Brevet FR2575406A1 — publié le 19860704

La présente invention a pdur objet une machine pour la fabrication de bouteilles en matière plastique. Plus précisément, l'invention se rapporte aux machines destinées à poser des éléments stabilisateurs, en forme de coupelle, sur le fond des bouteilles en matière plastique destinées a contenir des boissons carbonatées en particulier, et qui sont obtenues par étirage-soufflage. Pour des raisons de tenue aux pressions internes auxquelles elles sont soumises, ces bouteilles sont généralement dotées d'un fond sensiblement hémisphérique obtenu au moment du soufflage de la bouteille. La configuration d'un tel fond ne permet pas à la bouteille de se maintenir en appui vertical sur une surface plane, par exemple sur une table, sans artifice de stabilisation. De plus, ce type de fond est relativement plus vulné- - rable aux chocs qu'un fond plat ou présentant une couronne d'appui circulaire. Pour remédier à ces inconvénients, ces bouteilles sont complétées par des éléments de stabilisation et de renforcement externes rapportés, constitués notamment par des coupelles, épousant à l'intérieuren partie ou en totalité, le profil extérieur du fond de la bouteille, la réunion des deux éléments étant obtenue par emboîtement et compression axiale. A l'extérieur, la coupelle comporte un fond plat ou annulaire, du type dont sont pourvues les bouteilles monolithiques d'usage classique. On obtient ainsi une bouteille à structure composite, présentant à la fois les qualités requises pour le conditionnement des boissons carbonatées et les avantages de toute autre bouteille à structure monolithique sur le plan de la stabilité. Lors de l'emboîtement de la coupelle sur le fond hémi- sphérique des bouteilles légères, il importe que le corps de ces dernières soit rigidifié afin qu'il ne se déforme sous l'effet des compressions axiales auxquelles il est soumis, sans cette précaution, le corps de la bouteille se déformerait avec pour effet la mise au rebut de cette dernière. La méthode la plus couramment utilisée pour rigidifier le corps de la bouteille, lors de l'assemblage de la coupelle avec la bouteille, consiste à pressuriser l'intérieur de cette dernière au moyen d'un gaz, de l'air aseptique par exemple,que l'on insuffle par le goulot de la bouteille. Par ailleurs, lorsque l'assemblage est terminé, l'in- térieur de labouteille est remis en équilibre avec la pression atmosphérique, puis la bouteille est évacuée vers un poste de contrôle o elle est de nouveau soumise à une mise sous pression pour y subir un test d'étanchéité. Cette manière de procéder a pour inconvénient de néces- siter une reprise des bouteilles pour l'opération de contrôle d'étanchéité, ce qui augmente le coût des installations et diminue les cadences de production des bouteilles. La machine perfectionnée a pour but de remédier Aà ces inconvénients. Conformément à la présente invention, la machine comprend des moyens pour effectuer un test d'étanchéité des bouteilles par pressurisation interne au moyen d'un gaz assurant une rigidifi- cation du corps des bouteilles qui permet en même temps d'utiliser des moyens pour la pose d'une coupelle sur ledit corps par embot- tement axial. Le dispositif suivant l'invention permet de supprimer le poste de contrôle d'étanchéité situé en aval de la machine à poser les coupelles sur les bouteilles. Ceci permet d'améliorer les cadences de production de la machine à poser les coupelles de stabilisation sur les fonds de bouteilles, de simplifier les installations nécessaires à l'exécution des taches précitées, et de réduire ainsi les coûts des équipements de telles installations. