 et 102 peuvent être pourvues de rainures ou d'ondula- tions, comme représenté en 104, sur tout ou sur partie de leur longueur.
La chaleur est fournie au moyen d'éléments électriques 105 et 106 qui sont contrôlés thermostatiquement par un élément répondant à la température 107 prévu dans le circuit. Un courant électrique pour les éléments 105 et 106 est fourni par les contacts 108,108 qui s'engagent à glissement sur les conducteurs électriques 109,109 fixés sur un organe isolant 110 sur l'as-
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semblage convoyeur supérieur 75. Un organe isolant analogue 110' comportant des conducteurs électriques ou bagues collectrices 109', 109', est placé de façon à fournir du courant aux éléments de chauffage sur l'assemblage con- voyeur inférieur 76 à travers les contacts 108', 108'. Les éléments de chauffage 85,85 sont les mêmes que les éléments supérieurs 100, 100 excepté en ce qui concerne l'absence d'un couteau de découpage 103.
Les éléments de chauffage 85 et 100 sur chacun des assemblages 75 et 76 sont disposés dans le temps de façon à parcourir leurs chemins ho- rizontaux alignés, de droite à gauche, comme représenté dans la Fig. la, de façon qu'ils s'engagent l'un l'autre à mi-chemin entre les articles A,A dans l'enveloppement tubulaire W. De cette manière, les éléments de chauf- fage supérieurs et inférieurs se réuniront ou seront pressés ensemble dans l'organe d'emballage W entre les articles. Cependant, les éléments ne pres- sent pas complètement les éléments d'emballage ensemble au début, étant don- né qu'ils servent simplement à permettre l'action de réunion entre chaque article.
Les rouleaux 111 sur les éléments de chauffage 85, 85 de l'assem- blage inférieur 76, se déplacent sur la partie supérieure et le long du chemin fixé 112, tandis que les éléments 100, 100 dans l'assemblage con- voyeur supérieur 75 sont initialement maintenus dans une position partiel- lement élevée, comme montré par les guides 113, 113 (figa la) qui suppor- tent les chaînes 83 et 84 pour empêcher le contact avec les parties s'em- boîtant l'une l'autre des éléments de chauffage inférieurs sur l'assembla- ge 76 pendant la partie initiale de leur voyage entre les convoyeurs.
Lors- que le tube et les articles ont progressé suffisamment pour être prêts pour le scellement à la pression, les rouleaux 111, 111 sur les éléments supé- rieurs 100 qui courent le long de la voie 114, sont poussés vers le bas par un organe en 115 dans la voie pour-fixer de façon précise les éléments d'em- ballage entre les éléments de chauffage emboîtés supérieurs et inférieurs.
La voie supérieure 114 est supportée à ressorts sur des supports 120, 120 par des projéctions 121 qùi peuvent se déplacer verticalement sous le con- trôle de ressorts de compression 122 et qui sont réglées par des écrous in- desserrables 123. L'extrémité opposée de la voie 114 est, de la même maniè- re, supportée élastiquement sur des supports 124, 124 et il sera bien com- pris que le réglage et la force des ressorts 122 et des boulons 123 contrô- lent la pression finale de scellement entre les joues 101 et 102 dans la ré- gion de la voisvers la gauche de l'organe d'arrêt 115, comme représenté dans la Fig. la.
Le couteau de découpage 103 peut glisser dans le corps de chaque assemblage 100, et est mécaniquement prolongé et rétracté entre-les joues de chauffage individuelles 101 et 102, comme représenté dans les Figs. 7 et 11. Une détente à bille chargée par ressort 126 retient le couteau 103 dans sa position de retrait et une tige 127 s'étendant à travers le corps 125 et la fente 128 dans le couteau, contrôle l'amplitude du mouvement du couteau.
Les rouleaux de couteau 129 contrôlent la commande du couteau au moyen d'une paire de surfaces de cames inclinées 130 et 131. La came 131 force le cou- teau vers le bas dans la position de découpage lorsqu'il se trouve en con- tact avec les rouleaux d'avancement 129, 129. La came en pente vers le haut 131 soulève le couteau jusqu'à ce qu'il soit de nouveau maintenu par la dé- tente à bille 126. Cette commande du couteau découpe le joint réuni scellé à la chaleur entre deux articles consécutifs, comme montré dans la Fig. 11, en laissant une région de scellement de part et d'autre de la coupure.
