Brevet FR2570674A1 — publié le 19860328

PERFECTIONNEMENTS AUX MACHINES DE CONDITIONNEMENT DE MATIERES PULVERULENTES DANS LES SACS A VALVE A L'AIDE DE PLACEURS DE SACS La présente invention concerne des perfectionnements aux machines de conditionnenent de produits pulvérulents dans des sacs à valve. Généralement, de tels sacs ainsi équipés de valves sont disposés à plat en piles verticales ou horizontales. Pour le conditionnement automatique de produits pulvérulents il faut habituellement ouvrir la valve du sac situé en haut de pile, tenir ce sac et le déplacer valve ouverte du magasin o se trouve la pile vers un poste de remplissage et de pesée comportant un tube distributeur sur lequel ladite valve doit être enfilée. Jusqu'à présent, ces opérations ont été exécutées en appliquant, pendant toute leur durée, une succion sur le dessus du sac de début de pile au moyen de ventouses. Or, l'expérience a montré qu'un certain pourcentage de valves ne s'ouvraient pas ou incomplètement, que des sacs étaient lachés, de sorte que le fonctionnement de l'installation de conditionnement est défaillant. On s'est rendu compte que ce pourcentage quelquefois élevé de défaillances était dû en grande partie aux chocs engendrés dans la tête de manipulation des sacs par une conception trop primitive des circuits pneumatiques de commande, et par les phénomènes d'inertie des pièces mobiles constitutives de la tête de préhension des sacs. Dans le cadre général de l'invention, qui est la réduction des chocs auxquels sont soumis les sacs vides en cours de manutention, on trouve ainsi des solutions conduisant à la réduction des masses en mouvement, soit par le recours à des matériaux constitutifs plus légers que ceux employés pour la construction des têtes des machines conventionnelles, et ceci lorsque la fonction mécanique des pièces substituées le permet, soit par l'éloignement des pièces en mouvement de divers accessoires de comnande les alourdissant inutilement, et d'autres solutions consistant à donner plus de souplesse aux mouvements du mécanisme de manutention des sacs par 2 5 70674 l' emploi de systèmes électropneumatiques perfectionnés et la création de capacités-tampons sur le circuit pneumatique de commande. L'invention concerne plus précisemment une machine munie d'une pluralité de vérins pneumatiques, certains faisant partie d'un sous-ensemble mobile par rapport à la machine, caractérisée en ce que l'on élimnine les à-coups en recourant à l'une au moins des solutions suivantes: - réduction de la masse de sous-ensemble mobile en rotation et translation, -insertion de canalisations souples entre les vérins d'une part et les organes régulateurs de vitesse (étrangleurs variables et clapets anti-retour) qui sont reportés sur les parties fixes de la machine, -création d'une contrepression dans chaque phase de travail (accostage exclus) dans des vérins faisant partie du sous-ensemble mobile. L'invention vise plus spécialement une machine telle que définie ci-avant, utilisable comme placeur de sacs sur ensacheuse pour sacs à valve. Dans une telle machine, le sous-ensemble mobile est constitué par la tête de préhension de sacs. Les figures annexées font ressortir d'ailleurs les diverses caractéristiques et avantages de l'invention. Sur ces figures annexées on peut voir: 30. La figure 1 représente les six phases a, b, c, d, e, f des mouvements du mécanisme placeur de sacs. La figure 2 repésente les éléments constitutifs d'une tête de placeur- de sacs. La figure 3 représente une partie du circuit de cnmmande pneumatique du placeur de sacs. La figure 4 représente un vérin et son système de détection de position. Ainsi qu'il ressort de la figure l(a), une provision de sacs à valve vides (2) est placée sur le râtelier du magasin (1). Cette action est la seule opération effectuée manuellement, le reste du cycle se déroulant automatiquement. Sur la figure l(b) s'effectue la préhension du premier sac de la pile sous l'action du système d'extraction des sacs constitué par les