Brevet FR2523724A1 — publié le 19830923

La présente invention a pour objet un dispositif pour le contrôle en continu du contenu d'une enveloppe tubulaire se déplaçant longitudinalement de façon continue, en parti- culier pour le contrôle d'une baguette de filtre de ciga- rette, lors de sa fabrication, et la commande de la coupe de cette baguette en bâtonnets, ainsi que pour le contrôle du remplissage des cigarettes elles-mêmes Ce dispositif comprend une tête présentant un passage pour l'enveloppe à contrôler et portant une source émettrice de lumière émet- tant un rayonnement transversalement au passage, en direc- tion d'un élément capteur photo-électrique situé derrière une fente transversale, de l'autre côté du passage et asso- cié à un circuit de traitement du signal capté. Le contrôle optique en continu de la densité d'une ba- guette de filtre à cigarette fabriqué en continu a été pro- posé dans le brevet CH-576 242 La baguette traverse une tête de contrôle présentant un passage annulaire laissant un jeu aussi faible que possible De chaque côté du passage aboutissent des faisceaux de fibres optiques, l'un émetteur de lumière et l'autre capteur Cette conception a été re- prise, avec un capteur photo-électrique, dans le brevet CH-621 245 et dans le brevet CH-627 119 pour la commande du dispositif de coupe d'un filtre composite nécessitant une coupe en un endroit déterminé Le passage, à travers la tête de contrôle, pour la baguette à contrôler, est toujours an- nulaire La forme annulaire s'imposait pour des raisons de guidage, car on cherchait logiquement à limiter au minimum l'ébat de la baguette, les déplacements transversaux de la baguette ayant pour effet de modifier le signal optique me- suré On a dès lors également limité le jeu radial à un mi- nimum Afin de réduire la réflexion de la lumière par la paroi interne du passage annulaire, on a revêtu celle-ci d'un vernis optique anti-réfléchissant On a également uti- lisé un matériau synthétique non réfléchissant pour former le corps de l'anneau Malgré cela, il subsiste une lumière -2- parasite qui se traduit, dans l'enregistrement du signal optique mesuré, par une instabilité de celui-ci Ceci est dû au fait qu'il subsiste malgré tout une certaine ré- flexion sur la paroi cylindrique du passage, en particulier vers les points de tangence des plans parallèles à la tra- jectoire du rayon lumineux En outre, le frottement de la baguette sur la paroi du passage entraîne la formation de poussières plus ou moins blanches, poussière de papier, voire de matière filtrante blanche, qui constituent une source de lumière indirecte parasite, ceci-ci d'autant plus qu'il est nécessaire de laisser un jeu radial suffisant, te- nant compte de la variation de diamètre de la baguette for- mée par collage de deux bandes de papier. L'invention a essentiellement pour but de supprimer la lumière parasite due en particulier aux réflexions. A cet effet, le dispositif selon l'invention est ca- ractérisé par le fait que ledit passage présente une section en forme de U aux parois parallèles, de préférence verti- cales et dont le fond présente une surface en forme de dièdre saillant, aux faces planes ou concaves, dont l'arête est située au moins approximativement dans le plan bissec- teur du À, à une distance de la trajectoire du rayon lumi- neux égale à au moins une fois et demi la largeur du passage. Le passage en forme de U est de préférence, disposé verticalement, son ouverture en bas, dans le sens des plus forts déplacements de la baguette dus au système de guidage des canons du dispositif de coupe qui suit immédiatement le dispositif de contrôle optique Par conséquent, contraire- ment à ce qui a toujours été recherché, la baguette à con- trôler peut se déplacer librement verticalement dans le passage en forme de U Or, malgré cet ébat, le signal op- tique mesuré s'avère d'une grande stabilité et l'on n'a pra- tiquement plus de signal parasitaire Grâce à la forme de la section du passage, les réflexions sur les parois du pas- sage n'influencent plus le capteur D'autre part, les pous- -3- sières ont tendance à être évacuées automatiquement Il est en outre plus facile de nettoyer le passage. Mais on obtient corrolairement un autre avantage impor- tant, à savoir la possibilité de dégager la tête de contrôle de la baguette en la relevant ou en l'écartant de celle-ci, ce qui facilite la mise en route, puisqu'il n'est plus né- cessaire d'introduire l'extrémité de la baguette dans le passage annulaire de la tête, et facilite tout contrôle ou service de la machine sans qu'il soit nécessaire de couper la baguette en formation. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention. La figure 1 représente, schématiquement, la partie ter- minale d'une machine pour la fabrication de filtres à ciga- rettes équipée d'un dispositif de contrôle et de commande de la coupe. La figure 2 représente une vue de côté, à plus grande échelle du dispositif de contrôle optique. La figure 3 représente une vue de face de ce disposi- tif de contrôle optique. La figure 4 est une vue de dessus du même dispositif. La figure 5 est un diagramme illustrant l'insensibilité du dispositif de contrôle optique au déplacement vertical de la baguette à contrôler, comparativement à un dispositif se- lon l'art antérieur. L'installation représentée schématiquement à la figure 1 est décrite dans le brevet CH-621 245 Elle est destinée à la fabrication en continu de filtres à cigarettes, notam- ment de filtres composites et de filtres à cavité remplie d'un granulé filtrant Les filtres formés en continu par la juxtaposition bout à bout de cylindres d'acétate de cellu- lose et de cavités remplies automatiquement de granulés et enveloppés de deux bandes de papier arrivent sous la forme d'une baguette 1 entraînée par une courroie sans fin 2 à travers le dispositif de contrôle optique 3 devant un dis- -4- positif de coupe 4 qui sectionne la baguette 2 en bâtonnets , lesquels sont déviés latéralement de leur trajectoire par une roue de répartition 6 à rainures hélicoïdales qui permet aux bâtonnets de s'engager dans les rainures 7 d'un tambour de réception qui les distribue sur un ruban trans- porteur se déplaçant perpendiculairement au plan du dessin. Les bâtonnets défectueux sont éliminés pneumatiquement par une buse 8 commandée par une vanne électromagnétique 9. Les bâtonnets défectueux sont chassés dans une trémie d'éva- cuation 10 Le signal optique délivré par le dispositif de contrôle 3 permet de contrôler de façon quantitative le rem- plissage des cavités des filtres, de contrôler l'emplacement et la longueur des segments de filtres et de commander le dispositif de coupe 4 en fonction de la position des élé- ments de filtres A cet effet, il est prévu un circuit de traitement du signal capté, par exemple un circuit tel que décrit dans-le brevet CH-627 119 Le boudin 1 est introduit à la main dans un canon de pré-guidage 11 précédant la cou- perie 4 munie de deux canons de guidage 12 et 13 entre les- quels travaille le couteau 14 de la couperie. Le dispositif de détection 3 sera décrit en relation avec les figures 2, 3 et 4 Le dispositif est monté sur une platine verticale 15 fixée sur le bâti 40 de la machine La tête de mesure proprement dite 16 est montée pivotante sur cette platine autour d'un axe horizontal 17 solidaire d'un manneton 18 à l'extrémité duquel est articulé, autour d'un axe 19, la tige de piston 20 d'un vérin pneumatique 21 à simple effet dont le cylindre est articulé sur la platine autour d'un axe 22. La tête 16 est composée de deux parties asymétriques 16 a et 16 b en métal massif accolées l'une à l'autre selon un plan de joint vertical 23 La partie 16 a est découpée de manière à former dans la tête un passage 24 prismatique, présentant une section droite en forme générale de U ren- versé, dont le fond 25 est en forme de dièdre saillant dont -5 _ l'arête est située dans le plan bissecteur du passage 24. La partie 16 b présente une creusure 26 dans laquelle est montée une diode émettrice infrarouge 27 montée sur un flasque 41 et alimentée par une source de lumière pulsée. Devant cette diode émettrice 27, dont la surface émettrice hémisphérique présente un diamètre inférieur à 2 mm, est montée une vitre 28 constituée par une plaquette de saphir d'une épaisseur de 0,6 mm, placée à quelques dixièmes de millimètres de la diode 27 et noyée dans un couvercle mé- tallique 29 fermant la creusure 26 et affleurant le plan de joint 23 La partie 16 a de la tête présente également une creusure 30 dans laquelle est logée une cellule réceptrice 31, par exemple une photodiode Si-PIN montée, avec une par- tie du circuit de traitement du signal, sur un flasque 42. Cette photodiode est pratiquement en contact avec un cache métallique d'une épaisseur de 0,05 mm, revêtue côté boudin d'une couche optique absorbante et collée sur une plaquette de saphir 32 identique à la plaquette 28 collée et noyée dans une creusure d'un couvercle métallique 33 fermant la creusure 30 et munie d'une découpe centrale pour la diode réceptrice 31, comme d'ailleurs le couvercle 29 Le cache se trouvant devant la diode réceptrice 31 présente une fente verticale d'une largeur d'environ 0,8 à 1 mm et d'une hau- teur égale à 0,4 à 0,6 fois la largeur du passage 24, c'est- à-dire le diamètre du boudin 1 qui traverse la fente avec un jeu latéral aussi faible que possible, par exemple de l'ordre de 0,7 mm de chaque côté Les dimensions de la fente sont par exemple de 1 mm sur 4,5 mm L'arête du dièdre 25 est située à une distance