En se référant maintenant aux Figs. 2a et 3, les éléments de réu- nion latéraux qui coopèrent avec les éléments de scellement à la chaleur su- périeurs et inférieurs se déplacent de façon analogue avec les articles dé- crits précédemment de façon plus complète. Les chaînes convoyeuses 140, 141 142 et 143 sont portées par les pignons 144, 144 clavetés sur l'arbre 81
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(Fig. 3) à une extrémité de l'appareillage de liaison et aux pignons 146,
146 clavetés sur l'arbre 82 à l'extrémité opposée. La voie horizontale su- périeure ou traverse des organes de réunion latéraux est située dans le temps de telle manière qu'un organe est emboîté d'un côté ou de l'autre des éléments de chauffage 85 100 comme représenté dans la Fig. 3.
Chacun des éléments de réunion latéraux comprend une enveloppe stationnaire 147 montée sur les chaînes 140, 141 et 142, 143 au moyen de supports 148, 148 portés par les arbres 149, 149. Les capots ou enveloppements glissables portent les assemblages de liaison qui comprennent des plaques ou doigts entremê- lés 150, 151 152. Ces doigts sont tous montés sur un chariot 153 supporté dans le capot ou enveloppement 147 sur les rouleaux"154, 154, tel qu'on le voit clairement sur les Figs. 9 - 11. Les extrémités extérieures des doigts 150 - 152 sont prévues avec des évidements V pour aider à la réunion et à la liaison du matériau d'emballage W qui est légèrement maintenu entre les éléments de chauffage espacés 85, 100.
Les doigts les plus extérieurs 152, 152 de chaque assemblage sont légèrement effacés en 155 pour aider à l'ac- tion téléscopique ou interdigitale des doigts, comme représenté dans la Fig. 5. Le doigt central 151 de chaque élément se trouve en alignement avec le doigt central de l'assemblage opposé, et ces doigts centraux ser- vent à contaôter et à contrôler la largeur exacte du matériau d'emballage à laquelle il doit être coupé pour être certain que celui-ci est complète- ment détaché de l'ensemble.
Le chariot 155 dans chaque élément 147 est contrôlé de façon po- sitive dans son mouvement de glissement transversal au moyen d'une plaque came plate 160 montée au-dessus de chacune des chaînes convoyeuses au moyen de supports 161 connectés aux organes de bâti latéraux 79, 80. Le rouleau came 163 est connecté au chariot 151 et fonctionne à travers une fente 164 à la partie supérieure d,es éléments 147. Les voies ou déplacements de came sont montrés clairement dans les Figs. 2a et 12 qui représentent comment le matériau d'emballage est relié transversalement juste avant que les joues de chauffage soient pressées ensemble par l'organe d'arrêt 115 sur la voie 114. Aussitôt que ceci est effectué, les organes 147, 147 sont rétractés et de là portés autour de leurs pignons respectifs.
Les chariots sont re- tenus en place au moyen de détentes ou ressorts 165, 165. Les éléments de réunion latéraux sont rétractés à approximativement au milieu de l'organe d'arrêt de scellement à la pression, comme il sera évident d'après la posi- tion de la plaque came 160 dans les Figs. 2a et 12.
Lorsqu'elle est en fonctionnement, la feuille de matériau d'em- ballage, qui peut être de la cellophane, du papier, du papier cristal ou tout autre matériau satisfaisant, est entraînée à un taux contrôlé à partir d'un rouleau d'alimentation 22 et conformée en une partie enveloppante se déplaçant de façon continue et supportée par des rouleaux 35 et 37, les or- ganes de formation 26,27 et les organes de prise ou de saisie 30, 30. La partie incurvée est formée directement sur un convoyeur qui se déplace au même taux et qui fournit un support ainsi qu'un espacement convenable pour les articles qui sont déposés dans la partie incurvée soit manuéllement ou automatiquement. Les chaînes de saisie convergent alors et libèrent les bords du matériau d'emballage pour fournir les bords juxtaposés entre un mécanisme de scellement convenable.
