Brevet FR2554801A1 — publié le 19850517

1. Appareil de bouchage. La présente invention se rapporte à un appareil de bouchage pour boucher des récipients, tels que des bouteil- les, et en particulier à un appareil de bouchage à couple constant qui permet de boucher un récipient à un couple de serrage prédéterminé, constamment et exactement. D'une manière générale, un appareil de bouchage suivant l'art antérieur comprend un plateau tournant, comportant une pluralité de porte-récipients disposés le long de la périphérie du plateau tournant, et une pluralité de têtes de bouchage, prévues chacune en position correspondant aux porte-récipients et entraînées de manière à se déplacer le long d'un chemin circulaire, en même temps que le plateau tournant. Chacune des têtes de bouchage comprend un porte-bouchon qui tient un bouchon à sa partie inférieure, de façon libérable, et qui est- entraîné en rotation de sorte que le bouchon se visse sur l'orifice du récipient tenu par le porte-récipient correspondant sur le plateau tournant. Dans un tel appa- reil de bouchage suivant l'art antérieur, un engrenage planétaire est généralement prévu en position fixe, coaxia- lement à un arbre rotatif du plateau tournant, et une pluralité de pigionssatellites sont disposés en engrène- ment autour de l'engrenage central. Chacun des pignons est monté de façon fixe sur un arbre d'entraînement qui est accouplé activement au portebouchon correspondant, de sorte que le porte-bouchon peut être entraîné en rotation lorsque le pignon correspondant se déplace autour de l'engrenage central, en prise avec ce dernier, ce qui provoque le vissage du bouchon, tenu par le porte- bouchon, sur l'orifice ou embouchure du récipient correspondant. Dans cette structure connue, un embrayage est habituellement prévu dans un dispositif de transmis- sion de puissance, entre le pignon et le porte-bouchon, et un glissement se produit dans l'embrayage lorsque 2. la force de serrage du bouchon atteint une valeur prédé- terminée. Toutefois, dans cet appareil de bouchage suivant l'art antérieur,puisque la rotation de chaque pignon autour de son propre axe dépend de la rotation du plateau tournant, le couple de vissage d'un bouchon sur un réci- pient est déterminé directement par la rotation du plateau tournant. Par conséquent, si la rotation du plateau tournant varie pour une raison quelconque, le couple de vissage ou de serrage varie également, de façon correspon- dante. Cela est un inconvénient grave, car on désire parfois régler la vitesse de rotation du plateau tournant à des valeurs différentes, en liaison avec d'autres postes de traitement dans la même chatne de traitement des récipients, par exemple un poste de remplissage, o les récipient sont remplis d'un contenu désiré, et un poste d'étiquetage, o des étiquettes sont collées sur les récipients. En outre, même si l'appareil de bouchage lui-même fonctionne à vitesse constante, la grandeur du couple d'inertie appliqué au bouchon, au stade final de l'opération de bouchage, tend à varier pour diverses raisons, de sorte qu'on rencontre des difficultés pour maintenir le couple de serrage du bouchon à une valeur constante très précise. La présente invention évite les inconvénients, indiqués ci-dessus, des dispositifs suivant l'art antérieur et a pour objet un appareil de bouchage perfectionné. L'invention a également pour objet un appareil de bouchage perfectionné qui permet de boucher des récipients, tels que des bouteilles, avec un couple de serrage prédéterminé, de façon constante et très précise. L'invention vise également un appareil de bouchage perfectionné, pour boucher-des récipients, tels que des bouteilles, avec un couple de serrage constant. 