Brevet FR2522809A1 — publié le 19830909

Dispositif pour vérifier les orifices de bouteilles ou analogues La présente invention concerne un dis- positif pour vérifier les orifices de bouteilles ou analogues, dispositif comportant un rotor entraîné dont l'axe de rotation est perpendiculaire au plan de l'orifice des bouteilles, le rotor étant muni d'un photo- émetteur dont le rayonnement est incliné suivant un angle aigu par rapport au plan de l'orifice et dun photorécepteur qui reçoit le rayonnement réfléchi par chaque zone sans défaut de l'orifice de la bouteil- le, ainsi qu'un dispositif d'exploitation relié au photorécepteur, et qui, lorsque le rayonnement reçu chute en-dessous d'une valeur déterminée, génère un signal d'éjection de la bouteille ainsi détecté, la zone d'inspection définie par le photo-émetteur étant plus large que la surface d'étanchéité. Dans le domaine d'inspection des bou- teilles, la détection certaine des accidents au ni- veau des surfaces d'étanchéité des orifices de bou- teilles constitue un problème très important D'une part, il faut déterminer avec certitude les plus petites fissures ou cassures qui risquent de ne pas permettre une mise en place correcte et étanche du dispositif de fermeture de la bouteille D'autre part, il faut que la vérification ne soit pas influencée par des-différences au niveau de la matière et de la forme des bouteilles, par des bulles se trouvant sous la sur- face de la matière, par des points de soudure des sur- faces d'étanchéité, provenant de la fabrication, par des positions relatives différentes entre l'orifice de la bouteille et le dispositif de contrôle etc, et no- tamment cela ne doit pas aboutir à l'évacuation acci- dentelle de bouteilles sans défaut Enfin, le disposi- tif doit être aussi simple et aussi fiable que possi- ble et permettre un rendement de l'ordre de 40 000 bouteilles/heure et plus, comme cela se fait déjà pour la vérification du fond des bouteilles, de façon à permettre d'effectuer une vérification simultanée du fond et de l'orifice des bouteilles sur une seule ma- chine d'inspection La réalisation de telles condi- tions n'était pas possible jusqu'à présent. On connait déjà un dispositif du type mentionné ci-dessus, dispositif dans lequel l'émetteur de lumière comporte un miroir situé au niveau de l'axe de rotation, et qui renvoie le faisceau lumineux émis par une source lumineuse en forme de laser, et qui se situe également dans l'axe du rotor, de façon inclinée en provenant du haut vers l'extérieur suivant une direc- tion radiale, sur la surface d'étanchéité de l'orifice de la bouteille (DE-OS 24 11 723) De là, le faisceau lumineux est réfléchi essentiellement vers l'extérieur et vers le haut sur un photorécepteur constitué par une cellule photo-électrique Le champ d'inspection de l'orifice de la bouteille éclairé par l'émetteur lumi- neux est de forme sensiblement rectangulaire et tourne avec le rotor Comme il est plus large que l'orifice ou la surface d'étanchéité, l'orifice peut quelque peu avancer au cours de la vérification comme cela est nécessaire pour arriver à des rendements élevés Dans ce dispositif connu, le faisceau lumineux qui tombe sur l'orifice et qui fait partie du seul canal de con- trôle appliqué à l'ensemble de l'orifice, est déjà dispersé de façon relativement large par une zone sans défaut du fait de la combinaison des courbures de la surface d'étanchéité, si bien que la surface efficace du photorécepteur doit être très grande Cela aboutit nécessairement à ce que la lumière réfléchie par un défaut arrive de façon plus ou moins importante sur le photorécepteur, si bien que la réduction de la lumière incidente à la détection d'un défaut est souvent très faible et parfois même impossible à mesurer De cette façon, la fiabilité de ce dispositif connu pour la détection des défauts de tout type n'est pas suffi- sante. On connait également un dispositif pour vérifier les orifices de bouteilles, dispositif dans lequel le rotor qui tourne de façon concentrique par rapport à l'axe de la bouteille comporte plusieurs paires de photo-émetteurs et de photorécepteurs, qui coopèrent et qui balaient respectivement une zone annulaire déterminée de l'orifice de la bouteille ou des surfaces d'étanchéité (US 3 349 906) La sensibilité de ce dispositif connu pourrait être relativement élevée du fait du grand nombre de canaux de contrôle Toute- fois, ce dispositif présente l'inconvénient que les résultats du contrôle sont fortement influencés par les déviations par rapport à la position et la forme idéales des orifices de bouteilles, ce qui va à l'encontre de rendements élevés associés à un fort mouvement de trans- lation des bouteilles au cours du contrôle