CA1333706C - Cale de conditionnement, conteneur pour une telle cale et procede d'emballage mettant en oeuvre une telle cale - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à une câle pour maintenir et protéger un produit dans un emballage, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en matériau plastique dans une forme continue coupée à la dimension désirée de façon à entourer au moins partiellement le produit et en ce que une fois en place, sa coupe transversale comporte des parties de retenue dans la direction perpendiculaire au plan dans lequel se situe la longueur de cale pour éviter que le produit ne se déplace dans l'emballage.

Description

13~37~

La pr~sente demande est une divisionnaire de la demande de brevet d~posée le 25 janvier 1989 sous le numéro 589,087.

La présente invention concerne une câle de conditionnement et un conteneu~ pou- une telle câle. Elle concerne aussi un p~océdé d'emballage mettant en oeuvre une telle câle.
Elle trouve application dans le domaine de l'emballage et du conditionnement d'objets solides, mais fragiles, destinés à êt~e stockés et t~ansportés.

Dans l'art antérieur, on conna~t des câles de condi~ionnement qui s'interposent entre le produit emballé
10 et la caisse destinée à le contenir.. Selon les p~atiques cou-antes, l'homme de métier. sait disposer. des câles d'angle qui permettent d'amortir les accélérations ~rop brusques (chocs p~incipalement) et d'écarter le produit emballé de son contenant. De ~elles câles sont réalisées 15 en matériaux synthétiques comme du polystyrène. Les câles de coins p~ésen~ent- le premier inconvénient de réclame~
une mise en place longue et pratiquement pas automatisable.

20 Une autre solu~ion qui améliore le calage, e~ surtout la manipulation des câles, propose des demies-coques en maté~iau plastique don~ la forme est entièrment enveloppante et est plus facilement manipulable.
Cependant, lors de l'introduction dans la caisse, il faut 25 teni les coques par. l'extrémité libre et elles ont tendance à s'écarter. du produit à caler et en cas ext~éme, à le laisser échappe~.

Un inconvénient commun aux deux solutions anté~ieu~es est 30 d'exiger. des volumes considérables de stockage avant l'usage. Les câles en effe~, restent en entlepôt avant de passer sur la chaîne de transfert, et le volume qu'elles occupent est pe~du pour le este de l'activité de l'ent-ep~ise 133~7~

La présente invention permet de po~te~ ~emède à ces inconvénien~s de l'ar~ anté~ieur. Elle se pose comme p~emie~ but, de ~édui~e le volume de ~okage en ent~epôt avant l'utilisation su~ la chaine de t~ansfe~.

Un second but de la présente invention est de permett~e de ~endre l'emballage pI esque entiè~ement automatique, évitant ainsi d'une part le recou~s à des manipulations humaines, d'au~e pa~ les risques d'e~eurs de 10 manipulations couteuses.

A ces fins, l'invention concerne une câle de condi~ionnement des~inée à êt~e introduite dans un emballage pou~ p~otége~ un produit à emballe~. Elle se lS ca~acté~ise p~incipalement pa~ le fait qu'elle est ~éalisée en un maté~iau plastique sous forme continue, destinée à être coupée à la dimension nécessai~e pou~
entoure~ au moins partiellement le produit. De plus, une fois ins~allée, sa coupe ~ansve~sale compoIte des pa~ties 20 de ~etenue du p~oduit dans une di~ection pe~pendiculaire au plan dans lequel se situe la longueu~ de câle.

L'invention conce~ne aussi un moyen de s~ockage d'une câle conçue selon ce qui a été décrit plus haut. Un tel moyen 25 comp~end un o;gane de dé~oulement d'une longueu~ de câle à
la demande, le reste de la câle ~estant sous forme comprimée afin de limiter le volume de stockage.

L'inven~ion conce~ne aussi un p~océdé d'emballage 30 au~omatique, qui se ca~act~ise pa~ le fait que la câle est disposée au-dessus de la caisse, ti~ée puis coupée à
la longueu~ dési~ée, puis qu'un p~oduit à emballer est disposé au-dessus de l'ensemble contenant-câle et appliqué
de maniè~e à s'ins~alle~ dans le con~enan~, la mise en 35 place se faisant natu~ellement.