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe partielle d'une machine pour la fabrication de bouteilles suivant l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation d'une partie de la machine avant la mise sous pression de la bouteille et la mise en place de la coupelle; - la figure 3 est une vue en élévation de la même vue qu'à la figure 2, la bouteille étant mise sous pression et la coupelle étant engagée sur le fond; - la figure 4 est une vue en élévation à échelle agrandie du bouchon monté sur la bouteille; - la figure 5 est une vue en plan des moyens de transfert des bouteilles et des coupelles; - la figure 6 est une vue schématique développée montrant les différentes phases du déplacement des bouteilles et des coupelles; et - la figure 7 est une vue schématique du circuit pneuma- tique de mise sous pression d'une bouteille pour le test d'étanchéité. A la figure 1, on a représenté une machine pour la fabrication de bouteilles qui comprend une table rotative 1 de travail, constituée de deux plateaux jumelés 6, 7 superposés, et sur laquelle s'effectue l'emboîtement des coupelles sur les fonds de bouteilles ainsi que, selon l'invention, le test d'étanchéité de ces dernières. La table rotative 1 qui est solidaire d'un arbre creux 2, d'axe XX, tourillonne verticalement et coaxialement autour d'un arbre central 3 présentant un canal interne C et qui est solidaire d'un chassis 4 de la machine, ladite table étant actionnée en rotation par l'arbre creux 2 sur lequel est fixée une poulie 5 ou un engrenage de transmission à un organe moteur. La table rotative 1 comporte un plateau inférieur 7 qui est fixé sur l'arbre creux 2 et qui supporte au moyen d'entretoises 8 un plateau supérieur 6 disposé autour de l'arbre 2, de telle sorte que les plateaux 6 et 7 qui sont solidaires en rotation soient disposés parallèlement et concentriquement autour de l'axe XX. Comme représenté aux figures 1 à 4, le plateau supérieur 6 est constitué d'une plaque circulaire munie d'encoches latérales 9 réparties régulièrement à sa périphérie et destinées à recevoir chacune le col 10 d'une bouteille 11. Dans ce but (Fig 4), chaque encoche 9 présente une ouverture de largeur L légèrement supérieure au diamètre extérieur du col de la bouteille 11, mais légèrement inférieure au diamètre extérieur D d'une collerette 12 prévue à la partie supérieure du col de la bouteille 11. Grace à cette configuration, chaque encoche 9 peut recevoir latéralement, suivant le sens de la flèche F1, le col 10 d'une bouteille 11, d'axe de révolution YY, et de maintenir celle-ci en sustentation comme il est représenté aux figures 1 à 4, ladite collerette 12 venant en appui contre la face supérieure 13 du plateau supérieur 6. Au droit de chaque encoche 9, entre le fond de ces dernières et l'axe XX de la table rotative 1, la face supérieure 13 du-plateau supérieur 6 est munie de dispositifs d'alimentation en fluide pneumatique 14, assuranten temps opportun, l'obturation et la mise sous presssion provisoire des bouteilles 11 maintenues en sustentation par leur collerette 12 sur la face supérieure 13 du plateau supérieur 6. Chaque dispositif pneumatique 14 (Fig 2 et 3) est composé d'une coulisse 15 fixée rigidement et perpendiculairement par l'une de ses extrémités 16 au plateau supérieur 6, à proximité du fond d'une encoche 9 et entre celui-ci et l'axe XX. L'autre extrémité 17 de la coulisse 15 est fixée de la même manière que précédemment au carter 18 d'une tourelle 19 (Fig 1, 2 et 3) supportant, en son centre, un joint tournant 20 pour l'alimentation en air comprimé aseptisé du dispositif pneumatique 14 et un-collecteur tournant 21 pour la sortie des informations électriques provenant du même dispositif. Les autres particularités de la tourelle 19 seront décrites ultérieurement. Chaque coulisse 15 est équipée d'un coulisseau 22 servant de guide à une tige d'obturation 23 présentant un canal interne 24 (Fig 4), l'axe de révolution de la tige d'obturation 23 prolongeant l'axe YY d'une bouteille 11 maintenue en sustentation dans une encoche 9. En d'autres termes, les tiges d'obturation 23 sont disposées concentriquement autour de l'axe XX, sur le plan circon- férentiel et radial de la même manière que les encoches 9 du plateau supérieur 6, leur axe de révolution étant mis en coïncidence avec le centre de ces dernières. L'extrémité supérieure de-la tige d'obturation 