Les articles espacés de façon ré- gulière sont alors conformés ou enfermés dans un tube scellé longitudinale- ment qui est fourni à une station formée par des organes de réunion de scel- lement à la chaleur se déplaçant sur des chaînes convoyeuses qui, de façon simultanée, réunissent et relient le matériau d'enveloppement à mi-chemin entre les articles dont les dimensions sont prédéterminées et contrôlées.
Un scellement à la chaleur et/ou à la pression est alors appliqué, tandis que les convoyeurs se déplacent au même taux constant, puis le matériau
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scellé est découpé au milieu de chaque joint.
La machine d'enveloppement ou d'emballage construite conformément à des caractéristiques de la présente invention, est relativement simple et susceptible d'être actionnée à des vitesses extrêmement élevées pour fournir des articles enveloppés,tels que montrés dans la Fig. 20. Chaque enveloppement possède un scellement longitudinal et déux scellements d'ex- trémités qui fournissent un enveloppement très efficace. Une caractéristi- que de cet emballage réside en ce que l'espace d'air est limité entre l'ar- ticle et son enveloppement. Dans l'empaquetage de certains types de pro- duits, on a trouvé qu'il était indésirable d'envelopper les articles sans prévoir un espace d'air suffisant.
De plus, l'utilisateur peut couper une extrémité de l'enveloppement et utiliser l'enveloppement ainsi coupé comme un sac pour emmagasiner des laitues ou d'autres produits alimentaires dans un réfrigérateur jusqu'à ce que ceux-ci soient complètement consomméso L'ap- pareillage a été soigneusement établi pour éliminer les mouvements inter- mittents ou de va-et-vient qui pourraient retarder ou interrompre le mouve- ment continu des articles et du*matériau d'emballage à travers la machine.
En conséquence, on a trouvé que la machine d'enveloppement peut fonctionner à des vitesses de l'ordre de 200 articles par minute. De telles vitesses dans une machine d'enveloppement de ce type, ont été jusqu'ici considérées comme impossibles.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion qui viennent d'être décrits ; elle est, au contraire, de portée généra- le et susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront claire- ment à l'homme de l'ârt.
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The present invention relates to packaging machines, and more particularly to a continuous high-speed packaging machine allowing the sealing of objects.
The present invention is primarily intended to individually enclose objects such as lettuce, cabbage, etc., in a heat sealable envelope, for example a cellophane envelope.
With the increasing demand for individual wraps of food products, and particularly products sold at self-service counters, there has developed a corresponding need for high-speed automatic machines capable of containing objects of dimensions. relatively uniform in sheet-like materials, such as cellophane at speeds greater than eg two articles per second. Such a speed can be achieved in the case where articles are fed continuously and by the wrapping machine, without interrupting their direction of movement, so that all operations are carried out on the articles and the material of. packaging as they move through the machine.
It is also important to provide for straight line movement for articles to be wrapped or wrapped and the elimination of any reciprocating parts is an important factor in overcoming the disadvantages of relatively slow and slow wrapping machines. complexes of the prior art. Accordingly, a first feature of the present invention resides in means for forming a sheet-like packaging material or wrapping member and for maintaining absolute control over the shape of the sheet-like material. whatever length of the loading platform may be desired.
A second important feature of the present invention is the provision for all loading, sealing, joining and cutting operation to be performed while the articles are moving through the machine at maximum speed. uniform, in a linear direction. In this way, any intermittent movement of the wrapping sheet as well as the article is eliminated. More particularly, the shape of the sheet of material is maintained at a sufficient distance, to allow the loading of the articles into the wrapping part at predetermined spaced intervals, regardless of the speed at which it is desired to operate the machine.
In addition, the longitudinally sealed tube is joined between each article by means of elements which can be carried on conveyors moving at the same speed as the articles, so that the holding time for the seals and the application. pressure or long enough to provide a proper seal without slowing or stopping the continued flow of articles and wrapping material.
A first object of the present invention is, therefore, to provide a high speed continuous wrapping machine having an uninterrupted linear circulation of the articles to be wrapped.
Another object of the present invention is to provide high speed wrapping machine means for shaping the wrapping material into a wrapping shape and maintaining that wrapping shape as it passes through. a charging station.