râteaux supports de ventouse (3) (3') portant les ventouses télescopiques (4) (4'). Les ventouses télescopiques sont des ventouses à soufflets en matière élastomère que la demanderesse a trouvé plus avantageuses pour la fonction d'extraction des sacs du magasin que les ventouses ordinaires, car elles s'adaptent mieux aux irrégularités de planéité et de dureté apparente de la pile de sacs, et qu'au cours du transport du sac leurs possibilités d'amortissement réduisent les lâchages de sacs par chocs. Sur la figure l(c) s'effectue la prise en charge du sac par la tête. Celle-ci est basculée à l'horizontale sous l'action de l'opérateur de rotation. Les mâchoires de maintien du sac (8) se sont refermées sur le sac. Elles sont portées par les bras articulés (7), et sont constituées par des cylindres pleins (8) en matière élastomère encastrés dans des supports (17). Les ventouses (6) (6') ne sont pas encore entrées en action pour ouvrir la valve (2'). Sur la figure l(d) l'opérateur de rotation a ramené l'ensemble de la tête en position verticale, les mâchoires (8) maintenant le sac sous la tête en position verticale, les ventouses (6) (6') étant entrées en action pour ouvrir la valve (2'). Sur cette figure, on peut voir de façon simplifiée la construction de la tête de préhension constitué de deux flasques avant et arrière (14) (14'), de deux bras gauche et droit (7) et (7') sur lesquels sont fixés les supports (17) de mâchoires (8). Un mouvement de coulissement le long des colonnes (18) (18') du chariot d'application (19) provoque l'enfilement de la valve (2') du sac sur le bec de remplissage (9) de l'installation de dosage non représentée, ainsi qu'on peut le voir sur la figure l(e). Sur la figure l(f), le sac rempli est éjecté mécaniquement du bec (9) et tombe sur le réceptacle basculant (9') qui le renvoie sur une bande transporteuse (40), tandis que la tête de préhension (19,17), revenue à l'horizontale, revient chercher le sac à valve vide suivant dans la pile. La figure 2 représente avec plus de détails le nmode de construction de la tête de préhension. On y reconnait à plus grande échelle des élénments constitutifs déjà cités. Le magasin des sacs vides se trouve en (2). En (5) se trouve l'opérateur rotatif. Celui-ci est un organe hydraulique transformant un mouvement de translation en mouvement de rotation par coopération avec un système crémaillère/pignon. Calé sur l'arbre tournant (20) émergeant de (5) se trouve suspendu l'ensemble rotatif oscillant constituant la tête de préhension proprement dite. Cet ensemble comprend un vérin (10) d'avance du chariot applicateur des sacs et sa tige (10'). Le chariot coulisse sur les deux colonnes (18) (18'). La préhension des sacs s'effectue par une paire de mâchoires (8) (8') commandée à la fermeture et à l'ouverture par les vérins (11) et (11'). Ces vérins sont montés sur un ensemble de flasques (14) (14') et d'entretoises (15), (15') , (16) et (16'), assemblés de façon rigide pour former une sorte de cage, constituant la carcasse du chariot applicateur. Sur cette cage sont articulés les bras (7) et (7') et leurs prolongements (17) (17') qui servent de supports aux mâchoires (8) et (8'). Suspendu au mâma chariot applicateur, on trouve un barreau (13) porteur de ventouses (6), (6'), (6") et (6"') d'ouverture de la valve. Ces ventouses sont reliées à une source de vide non représentée et leur support, à savoir le barreau (13), monte et descend sous l'action du vérin (12). On voit que le nombre d'éléments constitutifs de la tête est élevé et que la masse suspendue effectuant des mouvements de rotation alternés autour de l'axe (20) et de translation alternés parallèlement aux colonnes (18) (18') et aux tiges des vérins (11) (11') et (12) est relativement considérable. Le caractère alterné de ces mouvements entraîne à l'endroit des points morts des à-coups engendrés par l'inertie des pièces en mouvement. Ces àcoups sont préjudiciables sur les machines de l'art antérieur à la bonne preéhension des sacs, et