- 3 - 133~7~

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la des-cription et des figures annexées qui sont :

- la figure 1 : un schéma d'un premier mode de réali-sation d'une cale selon l'invention, - la figure 2 : un schéma d'une partie d'une chaîne de transfert mettant en oeuvre la cale et le dérouleur de cale selon l'invention, - la figure 3 : une vue en coupe d'un emballage, produit et cale installés selon l'invention, - la figure 4 : un schéma d'un second mode de réalisa-tion d'une cale selon l'invention, - la figure 5 : une vue en coupe d'un emballage, produit et cale installés selon l'invention, - les figures 6a et b : un schéma d'un moyen de stockage selon l'invention, - la figure 7 : un schéma d'un autre moyen de stockage selon l'invention, - la figure 8 : un ensemble de formes possibles de cales du premier type selon l'invention, - la figure 9 : un ensemble de formes possibles de cales du second type selon l'invention, - la figure 10 : un schéma d'un autre mode de réalisa-tion d'une cale selon l'invention, 133370~

- la figure 11 : un ensemble de formes possibles de con-ditionnement selon l'invention, - la figure 12 : un schéma vu en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention, pour une cale du premier type.

Dans le texte, le terme de caisse est utilisé de manière équivalente à celui d'emballage et celui plus générique, de contenant. En particulier dans un mode préféré de réalisation, on vise les caisses en carton préformé.

A la figure 1, on a représenté un premier mode de réa-lisation d'une cale selon l'invention. Une telle cale est réalisée sous forme d'un ruban allongé destiné à
entourer le produit à emballer. Dans un mode préféré de réalisation, afin de produire un effet de maintien laté-ral, le ruban 1 est creusé, dans une zone de réception du produit à emballer, d'une gorge 2, le flanc 7 visible étant destiné à venir appuyer sur les parois latérales d'une caisse ou contenant. Dans un mode de réalisation représenté à la figure 12, la face 142 du produit desti-née à venir en contact avec la zone de réception 141 de la cale est de forme creuse. Il s'en suit que la zone de réception 141 de la cale doit être en contreforme 143 de cette face 142 du produit de façon à constituer un moyen de retenue convenable. De même, la contreforme 143 prévue sur la face inférieure de la cale est adaptée à la forme 144 de la zone de réception.
Pour permettre un stockage amélioré et un bon câlage dans le contenant, le bas du ruban est prolongé d'une contreforme 3 qui est apte à s'encastrer parfaitement dans la gorge 2. De cette facon, les cales selon ce mode de réalisation, peuvent être empilées sans perte de place tout en constituant ainsi des empilements stables - 5 - 1 3 3 3 7 ~ 6 dans les ateliers d'emballage. Les cales, une fois coupées, peuvent être stockées dans un conteneur dont le couvercle exerce une pression diminuant leur volume, si elles sont empilées.

Un stockage de ce type est représenté aux figures 6a et 6b. Un conteneur 50 est réalisé en tôle avec une ouver-ture vers le sommet. Le conteneur 50 comporte un fond à partir duquel on entasse les cales coupées aux dimen-sions requises. On remarque que la première cale 57déposée au fond est écrasée dans son domaine de flexion élastique et que la gorge 57a reçoit la contreforme 58a de la cale suivante 58.

Le conteneur 50 reçoit les cales en plusieurs volumes limités par des plaques 53-55. Ces plaques sont dispo-sées de manière à comprimer les cales déjà stockées, la paroi interne comportant des moyens de fixation 59 par encliquetage qui permettent de maintenir la pression sur le volume stocké même pendant le chargement/déchargement du volume suivant.

Enfin, un couvercle de l'ouverture supérieur permet de comprimer le dernier volume de cales stockées et de con-server ainsi sous un volume réduit un nombre importantde cales prêtes à l'emploi.

Dans un mode de réalisation préférée, la matière dans laquelle est réalisée la cale est un dérivé du polyuré-thane et le taux de compression en volume atteint 80~.

