Brevet FR2569273A1 — publié le 19860221

Procédé et dispositif pour contrôler l'étanchéité de récipients fermés au moyen d'un couvercle ou analogue par scellement ou soudage. L'invention concerne en premier lieu un procédé pour contrôler l'étanchéité de récipients fermés au moyen d'un couvercle ou analogue par scellement ou soudage. On connatt dans la pratique un contrôle d'étanchéité réalisé au moyen d'une chambre à vide. I1 est vrai qu'une telle chambre à vide convient pour un travail en laboratoire, mais non pour un contrôle d'étanchéité effectué directement sur une machine de remplissage introduisant un produit dans le récipient. En règle générale, il manque dans ce cas non seulement l'espace nécessaire pour mettre en place la chambre à vide et le temps nécessaire pour faire le vide, mais aussi la possibilité de pouvoir réaliser des mesures précises de volume sous vide. La déposante connaît en outre un instrument de contrôle dans lequel sont montées des pointes de détection disposées en cercle conformément au bord interne du récipient et à l'aide desquelles on peut explorer le couvercle monté par scellement du récipient constitué sous forme d'une coupe en matière plastique. Si l'une ou plusieurs des pointes tombe vers le bas, c'est que le couvercle manque en cet endroit ou ces endroits. Grâce à l'instrument de contrôle connu, il est possible de déterminer la présence normale du couvercle, mais non l'étanchéité de la fermeture ou du récipient. Cependant, une fermeture tout à fait étanche est absolument nécessaire quand il s'agit de produits alimentaires, comme par exemple quand le remplissage consiste en produits laitiers, yogourt, produits à base de fromage blanc, etc., car autrement le produit mis dans le récipient deviendrait non comestible. L'invention a pour but de proposer un procédé au moyen duquel soit possible avec des moyens simples un contrôle absolument sûr de l'étanchéité d'un récipient fermé au moyen d'un couvercle ou analogue appliqué par scellement ou soudage, notamment un gobelet en matière plastique. L'invention part du fait connu que l'air ou la couche gazeuse se trouvant dans le récipient entre le couvercle et le produit introduit dans le récipient s'échauffe fortement et de façon telle que l'augmentation du volume de l'air ou du gaz à l'intérieur du récipient déjà fermé tend le couvercle qui a été appliqué par scellement ou par soudage comme une peau de tambour. La tension qui est semblable à celle de la peau d'un tambour apparatt également quand le récipient, quand il s'agit de produits dégageant des gaz, est comprimé latéralement, par exemple au-dessous du poste de scellement, de manière à produire un vide quand on ne soumet plus le récipient à la pression. Le fait déterminant reconnu par l'inventeur consiste dans le fait qu'un couvercle sans défaut, c'est-à-dire un couvercle assurant une fermeture absolument étanche, se comporte comme une membrane tendue alors qu'un couvercle défectueux, présentant par exemple un trou éventuellement après avoir fait ressortir le coussin d'air ou de gaz se trouvant entre le couvercle et le produit, se comporte comme un voile détendu,x et que la membrane et le voile présentent des comportements différents aux vibrations. Le concept de la solution proposée prévoit donc de faire vibrer le couvercle monté sur le récipient par scellement ou par soudage et de mesurer son comportement aux vibrations. Le comportement aux vibrations d'un couvercle parfait réagissant comme une membrane tendue est totalement différent de celui d'un couvercle défectueux réagissant comme un voile détendu, ce qui fait qu'il est facile de faire la différence entre un récipient absolument étanche et un récipient défectueux présentant une ouverture dans le couvercle, et de détecter ainsi les récipients qui ne sont pas utilisables. On peut alors facilement éliminer chaque récipient individuel el dont on a constaté qu'il était défectueux, ce quoi permet d'envisager une production totalement bonne avec une meilleure marchandise. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le couvercle peut être amené à sa résonance propre et on mesure la fréquence des vibrations nécessaires pour obtenir ce résultat. Un haut-parleur excité par un oscillateur à basses fréquences convient par exemple pour constituer le générateur de vibrations, au moyen duquel on peut amener le couvercle tendu et celui qui n'est pas tendu à leur résonance propre. I1 s'est avéré que le couvercle tendu, c'est-à-dire le couvercle parfait, se met à vibrer dans une plage de fréquences totalement différente de celle d'un couvercle non tendu, c'est-à-dire défectueux. Quand il s'agit du couvercle tendu, la fréquence émet une tonalité ressemblant à celle d'un tambour, alors que lorsqu'il s'agit d'un couvercle détendu on entend un bruit de cliquetis si le couvercle est constitué par une feuille d'aluminium.Si l'on dispose un microphone directif sur le couvercle de manière que l'influence de l'émission du son par le haut-parleur soit largement éliminée progressivement, il s' avère que les fréquences acoustiques mesurées sont si éloignées les unes des autres qu'il est très facile de reconnatre un récipient absolument étanche d'un récipient défectueux au moyen d'un filtre de fréquence acoustique. Au lieu d'un haut-parleur excité par un oscillateur à basses fréquences, un dispositif convenant en tant que générateur de vibrations est également constitué par un vibrateur tel qu'il est utilisé de toute façon dans l'industrie pour le dosage de produits nécessitant des secousse. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, un vibrateur de ce type dont la fréquence peut être modifiée comprend un élément de mesure pouvant être appliqué sur le couvercle, constitué par exemple par une palette en acier à ressort. En changeant simplement la fréquence, on peut également amener le couvercle à vibrer, la mise en vibrations du couvercle s'effectuant à une vitesse de l'ordre du dixième de seconde.Pour ne pas amortir trop fortement les vibrations de l'extrémits libre de la palette de mesure, il est recommandé de disposer la tête de mesure ou le- capteur qui est en liaison avec un instrument de mesure habituel de bruit et de vibrations sur l'extrémité libre de l'élément de mesure qui se déplace en balayant le couvercle, à l'extrémité tournée vers le vibrateur. Avec ce procédé de mesure, le fait que le récipient soit posé sur une bande transporteuse ou soit suspendu dans une bande transporteuse munie d'évidements en forme de poches ne joue aucun rôle. Dans le second cas, un dispositif qui convient est un dispositif dans lequel le vibrateur est relié à un vérin et peut être reglé en hauteur au moyen de ce dernier.Dans ce cas, la palette ou le ressort de mesure peut être amene lentement sur le couvercle au cours d'un mouvement de contact déterminé, ce qui fait que dans ce cas également le couvercle peut etre plus facilement amené à vibrer, après expulsion de 11 air ou du gaz tel que de l'azote, et de préférence selon sa résonance propre, de façon à déterminer par la fréquence différente s'il s'agit d'un récipient fermé de façon étanche ou dtun récipient qui n'est pas étanche. En cas d'utilisation pratique et pour améliorer le procédé de l'invention, le récipient peut etre comprimé latéralement au moment de la mesure par un dispositif presseur, de façon que dans le cas d'un récipient qui n'est pas fermé façon étanche le couvercle effectue un mouvement vers le haut. Le dispositif presseur peut être constitué par exemple par une brosse roulante, un rouleau de caoutchouc, un rouleau en tissu ou analogue, ou encore un poussoir. I1 est particulièrement avantageux que le dispositif de contrôle d'étanchéité soit disposé directement à l'arrière dtun poste de scellement ou de soudage d'une machine de remplissage et de fermeture de récipients. Grâce à cet agencement integre du dispositif, il est possible d'effectuer un contrôle absolument sur directement sur une machine de remplissage de grande capacité et comprenant plusieurs rangées de récipients disposées les unes contre les autres, pour savoir si un couvercle qui a été scellé ou soudé sur le récipient présente ou non une ouverture indésirable. Des modes de réalisation préférés de l'invention sont expliqués plus en détail dans ce qui suit, avec référence au dessin annexé dans lequel: la figure i est une vue latérale d'un machine de remplissage et de fermeture de récipients comprenant un dispositif de contrôle d'étanchéité selon l'inven*ion, la figure 2 est. une vue schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif de controle d'étanchéité, la figure 3 représente un autre mode de réalisation du dispositif de contrôle d'étanchéité, et la figure 4 représente une autre variante du dispositif de contrôle d'étanchéité. Une machine de remplissage et de fermeture de récipients