Brevet FR2576408A1 — publié le 19860725

- 1 - La présente invention a trait à un dispositif de contrôle et de correction des dimensions transversa- les de produits en forme de bâtons, notamment pour des machines de conditionnement de produits destinés à être fumés. Ce qui est exposé dans la description qui suit en ce référant à une machine de conditionnement de ciga- rettes doit s'entendre sensiblement valable également pour une machine de conditionnement de filtres à ciga- rettes. On connaît déjà des dispositifs de contrôle des dimensions transversales de ces produits, basés sur des principes différents. Selon le brevet GB nO 888.478, un ruban ou cor- don continu de cigarette produit par une machine de con- ditionnement s'écoule à travers une chambre alimentée par de l'air à pression constante qui s'échappe vers l'exté- rieur à travers les ouvertures de passage du cordon. Evidemment en variant les dimensions transversales du cordon il y a une variation de la largeur des ouvertu- res d'échappement de l'air, et par conséquent de la va- leur de sa pression à l'intérieur de la chambre. Cette pression est par conséquent indicative instant par ins- tant de la valeur des dimensions transversales de la por- tion de cordon occupant l'intérieur de la chambre. Ce système de contrôle de type pneumatique toutefois n'est pas pourvu d'un degré de précision suffisant du fait que les valeurs de la pression mesurée à l'intérieur de cet- te chambre sont influencées de manière remarquable par la grande porosité du papier utilisé dans la production du cordon continu de cigarette et également par la vites- se d'avance dudit cordon. 2 - On connaît déjà également des dispositifs de contrôle, décrits par exemple dans la demande de brevet européen n 0057992, dans lesquels on utilise, pour le contrôle des dimensions transversales du cordon, des la- mes élastiques solidaires, par l'une de leurs extrémités, d'un support fixe et adhérentes par leur seconde extré- mité au cordon continu. Des moyens de détection des va- riations de tension des lames fournissent en sortie des signaux électriques indicatifs des dimensions de la cir- conférence du cordon, utilisables pour des opérations é- ventuelles de correction. Il est évident que dans un dispositif de ce type le glissement de ces lames sur le cordon continu peut causer son endommagement surtout quand il s'agit de machines de conditionnement de cigarettes de vitesse très élevée. En outre, la vibration de ces lames, due au glissement du cordon par rapport à celles-ci, peut donner lieu à des erreurs de détection qui entraîneraient ensuite des erreurs de correction de la circonférence du cordon. Le but de la présente invention est de mettre en oeuvre un dispositif de contrôle des dimensions trans- versales de produits destinés à être fumés, sous forme de cordons continus ou de tronçons, en mesure d'éliminer tous les inconvénients vus en se référant à l'art connu, moyennant une solution qui ne demande pas l'emploi de moyens de détection de type pneumatique ou de type mé- canique. Ledit but est atteint par la présente invention, du fait qu'elle se réfère à un dispositif de contrôle et de correction des dimensions transversales de produits en forme de batons, notamment pour des machines de condi- - 3 - tionnement de produits destinés à être fumés, comportant un plateau de formation d'un ruban ou cordon continu pour vu, depuis amont vers aval selon le sens d'avance dudit cordon, de dispositifs de guidage et de repliement d'une bande de papier autour de la matière. de remplissage du- dit cordon; un dispositif de distribution de colle desti- né à appliquer une substance adhésive sur au moins un bord longitudinal de ladite bande; des dispositifs de défini- tion des dimensions transversales dudit cordon; un disposi tif de scellage de ladite bande autour de la matière de remplissage pour la formation d'un cordon continu, carac- térisé en ce qu'il comporte, en aval dudit dispositif de scellage, au moins deux détecteurs de type optique, pré- voyant des senseurs de lumière (CCD array = système à transfert de charges) disposés par ordre linéaire