également à la longévité du matériel. L'un des objets de l'invention réside dans l'allègement systématique des équipages mobiles constituant la tête, en réalisant en un alliage léger tel que l'AU4G les pièces de structure de cette tête, telles que les flasques (14) et (14'), les entretoises ou goussets tels que (15) (15'), le chariot applicateur (19), les bras (7) (7') et leurs prolongements (17) (17'). Les seules pièces subsistant en acier sont les axes de rotation des bras (7), l'arbre de pivotement de la tête (20), les tourillons correspondants et d'une manière générale les pièces ayant à subir des contraintes mécaniques élevées. Une autre caractéristique de l'invention, concourant également au mnme but que les moyens ci-dessus consiste dans l'éloignement de l'ensemble des masses en mouvement de la tête des blocs étrangleurs variables/clapet anti-retour (un bloc pour chaque canalisation d'alimentation des vérins double effet) et leur report sur l'embase générale de la centrale de distribution pneumatique, ceci afin de diminuer les phénomènes d'inertie en jeu. Un avantage supplémentaire a été trouvé par la demanderesse dans le raccordement desdits blocs étrangleurs/clapet aux verins correspondants par de longues canali- sations flexibles qui introduisent des capacités tampons supplémen- taires, donnant plus de souplesse à l'installation. On peut voir sur la Figure 3 les blocs étrangleurs/clapets en (41), (41'), (42), (42'), (43), (43'), (44) et (44'). Ces blocs étrangleurs/clapets sont regroupés avec la centrale pneumatique représentée par les distributeurs à tiroirs non repérés et on conmprend l'allègement ainsi apporté à l'équipage mobile de la tête en remarquant que chaque organe est habituellement réalisé en un bloc de fonte usinée. Les liaisons par flexibles sont effectuées en aval des points A à K vers les verins correspondants opérant sur la tête (11, 11', 12 et 46) et l'opérateur rotatif (5). Enfin, la caractéristique principale de l'invention réside dans la mise en place, en opposition avec le réseau d'alimentation à pression nominale d'un réseau de contre-pression, celle-ci étant inférieure d'au plus 3 bars à la pression nominale et qui, grâce à des interventions judicieusement déclenchées dans le temps, permet un amortissement en fin de course des masses en mouvement des vérins de translation et de rotation des éléments constitutifs de la tête de 1' ensacheuse. Aux cadences habituelles de travail des ensacheuses 257 067 4- modernes, qui atteignent des valeurs comprises entre 800 et 1200 sacs/heure, les durées de cycles correspondantes sont très courtes, comprises entre 4,5 sec et 3 sec et ne s'accommodent plus des temps de réponse des accumulateurs oléo-pneumatiques, imposés par la viscosité de l'huile. Ceux-ci deviennent alors pratiquement inefficaces dans leur rôle d'amortisseurs de chocs. On a eu l'idée d'alimenter les vérins à double effet, à des moments précis de leur course aller et retour déterminés par des détecteurs inductifs en air comprimé à ces deux pressions de 5 bars et 3 bars (pression nanminale, contre-pression), alternativement sur la pleine section du vérin et sur la section différentielle de ces vérins. Il doit être entendu que ces valeurs sont données à titre indicatif et qu'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en choisissant d'autres valeurs. Dans le présent exposé la pleine section (S1) correspond à l'alésage du cylindre et la section différentielle (S2) est la section précédente, diminuée de la section de la tige du vérin. La description des mouvements du vérin (10) de translation de la tête illustre bien le principe nouveau mis en oeuvre dans l'invention. On s'appuiera sur la figure 4 pour décrire ces mouvements. On représente sur cette figure le vérin de translation, à l'exclusion de la tête et ses annexes. Le vérin (10, 10') est muni sur sa tige d'une bague métallique destinée à agir par influence en passant successivement devant les quatre détecteurs (51 à 54). Supposons qu'on parte de