Brevet FR2484387A1 — publié le 19811218

La présente invention est du domaine des techniques de bouchage des récipients, tels que flacons, pots, ou autres, et elle a pour objet un procédé de thermoscellage par induction ainsi que des moyens preférés de mise en oeuvre dudit procédé et une machine de bouchage et/ou de thermoscellage des récipients. On connaît notamment par un brevet fran çais nO 1 461 000 un procédé et un dispositif pour appliquer des membranes d'obturation sur des récipients ; selon ce procédé et à la condition que soit la membrane comporte des constituants élec troconducteurs, soit que de tels constituants électroconducteurs soient constitutifs des parties du récipients voisines de la membrane, un champ magnétique alternatif de fréquence élevée induit dans les parties métalliques des courants de Foucault qui échauffent ces parties et permettent la fusion d'une matière de scella ge telle que cire comprise entre la membrane ou opercule et le bord d'embouchure du récipient ;; un tel procédé est mis en oeuvre au moyen d'une tête de thermoscellage conformée pour entourer et appliquer l'opercule sur l'embouchure, la tête de thermoscellage comportant une ou plusieurs spires électro-conductrices refroidies de préférence par circulation interne et constituant un organe, dit inducteur, de production du champ magnétique. Suivant ce procédé la tête de thermoscellage se déplace en même temps que le récipient par le moyen d'une machine transfert appropriée du genre dit carrousel. Le procédé précite et ses moyens de mise en oeuvre ont indéniablement constitué un progrès considérable dans les techniques de thermoscellage, en comparaison par exemple avec des procédés antérieurs dans lesquels la chaleur était communiquée à l'opercule par conduction ; toutefois il est compréhensible que l'alimentation en courant intense à haute, fré quence et fluide de refroidissement pose des problèmes délicats de protection et d'usure, dès lors que l'organe auquel ils sont appliqués est mobile par rapport au bati de la machine transfert On notera aussi que, à la connaissance du demandeur, les machines transfert proposées jusquUà ce jour pour le bouchage des récipients, sont du genre à transfert circu laire, dites aussi à barillet ou à carrousel 9 dans le cas général d'opérationsde bouchage purement mécaniques s'effectuant au cours du transfert, ces machines sont de conception relativement simple et elles sont assez fiables ; ont peut toutefois leur reprocher une certaine faiblesse de cadence, mais leur coût modique permet en les multipliant de pallier cet inconvénient , il en va différemment lorsqu'en plus du bouchage proprement dit on leur impose l'opération supplémentaire de thermosceliage et notamment de thermoscellage à induction par haute fréquence Un premier but de la présente invention est de proposer une machine transfert permettant d'effectuer le bouchage et/ou le thermoscellage des recipients à cadence très élevée, indépendamment des moyens de thermoscellage mis en oeuvre. Un second but est de proposer un procédé de thermoscellage par induction à haute fréquence, dans lequel la production du champ magnétique est réaliséeà poste fixe éliminant ainsi les inconvénients de la mobilité de l'inducteur. Selon la présente invention une machine automatique de bouchage et/ou de thermoscellage dlun récipient au moyen d'un opercule et/ou d'une capsule, est caractérisée d'une manière générale en ce que le transfert des récipients est liné aire,ou rectiligne, sur au moins la partie de la machine oA s'effectuent les opérations de bouchage et/ou de thermoscellage, et principalement en ce que ladite machine comprend pour coopérer un premier convoyeur dit inférieur ou encore porteur sur lequel sont placés les récipients, ledit convoyeur porteur étant rectiligne sur au moins une partie de son trajet, un second convoyeur dit supérieur ou encore presseur, ledit second convoyeur étant, sur une partie de son trajet, rectiligne et sensiblement parallèle à ladite partie rectiligne du premier convoyeur et étant situé au-dessus de lui à une distance très légèrement inférieure à la hauteur des récipients bouchés, ledit second convoyeur ayant une section d'entrée inclinée vers le haut en pente douce, ledit se-cond convoyeur supportant des organes de bouchage et/ou de thermoscellage équidistants, et enfin des moyens moteur et de trans- mission pour animer de façon isoeinétique lesdits premier et second convoyeurs. I1 résulte de ces dispositions générales que l'on peut tout en respectant un temps de séjour imposé des récipients sur la machine, augmenter la vitesse du transfert, donc la cadence, à condition d'en augmenter la iongueur, ce qui peut être réalisé à un coût bien moindre et sans augmenter sensiblement l'encombrement superficiel comparativement aux machines transfert circulaires. Une telle machine comporte, comme cela