Another object of the invention is to provide a loading station for a wrapping machine of the type described having platforms for supporting individual articles on an endless conveyor placed below it. 'a tube shaped with a wrapping material moves
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continuously.
Another object of the present invention is to provide a wrapping machine of the type described, a continuous horizontal sealing member for joining the edges of the material shaped as a wrapper.
Another object of the present invention is to provide a wrapping machine of the type described, comprising pairs of horizontal vertical conveyors having elements which join the wrapping material between the individual articles from the top. all the way down and side by side to form a meeting point of material pressure and means for sealing the material thus united and for cutting the material at the seals without interrupting the continuous flow of the articles to be wrapped.
Another object of the invention is to provide an improved bonding and sealing mechanism for continuously moving wrapped articles.
Other objects will become apparent on reading the following description based on the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a side view showing a wrapper feeding a loading station and arrangement for a machine constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 1a is a continuation of FIG. 1 showing the wrapping, bonding, sealing and cutting mechanism as shown at la-la in FIG. 2a;
Fig. 2 is a top view of the structure shown in FIG. 1;
Fig. 2a is a top view of the structure shown in FIG. 1a, as seen generally in 2a-2a;
Fig. 3 is a cross section of a wrapping machine, as seen along line 3-3 in FIG.
Fig. 4 shows an enlarged sectional detail as seen at 4-4 in FIG. the
Fig. 5 is a sectional detail seen along line 5-5 in FIG. 4;
Fig. 6 shows a sectional detail, as seen along line 6-6 in FIG. 4;
Fig. 7 is a sectional detail, as seen along line 7-7 in FIG. 4;
Fig. 8 is an enlarged top view of the structure shown in FIG. 7;
Fig. 9 is a fragmentary perspective showing the relative positions of the wrapping and sealing mechanism before the control of the side links;
Fig. 10 shows the control of the side links which gradually bring the wrapping material together after the operation shown in FIG. 9;
Fig. 11 shows the control of the cutting member after the binding and sealing operations have been completed;
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Fig. 12 is a schematic top view showing the progressive handling and wrapping of the different articles;
Fig. 13 is a side view of the structure shown in Fig. 12, in addition to a schematic representation of the conveyor elements in the enveloping members;
Fig. 14 shows an enlarged sectional detail, as seen along line 14-14 in FIG. 13;
Fig 15 shows an enlarged sectional detail, as seen along line 15-15 in Fig. 13;
Fig. 16 shows an enlarged sectional detail, as seen along line 16-16 in FIG. 13;
Fig. 17 shows an enlarged sectional detail, as seen along line 17-17 in FIG. 13;
Fig. 18 shows an enlarged sectional detail, as seen along line 18-18 in FIG. 13;
Fig. 19 is an enlarged sectional detail, as seen along line 19-19 in FIG. 13; and
Fig. 20 is a top view of a fully enclosed article. wrapped and sealed.
The present invention essentially comprises providing a loading mechanism which pulls the wrapping material, such as cellophane, from a supply roll and forms a U-shaped recess on a conveyor having individual platforms for the articles to be wrapped. The shape of the wrapping material on the conveyor platforms is controlled by grippers which advance along parallel paths and which are attached to endless chains . At the end of the loading station, the grippers are opened and the U-shaped edges of the wrapping material are heat sealed between two heated pressure rollers.
The articles thus enclosed in the tube are discharged from the loading apparatus at predetermined space intervals, then they are continuously received by the connecting apparatus which comprises heated blocks connected to the chains. of the conveyor moving above and below the tube in which the articles are formed. The conveyor chains are timed so that the blocks are connected to the tube from the top to the bottom, midway between the articles. These upper and lower blocks connect the wrapping material so that it is easily held between the blocks, while the horizontal links are directed against the wrapping material from either side.
The horizontal links have spaced U-shaped plates which are interwoven when the members are fully advanced. With the wrapping material thus firmly united in all directions, the heat seal blocks are returned together so as to completely unite the wrapping material and form a pressure seal. When the blocks have moved sufficiently to provide a satisfactory seal, a knife is commanded to cut the wrapping material at the central part of the seal so that the rear part of the wrapper and the end of the load l following wrapping member are simultaneously sealed and cut.