3. L'invention a encore pour objet un appareil de bouchage perfectionné qui permet de visser fortement des bouchons sur l'orifice de récipients, avec un couple de serrage constant, l'un après l'autre et de manière continue. D'autres objets et avantages de l'invention appa- raitront aux hommes de l'art à la lecture de la description de sa forme de réalisation, non limitative représentée sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 illustre schématiquement la circula- tion générale de récipients qui sont non bouchés lorsqu'- ils sont introduits dans un appareil de bouchage conforme à la présente invention et qui sont bouchés lorsqu'ils sont évacués de cet appareil; la figure 2 représente schématiquement et en coupe partielle la structure générale de l'appareil de bouchage construit conformément à un mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 représente schématiquement la structure détaillée de l'une des têtes de bouchage de l'appareil de bouchage représenté sur la figure 2, et la figure 4 est un diagramme de temps qui est utile pour expliquer le fonctionnement de l'appareil de bouchage suivant l'invention, représenté sur les figures 2 et 3. On.se reporte maintenant à la figure 1. Un appareil de bouchage 1 conforme à la présente invention reçoit des récipients 3 (voir la figure 2), par exemple des bouteil- les, qui sont amenés par un transporteur 2, par l'intermédiaire d'une roue à étoile 4 d'entrée. Après avoir été bouchés dans l'appareil de bouchage 1, les récipients 3 sont évacués sur un autre transporteur 6, par l'intermédiaire d'une roue à étoile 5 de sortie. La structure détaillée de ces roues à étoile peut S4801 4. être trouvée dans la demande de brevet US no 06/537 465, de la même demanderesse, qui est incorporée à la présen- te pour référence. Comme représenté sur la figure 2, l'appareil de bouchage comprend un arbre fixe 7, dirigé verticalement à partir d'un socle de l'appareil', et un cylindre tour- nant 8 est monté par le haut, de façon à tourner sur l'arbre fixe 7. Le cylindre tournant 8 est accouplé en fonctionnement à un moteur 9, monté de façon fixe sur le socle de l'appareil, et le cylindre tournant 8 peut ainsi être entraîné en rotation autour de l'arbre fixe 7, lorsqu'il est entraîné par le moteur 9. Il faut noter, bien que cela ne soit pas spécifiquement illustré, que le moteur 9 est commandé en rotation de manière à régler la vitesse de rotation du cylindre tournant 8 en liaison avec la vitesse de travail à d'autres stations associées, par exemple des stations de remplissage et d'étiquetage, qui se trouvent dans la même chaîne de traitement de récipients que le présent appareil de bouchage. Un plateau tournant 10 est tenu de façon fixe sur le cylindre tournant 8 et le plateau tournant 10 comporte une pluralité de porte-récipients ll disposés le long de sa périphérie, à intervalles égaux. Un ensemble de têtes de bouchage est également prévu immé- diatement au-dessus du plateau, solidairement du cylindre tournant. Cet ensemble comprend une pluralité de porte-bouchons 13 dont le nombre correspond à celui des porte-récipients 11- et qui sont placés au-dessus de ces derniers. Les porte-bouchons sont alignés avec les porterécipients ll correspondants et avec des moteurs de couple 12, qui entraînent en rotation les porte-bouchons 13 correspondants, et ils peuvent se rapprocher et s'éloigner des porte-récipients et des moteurs. 5. Les moteurs de couple 12 sont montés de façon fixe sur des consoles 14 respectives, qui sont elles-mêmes suppor- tées de façon coulissante sur des tiges de guidage 15 fixées sur le cylindre tournant 8 et réparties autour de celui-ci. Ainsi, les consoles 14 peuvent se déplacer vers le haut et le bas, tout en étant guidées par les tiges de guidage 15. Un rail à came 16, de configuration prédéterminée, est en position fixe et s'étend autour du cylindre tournant 8. Les consoles 14 sont en contact avec la came 16, de sorte qu'elles se déplacent vers le haut et le bas en étant guidées non seulement par les tiges de guidage 15, mais également par la came 16. Comme représenté sur la figure 3, le porte-bou- chon 13 est fixé à l'extrémité inférieure d'un arbre d'entraînement 20 qui est accouplé en fonctionnement à un arbre rotatif 21 du moteur de couple 12, par l'in- termédaire d'un manchon cylindrique 22 monté de façon fixe sur l'arbre rotatif 21 et comportant une rainure longi- tudinale 23 dans sa surface périphérique intérieure. Une clavette 24, prévue à l'extrémité supérieure de l'arbre d'entraînement 20, se loge librement dans la rainure 23. Ainsi, l'arbre d'entraînement 20 est en con- tact coulissant avec le manchon 22 et il peut donc être déplacé vers le haut et le bas, dans des limites prédéterminées, par rapport au manchon 22, tout en maintenant une relation de transmission de puissance entre le moteur de couple 12 et le porte- bouchon 