est connu pour les machines circulaires, au voisinage de sa section d'entrée au moins ure vis, et de préférence deux superposées, constituant un moyen équirépartiteur des récipients sur le convoyeur porteur, ladite vis au moins étant animee en synchronisme avec lesdits convoyeurs. Préférentiellement encore, le convoyeur porteur étant supporté et guidé par un bâti de la machine, le convoyeur presseur est supporté et guidé par un chassis réglable en hauteur au-dessus du bâti. I1 résulte de cette disposition que la machine peut admettre des récipients de n'importe quelle hauteur comprise dans des limites raisonnables et que la pression exercée par le convoyeur presseur peut être réglée de façon fine. Préférentiellement enfin les convoyeurs précités sont des "tap-is" constitués de palettes articulées les unes sur les antres à la maniere de maillons de chaîne et les organes de bouchage et/ou de thermoscellage cités plus haut sont fixés de façon amovible sur lesdites palettes. Toujours selon la présente invention un procédé de thermoscellage d'un orpercule sur un excipient, ledit procédé étant du genre à induction haute fréquence suivant lequel un champ magnétique alternatif induit, dans des parties électroconductrices de l'opercule et/ou du col du récipient, des courants électriques qui entraînent, par effet joule , un cchauffement des dites parties métalliques, ledit champ magnétique étant produit par un conducteur en boucle dit inducteur, est principalement ca- ractérisé en ce que ledit récipient est mobile par rapport à l'inducteur, et en ce que l'interpose entre l'inducteur et lesdites parties métalliques de l'opercule ou du récipient une pièce électro-conductrice, dite relais focalisateur, ledit relais accompagnant le récipient dans son mouvement relatif, ledit relais étant destiné à intercepter un flux important issu de l'inducteur en vue de restituer au voisinage desdites parties métalliques un flux sensiblement égal au flux intercepté. Dans Le cas général de mise en oeuvre du procédé et en vue d'atteindre ie but recherché, l'inducteur est fixe par rapportà un bâti de machine, lui-même fixe par rapport au sol et conséquemment ce sont les récipients qui sont mobiles par rapport au bâti de la machine qui est ainsi définie comme une machine transfert de thermoscellage et éventuellement de bouchage. On notera que le procédé tel que ci-dessus défini dans sa ge- néralité est applicable aussi bien à une machine transfert circulaire qu'à une machine transfert linéaire telle quecrdessus décrite et qu'il convient tout à fait bien à ce dernier type de machine-transfert à cadence élevée. Selon ce qui est dit ci-dessus et afin que la durée d'induction soit suffisante, il est nécessaire que ledit inducteur s'étende sur une certaine partie, dite zone de chauffage, du trajet des récipients ; il est nécessaire aussi que l"on maintienne sous pression l'opercule durant son passage dans la zône de chauffage puis consecutivement durant son passage dans une zône dite de refroidissement ; pratiquement la longueur, sur le trajet des t écipients, de la zêne de refroidissement sera égale à au moins trois fois la longueur de la zône de chauffage. Toujours selon la présente invention le relais focalisateur précité est constitué, dans la généralité de sa conception, de deux boucles électro-conductrices formant un seul et même circuit, la première boucle dite d'interception, délimitant une surface assez étendue, étant destinée à intercepter une partie du flux de l'inducteur pour générer un intense courant dans le circuit, la seconde boucle dite de restitution, délimitant une surface sensiblement identique à la section du col du récipient, étant destinée à restituer, sous l'effet dudit courant, un flux important au voisinage dudit col. Selon une forme de réalisation préférée pour la simplicité de son exécution, pour son rendement énergitique et pour ses possibilités d'utilisation, ledit relais focalisateur est une couronne métallique, de cuivre par exemple, fendue sur un rayon pour interrompre la continuité de la couronne ; ainsi la premiere boucle est constituée par le bord extérieur d'une couronne métallique, ou cercle evide-en son centre, la seconde boucle est constituée par le bord intérieur de la couronne, ou de l'évidement central, les première et seconde boucles étant reliées pour constituer un seul et même circuit par les rebords d'une découpe interrompant la continuité de la couronne De pré- férence le bord dudit évidement central destiné à être en regard c du récipient à boucher, est conformé en épaulement pour pouvoir simultanément faire pression sur l'opercule et entourer le bord supérieur du col. De préférence, les relais focalisateurs sont montés de façon amovible sur les machines de bouchages par l'intermédiaire d'une pièce support sur laquelle ils sont fixés à demeure ; cette pièce, de même que les