et en mesure d'engendrer des signaux qui sont fonction de l'illu mination desdits senseurs et indicatifs des dimensions transversales dudit cordon selon deux différentes direc- tions espacées l'une de l'autre de manière angulaire, et des moyens de circuit, pour le traitement des signaux émis par lesdits détecteurs, destinés à commander, au moyen d'au moins un moteur pas à pas, lesdits dispositifs de dé- finition des dimensions transversales du cordon. La présente invention sera maintenant décrite à"simple titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique du dispositif se- lon la présente invention disposé le long de la ligne d'alimentation d'un cordon continu de cigarette dans une machine de conditionnement de cigarettes dont on a représenté les parties essentielles utiles dans la pré- sente description; -4 - - la figure 2 est une vue schématique, à plus grande é- chelle et en perspective, du dispositif selon la présen- te invention dont on a toutefois représenté seulement les parties les plus importantes relatives à son fonction nement; - la figure 3 est un possible schéma-bloc faisant partie du dispositif en question, de commande des moteurs qui mettent en mouvement les dispositifs de correction des dimensions transversales du cordon et contrôlés par le dispositif en question; - la figure 4 est un autre possible schéma-bloc du même type que celui représenté sur la figure 3; et - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques de face de deux possibles formes de mise en oeuvre pratique des moyens de correction des dimensions transversales du cordon à utiliser dans le dispositif en question, en alternative à ceux représentés sur la figure 2. En se référant particulièrement à la figure 1, on a globalement indiqué en 1 une machine de condition- nement de cigarettes. En 2 on a indiqué la branche infé- rieure d'une bande aspirante entourant deux rouleaux d'extrémités 3 (dont l'un seulement est visible sur la figure 1), tandis qu'on a indiqué en 4 la branche supé- rieure, coulissant sur un plateau sensiblement horizon- tal 5, d'une bande transporteuse 6 entourant deux rou- leaux d'extrémités 7 et 8 et entraînée par un rouleau 9 qui tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une mon- tre. En 10 on a indiqué une bobine, de laquelle est déroulée une bande 11 de papier à cigarettes qui est déviée par un rouleau de renvoi 12 au-dessus de la bran- che 4. Au point de confluence de la branche 4 et de la - 5 - branche 2, cette dernière déver sesur la bande 11 de papier à cigarettes un cordon continu de tabac coupé en menus brins. Selon des techniques connues par l'homme de l'art, la branche 4 se déplace sur le plateau 5 à l'intérieur d'un dispositif de guidage et de replie- ment 60 comportant une rainure qui fait prendre progres sivement à la branche 4, et par conséquent à la bande de papier 11, une forme sensiblement en "U" autour du cylindre de tabac et ensuite une forme en anneau fer- mé de manière à entourer le cylindre de tabac formant une enveloppe de papier de forme tubulaire. Le long du parcours de la branche 4 on prévoit un dispositif de distribution de colle, de type connu, indiqué globalement en 62, lequel, au moyen d'une t'uyè- re non représentée sur les figures, applique une cou- che de substance adhésive sur la face intérieure de l'un des deux bords longitudinales de la bande de papier 11. Après le dispositif de distribution de colle 62, le long du parcours de la branche 4, il y a un dispositif 13 (décrit en détail par la suite) de définition des di- mensions transversales du cordon qui vient se former par effet du repliement de la bande de papier 11 de manière à entourer le cylindre de tabac, et un dispositif de scellage 14 lequel, au moyen d'éléments chauffés élec- triquement, effectue le séchage de la substance adhé- sive et par conséquent le blocage de la bande de pa- pier 11 autour du cylindre de tabac, pour la formation d'un cordon continu de cigarette; ce cordon est indi- qué en 15 sur la figure 1 et peut être divisé en ciga- rettes individuelles par un couteau rotatif 17. Un dispositif de contrôle des dimensions