An important feature of the present invention is that all of the above operations are performed in a completely continuous fashion, and each part of the machine is driven in a sequence.
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suitable over time by means of a single motor. Accordingly, single speed control is effective to increase or decrease the packing rate of the apparatus.
Referring more particularly to said drawings, a preferred exemplary embodiment of the present invention comprises a frame 20, in the nature of a platform, which is supported on legs 20, 21. wrapping material which may be cellophane with a coating or any other material capable of being sealed by heat and pressure, is carried to one end of the frame 20 on the supports 23 23. The package W is fed upward and onto a roll 24 journalled on the supports 25, 25. From there, the material W is directed under one or more suitable forming and guiding members shown in Figs. 1 and 2 in 26, 26, and 27,27.
The guides 26,26 direct the top edges of the sheet between two vertical rods or rollers 28, 28 from which the edges of the packaging material are engaged at spaced intervals by grippers 30, 30 attached. to the conveyor chains 31 and 32. The engaging members are open at the front end of their displacement device by the cams 33, 33 so that they are individually fed on each of the upper edges of the packaging member when the spring loaded cheeks of the grippers are kept open.
The grippers 30 are disengaged from the upper edges of the wrapping member at the end of the conveyor chains by cams 34, 34 which open the grippers just before they are lifted onto the return path. . The lower end of the wrapping material is shaped and held by a roller 35 supported from a support 36. This roller has a friction surface of rubber or the like which presses the lower part of the material. wrapping formed against a drive roller 37 connected to shaft 38 by means of a suitable chain 39 and sprockets. The conveyor chains 31 and 32 are carried in guides 40 and 41 which are in turn supported from the frame 20 by vertical supports 42, 42.
A pair of gears, one of which is shown at 43 on the vertical shaft 44, serves to drive the pressure seal rollers 45 and 46 between which the edges of the wrapper are directed by the converging guides 40 and 41.
In order to provide a suitable support for the articles A which
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are intended to be wrapped il'estp2bp demploYErm endless drive axoyeur comprising chains 47 and 48 which are carried on beaters 49, 49 and driven by a chain 50. The guides for the chains 47 and 48 are supported by supports 51, 51 and the chains are provided with spaced platforms 52, 52 so that the operation can drop or place the articles A in the packaging device in properly spaced positions. It will be understood that the individual platforms 52, 52 are, in this case, shown as comprising two elements 53, 53 generally shaped by circular cut-out parts, in the vicinity of the center of each.
The same platforms can be spaced in any desired position along chains 47 and 48, or they can be replaced by other platforms of size and shape depending on the particular items to be packaged. The present machine has been specially established for wrapping lettuce hearts, but the same machine can be used with little or no modification to wrap like articles such as cabbages, eggplants, fruit clusters, oranges, squash, etc ...
Obviously, the machine according to features of the present invention is by no means limited to packaging of food articles, since it can also be used, with or without modifications, for any. object significantly
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symmetrical and tangible with dimensions within the limits of the machine. Due to the continuous movement of the machine, there is a complete absence of shock, so that even the most fragile articles, such as for example cut flowers, can be wrapped.
The longitudinal seal rollers 45 and 46 are driven by means of angle gears 54 and 55, chain 56, shaft 57 and chain 58. Heater elements (not shown) are mounted in them. rollers 45 and 46 and the electrical connections for these heating elements are made by contacts 60, 61 and slip rings
62. The whole mechanism, in the loading station, is driven and fixed in time through chain 58 and shaft 57. As previously described, heat seal rollers 45 and 46 are driven through. a chain 56. The upper engagement chains 31 and 32 are driven through the sprockets 64, 64 and 65, 65, through a shaft 66 and the connecting chains 67, 67.
Shaft 66 is drive connected to shaft 57 through gears 68, 68. Lower conveyor chains 47 and 48 are driven through pinions 49, 49, mounted on shaft 70, journaled in. bearings 71, 71, and carry a sprocket for chain 50 which, in turn, is connected to shaft 57. Accordingly, it will be understood that any change in feed to shaft 57 will automatically control speed. upper and lower conveyor chains, seal rollers and packing material shaping rollers.
