Brevet FR2266873A1 — publié le 19751031

L'invention concerne un procédé et des dispositifs permettant, sur une série de récipients semblables, de déterminer exactement sur chaque récipient pris individuellement, le niveau correspondant à un volume prédéterminé. Lorsque des récipients sont fabriqués industriellement en série, chacun-a une capacité voisine d'une capacité nominale. Mais il est parfois nécessaire de connaître avec précision les capacités réelles de récipients pris individuellement, dans le but d'éliminer les produits hors tolèrances ou d'apposer sur chacun un marquage repèrant exactement un volume prédéterminé. Ce jaugeage individuel est généralement pratiqué en versant dans le récipient un liquide dont on s'arrange pour déterminer soit le poids, soit le volume. Cette méthode de jaugeage présente divers inconvénients : elle oblige à égoutter et sécher les récipients après essai ; elle devient erronée si le liquide renferme des bulles d'air ; l'exactitude des mesures de volumes liquides dépend de la tempèrature ; enfin, la quantité de liquide qui a servi à un essai ne-peut pas être réutilisée indéfiniment à cause de la mouillabilité, de l'évaporation, des fuites ou des éclaboussures. Ce procédé n'est donc pas adapté à une utilisation répétitive. Enfin, le repèrage d'un niveau d'eau se prete mal à des moyens de mesure très simples pouvant s'intégrer dans un processus automatisé. Le procédé de jaugeage individuel de récipients selon la présente invention échappe aux inconvénients ci-dessus. I1 consiste à utiliser une quantité bien déterminée d'une dose constituée par de petits grains solides, résistant à l'usure, chaque grain ayant individuellement toutes ses dimensions du même ordre de grandeur, une surface lisse, sans aspérité ni rugosité, avec un faible coefficient de frottement, ces grains étant utilisés à sec, sans mouillage ni lubrifiant En outre, les calibres de tous ces grains doivent être du même ordre de grandeur. La dose bien déterminée de grains conformes aux particularités ci-dessus est versée intégralement dans le récipient à jauger, et on mesure ou repère le niveau de remplissage obtenu avec cette dose : après quoi, la totalité des grains est transvasée, directement ou indirectement, dans un autre récipient à jauger, et ceci peut se répèter indéfiniment : la dose de grains se comporte come un pseudo-liquide, de volume- invariant au cours des opèrations successives. Les procédés industriels de fabrication en série de récipients donnent une faible dispersion de la capacité individuelle de chacun d'eux, pris individuellement : il peut donc paraître inattendu que le procédé exposé cidessus apporte une précision supèrieure à celle obtenue par les procédés de fabrication : les données fournies plus loin montreront néammoins qu'il en est bien ainsi. Dans un mode de réalisation propre à diminuer la dispersion des mesures et la durée du remplissage ou du vidage, les grains sont constitués par de petites billes métalliques sphériques polies, telles que celles utilisées pour les roulements à billes ou pour les plombs de chasse. Les billes pour la mesure de capacités ne dépassant pas I ou 2 litres seront par exemple d'un diamétre compris entre 2 et 3 mm, en acier inoxydable à I3% de chrome, ayant une dureté Rockwell voisine de 50 : leur sphéricité et leur tolérance de diamétre n'ont pas à être trés précises, en sorte qu'elles peuvent être réalisées dans les classes ou grades élevés des normes concernant les billes (DIN 540I, ASA B.3.I2.I960, AFNOR PN E - 22 38I), donc peu onèreuses. Pour jauger des récipients de capacité élevée (disons plus d'un litre) le poids de chargement en billes d'acier risquerait de devenir excessif, on utilisera alors des billes en matière plastique (polyamides, polypropyléne, etc...) ou en duralumin. La dimension des billes doit être d'autant plus petite que la tolérance volumétrique de jaugeage est plus-serrée : comme ordre de grandeur, si AV est cette tolérance, le volume unitaire des billes doit avantageusement être inférieur à - AVYjoo La précision que permet d'atteindre ce procédé résulte des données d'expérience suivantes, établies par l'inventeur : en utilisant des billes métallíques-polies de 2 mm de diamétre pour jauger une bouteille de I litre, de forme classique, et si le remplissage est opéré sur une bouteille soustraite à toute vibration ou percussion, le niveau atteint par le volume de billes est 3 I/I000. - constant à I cm prés, soit une précision relative de I/IOOO.Si la bouteille est soumise à des vibrations ou percussions, il s'opère un tassement des billes 3 qui atteint progressivement quelques cm , et le volume se stabilise asymptoti 3 quement à une nouvelle valeur avec une erreur maximale de 0,2 cm , c'est à dire