13. D'autre part, une collerette de butée 25 est montée de façon fixe sur l'arbre d'entraînement 20, de manière à déterminer la position la plus basse du porte- bouehon 13 et à empêcher l'arbre d'entraînement 20 de tomber. Le porte-bouchon 13 est prévu pour tenir temporai- rement un bouchon 29, à serrer par vissage sur l'orifice 6. du récipient 3 qui est placé en position verticale sur le plateau tournant 10 et qui est maintenu par le. porte -récipient 11. Comme représenté, le porte- bouchon 13 comprend une chambre de pression 30 dont une partie est définie par un disque 31 qui est poussé vers le bas lorsqu'on introduit un gaz comprimé dans la chambre de pression 30. Un élément annulaire élastique 32 est également prévu sous le disque 31, partiellement en contact avec celui-ci. L'élément annulaire élastique 32 comporte un orifice dont le diamètre est un peu plus grand que le diamètre extérieur du bouchon 29 utilisé. Comme le disque 31 comporte une surépaisseur circulaire s'étendant le long de la périphérie de sa face inférieure, la surépaisseur est normalement en contact avec l'élément annulaire élastique 32, qui est supporté sur un chapeau présentant un trou central assez grand pour permettre le passage du bouchon 29. Ainsi, lorsqu'on presse le disque 31 vers le bas, l'élément annulaire élastique 32 se déforme, ce qui diminue le diamètre de son orifice, de sorte que le porte-bouchon 13 tient momentanément le bouchon 29. La chambre de pression 30 peut être mise en communica- tion de fluide avec une source 38 de gaz comprimé, par l'intermédiaire de passages 33, 34, et 35, d'une conduite 36 et d'une vanne électromagnétique 37. Il faut noter que des passages supplémentaires 39 et 40 sont prévus dans le porte-bouchon 13, à partir d'un point o se trouve la surface supérieure du bouchon 29 lorsqu'il est tenu par l'élément annulaire élastique 32, ces passages aboutissant à l'atmosphère, ce qui évite le collage du bouchon 29 au porte-bouchon 13 par création d'une dépression à sa partie supérieure. Le moteur de couple 12 est muni d'un détecteur 45 de vitesse de rotation, par exemple un dispositif de codage rotatif, et, comme représenté sur la figure 2, 7. l'appareil de bouchage comprend un détecteur de position 46 pour détecter la position de rotation du cylindre tournant 8, le détecteur 46 étant monté de façon fixe sur le carter de la machine. Des conducteurs 47 venant des détecteurs 45 sont raccordés à une unité de commande 50 par exemple un micro ordinateur, ces conducteurs traver- sant un joint rotatif 48. Un conducteur 49 venant de l'autre détecteur 46 est raccordé directement à l'unité de commande 50. L'unité de commande 50 règle la sortie de chacun des moteurs de couple 12 et, par suite, la valeur du couple de serrage du bouchon 29 par le porte-bouchon 13, par réglage de la valeur du courant électrique envoyé à chacun des moteurs de couple 12. Comme décrit plus loin en détail, en fonction de la position de rotation du cylindre tournant 8, pendant un premier stade de l'opération de bouchage, on règle le couple appliqué au bouchon 29 par le porte-bouchon 13 à une première valeur qui est supérieure à une valeur de référence prédéterminée. Ensuite, pendant le stade suivant de l'opération de bouchage, on règle le couple à une deuxième valeur qui est plus petite que la valeur de référence prédéterminée et enfin, pendant un troisième stade de l'opération de bouchage, on règle le couple à la valeur de référence prédéterminée. Avec la structure décrite ci-dessus, lorsque le cylindre tournant 8 est entraîné en rotation par le moteur 9, les récipients 3, qui se trouvent à l'état non bouché sur le transporteur 2, sont amenés dans les porte-récipients correspondants ll sur le plateau tour- nant 10, un par un, dans une séquence déterminée par la roue en étoile 4 d'entrée, et ils sont temporaire- ment fixés en position verticale sur le plateau tournant 10. D'autre part, les bouchons 29 sont distribués à partir d'une source, non représentée, de manière à 8. être tenus individuellement par les porte-bouchons 13, comme indiqué sur la figure 3. Plus précisément, lors- que le bouchon 29 est inséré dans l'orifice défini dans la pièce annulaire élastique 32, un détecteur (non repré- senté) envoie un signal de détection à l'unité de commande 50 et