Referring now to Figs. 1a and 2a it will be appreciated that there is an upper conveyor assembly 75 and a lower conveyor assembly 76. The upper assembly is mounted on shafts 77 and 78 journaled in side frames 79 and 80. L The lower assembly 76 is mounted on like shafts 81 and 82 which are likewise journaled in side members 79 and 80. The upper conveyor assembly comprises a pair of chains 83 and 84 which carry, spaced apart, a chain. series of pressure sealing and cutting elements.
A drive connection is provided between the upper and lower conveyor assemblies so that the heat seal members 85 on the chains 86 and 87 of the lower assembly 76 are in the vertical engagement position with the upper members during their horizontal displacement from right to left, as seen in FIG. 1a. The drive connections between the upper and lower assemblies are provided through the angle gear 88 on the vertical shaft 89 and the angle gear 90 which is keyed on the horizontal shaft 82 on which the sprockets for the chains 86, 87 and the horizontal connecting elements are fitted.
A similar angle gear 92 on the shaft 89 meshes with the angle gear 93 to drive the shaft 78 for the upper conveyor assembly 75. A chain 94 connects the pinion 95 to the shaft. The main drive 96 which is, in turn, connected to the loading station mechanism through chains 97, sprockets-All 98.98 and chain 58.
Referring now to FIG. 7, note that each of the pressure sealing elements 100 on the assembly 75 comprises elongated spaced blades or cheeks 101 and 102 between which the cutting knife or blade 103 is moved back and forth. vertically.
The faces of the cheeks 101 and 102 may be provided with grooves or corrugations, as shown at 104, over all or part of their length.
The heat is supplied by means of electrical elements 105 and 106 which are thermostatically controlled by a temperature responsive element 107 provided in the circuit. An electric current for the elements 105 and 106 is supplied by the contacts 108,108 which slip on the electrical conductors 109,109 fixed to an insulating member 110 on the as-
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upper conveyor assembly 75. A similar insulating member 110 'having electrical conductors or slip rings 109', 109 ', is positioned to supply current to the heating elements on the lower conveyor assembly 76 through contacts 108. ', 108'. Heating elements 85,85 are the same as top elements 100, 100 except for the absence of a cutting knife 103.
The heating elements 85 and 100 on each of the assemblies 75 and 76 are arranged in time so as to travel their aligned horizontal paths, from right to left, as shown in FIG. 1a, so that they engage each other midway between the items A, A in the tubular casing W. In this way, the upper and lower heating elements will meet or be pressed together in the wrapper W between the articles. However, the elements do not completely press the packaging elements together at first, as they simply serve to allow the joining action between each article.
The rollers 111 on the heating elements 85, 85 of the lower assembly 76, move on the upper part and along the fixed path 112, while the elements 100, 100 in the upper conveyor assembly 75 are initially held in a partially raised position, as shown by guides 113, 113 (figa la) which support chains 83 and 84 to prevent contact with the interlocking parts lower heating elements on assembly 76 during the initial part of their travel between the conveyors.
When the tube and articles have advanced enough to be ready for pressure sealing, the rollers 111, 111 on the top members 100 which run along the track 114 are pushed down by a member. at 115 in the way for precisely fixing the packaging elements between the upper and lower nested heating elements.
The upper track 114 is sprung on brackets 120, 120 by projections 121 which can move vertically under the control of compression springs 122 and which are adjusted by locknuts 123. The opposite end of the track 114 is likewise resiliently supported on supports 124, 124 and it will be understood that the adjustment and force of the springs 122 and the bolts 123 control the final sealing pressure between the cheeks 101 and 102 in the region of the neighbor to the left of the stopper 115, as shown in FIG. the.
The cutting knife 103 can slide into the body of each assembly 100, and is mechanically extended and retracted between the individual heating cheeks 101 and 102, as shown in Figs. 7 and 11. A spring loaded ball detent 126 retains the knife 103 in its retracted position and a rod 127 extending through the body 125 and the slot 128 in the knife, controls the range of motion of the knife.
Knife rollers 129 control knife drive by means of a pair of angled cam surfaces 130 and 131. Cam 131 forces the knife down into the tear-off position when in contact. with the feed rollers 129, 129. The upward sloping cam 131 raises the knife until it is again held by the ball detent 126. This knife drive cuts the sealed joint. to heat between two consecutive articles, as shown in Fig. 11, leaving a sealing region on either side of the cut.