23 comporte un raccordement 25 pour l'alimentation de son canal interne 24 en air comprimé aseptisé, tandis que son extrémité inférieure est munie d'un obturateur 26 en matériau déformable assurant l'étanchéité entre celui-ci et l'embouchure 27 d'une bouteille 11, lorsque le coulis- seau 22 est suffisamment abaissé sur le goulot de la bouteille pour assurer cette fonction. La configuration de l'obturateur 26 peut être, par exemple, du type tronconique prenant appui par ses génératrices extérieures obliques contre l'angle vif interne de l'embouchure 27 cylindrique d'une bouteille 11. L'obturateur 26 peut 8tre aussi du type plan, sa surface plane,toujours en matière déformable, venant s'appliquer contre l'embouchure 27 de la bouteille 11 d'une façon perpendiculaire à l'axe YY de celle-ci. Bien entendu, il est possible d'utiliser d'autres types d'obturateurs connus. Le coulisseau 22 présente à l'arrière un prolongement sur lequel est monté rotatif un galet 33 coopérant avec le bord profilé 34 d'une came circulaire 35 fixée sur un plateau 36 soli- daire de l'extrémité supérieure de l'arbre central 3. (Fig 1,2, 3). Le coulisseau 22 est repoussé vers le bas ainsi que le galet 33 sur la came 35 par un ressort hélicotdal 30 qui est monté autour de la coulisse 15 et en appui sur le carter 18. Toutefois, le galet 33 perd légèrement contact avec la came 35 lors de l'obturation de la bouteille. Sur le plateau 36, il est prévu un bossage de commande 37 permettant d'actionner un levier 38 d'une vanne 39 fixée à la partie inférieure du coulisseau 22 et qui commande un distributeur à trois voies 65 (Fig 7) qui est relié d'un côté à une source de gaz sous pression aseptisé et dont le niveau de pression est régulé par un conduit 66 et de l'autre côté par un conduit 67 au canal interne 24 de la tige d'obturation 23 pour la mise en pression de la bouteille et son maintien sous pression pendant le test d'étanchéité. Sur le conduit 67 est branché un conduit 68 sur lequel est montée une vanne 39 bis de mise à l'air libre par un conduit 69. La vanne 39 bis est montée à la partie supérieure du coulisseau 22 et sa tige de commande est actionnée par-un bossage37bis solidaire du plateau fixe 36. Sur le carter 18 de la tourelle 19 est monté un joint tournant 20 et un collecteur 21 pour la liaison des manostats 54 qui sont fixés sur la plaque 18 avec les circuits d'alimentation. Chaque manostat 54 (Fig 7) est relié par un conduit 70 au conduit 67 aboutissant à la bouteille 11 et par un conduit 71 à une source de gaz sous pression qui alimente également la vanne 39. Le manostat 54 a pour objet de détecter toute chute de pression éventuelle survenant dans le corps de la bouteille 11 lors de sa rigidification par pressurisation, c'est-à-dire pendant la période o l'on emboîte une coupelle 47 sur un fond de bouteille 11. Le distributeur commandé par la vanne 39 assure le remplissage en gaz de la bouteille et,lorsque la pression pour le test d'étanchéité est atteinte, le manostat 54 actionne le distri- buteur 65 pour couper l'admission et isoler la bouteille en la maintenant sous pression le plus longtemps possible pour détecter une fuite. Ensuite, le bossage 37 bis venant en contact avec la vanne 39 bis, la bouteille est mise à l'air libre. En cas de non étanchéité de la bouteille, le manostat 54 envoie une information à un automate qui commande la machine pour que celui-ci donne une instruction de rebut de la bouteille. L'ins- truction de rebut se traduit par l'émission d'un signal électrique qui excite un moyen de commande d'un vérin 55 (Fig 5) actionnant un aiguillage 56 et permettant de dévier la bouteille défectueuse (aiguillage en trait mixte) hors du circuit des bouteilles saines (aiguillage en trait plein). Le circuit des bouteilles saines est constitué d'un évacuateur circulaire 58 (Fig 5), présentant des encoches périphé- riques 59, coopérant tangentiellement avec les encoches 9 du plateau 6 de la table rotative et tournant dans le sens de la flèche F6 comme représenté à la figure 