Brevet FR2422901A1 — publié le 19791109

a présente invention concerne un procédé de pesage emplissage de bouteilles de gaz ou de récipients analogues et une installations destinée à la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît diverses installations prévues pour ltemplissage de bouteilles avec du gaz liquéfié ou comprimé. On y recherche le plus souvent une automatisation de plus en plus poussée afin d'obtenir de très hautes cadences de contrôle et d'emplissage. Certaines installations utilisent des procédés de codage de bouteilles permettant de réaliser des opérations tri-épreuve et d'emplis sage de façon entièrement automatique. Ces installations sont, bien entendu, très performantes et permettent de diminuer le nombre des opérations sans toutefois supprimer le poste tri-réparation. Par ailleurs, elles présentent un cout élevé dO à la sophistication du système de lecture automatique qui entraine une augmentation des colts d'entretien au niveau des supports d'information épreuve et poids. a présente invention vise un procédé d'emplissage automatique de moindre cotit, d'u-tilisation simple et ne nécessitant pas de codage spécifique au préalable, et qui permet la suppression du poste critique d'emplisseur ainsi que l'amélioration des conditions de travail et celles de la précision d'emplissage. Pour ce faire, l'emplissage des bouteilles est réalisé de fa çon automatique grâce à la méthode connue de la compensation de tare. On sait que le problème à résoudre consiste à remplir chaque bouteille d'une même quantité de gaz liquéfié ou comprimé. Pour automatiser cet emplissage une solution connue consiste à introduire les bouteilles vides sur le plateau d'une série de bascules montées par exemple sur un carrousel. Un dispositif reliant chacune des bascules à une pince d'emplissage correspondante permet dtemplir les bouteilles et d'arreter ltopération dtemplissage lorsque l'équilibre est réalisé à un poids correspondant à une valeur préétablie fixe. Ce poids correspond au poids brut de la bouteille, c'est-à-dire à la somme de la charge de gaz introduite et de la tare de cette bouteille. En pratique, les différences de tare constatées entre les bouteilles sont importantes et, par conséquent, les charges de gaz introduites présentent des différences notables si l'on ne tient pas compte, au poste d'emplissage, de la valeur individuelle de la tare de chaque bouteille.Cet écart de tare est généralement de l'ordre de 6 kilos pour les types de bouteilles de butane ou de propane commercialement répandues en France. La condition nécessaire pour introduire une charge de gaz identique dans chaque bouteille est donc de disposer sur chaque bascule d'un dispositif de compensation permettant de s'affranchir des différen- ces de tare. La valeur préétablie devient égale à une quantité comprenant la charge de gaz (fixe) à laquelle s'ajoutent la tare de la bouteille (variable) et la valeur de compensation (variable) de telle sorte que la valeur de compensation et la tare de la bouteille aient ensemble une valeur fixe. A cet effet, chaque bouteille peut être caractérisée par la différencie entre son poids brut et le poids brut d'une bouteille de référence, par exemple la plus légère. L'ordre de grandeur de la plus légère des bouteilles de ce type est d'environ 22,2 kg ; suivant le type de bouteilles et leur usage cette différencie peut varier de O à 6 kg, comme cela a déjà été précisé. Dans ces conditions, on peut coder ladite différence, par exemple suivant une base binaire utilisant 6 bits d'informa- tion permettant de couvrir une plage de 64 valeurs Dans ce cas, en affectant un poids de 0,1 kg par échelon, l'écart total permet de couvrir 6,3 kg, ce qui est supérieur a' la différence d'écart constatée entre les bouteilles de butane et propane comnerciali- sées sur le marché. La compensation de tare peut donc être réalisée par un ensemble de 6 poids dont la valeur correspond respectivement à 0, 1 kg, 0,2 kg, 0,4 kg, 0,8 kg, 1,6 kg et 3,2 kg. En position de repos, ces poids sont supportés par le plateau de la bascule. Cn peut ainsi quantifier le schéma d'équilibre selon lequel la valeur préétablie vaut 28,5 kg, la charge de gaz 13 kg, la tare de la bouteille entre 9,2 et 15,5 kg et la compensation ae O à 6t3 kg.Un système approprié pour désolidariser chacun des 6 poids de compensation du plateau