représentée à la figure 1 comprend une console de commande 1 montée sur un châssis 2 de la machine. A la machine est associé un poste d'amenée de récipients 3 ou un poste-d'empilement de récipients 4 ainsi qu'un dispositif transporteur 5 à l'aide duquel les récipients 6 sont acheminés le long d'autres postes de- travail. Les récipients se présentant sous la forme de gobelets en matière plastique peuvent alors être acheminés les uns derrière les autres en une rangée ou en plusieurs rangées. Parmi les autres postes de travail figurent un dispositif de stérilisation, un poste de remplissage préalable 7, un poste de remplissage principal 8 ainsi qu'un poste de remplissage subséquent 9.A l'arrière du poste de remplissage subséquent 9 sont prévus un poste de pose de couvercles 11, un poste de scellement à chaud 12, un poste de soulèvement de gobelets 13, un poste de transmission de gobelets 14 et une bande transporteuse de sortie 15. Directement à l'arrière du poste de scellement à chaud 12 est prévu un dispositif de contrôle d'étanchéité 16 destiné au contrôle de l'étanchéité des récipients 6 munis d'un couvercle scellé sur eux. Comme il ressort des figures 1 et 2, le dispositif 16 comprend un générateur de vibrations se présentant sous la forme d'un oscillateur à basses fréquences 17 comprenant un haut-parleur 18 qui lui est relié, par exemple un haut-parleur directif au moyen duquel le couvercle 19 du récipient 6 peut être amené à vibrer selon sa résonance propre. L'émission du bruit par le haut-parleur 18 peut être éliminée progressivement par le microphone directif 10. Grâce à un dispositif presseur 20, il est possible d'évacuer l'air se trouvant, lorsqu'il s'agit d'un couvercle défectueux 19, entre ce dernier et le produit contenu dans le récipient. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Pendant le fonctionnement de la machine > les récipients 6 sont transportés au moyen du dispositif transporteur dans le sens indiqué par la flèche à la figure 2 et passent par les divers postes de travail de la machine A l'arrière du poste de scellement à chaud 12 dans lesquels le couvercles 19 sont scellés sur les récipients 6, on exerce au moyen du dispositif presseur 20 une pression d'essai sur le côté externe des couvercles 19.Le dispositif presseur 20 peut être constitué par exemple par une brosse roulante, un rouleau de caoutchouc, un rouleau de tissu ou analogue, ou encore par un poussoir, de manière que dans le cas d'un couvercle défectueux, le coussin d'air ou de gaz se trouvant entre le couvercle et le produit contenu dans le récipient puisse être évacué, pour appliquer au couvercle 19 la tension semblable à celle de la peau d'un tambour qui existe quand il s'agit d'un élément non défectueux. Tous les couvercles 19 des gobelets 6 sont amenés à vibrer, selon leur résonance propre, par l'oscillateur à basses fréquences 17 et le haut-parleur 18.Selon qu'il s'agit d'un couvercle sans défauts, c'est-à-dire tendu comme la peau d'un tambour, ou d'un couvercle défectueux, c'est-à-dire détendu, le couvercle 19 vibre selon une fréquence totalement différente, le couvercle tendu se comportant comme la peau d'un tambour alors que le couvercle détendu cliquette; En utilisant à titre d'auxiliaire le microphone directif, on dispose ce dernier sur le couvercle 19 de manière que l'influence provenant du bruit du haut-parleur soit largement éliminée. Les fréquences acoustiques mesurées pour chaque récipient sont tellement différentes quand il s'agit de récipients étanches et de récipients non étanches qu'il est facile de reconnattre au moyen d'un filtre à fréquences acoustiques les récipients absolument étanches 6 et les récipients munis d'un couvercle défectueux 19.Les récipients non étanches peuvent alors être éventuellement automatiquement écartés. A la figure 3 est représenté l'oscillateur à basses fréquences sous forme d'un vibrateur 21 dont la fréquence peut être modifiée, qui comprend un élément de mesure pouvant être passé par balayage sur le couvercle 19 et se présentant sous la forme d'une palette ou d'un ressort de mesure 22. Cette palette 22 qui est constituée en acier à ressort supporte une tête de mesure 23 reliée à un instrument de mesure de bruit et de vibrations 24. Il va de soi qu'il est prévu également dans ce cas un dispositif presseur 20, mais qui n'est pas représenté. En faisant passer la palette 22 sur le couvercle 19, ce dernier est également