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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~
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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.
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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,
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- 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~
-- 6
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
133370S
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~
10 --
-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
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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
1333706
- 14 -
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.