permet alors un ajustenent correct de la tare de la bouteille à conditionner de façon à remplir la bouteille située sur la bascule avec une quantité invariable de gaz0 Par exemple, le traitenent d'une bouteille dont le poids brut est de 23,5 kg, soit 13 kg de gaz et 10,5 kg de tare, correspond au schéma d'équilibre suivant : valeur préétablie (28,5 kg) = charge (13 kg)+ tare (10,5) + compensation (5 kg; Il s'agit donc de séparer du plateau les poids correspondant à la différence entre la valeur de la compensation totale et celle de la compensation désirée soit : 6,3 kg - 5 kg = 1,3 kg. Cette valeur correspond en outre à la différence entre le poids brut à réaliser et le poids brut minimum. En effet, on a bien l'égalité 23t5 kg - 22,2 kg = 1,3 kg. Comme on le voit, la seule information nécessaire pour le pesage-emplissage d'une bouteille concerne son poids brut,lequel se trouve traditionnellement inscrit sur la tête du robinet d'ouverture de la bouteille. On peut ainsi avantageusenent appliquer cette méthode à une série de postes individuels mobiles comportant chacun une bascule et une tête d'emplissage automatique, lesdits postes étant chargés par des bouteilles amenées sur un convoyeur sans fin e L'invention concerne un procédé caractérisé en ce que le traitement de chaque bouteille comporte séquentiellement la lecture, par un opérateur, d'une information concernant le poids de la bouteille, la saisie sous forme codée de cette information à un poste de prise de données commandé par l'opérateur, ltenre- gistrement de l'information par un ensemble de commande à mémoire, l'admission de la bouteille sur un poste de pesage emplissage préalablement détecté libre, la restitution de l'information par ensemble de commande à un bloc de transfert, la saisie de l'information par aes capteurs mémorisés du poste d'emplissage à partir du bloc de transfert, l'emplissage autonaticue et le pesage si multané de la bouteille selon la méthode de compensation de tare, et enfin, l'évection de la bouteille remplie du poste considéré en fin de traitement. Selon un mode préférentiel de réalisation, l'installation destinée à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus comporte un convoyeur sans fin défilant tangentiellement devant un manège présentant une pluralité de postesd'eaplissage individuels à bascule, un poste fifre de prise de données étant situé à proximité du convoyeur avant un dispositif unique d'admission de bouteilles sur le manège. Selon une autre caractéristique de l'invention, le poste de prise de données comporte des moyens d'affichage de l'information lue sur la bouteille par l'opérateur, des moyens de codage de cette information, des moyens de captation de cette information codée pour la transmettre à l'ensemble de commande et des moyens de validation permettant l'enregistrement de cette information. De façon préférentielle, les moyens d'affichage sont constitués par un volant monté sur une tige et entratuant en rostation un manchon solidaire d'un cadran circulaire gradué susceptible de se déplacer devant un index fixe situé à la périphérie de la circonférence dudit cadran. Préférentiellement aussi, les moyens de codage sont constitués par une pile de disques montés sur le manchon entraîné à rotation par la tige du volant, la circonférence des disques présentant un relief prédéterminé de codage. Selon une autre caractéristique, les moyens de captation sont constitués par un ensemble de palpeurs pneumatiques alignés, dont les cames viennent en contact tangentiellement avec les circonférences des disques selon une ligne parallèle à l'axe de la pile. Enfin, les moyens de validation sont avantageusement constitués par un palpeur de validation coopérant avec l'extré- mité, sous forme de poussoir, de la tige du oyant. telle-ci vient solliciter ledit palpeur lorsque l'opérateur, par une poussée axiale sur le volant, fait coulisser ladite tige à lin- térieur du manchon. Des moyens de rappel à ressort du volant sont prévus pour ramener ledit volant en position normale. Selon une autre caractéristique, l'ensemble de commande à mémoire fonctionne en registre à décalage sollicité de façon pneumatique par les palpeurs de captation du poste de prise de données. Selon une autre caractéristique, le bloc de transfert dé l'information, situé sous le manage, comporte des vérins a' cames destinés à