avec une précision relative de I/5000. Comme le coefficient de dilatation des métaux est très inférieur à celui des liquides, ces précisions sont maintenues pour des variations normales de la temperature ambiante. Compte tenu des données ci-dessus, le mode opèratoire pourra avantageusement comporter deux variantes, suivant le degré de précision qu'on désire obtenir - dans la première variante, le récipient est soustrait, pendant le remplissage et la mesure, aux chocs et vibrations : la précision de I/IOOO atteinte ainsi est suffisante pour toutes applications non scientifiques. - dans la seconde variante, le remplissage est opéré en soumettant le récipient à un régime de vibrations ou de percussions avant d'effectuer la mesure, la quantité de billes ou de grenailles étant alors, pour un même volume à légèrement supérieure à celle de la première variante. L'invention porte aussi sur les dispositifs mis en oeuvre pour l'application du procédé, lesquels peuvent être trés divers suivant le degré d'automatisation désiré et le résultat recherché, selon'il s'agit d'éliminer les récipients hors tolèrances ou d'apposer un marquage individuel sur chaque récipient. Dans le mode de réalisation le plus simple, le dispositif comporte a) Une capacité contenant une quantité, déterminée une fois pour toute, de grenailles ou billes conformes aux particularités indiquées plus haut, cette capacité pouvant être un récipient à contrôler de rang > b) Des moyens pour verser le contenu dans un récipient à contrôler, de rang supèrieur à t c) Des moyens visuels ou automatisés pour s'assurer du niveau de remplissage du récipient à contrôler. d) Une capacité de transvasement pour recevoir intégralement la masse de grenailles ou billes du récipient après exécution du contrôle, cette capacité pouvant être soit un récipient suivant à jauger, soit un moyen intermédiaire de transfert pour recharger ce récipient. e) Un bac ou autre réceptacle largement dimensionné placé sous le dispositif et destiné à recevoir les billes ou la grenaille qui s'échapperaient en cas d'incident de fonctionnement. On peut également appliquer le procédé à un dispositif entièrement automatisé, dont un exemple non limitatif sera décrit plus loin. La mesure de capacité peut se faire par divers moyens dont l'un particulièrement adapté au procédé, consiste à faire plonger dans le récipient rempli de billes, un piston dont la course descendante s'arrête lorsqu'il est au oontact résistant du niveau supèrieur atteint par les billes ; la position d'arrêt du piston indique donc le niveau correspondant -à une capacité prédéterminée. Pour un récipient à col étroit, comme une bouteille, le remplissage, comme le vidage, prennent un temps appréciable de l'ordre de 6 à IO secondes chacun pour une bouteille d'un litre environ ; ceci conduirait, en l'absence de dispositions appropriées à un débit inférieur à I80 récipients à 11 heure, peu compatible avec les cadences de production industrielles des usines de fabrication. Pour obtenir des débits plus élevés, on recourt, suivant l'invention, au procédé qui consiste à transvaser directement, dans l'organisation séquentielle de l'opèration, le contenu d'une bouteilledéja jaugée dans une des bouteilles vides suivantes, ceci se faisant, entre autres, en présentant la bouteille vide en position haute, goulot en bas, au-dessus de la bouteille pleine, en les rendant solidaires par un manchon de raccordement et en faisant pivoter alors l'ensemble d'un demi-tour autour d'un axe horizontal, ce qui inverse leurs positions : la bouteille vide se remplit alors du chargement de la bouteille pleine. L'invention sera mieux comprise par la description, à titre d'exemple non limitatif, d'un mode de réalisation, illustre par les Planches I et II sur lesquelles - La figure I reprèsente, en vue verticale, un appareil pour apposer sur chaque bouteille un marquage repèrant exactement une capacité prédéterminée. - La figure 2 montre, à une échelle dilatée, la coupe du raccord de transvase ment adapté au goulot de deux bouteilles. - La figure 3 est une vue verticale partielle montrant comment est assurée la rotation du barillet inverseur. - La figure 4 représente, en plan, la disposition d'une chaîne pour marquage de bouteilles en série. - La figure 5 représente, ce dispositif, en coupe verticale suivant le plan x,y. La figure I représente un dispositif automatique pour tracer un repère sur le col de bouteilles de un litre à un niveau correspondant exactement à I. 000 cm d'eau à la tempèrature de 4" C. Ce modèle de bouteille a un col de 2 section donnée (2 cm par exemple) ; il reviendra donc au même de la remplir 3 d'un chargement de billes de 996 cm exactement, et à faire la marquage à 20 mm au-dessus du niveau atteint par