de la trajectoire 34 du rayon lu- mineux émis par la diode émettrice 27 égale à une fois et demi la largeur du passage 24 C'est-à-dire un peu plus de une fois et demi le diamètre du boudin 1 Cette distance pourrait être bien entendu supérieure, mais elle s'est avé- rée parfaitement suffisante pour supprimer les effets de la lumière parasite dus à la réflexion Les parois du passage -6- 24, y compris le dièdre 25, sont par ailleurs traitées pour obtenir des surfaces absorbantes diffusantes Elles sont par exemple sablées, puis alumitées en noir mat ou recou- vertes d'une teinture noire optique La fente verticale du cache de la diode réceptrice 31 est bien entendu située sur la trajectoire 34 du rayon lumineux émis par la diode émet- trice 27 La diode émettrice et le circuit associé à la diode réceptrice sont reliés à des fils conducteurs souples non représentés Il en est de même du tube d'alimentation du vérin pneumatique 21 Comme représenté à la figure 2, la tête peut être rele- vée dans une position 16 ' représentée en traits mixtes, par pivotement autour de son axe 17, dans le sens de la flèche F, pour venir occuper la position 16 ' représentée en traits mixtes, sous l'effet de la poussée du vérin pneumatique 21. Lorsqu'on relâche la pression dans le vérin 21, le ressort de rappel de celui-ci ramène la tête dans la position de travail représentée en traits pleins On voit qu'en posi- tion relevée de la tête 16, le boudin 1 est complètement dégagé de la tête ce qui permet une mise en route aisée et évite ausi d'endommager accidentellement la tête Le con- trôle et le nettoyage des plaquettes de saphir, notamment des dépôts de colle laissés par le contact du boudin 1, s'en trouvent également facilités La position verticale du passage 24 est favorable car elle facilite l'évacuation au- tomatique, par gravité, des poussières formées par abrasion de l'enveloppe du boudin 1 En ce qui concerne le résultat optique et la possibilité de dégager la tête, la fente pour- rait cependant être également oblique voire horizontale. La figure 5 illustre, sous la forme d'un diagramme de mesure, le résultat surprenant obtenu par la forme du pas- sage 24 On a reporté en abcisse la déviation verticale d, en millimètres, du boudin 1, à partir d'une position de re- pos 0, et en ordonnée le rapport V/Vo entre le signal me- suré au repos ( 1) et le signal mesuré dans différentes po- -7- sitions écartées de la position de repos La courbe a est la courbe de mesure obtenue avec une tête de mesure selon l'art antérieur, c'est-àdire une tête à passage annulaire cylindrique avec jeu minimum La courbe b est la courbe de mesure obtenue avec une tête de mesure conforme à l'inven- tion Il convient de considérer que dans la tête selon l'art antérieur, l'ébat vertical du boudin est très limité par la paroi du passage annulaire, alors que dans la tête selon l'invention, cet ébat vertical n'est absolument pas limité. On constate qu'avec la tête selon l'art antérieur, le rap- port V/Vo est de l'ordre de 1,3 à plus de 1,5 pour un écart de 1 mm, alors que ce rapport V/Vo est seulement de 0,97 à 0,99 'pour un écart de + 1 mm. -8- REVENDICATIONS - 1 Dispositif pour le contrôle en continu du contenu d'une enveloppe tubulaire se déplaçant longitudinalement de façon continue, comprenant une tête présentant un pas- sage pour l'enveloppe à contrôler et portant une source émettrice de lumière émettant un rayonnement transversale- ment au passage, en direction d'un élément capteur photo- électrique situé derrière une fente transversale, de l'autre côté du passage et associé à un circuit de traite- ment du signal capté, caractérisé par le fait que ledit passage présente une section en forme de U aux parois pa- rallèles et dont le fond présente une surface en forme de dièdre saillant, dont l'arête est située au moins approxi- mativement dans le plan bissecteur du U, à une distance de la trajectoire du rayon lumineux égale à au mois une fois et demi la largeur du passage. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les parois du passage en forme de U sont verticales et que le passage est ouvert vers le bas. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la longueur de la fente transversale située devant l'élément capteur est comprise entre 0,4 et 0,6 fois la largeur du passage. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1,2 ou 3, caractérisé par le fait que la source lumi- neuse et l'élément capteur sont placés respectivement der- rière une plaquette de saphir affleurant la surface du pas- sage. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1, 2,3 ou 4, caractérisé par le fait que la tête est mobile dans un plan parallèle au plan bissecteur du U, de manière à pouvoir être dégagée de l'enveloppe tubulaire à contrôler.