organes de la machine qui la supporte, est réalisée en matériau non conducteur La présente invention sous ses différents aspects sera mieux comprise et des details en relevant apparaîtront aux descriptions qui vont en être faites en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles La fig.l est une représentation schématique vue de dessus d'une machine linéaire de bouchage et/ou de thermoscellage conforme à i'invention, La fig.2 est une élévation de la meme, La fig.3 est une illustration plus détail lée d'une section d'entrée d'une machine des figures précédentes, La fig.4 est une illustration schématique de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, La fig.5 est une vue en plan d'une forme d'exécution d'un relai focalisateur et de sa pièce support, mis en oeuvre dans le procédé de la figure précédente, La fig. 6 est une coupe du même, La fig.7 est une illustration schématique partielle en plan de la mise en oeuvre du procédé de la fig.4 au moyen d'une machine transfert linéaire, La fig. 8 est une illustration schématique partielle en plan de la mise en oeuvre du procédé de la fig.4 au moyen d'une machine transfert circulaire, et La fig.8bis est une coupe selon AA de la figure précédente. Sur les fig.l et 2 le bouchage et/ou le thermoscellage de récipients tels que flacons 1 est réalisé au moyen d'une machine transfert linéaire qui se compose essentiellement de deux convoyeurs sans fin 2 et 3 délimitant en hauteur un couloir 4 de transport ou de circulation des récipients ; le convoyeur 2, dit porteur1 est supporté et guidé au moyen de glissières par exemple, par un bâti 5 de la machine ; ce convoyeur, suivant cette structure est entraîné par des pignons, tambours, ou autres organes tels que 6. Le convoyeur 3, dit presseur, est supporté par un chassis 7 réglable en hauteur au-dessus du chassis 5 le réglage en hauteur s'obtient de préférence en déplaçant le chassis 7 le long des rails ou des colonnes de guidage verticales 8 et 9 au moyen de vis verticales entraînées en rotation par un arbre commun et des pignons de renvoi d'angle ; ce mécanisme de déplacement n'est pas représenté sur les figures. Il doit être compris que les faces en regard des convoyeurs sont guidées, par glissement par exemple, de façon telle qu'elles restent rigides et parallèles. Le convoyeur presseur 3 comporte une section d'entrée 10 inclinée vers le haut en pente douce, de façon que l'appui du convoyeur sur les récipients se fasse de façon progressive au fur et à mesure qu'ils sont introduits dans le couloir de transfert 4 supportés par le convoyeur 2. La machine comporte, comme les machines de l'art antérieur,des moyens d'approvisionnement Il et des moyens d'évacuation 12, tels que tapis. Elle comporte à sa section d'entrée un couple de vis superposées 13 constituant un moyen équirépartîteur des récipients sur le convoyeur porteur cependant et conformément à l'invention, on profite du maintien ferme des récipients dans le filetage de ses vis pour utiliser la section d'entrée de la machine comme poste de pose du bouchon au moyen d'un distributeur schématisé en 14. Le convoyeur presseur 3, le convoyeur porteur 2 et les vis équirépartitrices 13 sont animés en synchronisme, ou encore isocinétiquement,vis à vis du mouvement que chacun imprime aux récipients, au moyen d'un groupemoto-variateur 18 et par l'intermédiaire de moyens de transmission schématisés en 15 qui peuvent aussi bien être des chaînes que des arbres, en insistant toutefois sur le caractère positif de ces transmissions. Le couloir de transfert 4 est divisé en deux sections : une section 16, dite de chauffage, voisine de la section d'entrée, et une section 17, dite de refroidissement. Lorsque la machine des figures 1 et 2 est utilisée pour le thermoscellage les longueurs respectives des sections 16 et 17 sont telles qu'elles permettent d'une part la fusion du matériau de thermoscellage compris entre l'opercule et le bord du récipient, et d'autre part le resolidification de ce matériau , ces longueurs dépendent aussi des moyens de chauffage utilisés ; si par exemple la chaleur est apportee par conduction au moyen d'une pièce chaude, il faudra plus de temps de refroidissement, donc une plus grande longueur de la section 17 que si l'élévation de température résulte de l'action d'un champ tel que magnétique ou électro-magnetique ( micro-ondes ). I1 semble, suivant l'expérience du Demandeur, que le rapport des longueurs des sections 16 à 17 respectivement, soit au plus égal à un tiers, soit encore que la longueur de la section de refroidissement soit au moins égale à trois fois la longueur de la section de chauffage. Sur la fig.3 il apparaît plus distinctement, de préférence, que le convoyeur 3 est un tapis constitué de palettes telles que 20 articulées les unes aux autres à la manière de maillons de chaine, un couple de roues crantées 21, dites