amené à vibrer. Le comportement du couvercle 19 est influencé par le contact direct en fractions de seconde, selon qu'il s'agit d'un couvercle défectueux, donc détendu, ou deun couvercle non dEfectueux, donc tendu, et il s'établit des fréquences d'oscillations individuelles qui peuvent être lues par l'appareil de mesure de vibrations 24 et ainsi affichées pour indiquer quel est l'état du récipient 6. Alors que dans le mode de réalisation représenté aux figures 2 et 3, le récipient 6 est acheminé par le dispositif transporteur 5, le récipient 6 de la variante de la figure 4 est disposé dans ce dispositif transporteur qui comprend à cette fin des poches 25. Dans ce cas, le ressort de mesure 2 constitué en acier à ressort, qui est toujours relié au vibrateur 21, est descendu par un vérin 26 sur le couvercle 19 du récipient 6. La venue en contact s'effectue lentement selon un mouvement de contact déterminé pour ne pas avoir d'influence sur la mesure. Il va de soi que l'Invention n' est pas limitée au mode de réalisation représenté > et qu'elle peut subir des modifications dans le cadre des reventications. C'est ainsi qu'il va de soi que la fermeture du récipient 6 peut être réalisée non seulement par un couvercle mais également par une feuille. Dans zence cas le couvercle, ou encore la feuille > peut etre constitué en des matériaux différents, tels que de la matière plastique, de l'aluminium > ou une combinaison de ces derniers. En outre, la mise en vibration du couvercle peut également être réalisée par l'intermédiaire d'autres générateurs de vibrations et de porteurs, tels qu'un laser de l'airs des ultrasons, des oscillationsf de l'énergie électrique, etc. Finalement, le mouvement d'amenée en contact qui est réalisé par le dispositif de déplacement du vibrateur 21 peut également être obtenu en soulevant le récipient 6 alors que le vibrateur reste fixe. Pour finira le récipient n'a pas besoin d'être constitué sous- forme d'un gobelet en matière plastique, et il peut également être en verres en papier ou an carton. REVENDICATIONS 1. Procédé pour contrôler 11 étanchéité de récipients fermés par un couvercle ou analogue appliqué par scellement ou par soudage, caractérisé en ce que le couvercle est amené à vibrer et que son comportement aux vibrations est mesuré. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle est amene à sa résonance propre et en ce que la frequence-des oscillations nécessaires pour obtenir ce résultat est mesurée. 3. Procédé selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que le couvercle est soumis à une pression sur son coté extérieur avant d'entre amené à vibrer ou à osciller selon sa résonance propre, et en ce que le coussin d'air ou de gaz se trouvant entre le couvercle et le produit contenu dans le récipient est ainsi au moins partiellement expulsé. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce qu'au moment de la mesure des vibrations ou de la fréquence, le récipient en matière plastique est comprimé. 5. Dispositif pour contrôler I1 étanchéité de récipients fermés au moyen d'un couvercle ou analogue appliqué par scellement ou par soudage, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'oscillations (17, 18) et un vibromètre (24). 6. Dispositif selon la revendicatdon 5, caractérisé en ce que le générateur de vibrations est constitué par un haut-parleur (lob3 excité par un oscillateur à basses fréquences (17). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le générateur de vibrations est constitué par un vibrateur (21) dont la fréquence peut être modifiée 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vibrateur (21) comprend un élément (22) pouvant être appliqué contre le couvercle (19) du récipient (6). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément est constitué par une palette en acier à ressort. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le vibrateur (21) est relié à un vérin (26) et peut etre lentement abaissé par ce dernier contre le couvercle (19) du récipient 11. Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif presseur (20) agissant contre le côté extérieur du couvercle (19). 12. Dispositif selon l'une quelconque-des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que le dispositif (16) destiné au contrôle d'étanchéité est disposé directement à l'arrière d'un poste de scellement ou de soudage (16) d'une machine de remplissage et de fermeture de récipients.