l'arrêt, la bague (30) se trouvant en face du détecteur (51). Une temporisation, réglable de zéro à une seconde donne l'ordre à la tête de transporter un sac sur le bec de remplissage déjà rencontré -9, sur la figure l(d)-, désactive le détecteur (52) et active (53). Les distributeurs (25)- distributeur pilote-et (26, 27), distributeurs de travail- sont en position "travail" (électroaimants excités). La pression d'air nominale émanant de. la source (21) se manifeste dans deux circuits parallèles: par l'intermédiaire du distributeur (26) elle attaque l'arrière du vérin (10) et agit sur la pleine section (Sl) de son piston, non sans avoir traversé le bloc régulateur de vitesse (45'). Ce bloc comprend classiquement un clapet anti-retour et un étrangleur variable montés en parallèle. Ici, suivant la représentation conventionnelle, le clapet fonctionne à l'état ouvert. par l'intermédiaire du distributeur (27) à travers l'économiseur (22) qui est constitué d'un limiteur de pression (23) monté en parallèle avec un clapet anti-retour (24). Cet économiseur règle à la fois la pression et la quantité de l'air admis sur la face arrière du vérin (10) et règle la puissance du freinage exercé sur le vérin en agissant sur le temps de réponse affecté au freinage. Plus la quantité d'air admise est forte, plus court est le temps de freinage, plus intense est celui-ci. On freine à l'aplomb du détecteur (53) et le mouvement se termine à petite vitesse de (53) à (54) o le vérin atteint la position de blocage avant. Le vérin (10) étant du type à amonrtissements comporte sur sa tige un épaulement qui vient obturer la sortie normale de l'air comprimé de la chambre avant pour dériver le flux de sortie vers un orifice plus petit et muni d'un pointeau permettant de régler la section de sortie et partant, la douceur de l'accostage sur les deux derniers ancm de la course. La bague se trouve alors à l'aplomb du détecteur (54) qui commute les pressions en mettant au repos les distributeurs (27) et (25) et envoie ainsi la contre-pression à l'arrière, la chambre avant étant en échappement à l'air libre. Après une temporisation réglable, qui est dans la pratique de l'ordre d'une demi seconde, le distributeur (27) passe en position de travail et envoie la pression nominale à l'avant du vérin (10). On joue alors sur la différence des sections Sl et S2 et le piston (10') recule rapidement jusqu'au pressage de la bague devant le détecteur (52) qui met alors le distributeur (26) en position de travail et envoie la contre-pression sur la face arrière Sl. Après un blocage en position arrière et une temporisation analogue à la temporisation en position de blocage arrière le mouvement peut se repéter. Le nmme principe d'emploi d'une contre-pression de freinage peut être employé à la marche d'autres vérins de translation ou mm de rotation, tel que le vérin (5). Cet organe est encore appelé "opérateur de rotation"'. Il est classiquement constitué de deux vérins reliés par une tige commune, et fonctionne en opposition par admission de fluide moteur sur les deux faces extrêmes de ses vérins. La tige commune est agencée dans sa partie centrale en crémaillère et celle-ci engrène avec un pignon, délivrant ainsi sur l'arbre de sortie (20) de ce dernier un mouvement de rotation. C'est ce mouvement de rotation qui est imprimn à la tête de préhension des sacs. En se reportant aux figures 1 (a) à 1 (f) on voit que le mouvement de rotation alternatif se décompose en deux parties: une partie ascendante 1 (d) et une partie descendante 1 (f). Les masses suspendues ont été réduites au maxiàn, comme il a été décrit ci-dessus. D'autre part, on s'est efforcé également d'équilibrer au rnmaxinm ces masses autour de l'axe (20). Mais on comprendra qu'étant donné les fonctions et natures essentiellement différentes des organes constituant la tête de préhension des sacs (vérins, pièces de structure, bras, pinces) il n'a pas été possible de pousser jusqu'au bout l'équilibrage de -l'ensemble. Ces msses provoquent