Dans un mode préféré d'exécution de la présente inven-tion, le stockage des cales est effectué avant la découpe des cales aux dimensions désirées. Au contraire du mode de stockage précédent, la bande est stockée en rouleau et comprimée de façon à réduire encore l'encom-133370~

brement. A la figure 7, on a représenté un mode de réa-lisation préféré d'un conteneur de cale en bande avant l'opération de câlage des produits à emballer.

A la figure 7b, le conteneur est composé de deux flas-ques latéraux 71 et 72 à travers lesquels passe un axe 73 monté sur des paliers 73a et 73b. L'axe 73 porte à
l'intérieur du volume limité par les deux flasques 71 et 72 un moyen d'accrochage du ruban 74. Le ruban 74 des-siné à la figure 7a est enroulé en spires jointives, lacontreforme 3 s'encastrant dans la gorge 2 de la cale dessinée à la figure 1. Afin de permettre le chargement du conteneur, l'un des flasques 71 ou 72 est amovible.
Une extrémité du ruban "cale" est introduite à travers les rouleaux de compression 76 et 77 et tirée jusqu'à
l'engagement dans les moyens de fixation de l'axe 73.

Dans un mode de réalisation préféré, les deux flasques sont réunis par une forme circulaire solide destinée à
conserver comprimée la bande enroulée à l'intérieur de son conteneur. Une telle forme est réalisée par une tôle d'acier de forme générale cylindrique dont les cou-vercles sont les flasques 71, 72.

En phase de dévidage, le bas du conteneur comporte une ouverture 75 à travers laquelle se tire une longueur désirée de cale sous forme ruban. La distribution est assurée par deux rouleaux 76 et 77 qui évitent que le ruban s'expanse trop avant sa sortie du conteneur 70.
Pour une meilleure compréhension de l'invention, on a représenté l'extrémité libre du ruban qui servira de cale une fois coupée à la longueur désirée. Elle com-porte la gorge 78 et la contreforme 79. D'une manière générale, une cale selon l'invention est toujours telle que sa coupe transversale est dotée de parties de rete-l~337a~s nue du produit. Ces parties sont dans la directionperpendiculaire au plan dans lequel on voit la longueur de cale.

En revenant à la figure 1, dans un mode préféré de réa-lisation selon l'invention, on remarque que la partie basse de la cale destinée à venir en contact direct avec les parois de l'emballage, est munie de trois découpes 4-6 destinées à améliorer la flexion de la cale qui doit se plier autour du produit à emballer. Ces découpes sont obtenues à chaud par découpe avec un tranchet pour les cales polyuréthane. Dans d'autres matériaux, elles sont pratiquées par moulage.

Dans un mode de réalisation préférée, chaque découpe occupe toute la largeur disponible de la face d'appui et est en forme de té. Quand la cale est pliée au droit de la découpe, les bords verticaux de celle-ci s'écartent, évitant les déchirements dûs à un déplacement trop important de la matière à cet endroit. Par contre, la partie horizontale du té se déforme en arc réalisant charnière.

A la figure 2, on a représenté une chaîne d'emballage entièrement automatisable avec les moyens de l'inven-tion. La cale est stockée dans son conteneur 9 et une longueur 8 est tirée de façon à venir se placer au-dessus de la zone de conditionnement. Des moyens 11-12 de découpe du ruban sont disposés de façon à adapter automatiquement la longueur de cale extraite du conte-neur 9 aux besoins de la caisse et du produit qui se présentent dans la zone de conditionnement. Dans un mode de réalisation, les moyens de découpe comportent un ciseau 11 motorisé et une enclume 12 sur laquelle s'ap-plique la base du ruban.

~i .

- 8 - 1333 7 ~ ~

Dans la zone de conditionnement, un tapis roulant amène une caisse 13 qu'un automate, non représenté mais à la portée des moyens techniques de l'homme de métier, main-tient ouverte par ses rabats 14. La caisse 13 repose par gravité sur le tapis roulant et son ouverture est dirigée vers le haut.