trans- -6- versales du cordon 15, indiqué globalement en 18, est prévu entre le dispositif de scellage 14 et le cou- teau rotatif 17. Ce dispositif de contrôle 18 (voir les figures 1 et 2) comporte deux détecteurs du diamètre du cordon, indiqués depuis amont vers aval selon le sens d'avance de ce dernier, respectivement en 19 et 20. Ces détecteurs 19 et 20, dont le premier effectue le contrôle du diamètre du cordon 15 en direction vertica- le et le second le contrôle du diamètre du cordon 15 en direction horizontale, sont sensiblement identiques l'un à l'autre, de même que les correspondants circuits élec- triques asservis à ceux-ci. Pour cette raison dans la description qui suit on se référera à un seul de ces détecteurs et les parties correspondantes des deux dé- tecteurs seront marquées par les mêmes numéros de réfé- rence. Un corps creux respectif 21, de forme sensible ment cylindrique, peut faire partie des deux détecteurs 19 et 20; il est supporté de manière stable par l'emba- se de la machine de conditionnement et est pourvu de trous radiaux, indiqués en 22, de passage du cordon 15. A l'une des extrémités de chaque corps creux 21 est fixée une source de lumière 23,comportant, par exemple, un LED (diode à lueurs infrarouges), laquelle dirige un faisceau de lumière vers l'autre extrémité du même corps creux. Deux lentilles, indiquées en 24 et 25 sont dis- posées à l'intérieur de chaque corps creux 21, en posi- tion diamétralement opposée l'une à l'autre par rapport à la trajectoire du cordon continu 15. La lentille 24 schématise un groupe optique de déviation des rayons émis par la source de lumière -7 - suivant des lignes parallèles à l'axe du corps creux 21, tandis que la lentille 25 schématise un groupe opti que de focalisation de la lumière sur un élément photo- sensible ou senseur 26 en regard de l'extrémité du corps creux 21 opposéeà celle o il y a la source de lumière 23, et constitué par une pluralité de senseurs d'image à balayage faisant partie d'un circuit à"CCD array" de type connu. Par "CCD array" (assemblage de système à transfert de charges) on entend un dispositif pourvu de senseurs de lumière ordonnés de manière linéaire et en mesure d'engendrer des impulsions en fonction de l'il lumination desdits senseurs. A chaque opération de balayage, chacun des é- léments photosensibles qui composent le circuit à "CCD array" fournit en sortie un signal de grandeur propor- tionnelle à l'intensité de la lumière qu'il reçoit. En conséquence de cela, selon ce qui est représenté sur la figure 3, un signal A est présent à la sortie du bloc représentant l'élément photosensible 26; dans ce signal A on peut distinguer deux bandes latérales constituées par une suite d'impulsions dont la grandeur est déterminée par l'illumination directe,de la part de la source 23, des éléments photosensibles 26, et une partie centrale, constituée par des impulsions de moindre grandeur, en correspondance de la zone d'ombre que le cordon de ci- garette projette sur le bloc d'éléments photosensibles. Le signal A en sortie-du bloc 26 est inversé et comparé avec un signal de seuil de valeur déterminée- dans le comparateur 27, lequel fournit en sortie un si- gnal B constitué par une suite d'impulsions rectangu- laires en.correspondance de ladite partie centrale et nul en correspondance desdites bandes latérales. - 8 - Le nombre de ces impulsions rectangulaires, qui sont comptées par un compteur 28, est indicatif de la grandeur de ladite zone d'ombre et en définitive de la dimension du diamètre 0' du cordon continu de ciga- rette mesuré dans la zone des détecteurs 19 et 20. Le bloc de circuit 29, auquel confluent les lignes de sortie des blocs 26 des détecteurs 19 et 20, s'occupe du traitement desdits signaux de la manière sui- vante. Selon la solution indiquée au schéma de la figure 3, le bloc de circuit 29 comporte un bloc 30 à la sortie duquel est présent un signal déterminé, fonc- tion du diamètre théoriqueOducordon en cours de produc tion. Ce signal est envoyé à l'une des entrées de deux blocs de circuit de comparaison 31, 32 à deux entrées; à l'autre entrée des blocs 31, 