coopérer avec les tiges des capteurs mémorisés situés sur chaque poste d'emplissage et prévus pour recevoir l'in formation concernant la bouteille. Selon une autre caractéristique, chaque poste de pesage emplissage comporte un ensemble de poids de compensation de forme cylindrique susceptibles de se mouvoir sous la poussée des tiges d'un ensemble de micro-vérins, lesquels sont respectivement commandés par les capteurs du poste.Ces poids sont guidés dans des rainures pentues dont une partie appartient au plateau de la bascule et l'autre partie au bâti de ladite bascule de telle sorte que, sous l poussée des tiges des micro-vorins, les poids peuvent quitter leur position basse de repos où ils sont pris en compte par la bascule pour monter en position travail sur le bati support où ils ne sont plus pris en compte par la bascule La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-dessous, concernant une installation sui- vant un mode préférentiel de réalisation, étayée par des dessins sur lesquels - la figure I représente schématiquement la circulation de l'information jusqu'à un poste de pesage-emplissage d'une installation selon l'invention; - la figure 2 montra schématiquement le dispositif de prise de données manoeuvré par l'opérateur - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 montre de façpn schématique, en vue de dessus, le trajet d'une bouteille ; - la figure 5 montre, en vue-de dessus, le dispositif individuel de compensation de tare de chaque poste ; et - la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5. A la figure I sont représentées les différentes phases qui permettent l'arrivée de l'information -jusqu'au poste de pesage où doit être emplie une bouteille 36. Tout d'abord, llopéra- teur référencé en 32 lit sur la pastille d'information 34 le poids brut 38 de la bouteille 36 lorsque celle-ci passe à son niveau sur un convoyeur d'alimentation 100 (figure 4)n Ensuite, grâce au dispositif de prise de données 10, il affiche ce poids brut et le valide de telle sorte qu'une information concernant le poids brut de la bouteille diminué du poids brut minimum (23,5 kg - 22,2 kg) est transmise par les connexions pneumati- ques d'entrée 29 à l'ensemble de commande fonctionnant en reg tre à décalage 30. Cette information est ensuite restituée par les connexions pneumatiques de sortie 31 jusqu'au bloc de trans- Sert fixe 40 dont les vérins de transfert 44 comportent des cames 42 susceptibles d'adopter une position haute Du tasse sui- vant le signal reçu.Le poste d'emplissage 50, après avoir reçu ladite bouteille 36' sur la bascule constituée d'un plateau 56 mobile sur un bâti support 58, défile au droit du bloc de tans fert 40 de telle sorte que les tiges 54 dés capteurs mémorisé s 52 puissent coopérer avec les cames de transfert 42. Selon les signaux reçus, les connexions 61 des capteurs vont alors solliciter les micro-vérins 60 dont les tiges 62 sont en butée contre les poids de compensation 66. On a référencé en 66' un poids de compensation poussé par la tige de son micro-vérin correspondant et qui se trouve en position haute de travail. 13. est clair que ce poids en appui sur le bati 58 n'est plus pris en compte par le plateau 56 de la bascule. Su 66 se trouvent les poids de compensation non sollicités par leurs micro-vérins et dont la position repos cÛr- respond à un pesage effectif par le plateau 56.In 70 se trouve un vérin d1éection dont le piston 68 permet l'éjection de la bouteille 36' du poste lorsque l'emplissage effectué par la tete automatioue 74 alimentée par I1 arrivée de gaz liquéfié 72 est terminé. A la partie inférieure du plateau est situé un index rétractable 82 qui possède une position basse Du une position haute selon que le poste est vide ou comporte une bouteille. Dans le cas présent, l'index se trouve en position haute puisque le poste supporte une bouteille 36 Cet index 82 est destiné à solliciter des palpeurs (non représentés sur cette figure) afin de coordonner les différentes phases de l'emplissage par la néthode de compensation de tare ainsi que la circulation de 1 'in- formation concernant la bouteille (figure 45. Les figures 2 et 3 permettent de mieux comprendre le fonctionnement de la saisie de donnée du poids brut d'une bou teille par ltopérateur. Le poste de prise de donnée comporte un volant de manoeuvre 11 solidaire d'une tige 24, laquelle