Au-dessus d'elle, la cale est disposée de telle sorte qu'elle est prête à entrer en bonne position dans la caisse sans manipulation supplémentaire. Au-dessus de l'ensemble, transporté par un autre moyen de transfert non représenté mais réalisable par l'homme de métier, est amené un produit 15 de forme généralement parallélé-pipédique. Il est déposé par gravité dans la gorge 8a dans la direction des flèches dessinées 15a-15d.

La dépose peut être guidée par le robot de manipulation de façon à améliorer le rendement de la chaîne relative-ment au cas où la seule gravité est exploitée pour faire se placer le produit dans le contenant.

Dans le cas d'un produit présentant un élément de symé-trie, les plans définis par les droites 15b, 15c d'une part et 15d, 5a d'autre part, coupent la cale entre les charnières 8b et 8d, elles-même étant de directions passant à l'intérieur de la caisse 13.

De cette facon, la dépose du produit dans la gorge 8a de la cale 8 installe le produit dans la cale, et enfonce l'ensemble à l'intérieur de la caisse sans nécessiter de centrage supplémentaire.

En fin de dépose, la face 8c de la cale est appliquée contre le fond de la caisse 13 et les faces 8e et 8f sont appliquées contre les trois parois latérales de la caisse 13 maintenue ouverte. La face 8g de la cale est encore verticale, mais la cale ayant libérée la zone de conditionnement, un robot peut manipuler le rabat 14a puis le rabat 14b de façon à appliquer fortement la face supérieure du produit dans la gorge continue 8a de partie libre de la cale.

A la fin du procédé, on déroule le tapis 17 qui éloigne la caisse chargée 13 vers des moyens de ligature non représentés. Enfin, une nouvelle longueur de ruban est extraite du conteneur 9 et une caisse vide est appro-chée.

Dans un autre mode de réalisation, la caisse ou conte-nant est amenée sous forme non constituée, comme une caisse en carton à plat ou un film plastique thermo-rétractable. Cette forme de réalisation applicable à
tout élément d'emballage, comme un carton à plat ou une feuille de résine synthétique thermoformable, montre que l'on sait pousser encore plus loin l'automatisation du procédé d'emballage.

A la figure 3, on a représenté en coupe verticale, une caisse fermée contenant un produit conditionné avec la cale et selon le procédé de l'invention. La caisse 18 est fermée et la cale 21 entoure complètement le produit 19. On voit la gorge 2la qui permet ici un maintien latéral dans la direction perpendiculaire au plan de la figure.

Les charnières sont au nombre de 3 : 22 a, b, c. On remarque qu'elles comportent une partie centrale formée en arc de forte courbure et latéralement deux bords linéaires dans la masse de la cale qui permettent d'évi-ter de renvoyer les tensions internes dûes à la forte courbure sur les bords extrêmes de la cale.

133~7~
- 9a -A la figure 4, on a représenté un second mode de réali-sation de cales selon l'invention. On utilise ici une technologie non solide, de gonflage de chapelets de coussins de câlage. A cette fin, la cale est stockée en deux parties. La première est constituée par deux feuilles de matériaux souples 23, 24. Chaque feuille peut être stockée séparément de l'autre sur des tambours 23a et 24a.

Quand une longueur suffisante de feuille est tirée, on réalise une fermeture par fixation des deux feuilles l'une sur l'autre. La fixation peut être assurée selon la nature de la feuille :

~' 133370~

-par thermosoudage, -par collage, -par pose de rivets ou autres connecteurs mecaniques.

A la figure 4, on realise un thermosoudage des feuilles selon deux barres 31-32 separees par une distance L.

La longueur tiree de chaque feuille peut etre differente d'un feuille a l'autre ou d'un coussin a l'autre. Dans l'exemple representé a la figure 4, la longueur tiree de feuille 24 est plus importante que celle de ~a feuille 23.
Cette disposition permet d'adapter la forme des coussins a la position que chacun d'entre eux doit occuper dans la caisse, une fois le conditionnement effectue.
Dans le cas de coussins parallelepipediques, les bords perpendiculaires a ceux de la figure 4 sont executes de la meme maniere. L'homme de metier sait adapter les operations de fermeture a toutes sortes de formes de 20 coussins.