d'entrée, encrantent dans les axes d'articulation 22 les palettes et assurent un entraînement positif du tapis ; on remarque sur le bord inférieur du chassis 7 une glissière 23 constituée par un matériau tel que téflon à faible coefficient de frottement ; la glissière 23 est destinée à constituer un appui ferme pour les palettes 20. Les palettes 20 ont une longueur égale à une fraction du pas des vis 13 et certaines d'entre elles supportent un organe de bouchage et/ou de thermoscellage, tels que les organes 24. On a représenté sur les figures un bec 25 du distributeur 14 de la figure précédente ; il apparaît qu'au cours de leur progression les cols des récipients extraient du bec 25 les capsules telles que 26 qui peuvent incorporer l'opercule thermoscellable. On remarque aussi sur la fig.3 que le chassis 7 peut comporter un évidement 27 destiné à constituer un logement pour des moyens de chauffage. I1 apparait aussi sur la fig.3 que la pente de la section d'entrée du convoyeur presseur est d'environ une quinzaine de degrés et que le raccordement de cette section d'entrée avec la section rectiligne s'effectue suivant un arrondi 28 d'assez grand rayon On notera enfin que la conception d'une machine telle que ci-dessus décrite ne détermine par le choix du type de bouchage qui peut être aussi bien un simple encapsulage, qu'un thermoscellage par opercule, que les deux, pas plus qu'elle ne détermine dans le cas où le thermoscellage est utilisé, les moyens de chauffage utilisés pour ce thermoscellage ; on notera toutefois qu'elle s'accomode particulièrement bien du procédé de thermoscellage qui va être décrit à l'aide des figures suivantes. Sur la fig.4 et en vue d'illustrer le pro csde de thermoscellage de l'invention, on a représenté une récipient 30 circulant auadessous d'une boucle d'induction 31 , le récipient 30, flacon en l'occurence, est supporté par un plateau 32 tandis qu'un plateau 33 comprime par l'intermédiaire d'une couronne métallique fendue 34 une capsule 35 sur le col du récipient. La boucle 31 est constituée par un tube creux en métal électro-conducteur tel que cuivre, le tube creux est alimenté en courant alternatif à haute fréquence, par exemple de deux mégahertz ; le passage du courant dans la boucle produit un champ magnétique de fréquence identique ; ce champ à un instant donne peut être représenté par les flèches 36 , on note- ra que la technologie de telles boucles d'induction, ainsi que leur moyen d'alimentation, est bien connue en elle-même. Le procédé de l'invention consiste à faire circuler dans le champ magnétique produit par la boucle la couronne 34 en appui sur le bouchon. La couronne 34 a une conforration qui sera décrite plus loin et qui lui permet d'agir comme un relais concentrant le flux magnétique capté par toute sa surface, dans son évidement central ; la couronne est pour cette raison appelée relais focalisateur.Il apparaît bien que grâce à l'utilisation de ce relais un flux magnétique suffisant peut être fourni aux parties métalliques incorporées soit dans l'opercule1 soit dans une capsule de surbouchage, soit dans le col du flacon lui meme, tout en laissant la boucle d'induction fixe , cette dernière caractéristique a deux conséquences très appréciables sur l'économie de la machine, en premier lieu la conception de celle ci est considérablement simplifiée et en second lieu ses cadences de travail sont considérablement accrues. Sur les figO5 et 6 on remarque que comme cela a déjà été dit le relais focalisateur est une couronne métallique 34 fendue en 37 1 dès lors la périphérie 38 de la couronne constitue une boucle conductrice dans laquelle le flux magnétique variable induit un courant ; ce courant est d'autant plus fort pour un champ et une fréquence donnés que le diamètre de la couronne est plus grand. Le courant induit est transmis dans la boucle 39 constituée par le bord de lgévidement central40, par les bords de fente 41 et 42 ; la péripherie 38 de la couronne constitue une boucle d'interception tandis que la périphérie 39 de l'évidement central constitue une boucle de restitution. Comme cela est visible sur la fig.5 le bord de l'évidement 39 est conformé en épaulement 41 pour coiffer la capsule 35 et permettre d'exercer sur elle une pression tout en rendant la boucle 39 aussi proche que possible des parties métalliques comprises sous la capsule. De préférence des couronnes fendues, telles que 34,sont montées à demeure sur des supports 43 qui sont eux-mêmes pourvus de moyens d'adaptation sur la machine de bouchage. Les machines transfert de bouchage permettant la mise en oeuvre du procédé sus décrit seront avantageusement de l'un des deux types, à transfert linéaire ou à transfert circulaire. Sur la fig.7 qui illustre schématiquement une partie de la zône d'induction ou de chauffage, la machine est une machine à transfert linéaire analogue à celle