traverse et entraRne à rotation un manchon 25 sur lequel sont fixés un cadran Gradué 14 et une pile de disques de codage 16 susceptibles de transmettre chacun (161, 162, 163, 164, 165, 166) une information élémentaire. En effet, dans le cas présent, le codage binaire des 64 valeurs permettant de couvrir l'intervalle de zéro à 6,3 kg nécessite l'utilisation de 6 disques, un par information élémentaire.Les palpeurs 18, alignés, comportent des cames 20 entrant en contact avec les circonférences extérieures en relief des disques. Fixé au baAti non représenté du dispositif de prise de données se trouve un index 15 affleurant la périphérie du cadran gradué 14. A la lecture du poids de la bouteille l'opérateur fait tourner le volant suivant la flèche 13 afin d'amener la graduation 23,5 en face de l'index 15. Une poussée sur le volant de manoeuvre il selon la flèche 22 suffit à appliquer le poussoir 27 de la tige 24 contre le palpeur de validation 26, lequel provoque l'enregistrement dans le registre à décalage 30, au moyen des connexions 29, des informations élémentaires transmises par les palpeurs 18. Cette information correspond directement à la valeur 23,5 kg moins 22,2 kg de compensation de tare. On remarque en 31 les connexions pneumatiques de sortie raccordées au bloc de transfert. lorsque l'opérateur relâche sa pression sur le volant Il le ressort de rappel 12 ramène le volant 11 à sa position normale libérant ainsi le palpeur 26. On voit que la tige 24 peut coulisser axialement à 11 intérieur du manchon 25 mais qu'elle entrain celui-ci à rotation selon la flèche 13 ou en sens inverse. Il suffit pour cela que la tige 24 comporte un ergot radial coopérant avec une rainure axiale du manchon de telle sorte que le manchon soit entrainé par l'ergot lors de la rotation de la tige mais que l'ergot puisse coulisser longitudina liement dans la rainure lors de déplacement axial de la tige 24. Un tel dispositif n'est pas représenté sur cette figure0 La référence 28 indique en pointillé la commande de validation partant du palpeur 26 et permettant l'enregistrement par l'ensemble de commande 30 de l'information concernant le poids brut de la bouteille0 Sur la figure 4 apparaît de façon claire la séquence des opérations qui se déroulent au cours du trajet d'une bouteille jusqu'au prenier poste d'emplissage disponible. Les bouteilles arrivent d'abord sur le convoyeur sans fin 100 selon le sens de mouvenent matérialisé par la flèche 101.Au passage de chaque bouteille devant le poste de prise de données 10, l'opérateur en affiche sur le cadran le poids brut qu'il valide ensuite par l'intermédiaire de la commande 28, les connexions 29 étant directement branchées sur le registre à décalage 30. La bouteille vient alors contre la pièce de butée 102 face à un dispositif d'admission à vérins 108. Le manège 49 qui comporte une pluralité de postes de pesage 50 fait défiler ceux-ci selon un trajet circulaire passant devant le dispositif d'admission. Sous le manège, les index respectifs 82 de chaque poste décrivent une trajectoire circulaire 84 sur laquelle ils rencontrent plusieurs palpeurs succes- sifs. Un prenier palpeur 90 set at détecter la présence d'une bouteille sur un poste avant son passage devant le dispositif d'admission.En l'absence de bouteille, l'index en position basse vient commander le palpeur d'admission 92 ci, par action sur le vérin 108 au moyen d'une commande 110, provoque l'admission de la bouteille sur le poste 50. Celui-ci continue sa course et vient passer aü eau du palpeur de restitution d'information 94.La combinaison de sollicitation du palpeur de présence 90 (position basse de l'index, poste libre) avec 7 non-sollicitation du palpeur de restitution 94 (poste occupé) provoque, par l'in- termédiaire de la commande de restitution 114, la transmission de l'information de poids brut du registre a décalage 3O au bloc de transfert 40. les moyens capteurs 51 du poste viennent lors passer au droit des cames 42 et l'information de poids brut se trouve transmise au poste ce qui permet l'emplissage par la mé- thode de compensation de tare.Lors du passage de l'index 82 à niveau du palpeur ae remise a zéro 96, le bloc de transfert se trouve remis à zéro par la commande 112 et est donc prêt à recevoir l'information suivante pour la transmettre au poste sur lequel une autre bouteille va être