Avant la fermeture du dernier bord libre, on introduit un agent gonflant qui peut etre un gaz, un liquide ou un solide plastique, constituant ainsi la deuxieme partie de 25 la câle selon l'invention. Pour choisir ses materiaux, l'homme de metier sait jouer sur les resistances et elasticites relatives des feuilles 23 et 24 et de l'agent gonflant.

Dans un mode prefere de realisation, l'agent gonflant est un liquide à deux bases ou composantes. Un tel agent est connu par exemple sous le nom de mousse de polyurethane in situ à l'unite ou en serie. Dans un tel s~steme, les deux composants sont stockes sous forme liquide et melanges en 35 proportions determinees de facon a constituer a l'air un coussin de mousse à ~'interieur de l'espace menage par les deux feuilles. Le gain de stockage est de 50 à 180 fois. Dans un autre mode de réalisation, le remplissage du coussin est assuré automatique par pulvérisation de polystyrène de façon à constituer un amas de billes ou de grains de formes diverses. Le gain de stockage est de 50 fois environ.

Dans ce type de cale selon l'invention, la cale est con-tinue. Elle est réalisée sous la forme d'un chapelet linéaire de coussins successifs de formes variées mais déterminées par les longueurs relatives de feuilles tirées haute et basse 23 et 24. A la figure 4, deux coussins 29 et 30 sont formés fermés par les doubles soudures 25, 26, 27, 28, 31, 32. Les longueurs L sépa-rant deux coussins successifs permettent d'adapter le chapelet à la forme du produit à conditionner. Une autre fonction des zones de raccordement de longueur L
est de constituer charnière entre deux coussins pour permettre d'entourer facilement le produit à emballer.
On remarque que, dans ce second type de cale, de type à
deux parties, l'une sous forme de feuilles, l'autre sous forme d'agent gonflant, le procédé d'emballage selon l'invention s'applique aussi. L'automatisation peut être poussée.

Aux figures 5a et 5b, on a représenté une caisse 39 fermée après conditionnement avec une cale du deuxième type et selon le procédé de l'invention. La figure 5a est obtenue paroi latérale de la caisse 37 abstraite, et la figure 5b est une coupe centrale de la figure 5a.

Le produit conditionné 33 est entouré complètement par un chapelet de 4 coussins 34-37. On remarque les extrê-mités libres 34a et 35a des coussins 34 et 35 qui pro-viennent de la coupe du chapelet de coussins utilisé

- 12 - 13337~

dans le procédé d'emballage selon l'invention.

Comme dans le premier mode de réalisation avec une cale solide, le coussin 35 est rabattu à la fermeture de la caisse par son rabat supérieur. A la figure 5b, on voit en coupe la forme prise par les coussins qui enveloppent largement le produit 33 dans la caisse 39.

Dans un autre mode de réalisation représenté à la figure 10, le film plastique se présente sous forme d'un man-chon de longueur indéfinie et que l'on soude entre zones destinées à constituer coussins. On conserve le prin-cipe de constitution de coussins précédent, en réalisant une première zone plate 120 limitée par deux soudures 121 et 122, puis un coussin 123 constitué par l'injec-tion d'un agent gonflant fermé par une soudure 124, le motif se répétant au fur et à mesure des besoins d'em-ballage sur la chaîne.

D'autres formes de cales peuvent être imaginées de facon à permettre d'adapter l'invention à toutes sortes de conditionnement de produits simples ou multiples, de formes parallélépipèdiques ou non.

En particulier, à la figure 8, on a représenté en coupe diverses formes possibles de cales avec le produit ins-tallé ou non. La première cale 80 comporte deux gorges 81 et 83 qui répondent à des contreformes 82 et 84. Une telle cale peut recevoir deux produits côte-à-côte. La seconde cale 85 comporte une gorge 88 de forme concave qui répond à la contreforme réciproque 87. Lè produit peut alors avoir une forme concave de courbure infé-rleure .