32 est envoyé le signal en sortie des compteurs 28 qui aboutissent respective- ment aux détecteurs 19 et 20. Chaque bloc 31, 32, en function de la compa- raison des signaux en entrée, émet un signal de sortie en mesure d'actionner un respectif moteur pas à pas 33, 34 de manière qu'on a les étapes suivantes: a) rotation de l'arbre du moteur dans le sens des ai- guilles d'une montre en cas de 0' > 0; b) pas d'actionnement du moteur si 0' = 0; c) rotation de l'arbre moteur dans' le sens inverse des aiguilles d'une montre en cas de 0' En se référant à la figure 2, considérons que le dispositif 13 de définition des dimensions transver- sales du cordon 15 comporte deux coquilles 38, 38' à travers lesquelles passele cordon 15 en cours de forma- tion dans la machine. Ces coquilles sont disposées l'une derrière l'autre et se composent de deux parties en re- gard qui peuvent être ouvertes; dans la coquille 38 les deux parties sont en regard l'une de l'autre selon un plan horizontal, tandis que dans la coquille 38' elles sont en regard l'une de l'autre selon un plan vertical. La partie fixe de chacune de ces coquilles 38, 38', in- diquée en 37, est supportée par le corps du dispositif 13, tandis que la partie mobile de chacune de ces co- quilles 38, 38', indiquée en 37', est montée sur un pivot 137 parallèle à l'axe du cordon 15 et fixé au corps du dispositif 13. Une tige 36 guidée de manière coulissante à l'intérieur du corps du dispositif 13 est reliée à cha- que partie mobile 37'. Les extrémités libres des tiges 36 agissent sur la voie de roulement de respectives ca- mes 35, dont l'une est emboîtée sur l'arbre d'un moteur pas à pas 33 et l'autre sur l'arbre d'un moteur pas à pas 34. Il est évident qu'en fonction de la rotation de l'arbre des moteurs 33 et 34 dans un sens ou dans l'autre, les cames 35 causeront de petits déplacements angulaires, en ouverture ou en fermeture, des deux moi- tiés formant les coquilles 38, 38'; en conséquence de cela le cordon 15, aura unesection de passage plus grande ou plus petite, ce qui entraînera une diminution ou une augmentation de sa section en fonction de la correction due à la lecture de la valeur du diamètre du cordon 15 en sortie de la machine, effectuée par les détecteurs 19, 20. Dans ce cas il y a donc une correction consé- quente à des lectures linéaires de "deux diamètres", qui peuvent être définis horizontal et vertical, du cordon - 10 - en sortie de la machine. Selon la solution illustrée sur la figure 4 on obtient une correction de la section du cordon 15 en sor- tie de la machine en utilisant un seul moteur pas à pas 39 et sur la base. d'un signal émis par un bloc 40 en fonction de la valeur de l'aire théorique S prédétermi- née du cordon 15. Dans le cas représenté sur la figure 4 les si- gnaux en sortie des compteurs 28 sont envoyés à un bloc 41 (par example un multiplicateur mathématique d e type "CHIP") en mesure de traiter les signaux en entrée se référant à la détection du diamètre du cordon 15 dans les zones.de contrôle des détecteurs 19 et 20, en vue de donner un signal en sortie qui est fonction de la section S' du cordon 15 calculée sur la base des signaux émis par les compteurs 28. Le signal en sortie du bloc et celui en sortie du bloc 41 sont envoyés à un bloc de circuit de comparaison 42 à deux entrées, en mesure d'émettre un signal de sortie de mise en marche du moteur 39 de manière à avoir les étapes suivantes: a') rotation de l'arbre du moteur dans le sens des ai- guilles d'une montre en cas de S') S; b') pas d'actionnement du moteur si S' = S;. c') rotation de l'arbre du moteur dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en cas de S' du cordon 15 peut comporter une seule coquille 43 (figu- re 5) ou 44 (figure 6) en mesure d'effectuer les correc- tions nécessaires de la manière suivante. Selon la figure 5 la coquille 43 est formée de quatre portions opposées deux par deux 43a, chacune - 11 - pourvue d'une tringle 43' guidée de manière coulissante dans un logement ménagé sur la paroi intérieure d'une bride à cloche 45 fixée au corps du dispositif 13. La bride 45 sert également d'appui à une couronne 46 pour- vue d'un secteur 46a à dents hélicoïdales, dans lesquel- les engrène une vis sans fin 47 emboîtée sur l'arbre 49 du moteur pas à pas 39. Une série de quatre rainures 48 est ménagée sur un côté de la couronne 46; ces rainu- res s'étendent selon une direction inclinée par rapport à la directrice de mouvement des tringles 43' lesquelles constituent, par leurs extrémités libres, des moyens d'en gagement coulissants dans les rainures 48 elles-mêmes. Il est évident qu'en fonction du sens de rota- tion de la couronne 46 qui résulte de la rotation de l'arbre moteur.49 dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse, il y aura un coulissement des tringles 43' dans leurs logements respectifs en sens ra- dial à la coquille 43, ce qui entraînera le rapprochement ou l'écartement réciproque des portions 43a et donc la variation de la section de passage du cordon 15 en cours de formation. Selon ce qui est illustré sur la figure 6, la coquille 44 peut être du type à diaphragme à ouverture variable, comportant une série dé secteurs 44a articu- lés en 61 à une première bague fixée au corps du dis- positif 13. Ces secteurs 44a sont pourvus d'une saillie formée d'un petit pivot 50 destiné à s'insérer dans une rainure correspondante 51 ménagée sur une deuxième ba- gue (non visible) disposée en regard de la première et montée avec possibilité de tourner sur une bride annu- laire également fixée au corps du dispositif 13. Cette deuxième bague peut être pourvue d'un 12 - secteur périphérique à dents hélicoïdales en correspon- dance d'une zone ouverte de la bride annulaire, de ma- nière à engrener avec une vis sans fin qui, comme dans le cas représenté sur la figure 5, peut être emboîtée sur l'arbre du moteur pas à pas 39. Egalement dans ce cas, en fonction du sens de rotation de l'arbre moteur 49 il y aura une rotation des secteurs 44a vers l'intérieur ou vers l'extérieur de la coquille 44, ce qui entraînera une variation de la sec- tion de passage du cordon 15 en cours de formation. - 13 - R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif de contr8le et de correction des dimensions transversales de produits en forme de bâtons, notamment pour des machines de conditionnement de pro- duits destinés à être fumés comportant un plateau (5) de formation d'un ruban ou cordon continu (15), pourvu, depuis amont vers aval selon le sens d'avance dudit cor- don (15), de dispositifs de guidage et de repliement (60) d'une bande de papier (11) autour de la matière de rem- plissage dudit cordon (15); un dispositif de distribution de colle (62) destiné à appliquer une substance adhésive sur au moins un bord longitudinal de ladite bande (11); des dispositifs de définition (13) des dimensions trans- versales du cordon (15); un dispositif de scellage (14) de ladite bande (11) autour de la matière de remplissage pour la formation d'un cordon continu (15), caractérisé en ce qu'il comporte, en aval dudit dispositif de scella- ge (14), au moins deux détecteurs de type optique (19, 20), prévoyant des senseurs de lumière (26) (CCD array = systè- me à transfert de charges) disposés par ordre linéaire et en mesure d'engendrer des signaux qui sont fonction de l'illumination desdits senseurs (26) et indicatifs des dimensions transversales dudit cordon (15) selon deux différentes directions espacées l'une de l'autre de ma- nière angulaire, et des moyens de circuit (29) pour le traitement des signaux émis par les détecteurs(19,20)desti nés à commander, au moyen d'au moins un moteur pas à pas (33, 34; 39), lesdits dispositifs de définition (13) des dimensions transversales du cordon (15). 2. Dispositif de contr8le et de correction selon la revendication 1, dans lequel lesdits dispositifs de définition (13) des dimensions transversales du cordon - 14 - (15) sont du type comportant une coquille (38, 38') for- mée de deux parties opposées entre lesquelles s'écoule le cordon (15) en cours de formation, dont l'une est fixée au plateau (5) et l'autre est mobile par rapport à la première, caractérisé en ce qu'il prévoit au moins deux conquilles (38, 38'), disposées l'une derrière l'autre, dont les parties respectives (37, 37') se trou- vent en regard dans un plan respectivement vertical et horizontal, ladite partie mobile (37') de chaque coquil- le (38, 38') étant montée sur un axe (137) parallèle à l'axe dudit cordon (15) et pouvant être réglée par rapport à ladite partie fixe (37) au moyen d'une came emboîtée sur l'axe d'un correspondant moteur pas à pas (33, 34). 