les billes : ceci pour ne pas risquer de tropplein si, exceptionnellement, une bouteille avait des côtes aberrantes. Le dispositif est constitué par un corps fixe 3 et par un plateau mobile 2 sur lequel est posée la bouteille I à marquer, maintenue en position par des joues telles que I3; le dispositif d'automatisation (celui décrit plus loin ou tout autre) commande le mouvement du plateau mobile de façon qu'il présente sucessivement toutes les bouteilles devant le corps 3 jusqu'à ce qu'elles viennent au contact d'un bouton 4 qui peut être un contact électrique ou un déclencheur mécanique. Du corps 3 émerge verticalement une tige 5 portant, à sa partie supèrieure, une potence I5 qui guide verticalement le mouvement d'un piston 6. Un ressort à lame 7 pousse le piston 6 vers le bas en sorte qu'il occupe au repos une position fixe, celle où une goupille I4 portée par le piston vient en butée sur la portée de la potence I5. La position du piston par rapport à l'axe 5 est telle qu'il se trouve exactement au-dessus du goulot quand la bouteille I est en butée contre le contact 4. Un levier 8 est articulé sur deux axes 16 et I7 solidaires respectivement du piston 6 et de la potence I5 ; à l'extrêmité de ce levier est fixée en position ajustable, une tige 9 qui se termine par un boltier IO portant un marqueur II poussé vers la gauche par un ressort interne (non représenté) ; ce boîtier IO porte aussi un contact électrique I2. La position angulaire de la tige 9 est telle que le marqueur II soit à une hauteur h au-dessus de I'extremité inférieure du piston égale à la hauteur où doit être apposé le marquage par rapport au niveau atteint par les billes (20 niai dans l'exemple numérique donné plus haut). Le fonctionnement est le suivant : quand la bouteille vient au contact de 4, ce contact provoque par un moyen connu en soi (pneumatique, mécanique électromagnétique ...) la descente de la tige 5 et le piston 6 pénètre dans le goulot jusqu'à venir au contact des billes qui l'arrêtent ; le bras I5 continue à descendre, en faisant fléchir le ressort 7 : le levier 8 pivote autour de son articulation I6 portée par le piston, devenue point fixe, et le marqueur vient au contact du col de la bouteille en un point situé à une hauteur h au-dessus du niveau des billes, et y appose une marque ; le bras 9 continuant à pivoter autour de l'axe I6, le contact I2 vient buter contre la partie arrière du marqueur II, et ce contact commande la remontée de la tige 5 et le mouvement en sene inverse de la partie mobile, qui reprend sa position reprèsentée sur la figure I, prêt à opèrer sur la bouteille suivante. Les figures 4 et 5 représentant un dispositif pour marquer individuelliement dés bouteilles à la cadence de I toutes les trois secondes. L'automatisation de ces opèrations est pilotée- par un programme dont le cycle d'exécution est de 3 secondes, et qui, par des moyens connus en soi, fait exécuter à un moment convenable du cycle, chacune des sept opèrations suivantes I ) Régulation du mouvement d'une bande sans fin 20 amenant les bouteilles à jauger, de sorte.que leur cadence d'arrivée soit de 3 secondes. 20) Impulsion latérale donnée par le poussoir 21 pour faire basculer les bouteil les dans l'embouchure de l'appareil de marquage. 3 ) Action du poussoir 26 qui pousse vers la gauche d'un rang les dernières bouteilles entrées dans le circuit, et libère ainsi la place pour les suivantes. 40) Rotation d'un tour de la came 29 qui abouche les bouteilles supèrieure et inférieure. 50) Rotation d'un tour de la roue dentée 34 qui fait fourner d'un demi-tour le barillet sans centre 32. 60) Rotation d'un tour de l'axe 41 qui entraîne des fourohettes 38 faisant progresser les bouteilles et relayant l'action du poussoir 26, ces actions étant synchronisées. 7 ) Rotation du I200 du plateau circulaire 46. La bande sans fin 20 amène les bouteilles à jauger, le goulot vers l'avant, à la cadence de une toutes les 3 secondes. Arrivée en face du poussoir 21, la bouteille est immobilisée par un butoir fixe 50 et toutés les trois secondes une-impulsion du poussoir 21 dans le sens de la fléche fI fait basculer la la bouteille hors de la bande 20, sur la pente fixe 22 qui\guide et l'amène en position vetticale 23, son col venant reposer sur la plaquette 24. Simultanément, comme on le verra plus loin, a été amenée exactement sur la même verticale, une bouteille pleine 25 déjà marquée. Toutes les 3 secondes, le poussoir 26 donne aux deux bouteilles 23 et 25 une bréve impulsion dans le sens de la fléche f2, d'une amplitude égale au diamétre des bouteilles, ce qui repousse toutes les bouteilles d'un rang vers la gauche, libérant la place pour l'arrivée des bouteilles suivantes. La bouteil le supérieure passe de la position 23 à la