La troisième forme 90 ne comporte pas de contreforme sur sa face inférieure (ce qui n'est pas exclusif cependant) ~;~.<, - 13 - 133370~

mais comporte une gorge 91 dont le fond est muni de deux découpes 92 et 93 destinées à permettre à de petites aspérités du produit de se loger dans la cale sans subir une réaction trop forte de déformation.

A la figure 9, on a représenté en coupe diverses formes possibles de cales du second type, réalisé en coussins à deux composants, avec le produit installé ou non. La première cale 94 est de forme haltère avec deux coussins latéraux 96 et 97 et une partie de liaison 95 l'ensemble étant garnie d'agent gonflant. Comme précédemment, le chapelet peut être obtenu par assemblage de deux feuil-les en 98 et 99.

Le chapelet 100 comporte trois coussins 101-103 réunis par deux sections allongées 104 et 105. L'ensemble est rempli de l'agent de remplissage.

La cale 106 est un simple coussin de forme lentille biconvexe constituée de deux feuilles 107a et 107b réunies par soudage en 108 et 109.

La cale 110 est constituée d'un chapelet de coussins 111, 112, ... la feuille llla étant tendue au maximum et la feuille lllb étant thermoformée de façon à constituer un coussin de forme générale parallélépipèdique.

La cale 115 est constituée de même, mais les soudures 113 et 114 du chapelet précédent sont remplacées par des sections 117 remplies d'agent gonflant comme les cous-sins proprement dits 116 et 118. Seules, les différen-ces de volume distinguent les coussins proprement dits (plus gros) de leurs parties de raccordement (plus petits).
A la figure 11, on a représenté un certain nombre de ~r réalisations de conditionnements adaptés à diverses situations.

A la figure lla, le conditionnement 130 est composé
principalement d'une feuille thermorétractable qui a été
installé autour de l'ensemble constitué par la cale 131, 134 et le produit à emballer 132. La cale 131, 134 est composée de coussins séparés ou non 131 et 134 serrés par la rétractation du film 132 autour du produit 133.
A la figure llb, le conditionnement 136 comprend une caisse en carton 138 à l'intérieur de laquelle est sus-pendue l'ensemble cale 139 - produit emballé 137 à des hauteurs H1 et H2 au delà des parois de la caisse 138.
Ici, la cale 139 est composée de deux coussins 140 et 142 réunis par une section plate 141. La pression laté-rale exercée par la fermeture de la caisse maintient la forme enveloppante de chaque coussin autour du produit.
Les coussins 140 et 142 sont maintenus suspendus dans la caisse 138 par dépose d'adhésif 143 et 144 avant l'in-troduction de l'ensemble produit cale.

Claims (3)

1. Cale pour maintenir et protéger un produit dans un emballage, caractérisée en ce qu'elle est réalisée d'une seule pièce en matériau plastique dans une forme continue coupée à la dimension désirée de façon à entourer au moins partiellement le produit et en ce que une fois en place, sa coupe transversale comporte des parties de retenue dans la direction perpendiculaire au plan dans lequel se situe la longueur de cale pour éviter que le produit ne se déplace dans l'emballage, les parties de retenue étant constituées par au moins une gorge destinée à recevoir et à
maintenir latéralement le produit, et la cale comportant au moins une face d'appui sur une paroi intérieure de l'emballage, ladite cale étant constituée d'un chapelet de longueur indéfinie, constituée à la demande, de coussins se succédant linéairement réalisés à partir de deux feuilles souples dont les faces sont assemblées l'une à l'autre par soudage ou par collage notamment, alors que le volume libre est empli d'un agent gonflant.

2. Cale selon la revendication 1, caractérisée, en ce que chaque coussin est séparé de son successeur par une section plus étroite destinée à
constituer une charnière

3. Procédé d'emballage de produits utilisant une cale selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il consiste:
- à amener dans une zone de conditionnement une cale de longueur déterminée, - à amener un produit à emballer au-dessus d'une région de réception de la cale, - à amener dans la zone de conditionnement, et sous la cale, un élément d'emballage destiné à recevoir le produit dans sa cale, - à installer le produit dans la zone de réception de la cale et l'ensemble cale-produit dans l'élément d'emballage, - enfin à fermer l'élément d'emballage.