celle-ci envoie alors un signal d'excita- tion à la vanne électro-magnétique 37, de façon à l'ouvrir. Ainsi, un gaz comprimé est admis dans la chambre de pression 30, en provenance de la source 38 de gaz comprimé, de sorte que la pièce annulaire élastique 32 se déforme et saisit temporairement le bouchon 29. Le récipient 3 non bouché étant tenu par le porte- récipient 3 en position sur le plateau tournant 10 et le bouchon 29 étant tenu par le porte-bouchon 13, le moteur de couple 12 et le porte-bouchon 13 descendent progressivement, guidés par la came 16, de sorte que le bouchon 29 tenu par le porte-bouchon 13 vient s'ajus- ter sur l'orifice du récipient correspondant 3. Le moteur de couple 12 est maintenu inactif, jusqu'à ce qu'il arrive à sa position inférieure prédéterminée. Comme indiqué sur la figure 4, lorsque le détecteur 46 détecte que le cylindre tournant 8 arrive à la position de rotation correspondant à la position S de début de vissage, c'est-à-dire la situation dans laquelle le moteur de couple 12 se trouve à sa position basse et le bouchon 29 est ajusté sur l'orifice du récipient correspondant 3, le détecteur 46 envoie un signal de détection à l'unité de commande 50, et par suite, celle-ci envoie un premier signal de commande au moteur de couple 12, ce qui provoque sa mise en service à un premier couple G, supérieur à un couple de fermeture F ayant une valeur de référence prédéterminée. La raison de l'application d'un couple G plus grand dans la première phase de l'opération de bouchage 255 4801 9. est qu'il faut éviter une orientation incorrecte ou une incilinaison du bouchon 29 par rapport au récipient 3 à boucher. Autrement dit, même si le bouchon 29 est initialement incliné par rapport à l'orifice ou embou- chure du récipient 3 lorsqu'il est amené en contact avec celui-ci par le mouvement descendant du porte- bouchon 13, il peut être orienté correctement par rapport à l'orifice du récipient 3 lorsqu'il est entrai- né avec le couple supérieur G. La valeur effective de ce couple d'entraînement G plus grand peut être réglée de façon appropriée en fonction de la matière et de la forme du bouchon 29. Lorsque le bouchon 29 a tourné un peu au-delà d'une position A atteinte après un seul tour à partir de la position initiale S, le bouchon 29 vient forcé- ment en prise avec une partie filetée de l'embouchure du récipient 3, de sorte que l'unité de commande 50 en- voie maintenant un deuxième signal de commande au moteur de couple 12, afin que celui-ci fonctionne à un deuxième couple H, de valeur inférieure au couple de fermeture F. Si on suppose que le bouchon 29 a tourné d'un nombre prédéterminé de tours à partir de la position initiale S, l'opération de vissage du bouchon 29 sur l'embouchure du récipient 3 se termine au moins à une position située avant la position B, indiquée sur le figure 4, si l'enga- gement des filetages entre le bouchon 29 et l'embouchure du récipient 3 est normale. Ainsi, dans ce cas, la rota- tion du bouchon 29 s'arrête, comme indiqué par la ligne I en trait mixte sur la figure 4. A ce moment, même si un couple d'inertie dû à la rotation, et qui est de valeur supérieure au couple H, est appliqué au bouchon 29, cela n'entraîne aucun inconvénient, avec la présente invention, pourvu que le couple final de fermeture F soit réglé à une valeur supérieure à un S54O0 10. tel couple d'inertie. Lorsque le détecteur 45 signale à l'unité de commande 50 que le bouchon 29 n'est pas en rotation, à la position B, l'unité de commande 50 envoie un troisiè- me signal de commande au moteur de couple 45, de sorte que celui-ci fonctionne au couple final de fermeture F. Ainsi, le bouchon 29 peut être vissé et bloqué sur l'orifice du récipient 3 toujours-avec la même valeur de couple. Ensuite, lorsque l'unité de commande 50 détecte le fait que le cylindre tournant 8 arrive à - une position C, indiquée sur la figure 4, elle commande l'arrêt de la rotation du moteur de couple 12 et désexcite la vanne. électro-magnétique 37, de sorte que le porte-bouchon 13 relâche le bouchon 29. Le porte- bouchon 13 et le moteur de couple 12 reviennent alors à leurs positions initiales supérieures, du fait de l'engagement avec le rail de guidage 16. D'autre part, le récipient 3, qui est maintenant correctement bouché avec le bouchon 