et entraînant la mise au rebut fréquente de bouteilles sans défaut. Un autre inconvénient est la construction complexe et la mise en accord délicate du rotor et de son grand nombre de photo-émetteurs et de photorécepteurs ainsi que la liaison délicate des récepteurs et du dispositif d'exploitation, fixes Il en résulte que cette solution n'est pas utilisable en pratique. La présente invention a pour but de créer un dispositif du type ci-dessus en conservant sa struc- ture simple avec un seul canal de contrôle pour l'ensem- ble de la surface d'étanchéité tout en augmentant consi- dérablement la fiabilité de la détection des défauts. A cet effet, l'invention concerne un dis- positif du type ci-dessus, caractérisé en ce que les axes optiques du photo-émetteur et du photorécepteur qui présentent un champ de réception défini, se trou- vent dans un plan de détection commun qui est essen- tiellement perpendiculaire au plan de l'orifice et coupe la zone d'inspection tangentiellement à la surface d'étanchéité et en ce que les deux axes optiques sont inclinés suivant le même angle aigu k par rapport au plan de l'orifice. On a constaté de façon surprenante que le dispositif selon l'invention, grâce à sa disposi tion particulière des axes optiques du photo-émetteur et du photorécepteur dans un plan tangent, permettait avec un seul canal de contrôle de détecter dans une très large mesure tout type de petits et grands défauts ou accidents des orifices de bouteilles et cela avec une grande sécurité Notamment dans la zone supérieure ou moyenne particulièrement importante des surfaces d'étanchéité, les plus petites cassures ou manques entraînent une forte réduction du rayonnement reçu par le photorécepteur alors qu'un orifice sans défaut ne provoque aucune modification notable du rayonnement reçu malgré les différences de forme, de matière ou de position relatives par rapport au dispositif On peut ainsi travailler avec des rendements élevés et la fausse élimination est faible Ces bons résultats ne sont pas influencés par une faible déviation du plan de détection tangent par rapport à la position verti- cale L'amplitude de cette déviation dépend de la forme de l'orifice des bouteilles et est englobée éga- lement dans la caractéristique "essentiellement vertical". Une autre caractéristique particulière- ment avantageuse concerne la disposition de l'axe opti- que Cette disposition correspond à un compromis opti- mun ebtre les conditions portant d'une part sur une grande fiabilité et d'autre part sur une faible dépen- dance par rapport à la forme et à la position de l'ori- fice des bouteilles. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut compenser pratiquement complète- ment les zones de soudure prononcées au niveau de la surface d'étanchéité de façon que ces zones n'influen- cent pas le résultat du contrôle. D'autres caractéristiques très avanta- geuses sont énoncées dans la description. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation repré- senté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté du dispositif de contrôle de l'orifice des bouteilles, ce dispositif étant partiellement coupé. la figure 2 est une vue de-dessus d'un orifice de bouteilles montrant la position de la zone d'inspection. la figure 3 est une vue de côté d'un orifice de bouteilles avec la position du plan de détection. la figure 4 est une vue de-dessus de la surface supérieure du rotor du dispositif selon la figure 1. Le dispositif 1 selon les figures 1 à 4 sert à vérifier ou contrôler les orifices des bouteilles 2 disposées debout notamment pour détecter les cassures, les écailles ou autres manques ou défauts de la surface d'étanchéité 3, importants, pour la mise en place cor- recte de capsulescouronnes Cette surface d'étanchéité est formée par le bord annulaire supérieur de l'ori- fice et est légèrement bombée ou plate suivant le type de bouteilles 2 Ce dispositif 1 comporte une plaque de base 4 qui est prévue fixe au-dessus du plan de dépla- cement des bouteilles 2 transportées en continu dans le sens de la flèche par une étoile de transfert 5 La plaque de base 4 porte un rotor 6 essentiellement symé- trique en rotation, logé dans un perçage correspondant, ce rotor étant monté à rotation par l'intermédiaire d'une douille 7 et d'un palier de roulement 8 L'axe de rotation 9 du rotor 6 est perpendiculaire par rap- port au plan 10 de l'orifice défini par la surface d'étanchéité 3 et pendant le mouvement de translation des bouteilles, cet axe coïncide essentiellement avec l'axe des bouteilles 2 ou des surfaces d'étanchéité 3. Selon les figures 1 à 3, on part de cette position Le rotor 6 est entrainé en rotation rapide par un moteur 12 et par l'intermédiaire