3. Dispositif de contr8le et de correction selon la revendication 1, dans lequel lesdits dispositifs de définition (13) des dimensions transversales du cordon (15) sont du type comportant une coquille à l'intérieur de laquelle s'écoule le cordon (15) en cours de forma- tion, caractérisé en ce que ladite coquille (43) est formée de quatre portions (43a), opposées deux par deux et mobiles linéairement, dans les deux sens, en direc- tion radiale au corps de la coquille (43)au moyen d'une bride (45) supportée à rotation par le corps du dispo- sitif etreliée de manière cinématique à l'arbre d'un moteur pas à pas (39) , ladite bride (45) étant pourvue d'une série de rainures (48) s'étendant selon une di- rection inclinée par rapport à la direction radiale de mouvement desdites portions (43a), dans lesquelles cou- lissent des moyens d'engagement (43') reliés auxdites portions (43a), le moteur pas à pas (39) étant connecté aux deux détecteurs (19, 20) de type optique par lesdits - 15 - moyens de circuit (29). 4. Dispositif de contr8le et de correction selon la revendication 1, dans lequel lesdits dispositifs de définition (13) des dimensions transversales du cordon (15) sont du type comportant une coquille à l'intérieur de laquelle s'écoule le cordon (15) en cours de forma- tion, caractérisé en ce que ladite coquille (44) est du type à diaphragme à ouverture variable, comportant une série de secteurs (44a) espacés l'un de l'autre de la même distance angulaire, articulés sur une première bague fixée au corps du dispositifs et pourvus d'une saillie (50) destinée à s'engager dans une rainure cor- respondante (51) qui s'étend selon une direction non concentrique à ladite coquille (44), ménagée dans une deuxième bague en regard de la première et montée sur une bride annulaire également fixée au corps du dispo- sitif (13), ladite deuxième bague étant reliée de ma- nière cinématique à l'arbre (49) d'un moteur pas à pas (39) à son tour connecté aux deux détecteurs (19, 20) de type optique par lesdits moyens de circuit (29). 5. Dispositif de contrôle et de correction se- lon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que les- dits moyens de circuit (29) comportent un élément (30) générateur d'un signal indicatif du diamètre théorique du cordon (15) en cours de production et, relativement à chaque détecteur (19, 20), un bloc de comparaison (31, 32) auquel aboutissent, en entrée, la sortie du- dit élément générateur (30) et la sortie dudit détec- teur (19, 20) et qui émet en sortie un signal d'ac- tionnement du correspondant moteur pas à pas (33, 34). 6. Dispositif de contrôle et de correction selon la revendication 1, ou bien la revendication 3 ou 4, ca - 16 - ractérisé en ce que lesdits moyens de circuit (29) com- portent un élément (40) générateur d'un signal indica- tif de l'aire théorique du cordon (15) en cours de pro- duction, et un élément (41) de traitement des signaux émis par lesdits détecteurs (19, 20) de type optique et d'émission d'un signal indicatif de la section du cordon (15) calculée sur la base de ces signaux; et un bloc de comparaison (42) auquel aboutissent, en entrée, la sortie de l'élément générateur (40) et la sortie de l'élément de traitement (41) et qui émet en sortie un signal d'actionnement dudit moteur pas à pas (39). 7. Dispositif de contr6le et de correction selon l'u n e quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacun desdits détecteurs (19, 20) comporte, aux deux côtés diamétralement opposés par rapport audit cordon (15), un groupe optique (24) de déviation selon des lignes parallèles entre elles, des rayons émis par une source de lumière (23) et un groupe optique de fo- calisation (25) desdits rayons sur lesdits senseurs (26).