position 27, où elle est maintenue par deux lames ressort 28 formant pince, qui la serrent juste assez pour qu'elle ne tombe pas sous son propre poids. Une came 29,entraînée en rotation par un axe 30,effectue toutes les 3 secondes un tour complet et pousse la bouteille 27 vers le bas de façon à l'aboucher exactement à la bouteille inférieure grâce à un raccord 3I en polyéthyléne- déjà en place sur la bouteille inférieure. Ce raccord 31 représenté à une échelle dilatée sur la figure 2 est symétrique, s'adapte sur le goulot de la bouteille à frottement doux ; il comporte dans son plan de symétrie une collerette circulaire. L'impulsion suivante du poussoir 26 fait pénétrer le couple de bouteil les en troisième position, dans une virole circulaire 32, où elles sont mainte nues en position par des semelles 33 en caoutchouc mousse. Cette virole circu laire n'a pas d'axe matérialisé et sa position est assurée comme représenté sur la figure 3, par trois galets 35; elle porte sur sa périphérie une denture qui engrène avec une roue fixe 34 de diamétre moitié Toutes les 3 secondes, la roue 34 fait un tour et la virole effectue un demi-tour, ce qui inverse les positions des deux bouteilles, et la bouteille pleine se vide dans l'autre. Au-delà de cette couronne, les bouteilles continuent leur translation vers la gauche, maintenues par des glissières 36 et 37, et cette translation est provoquée par des fourchettes 38, entraînées par un axe 41 qui fait un tour complet toutes les trois secondes. Les fourchettes sont accouplées par une barre 39 avec un maneton 40, le tout constituant parallélogramme articulé, Un dispositif exactement semblable, non représenté, agissant en synchronisme, pousse vers la gauche les bouteilles inférieures. Il y a 5 rangs de bouteilles au-delà de la couronne-inverseur, en sorte que I5 secondes sont allouées à la bouteille pleine pour se vider intégralement dans l'autre, ce qui est largement surabondant. Au-delà dé cette position, en cinquième rang, les bouteilles supérieures et inférieure ne sont plus maintenues par les glissières et la poussée d'amont engage la bouteille supèrieure sur une fourchette formant rampe ascendante 42 ; une autre fourchette ascillante 43 prend appui sur la collerette du raccord 3I en sorte que celui-ci reste en place sur la bouteille inférieure quant à la bouteille vide, poussée par un déflecteur 44, elle bascule latéralement et se couche en position 52 sur une bande de convoyage 45 qui emporte les bouteilles marquées, dont le cycle est terminé. Quant à la bouteille inférieure, la dernière poussée l'amène sur une couronne circulaire 46 qui, toutes les 3 secondes effectue une rotation de I200 autour d'un axe 47. La première rotation de 1200 amène la bouteille en position 49 où opère le dispositif 48 de marquage décrit plus haut (figure I). La rotation de I20" suivante amène la bouteille marquée en position 25 et on se retrouve à l'instant initial de la séquence decrite plus haut, qui a duré 30 secondes en tout. Le dispositif est complété par un bac (non figuré) qui recueille les billes qui pourraient s'échapper en cas d'incident de fonctionnement. Enfin, un dispositif de sécurité arrête le fonctionnement du dispositif si, au moment où s' exerce l'impulsion du poussoir 26, Lé dernière bouteille approvisionnée n'est pas en position initiale 23 : ce peut être un contact électrique (non représenté) qui reste ouvert si le poids de la bouteille 23 n'appuie pas sur la plaquette d'arrêt 24 : à cet effet, cette plaquette est soulevée de quelques millimètres par un léger ressort qui fléchit sous le poids de la bouteille, cette flexion permettant à la plaquette d'appuyer sur le contact autorisant l'exécution du cycle. Bien entendu, au cours du cycle de 3 secondes5 le moment où s'effectue chacun des 7 mouvements énumérés plus haut doit être fixé avec précision, afin que la séquence s'enchaîne correctement. REVENDICATIONS IO) Procédé pour déterminer individuellement, sur une série de récipients, le niveau de remplissage correspondant à un volume fixé à l'avance, caractérisé par les particularités suivantes, prises ensemble - emploi d'une dose granulaire constituée par de petits grains solides et durs, chaque grain ayant toutes ses dimensions voisines entre elles et une surface extérieure sans rugosité ni aspérité, les calibres des différents grains étant du même ordre de grandeur, la dose étant fixée quantitativement par la condition que, versée dans un récipient de la série, elle y occupe exactement le volume fixé à l'avance, - la détermination du niveau atteint dans le récipient par la dose granulaire, - consécutivement à cette détermination, le transvasement, direct ou indirect, de la totalité de la dose granulaire dans un récipient suivant de la série, - la répétition indéfinie de l'opèration de détermination du niveau suivie de l'opèration de transvasement, sur les récipients successifs de la série, 2") Procédé selon la revendication I dans lequel le transvasement s'opère en plaçant un récipient vide, en position inversé, exactement au-dessus d'un récipient plein, en les solidarisant, et en faisant pivoter ce couple de récipients de I80 , de sorte que le récipient plein se vide dans le récipient à remplir. 