Referring now to Figs. 2a and 3, the side connecting members which cooperate with the upper and lower heat seal members move analogously with the previously described articles more fully. The conveyor chains 140, 141 142 and 143 are carried by the pinions 144, 144 keyed on the shaft 81
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(Fig. 3) at one end of the connecting gear and at the pinions 146,
146 keys on shaft 82 at the opposite end. The upper horizontal path or through side joining members is located in time such that a member is nested on one side or the other of the heating elements 85 100 as shown in FIG. 3.
Each of the side joining elements comprises a stationary casing 147 mounted on the chains 140, 141 and 142, 143 by means of supports 148, 148 carried by the shafts 149, 149. The sliding covers or wraps carry the link assemblies which include interlocking plates or fingers 150,151,152. These fingers are all mounted on a carriage 153 supported in the cover or wrap 147 on the rollers 154, 154, as clearly seen in Figures 9-11. The outer ends of the fingers 150 - 152 are provided with V recesses to aid in the joining and bonding of the packaging material W which is lightly held between the spaced heater elements 85, 100.
The outermost fingers 152, 152 of each assembly are slightly recessed at 155 to aid in telescopic or interdigital action of the fingers, as shown in FIG. 5. The center finger 151 of each element is aligned with the center finger of the opposing assembly, and these center fingers serve to control and control the exact width of the packaging material at which it must be cut to. be sure that it is completely detached from the whole.
The carriage 155 in each element 147 is positively controlled in its transverse sliding movement by means of a flat cam plate 160 mounted above each of the conveyor chains by means of supports 161 connected to the side frame members 79 , 80. The cam roller 163 is connected to the carriage 151 and operates through a slot 164 at the top of the elements 147. The cam tracks or movements are clearly shown in Figs. 2a and 12 which show how the wrapping material is transversely connected just before the heater cheeks are pressed together by the stopper 115 on the track 114. As soon as this is done, the members 147, 147 are retracted. and thence carried around their respective gables.
The carriages are held in place by detents or springs 165, 165. The side joining members are retracted to approximately the middle of the pressure seal stopper, as will be evident from the figure. position of cam plate 160 in Figs. 2a and 12.
When in use, the sheet of packaging material, which may be cellophane, paper, glassine, or other satisfactory material, is drawn at a controlled rate from a roll of packing material. feed 22 and shaped as a continuously moving enveloping part and supported by rollers 35 and 37, the forming members 26,27 and the gripping or gripping members 30, 30. The curved part is formed directly on a conveyor which moves at the same rate and which provides support as well as a suitable spacing for the articles which are deposited in the curved part either manually or automatically. The grab chains then converge and release the edges of the packaging material to provide the juxtaposed edges between a suitable sealing mechanism.
The regularly spaced articles are then shaped or enclosed in a longitudinally sealed tube which is supplied to a station formed by heat seal connecting members moving on conveyor chains which simultaneously , unite and bind the wrapping material midway between the articles whose dimensions are predetermined and controlled.
A heat and / or pressure seal is then applied, as the conveyors move at the same constant rate and then the material
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seal is cut in the middle of each joint.
The wrapping or wrapping machine constructed in accordance with features of the present invention is relatively simple and capable of being operated at extremely high speeds to deliver wrapped articles, as shown in FIG. 20. Each wrap has a longitudinal seal and two end seals which provide a very effective wrap. A feature of this wrapping is that the air space is limited between the article and its wrapping. In the packaging of certain types of products, it has been found to be undesirable to wrap the articles without providing sufficient air space.
In addition, the user can cut off one end of the wrap and use the cut wrap as a bag to store lettuce or other food products in a refrigerator until these are completely consumed. The apparatus has been carefully designed to eliminate intermittent or back-and-forth movements which could delay or interrupt the continuous movement of articles and packaging material through the machine.
Accordingly, it has been found that the wrapping machine can operate at speeds of the order of 200 articles per minute. Such speeds in a wrapping machine of this type have heretofore been considered impossible.
The present invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described; it is, on the contrary, of general scope and susceptible of variations and modifications which will be evident to those skilled in the art.