chargée. La commande de l'en- plissage de la bouteille se trouve validée après saisie de l'in formation et se déroule pendant le trajet circulaire du manège. L'équilibre du fléau de bascule en fin de cycle permet l'éjec- tion automatique de la bouteille lorsque celle-ci se présente en bonne position au poste d'éjection. On a représenté en 104 et 106 les flèches d'admission et d'éjection matérialisant le trajet d'une bouteille qui arrive et repart sur un même bâti de convoyeur. Les figures 5 et 6 permettent de bien comprendre le mécanisme de la compensation de tare qui se déroule sur chaque poste d'emplissage individuel. Sur le plateau de bascule 56 se trouve un ensemble support des poids au repos 76. En vis-à-vis de celui-ci se tient, de façon solidaire du bâti de bascule 58, un ensemble support de poids au travail 78 symétrique. Lorsqu'un micro-vérin 60 se trouve actionné par son capteur, la tige 62 vient pousser le poids de forme cylindrique correspondant qui roule dans la rainure de guidage en deux parties 80. Lorsque le poids correspondant a atteint sa position haute 66', il n'est plus pris en compte par le plateau dont la tare se trouve diminuée d'autant et l'emplissage peut s'effectuer selon la méthode décrite au début du présent texte. En fin de cycle, après débranchement automatique du dispositif d'emplissage, l'éjection de la bouteille commande la remise à zéro des poids de conpensation de tare. On voit que la pente des rainures 80 ramène automatiquement les poids 66' dans leur position 66 de repos. On remarque également que l'information de poids brut1 trarnrnse en mode binaire, nécessite six informations élémentaires dont chacune fait ltobjet d'un circuit pneumatique complet. Il est bien entendu que la présente invention décrite à propos d'un mode de réalisation particulier s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1) Procédé de pesage emplissage de bouteilles par du gaz liquéfié ou comprimé sur des postes d'emplissage individuels mobiles à bascule utilisant la méthode de compensation de tare, procédé caractérisé en ce que le traitement de chaque bouteille compote séquentiellement la lecture, par un opérateur, d'une information concernant le poids brut de la bouteille, la saisie sous forme codée de cette information à un poste de prise de donnée commandé par l'opérateur, l'enregistrement de l'informa tion par un ensemble de commande a' mémoire, ltadmission de de la bouteille sur un poste d'emplissage préalablement détecté libre, la restitution de l'information à un bloc de transfert, la saisie de l'information par des capteurs mémorisés du poste d'emplissage à partir du bloc de transfert, l'emplissage automatique et le pesage simultané de la bouteille selon la méthode de compensation de tare et enfin l'éjection de la bouteille remplie du poste d'emplissage considéré en fin de traitement. 2) Une installation destinée à la mise oeuvre du procédé selon la revendication 1, du type comportant un convoyeur sans fin défilant tangentiellement devant un manège présentant une pluralité de postes d'emplissage individuels à bascule, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de prise de données situé à proximité du convoyeur près du dispositif unique d'admission de bouteille sur le manège, ledit poste de prise de donnée étant commandé par un opérateur chargé de lui transmettre une information concernant le poids brut des bouteilles. 3) Une installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le poste de prise de données comporte des moyens d'affichage de l'information lue sur la bouteille, des moyens de codage de cette information, des moyens de captation de cette information codée pour la transmette à l'ensemble de commande et des moyens de validation de l'enregistrement de cette infDrmation. 4) Une installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens d'affichage sont constitués par un volant monté sur une tige entrainant en rotation un manchon so lidaire d'un cadran circulaire gradué susceptible de se déplacer devant un index fixe situé à la périphérie de sa circonférence. 5) Une installation selon la revendication 4, caracte risée en ce que les moyens de codage sont constitués par une pi le de disques solidaires du manchon, lequel est entraîné à rota tion par la tige du volant, la circonférence des disques présen tant un relief prédéterminé de codage. 