29, esttransféré du porte-récipient 11 au transporteur 6, par l'intermédiaire de la roue à étoile 5 de sortie. Si le détecteur 45 détecte, à la position A, que le porte-bouchon 13 n'est pas en rotation, l'unité de commande 50 est de préférence conçue pour émettre un signal d'alarme, afin d'actionner un dispositif d'alarme, non représenté. En variante, l'unité de commande peut être prévue de sorte que le récipient corres- pondant 3, lorsqu'il est relâché par le porte-récipient 11, soit transporté à un endroit prédéterminé, par un mécanisme approprié, afin d'éliminer le récipient 3 concerné de la chaîne normale de traitement. D'autre part, si on détecte que le porte-bouchon 13 est en rotation à la position B et également à la position C, puisque cela indique une situation anormale, l'unité de commande 50 est de préférence prévue pour 11. émettre un signal d'alarme ou actionner le mécanisme d'éli- mination mentionné ci-dessus. Sur la figure 4, une position E indique la posi- tion qui est déterminée avant l'endroit o le porte-bouchon 13 et le moteur de couple 12 reviennent à leurs positions initiales supérieures par engagement avec le rail de guidage 16, compte-tenu d'un laps de temps nécessaire pour que le porte-bouchon 13 relâche le bouchon 29. Si la commande par l'unité de commande 50 se poursuit encore à la position E pour une raison quelconque, par exemple un défaut de fonctionnement, cette commande se termine forcément, de sorte que le bouchon 29 est relâché positivement par le porte-bouchon 13. Au lieu d'utiliser le détecteur 46, on peut prévoir un-autre détecteur exclusivement pour cette position E. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on règle directement la valeur du couple fourni par le moteur de couple 12. Toutefois, la présente invention s'applique également au dispositif à engrenages plané- taires cité plus haut, si on prévoit un embrayage à plu- sieurs niveaux de couple dans le système de transmission de puissance entre l'engrenage central et le pignon satellite, cet embrayage permettant de régler la valeur du couple à transmettre, par des moyens appropriés, par exemple une pression d'air. Dans ce cas, l'embrayage transmet des couples de valeurs différentes, en fonction de la valeur de la pression d'air appliquée à- l'embraya- ge. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. 25548o01 12. REVENDICATIONS 1. Appareil 1 pour le bouchage d'un récipient 3 par vissage d'un bouchon 29 sur un orifice du récipient, avec un couple de serrage prédéterminé, comprenant: des moyens de transport 10, 11, pour transporter le récipient le long d'un chemin prédéterminé; des moyens porteurs 13 pour tenir de façon libérable un bouchon à appliquer au récipient, ces moyens porteurs étant mobiles entre une position inactive, dans laquelle les moyens porteurs sont éloignés du récipient, et une position active dans laquelle les moyens porteurs sont rapprochés du récipient pour placer le bouchon sur le récipient; et des moyens d'application de couple 12 pour excercer un couple sur les moyens porteurs lorsque les moyens porteurs se trouvent dans la position active; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande pour déterminer la valeur du couple appliqué aux moyens porteurs, de sorte que, pendant une première phase de l'opération de bouchage, ce couple ait une première valeur H inférieure à une valeur de référence prédéterminée F et, pendant une deuxième phase qui suit la première phase, ce couple ait la valeur de référence F. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que la première phase est précédée d'une phase pré- liminaire pendant laquelle le couple est réglé à une troisième valeur G qui est supérieure à la valeur de référence. 3. Appareil suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que la première phase se termine lors de la fin du vissage du bouchon sur l'orifice du récipient et en ce que la valeur de référence est supérieure à la valeur d'un couple d'inertie qui pourrait être appliqué au bouchon à la fin du vissage. 13. 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de transport comprennent un plateau tournant 10, qui est supporté de-façon tournante, et une pluralité de porte-récipients 11 prévus le long de la périphérie du plateau tournant, à distance les uns des autres.