donc un effet de balourd non négligeable, et il est donc compréhensible que l'on ait été conduit à étendre l'invention à ce vérin (5) opérateur de rotation en le faisant fonctionner en moteur dans sa phase de rotation ascendante [figure l(d)J et en frein dans sa phase de rotation descendante [figure l(f). On y parvient en appliquant au vérin (5) ce qui a été dit pour le vérin de transla- tion (10), en ce qui concerne l'emploi judicieux, mutatis mutandis, du système pression nominale/contre-pression. On arrive ainsi à un fonctionnement sans à-coups de la tête, ce qui est un élément primordial dans le fonctionnement du placeur de sacs. Pour rendre totale la fiabilité de la tête en question, il a été trouvé souhaitable d'ajouter une fonction remplie par le vérin (47) par ailleurs alimenté de façon conventionnelle. [Figure 2] Ce vérin (47), monté sur le bras mobile (17'), actionne un profilé (48) qui coopère avec un profilé fixe (49) monté sur le bras mobile (17) pour garantir que le plan de la valve avant ouverture par les ventouses (6) à (6"') est bien perpendiculaire au plan du sac. REVENDICATIONS - 5 1. Machine munie d'une pluralité de vérins pneumatiques, certains faisant partie d'un sous-ensemble mobile par rapport à la machine, caractérisée en ce que l'on élimine les à coups en recourant à l'une au moins des solutions suivantes: - réduction de la masse de sous-ensemble mobile en rotation et en translation. - insertion de canalisations souples entre les vérins d'une part et les organes régulateurs de vitesse (étrangleurs variables et clapets antiretour) qui sont reportés sur les parties fixes de la machine. - création d'une contre-pression dans chaque phase de travail (accostage exclus) des vérins faisant partie du sous-ensemble mobile. 2. Machine suivant la revendication 1 telle qu'un placeur de sacs sur ensacheuse pour sacs à valve caractérisée en ce que le sous ensemble mobile est constitué par la tête de préhension des sacs. 3. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 telle que la réduction des masses mobiles est obtenue par la réalisa- tion des pièces de structure en alliage léger tel que l'AU4G à l'exception des axes, tourillons et autres pièces subissant des contraintes élevées. 4. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que des canalisations souples sont insérées entre les organes régulateurs de vitesse reportés sur la partie fixe de la machine et les vérins utilisateurs d'énergie constituant la tête mobile, avec production d'un effet de capacité tampon. 5. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que l'amortissement des mouvements des vérins en fin de course aux deux points morts extrêmes est obtenu par la création d'une contre-pression sur la face opposée à la face du piston du vérin soumise à la pression "mtrice nomeinale, les deux pressions étant commutées par des détecteurs inductifs activés par une bague solidarisée avec la tige du vérin concerné, les détecteurs étant réglables en distance entre eux et agissant par l'intermédiaire de temporisations et de distributeurs à électroaimants. 6. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractéri- sée en ce que l'un des bras (17) est miuni d'un vérin qui manoeuvre une équerre coopérant avec une équerre fixe solidaire du bras (17') et qui sert au maintien de la valve du sac bien horizontale. 7. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractéri- sée en ce que le mouvement de rotation de la tête de préhension des sacs est obtenu par un opérateur rotatif jouant le rôle de moteur dans la phase ascendante du cycle et de frein dans la phase descendante. 8. Machine telle qu'un placeur de sacs sur ensacheuse pour sacs à valve caractérisée en ce qu'elle comporte un vérin (47) monté sur l'un des bras (17') et actionnant un profilé (48) qui coopère avec un profilé (49) monté sur l'autre bras (17) et fixe par rapport à ce dernier pour maintenir le plan de la valve avant son ouverture perpendiculaire au plan du sac vide tenu par les bras (17, 17').