6 > Une installation selon la revendication 5, caracté risée en ce que les moyens de captation sont constitués par un ensemble de palpeurs alignés dont les cames viennent en contact tangentiellement avec la circonférence des disques selon une ligne parallèle à l'axe de la pile. 7) Une installation selon la revendication 6, caracte- risée en ce que les moyens de validation sont constitués par un palpeur coopérant avec l'extrémité de la tige sous forme de poussoir qui vient solliciter ledit palpeur lorsque l'opérateur exerce une poussée axiale sur le volant, des moyens de rappel à res sort du volant étant prévus pour le ramener en position normale. 8) Une installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'ensemble de commande à mémoire fonctionne en registre à décalage sollicité par les palpeurs de captation de façon pneumatique0 9) Une installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le bloc de transfert de l'information, fixe, con- porte des vérins à canes destinées à coopérer avec les tiges de chaque moyens capteurs respectivement sSués sur chaque poste d' emplissage. 10) Une installation selon la revendication 9, carac térisée en ce que chaque poste comporte une tête d ' emplissage automatique et un v-rin d'éjection de bouteille. 11) Une installation selon la revendication 10, carac térisée en ce que chaque poste comporte un ensemble de poids de compensation de forme cylindrique susceptibles de se mouvoir sous la poussée de tige de micro-vérins commandés par les capteurs dudit poste. 12) Une installation selon la revendication 11, caracterisée en ce que les poids de compensation sont guiaés dans des rainures pentues dont une partie appartient au plateau de bascule et l'autre partie au bati de la bascule de telle sorte que, sous la poussée de la tige des micro-vérins,les poids peuvent quitter leur position basse de repos où ils sont pris en compte par la bascule pour monter en position travail sur le bati support où ils ne sont plus pris en compte par la bascule 13) Une installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que chaque poste comporte à sa partie inférieure, un index rétractable à deux positions, l'une basse en l'absence de bouteille et l'autre haute lorsque le poste est chargé d'une bouteille. 14) Une installat-ion selon la revendication 13, caracté- risée en ce que sur le trajet de chaque poste est plus précisé- ment de l'index se trouvent successivenent un palpeur de présence, un palpeur d'admission de bouteille, un palpeur de restitution de l'information et un palpeur de remise à zéro du bloc de transfert. 15) Une installation selon la revesdication 14, caracté- risée en ce que le palpeur d'admission déclenche, lorsque l'index est en position basse, par l'intermédiaire d'un ensemble de coupe mande, l'admission d1une bouteille sur ledit poste. 16) Une installation selon la reendication -7, caractéri- sée en ce cue la sollicitation du palpeur de présence par l'4ndex en position basse et la non-sollicitation du palpeur de restitu- tion provoque en combinaison la restitution de l'information codée qui est transmise du registre à décalage de l'ensemble de commande au bloc de transfert. 17) Une installation selon la revendication 16, carac risée en ce que l'index en position haute sollicite par l'inter- médiaire du palpeur de remise a zéro le bloc de transfert pour le remettre à zéro. 18) Une installation selon la revendication 17, caract risée en ce que le poste de prise de données, l'ensemble de com- mande, le bloc de transfert et les palpeurs sont reliés penumati quementO 19) Une installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les capteurs et les micro vérins de chaque poste sont actionnés pneumatiquement. 20) Une installation selon la revendication 19, caractérisée en ce que le codage binaire de l'information concerne une plage de 64 valeurs pour la compensation de tare ce qui correspond à l'utili-ation de 6 informations élémentaires, nécessitant chacune un circuit pneumatique complet, 21) Une installation selon la revendication 20, caracté- risée ence que l'équilibre au plateau de bascule en fin d'emplissage commande le débranchement de la tête automatiaue. 22) Une installation selon la revendication 21, caractérisée en ce que l'éjection du carrousel commande le retour des poids de compensation de tare en position normale