des figures 1 à 3. La boucle d'induction 50 a un axe médian 51 rectiligne suivant le trajet rectiligne des relais focalisateurs tels que 52 ; les relais focalisateurs 52 sont montés sur des palettes 53 articulées les unes aux autres à la manière de maillons de chaîne, comme cela était dit pour la machine des figures 1 à 3 ; dans la machine de ces figures le logement 27 pratiqué dans le chassis 7 peut servir à loger l'inducteur 50. Sur la fig.8 de façon analogue à ce qui est représenté sur la fig.7 la machine est une machine de boucha ge-à transfert circulaire ; on y remarquera principalement que l'axe médian 55 de la boucle d'induction 56 est courbe pour suivre le trajet circulaire des relais focalisateurs 57 ; sur cette machine comme sur la précédente l'inducteur est fixe par rapport au bâti de la machine. Sur la fig;8bis on a représenté en élévation et en coupe un élément de bouchage monté sur une colonne 58 à mouvement vertical, l'élément comprenant le relais 57 et un support 59 entrant dans la zône de chauffage au-dessous de l'inducteur 56. Bien que des formes de réalisation ou d'exécution de la présente invention aient été représentées plus ou moins schématiquement en vue d'illustrer celle -ci, il doit être compris que la portée de l'invention n'est pas limitée à ces formes sus décrites mais qu'elle s'entend de toute machine ou procédé de bouchage et/ou de thermoscellage défini par les revendications qui suivent. REVEND T CATI ON S 1.- Machine automatique de bouchage et/ou de thermoscellage de ré cipient.s au moyen d'un opercule et/ou d'une capsule, caracté risé en ce quelle comprend pour coopérer - un premier convoyeur (2) dit inférieur ou encore porteur sur lequel sont placés les récipients, ledit convoyeur porteur étant rectiligne sur au moins une partie de son trajet, - un second convoyeur (3) dit supérieur ou encore presseur, ledit second convoyeur étant, sur une partie (16,17) de son trajet, rectiligne et sensiblement parallèle à ladite partie rectiligne du premier convoyeur et étant situé au-dessi::s de lui à une distance très légèrement inférieure à la hauteur des récipients bouchés, ledit second convoyeur ayant une section d'entrée (10) inclinée vers le haut en pente douce, - des moyens moteur et de transmission (15) pour animer de façon isocinétique lesdits premier et second convoyeurs 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte à sa section d'en trée au moins deux vis superposées (13) constituant un moyen équirépartiteur des récipients sur le convoyeur porteur, les dites vis étant animées en synchronisme avec lesdits con voyeurs ; 3.- Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le convoyeur porteur étant sup porté et guidé par un bâti (5) de la machine, le convoyeur presseur est supporté et guidé par un chassis (7) réglable en hauteur au-dessus du bâti 4.- Machine selon la revendication 10, caractérisée - en ce que lesdits convoyeurs sont des tapis constitués de palettes articulées les unes sur les autres à la manière de maillons de chaîne, et - en ce que des organes de bouchage etou de thermoscellage sont fixés de façon amovible sur lesdites palettes 5.- Machine selon la revendication 4, caractérisée par une boucle d'induction dite "induc teur" (31,50) de champ électromagnétique à haute fréquence, disposée au-dessus du premier convoyeur dans une zone (16) dite de chauffage, ladite boucle d'induction étant fixe par rapport au bâti de la machine 6.- Machine selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que lesdits organes de bouchage et/ou de thermoscellage sont constitués par des relais foca lisateurs du champ électromagnétique, chaque relais focali sateur comportant deux boucles électro-conductrices formant un seul et même circuit, la première boucle dite d'intercep tion, délimitant une surface assez etendue, étant destinée à intercepter une partie du flux de l'inducteur pour genérer un intense courant dans le circuit, la seconde boucle dite de restitution, délimitant une surface sensiblement identique à la section du col 9u récipient, étant destinée à restituer, sous l'effet dudit courant un flux important au voisinage du dit col 7.- Machine selon la revendication 6, caractérisée - en ce que ladite première boucle est constituée par le bord extérieur (38) d'une couronne métallique (34), ou cercle, évidée en son centre, - en ce que ladite seconde boucle est constituée par le bord intérieur (39) de la couronne, ou de l'évidement central, et - en ce que les première et seconde boucles sont reliées pour constituer un seul et même circuit par les rebords (41,42) d'une decoupe (37) interrompant la continuité de la couronne 8.- Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le bord dudit évidement central est conformé en épaulement (41) pour pouvoir simultanément faire pression sur l'opercule et entourer le bord supérieur du col du récipient.