d'une courroie Il. A l'intérieur du rotor 6 se trouvent deux conducteurs de lumière 13, 14 constitués par des fais- ceaux de fibres de verre, logés dans des cavités des perçages correspondants, ces conducteurs formant avec les lentilles 15, 16 prévues sur la surface frontale inférieure du rotor 6, respectivement un émetteur de lumière ou photo-émetteur et un récepteur de lumière ou photorécepteur Le montage des deux conducteurs de lumière 13, 14 et des lentilles 15, 16 est choisi de façon que l'axe optique de la sortie du premier con- ducteur de lumière 13 (photo-émetteur) et que l'axe optique de l'entrée du second conducteur de lumière 14 (photorécepteur) se trouvent dans un plande de détection 17 commun qui est parallèle à l'axe de rotation 7 à une certaine distance de celui-ci correspondant au rayon moyen R de la surface d'étanchéité 3, perpendiculaire- ment au plan 10 de l'orifice et tangent ou sécant à l'orifice ou à la surface d'étanchéité 3, dans la posi- tion selon les figures 1 à 3 tangent à l'axe de la sur- face d'étanchéité 3 En outre, les axes optiques du photo-émetteur 13, 15 et du photorécepteur 14, 16 sont respectivement inclinés d'un angle aigu I par rapport au plan 10 de l'orifice et se coupent dans ce plan. L'angle e est de préférence compris entre 30 et 400. Pour des angles plus petits, on augmente certes la fiabilité de la détection des défauts, mais en même temps on augmente l'influence de la position de l'ori- fice notamment de sa position en hauteur par rapport au rotor 6 sur le résultat de la mesure Pour des angles plus importants, cette influence est plus fai- ble mais en même temps, on réduit la fiabilité de la détection des défauts Il n'est pas non plus Indispen- sable que le plan de détection 17 soit exactement per- pendiculaire au plan 10 de l'orifice De faibles dévia- tions de l'ordre de + 10 degrés n'entraînent pas de réduction notable de la précision du contrôle et se situent encore dans le cadre de l'optimum La zone d'inspection 18 momentanément éclairée par le photo- émetteur 13, 15, zone sur laquelle est dirigé le photo- récepteur 14, 16 est dans le cas le plus simple sensi- blement rectangulaire en étant orientée radialement par rapport à la surface d'étanchéité Cette zone peut toutefois être inclinée suivant un angle aigu A par rapport au rayon moyen, ce qui permet de réduire l'in- fluence des zones de soudure radiales sur le résultat du contrôle Il est important que la dimension radiale ou la largeur de la zone d'inspection 18 soit supérieure à la largeur correspondante de la surface d'étanchéité 3 à contrôler, pour que celle-ci puisse se déplacer quel- que peu pendant le contrôle. Les extrémités des deux conducteurs de lumière 13, 14 opposés aux lentilles 15, 16 se trouvent au niveau de la surface frontale du rotor 6, perpendi- culaire à l'axe de rotation 9 Le conducteur de lumière 14 qui fait partie du photorécepteur se termine sous la forme d'une surface circulaire 19, concentrique à l'axe de rotation 9 alors que le conducteur de lumière 13 correspondant au photorécepteur se termine sous la forme d'une surface circulaire annulaire 20 concentri- que à l'axe de rotation 9 En regard de la surface cir- culaire 19 et à une faible distance de celle-ci se trouve l'extrémité d'entrée également en forme de sur- face circulaire d'un conducteur de lumière 21 fixe dont l'extrémité de sortie est couplée à un composant photo-électronique 22 En regard de la surface circu- laire annulaire 20 et à une faible distance se trouve l'extrémité de sortie également en forme de surface circulaire annulaire correspondante d'un autre conduc- teur de lumière 23 fixe, dont l'extrémité d'entrée est couplée à une source de lumière 24 Le composant photo- électronique 22 est relié à un dispositif d'exploitation comportant un dispositif de régulation de seuil 26 et un déclencheur 27 commandant le dispositif de clas- sement 28 des bouteilles 2. Le déclencheur 27 est mis en oeuvre par la position des bouteilles 2 et règle la durée du con- trôle qui commence lorsque l'axe de la bouteille se trouve légèrement en avant dé l'axe de rotation 9 du rotor 6 et se termine lorsque l'axe de la bouteille se trouve légèrement derrière l'axe de rotation 6 Le chemin de contrôle ainsi défini correspond seulement à quelques millimètres Le nombre de tours du rotor 6, la largeur de la zone d'inspection 18 définie par la section correspondante du conducteur de lumière 13 ou par un diaphragme, la vitesse de translation des bou- teilles 2 et le chemin de contrôle sont déterminés res- pectivement de façon que le rotor effectue au moins une rotation complète pendant la durée du contrôle et que la surface d'étanchéité 3 ne sorte pas du champ d'inspec- tion en anneau de cercle, décrit par la zone d'inspection 18 tournante Au cours de ce mouvement, le composant photo-électronique 22 enregistre le rayonnement réfléchi par la surface d'étanchéité et qui est reçu par le photorécepteur 14, 16 Ce rayonnement a une certaine valeur lorsque la surface d'étanchéité est sans défaut. Si la surface d'étanchéité présente une cassure nu analogue, le rayonnementsreçu par le photorécepteur 14, 16 chute fortement lorsque la cassure passe dans la zone d'inspection 18 En fonction de cela, le signal de sortie du composant photo-électronique 22 change. Lorsque cette variation dépasse une certaine valeur prédéterminée par le dispositif de réglage de seuil 26, le dispositif d'exploitation 25 émet un signal de com- mande destiné au dispositif de classement 28 pour élimi- ner la bouteille 2 ainsi détectée. Pour augmenter le rendement du dispositif, il peut être avantageux de former une seconde zone de contrôle à l'aide d'une seconde paire de photoémetteur et photorécepteur dans un second plan de détection qui est décalée de 180 degrés par rapport à la première zone de contrôle et Oui parcourt la même zone de l'ori- fice des bouteilles ou travaille suivant le même 'banal". Les détails correspondants sont dessinés en pointillés à la figure 2 et les références non reprises portent l'indice "a" De cette façon, il suffit d'avoir une demi- rotation du rotor 6 pour réaliser un contrôle complet de l'orifice de la bouteille La seconde zone d'inspec- tion 18 a peut être formée à l'aide des mêmes conducteurs de lumière que la première zone de contrôle ou d'inspec- tion 18 Il est toutefois également possible d'utiliser des conducteurs de lumière supplémentaires et de con- duire le rayonnement réfléchi sur des composants photo- électroniques distincts. il R E V E N D I C A T I 0 N S ) Dispositif pour détecter les défauts d'orifices de bouteilles ou analogues, dispositif com- portant un rotor entraîné dont l'axe de rotation est perpendiculaire au plan de l'orifice des bouteilles, le rotor étant muni d'un photo-émetteur dont le rayon- nement est incliné suivant un angle aigu par rapport au plan de l'orifice et d'un photorécepteur qui reçoit le rayonnement réfléchi par chaque zone sans défaut de l'orifice de la bouteille, ainsi qu'un dispositif d'ex- ploitation relié au photorécepteur, et qui, lorsque le rayonnement reçu chute en-dessous d'une valeur détermi- née, génère un signal d'éjection de la bouteille ainsi détecté, la zone d'inspection définie par le photo- émetteur étant plus large que la surface d'étanchéité, dispositif caractérisé en ce que les axes optiques du photo-émetteur ( 13, 15) et du photorécepteur ( 14, 16) qui présentent un champ de réception défini, se trou- vent dans un plan de détection ( 17) commun qui est es- sentiellement perpendiculaire au plan de l'orifice ( 10) et coupe la zone d'inspection ( 18) tangentiellement à la surface d'étanchéité ( 3) et en ce que les deux axes optiques sont inclinés suivant le même angle aigu (C") par rapport au plan ( 10) de l'orifice. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux axes optiques font un angle de 30 à 40 degrés par rapport au plan ( 10) de l'orifice. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la zone d'inspection ( 18) qui est essentiellement de forme rectangulaire ou en forme de bande, est inclinée sui- vant un angle aigu ( 3) par rapport au rayon (R) cor- respondant. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le photo-émetteur et le photorécepteur comportent respec- tivement un conducteur de lumière ( 13, 14) tournant avec le rotor ( 6), et dont l'extrémité tournée vers l'orifice de la bouteille comporte respectivement une lentille, alors que l'autre extrémité est concentri- que à l'axe du rotor au niveau de la surface frontale du rotor ( 6) pour y être opposée à faible distance avec l'extrémité correspondante d'un conducteur de lumière ( 21, 23) fixe, qui est couplé à une source de lumière ( 14) fixe ou à un composant photo-électro- nique ( 22) fixe. ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un des conducteurs optiques ( 14) se termine par une surface circulaire ( 19) et l'autre-conducteur de lumière ( 13) se termine sous la forme d'une surface circulaire annulaire ( 20) au ni- veau de la surface frontale du rotor ( 6). ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rotor ( 6) est muni d'un second photo-émetteur et d'un second photorécepteur disposés de façon que la zone d'inspection ( 18 a) formée par ces seconds photo-émetteur et photorécepteur décrive la même zone de la surface d'étanchéité ( 3) que la première zone d'inspection ( 18) en étant décalée par rapport à celle-ci de 180 degrés.