3 ) Procédé selon la revendication 2 dans lequel le couple de récipients dont l'un se vide l'autre est décalé d'un mouvement continu ou discontinu, laissant la place pour la mise en position d'un nouveau couple de récipients, ce mouvement se faisant à une vitesse moyenne telle que la mise en place de nouveaux couples de récipients s' opère à un rythme plus court que le temps nécessaire au transvasement. 40) Dispositif pour déterminer individuellement sur une série de récipients le niveau de remplissage correspondant à un volume fixé à l'avance, dispositif caractérisé par les moyens suivants pris ensemble - une dose constituée par de petits grains solides, chaque grain ayant toutes ses dimensions voisines entre elles et une surface extérieure sans rugosité ni aspérité, les calibres des différents grains étant du même ordre de grandeur, la dose étant fixée quantitativement par la condition que, versée dans un récipient de la série, elle occupe exactement le volume fixé à l'avance. - des moyens pour transvaser en totalité, directement ou indirectement, la dose d'un récipient plein dans un autre récipient vide de la série. 5 ) Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'il est complété par un bac inférieur disposé pour recueillir les grains en cas de perte accidentelle. 6 )~Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les grains sont constitués par des billes métalliques. 70) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les grains sont constitués par des billes en matière plastique. 80) Dispositif selon l'une des revendications 4, 5, 6, 7 caractérisé en ce qutil est complété par un moyen automatique de détection du niveau supérieur atteint par la dose de grains ou billes, ce moyen commandant un dispositif de marquage du récipient, ou une logique de sélection des bouteilles hors tolérances. 9 )-Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la détection du niveau atteint par les grains ou billes se fait par un piston, disposé initialement au-dessus de l'ouverture du récipients auquel on imprime un mouvement descendant dont la course s'arrête lorsque le piston est au contact des grains. I00) Dispositif suivant la revendication 4j caractérisé en ce que le transvasement du chargement d'un récipient dans un autre se fait par des moyens amenant ce dernier exactement au-dessus du premier, l'ouverture tournée vers le bas, des moyens accouplant les deux ouvertures par un manchon de raccordement, des moyens provoquant la rotation des deux récipients d'un demi-tour autour d'un axe horizontal, et des moyens assurant le maintien de la position relative des deux récipients pendant cette rotation II") Dispositif selon 1Q revendication ZO, caractérisé en ce quelles moyens assurant la rotation d'un demi-tour des récipients accouplés sont constitués par une virole circulaire à axe horizontal, sans centre, pivotant sur des galets, des moyens pour faire pénétrer les couples de récipients latéralement dans cette virole, des moyens pour imprimer à cette virole avec une périodicité convenable une rotation de I800, des moyens pour assurer le maintien des récipients accouplés pendant cette rotation, des moyens pour faire sortir latéralement de la virole, après la rotation de I800, le couple de récipients du côté opposé à la face par laquelle ils y ont pété introduits. I2o) Dispositif selon les revendications 8, IO ou II, caractérisé par des moyens imprimant, de façon continue oudiscontinue, à l'ensemble des couples de récipients un décalage latéral d'une amplitude au moins égale à la largeur d'un récipient, des moyens pour assurer ce décalage avec une périodicité plus courte que le temps de transvasement, des moyens pour faire arriver à l'entrée du dispositif des couples de récipient avec la même périodicité; des moyens assurant avec la même périodicité la rotation qui inverse la position des couples de récipients, des moyens désolidarisant avec la même périodicité les couples de récipients après remplissage, des moyens assurant avec la même périodicité la mise en place des récipients remplis au droit de l'appareil déterminant le niveau de remplissage, des moyens assurant, après cette détermination, et avec la même périodicité, la mise en place du récipient plein sous un récipient vide entrant dans le circuit.