5. Le plateau inférieur 7, qui est solidaire de l'arbre central tournant 2, est un plateau circulaire relié parallèlement au plateau supérieur 6 par des entretoises 8 et il est pourvu à sa périphérie de trous de guidage 40 dont l'axe de révolution est parallèle à l'axe XX et se trouve dans le prolongement de l'axe YY des bouteilles 11 lorsque celles-ci sont suspendues dans leur encoche 9. Chaque trou de guidage 40 assure le passage d'un poussoir 41 actionné selon l'axe YY par un galet de manoeuvre 42 en appui contre le bord d'une came circulaire 44 (Fig 1, 2, 3 et 6) disposée concentriquement autour de l'axe XX et fixée sur le chassis 4. L'extrémité du poussoir 41 opposée au galet de manoeuvre 42 est munie d'un godet 45 à fond 46 qui est destiné à recevoir une coupelle 47 destinée à âtre emboîtée sur des fonds de bouteille 11. La coupelle 47 peut être assemblée sur la bouteille par encollage ou tout autre moyen connu, par exemple dans le cas présent, les coupelles sont enduites de colle intérieurement sur les parois en contact avec la bouteille. Le fond 46 de chaque godet 45 reçoit une plaque d'appui 49 pour les coupelles 47 qui est munie de pieds 48 traversant le fond 46 par des orifices prévus dans celui-ci, lesdits pieds 48 venant en appui contre la face supérieure du plateau 7. Cette disposition permet d'obtenir un mouvement relatif entre la plaque d'appui 49 et le fond 46 du godet 45. La longueur des pieds 48 est calculée pour que la plaque d'appui 49 atteigne sensiblement le bord supérieur 50 du godet 45 lorsque le galet 42 est à sa position la plus basse dans la came circulaire 44. Dans cette condition, la plaque d'appui 49 peut être débarrassée éventuellement de toute coupelle 47 ou bouteille 11 indésirable, juste avant le dépôt d'une nouvelle coupelle 47 dans le godet 45 au moyen d'un organe d'éjection 51 (Fig 5 et 6) solidaire du châssis 4. A cet effet, l'organe d'éjection 51 est placé légèrement au-dessus de la plaque d'appui 49. Sur le plan radial de la table rotative 1, l'organe d'éjection 51 est implanté au-dessus de la trajectoire des godets 45, juste avant le point d'arrivée et de dépôt des coupelles 47 neuves à l'intérieur des godets 45, c'est-à-dire à l'endroit o les plaques d'appui 49 sont à leur position la plus basse. La machine fonctionne de la manière suivante. Comme représenté à la figure 5, les coupelles 47 sont transportées l'une contre l'autre et en appui par leur fond sur un convoyeur 60 se déplaçant suivant la flèche F2 en direction d'une roue étoilée 61 présentant des encoches 62 et qui tourne dans le sens d'une flèche F3 en synchronisme avec le plateau inférieur 7 (Fig 1 à 3), ce dernier tournant suivant le sens d'une flèche F4. Le profil dés dents de la roue étoilée 61 est conçu pour que les coupelles 47 viennent s'emboîter, en se séparant, dans les encoches 62, l'espace compris entre chacune de ces encoches 62 étant prévu pour imposer un espacement, entre chaque coupelle, compatible avec l'espace compris entre chaque godet 45 du plateau inférieur 7 de la table rotative 1. Sur le plan horizontal, la roue étoilée 61 surplombe légèrement le niveau supérieur des godets 45, tandis que sur le plan 35 vertical, au voisinage du point de tangence de la roue étoilée 61 et du plateau inférieur 7, la position des' encoches 62 coïincide avec celle des godets 45 du plateau inférieur 7, de telle sorte qu'à cet endroit les coupelles se succédant puissent tomber une à une dans chacun des godets 45 du plateau inférieur 7. Tandis que les coupelles poursuivent leur cheminement suivant F2, F3 et F4, les bouteilles 11 à équiper de coupelles 47 sont amenées sur le plateau supérieur 6 par un convoyeur 63, à préhenseurs 64 permettant de saisir et maintenir les bouteilles, par leur col, verticalement pendant leur transfert vers le plateau supérieur 6, suivant F5. Sur le plan horizontal, le niveau du convoyeur circulaire 63 est tel que le niveau inférieur des colle- rettes 12 des bouteilles manutentionnées par les préhenseurs 64 se' situe légèrement au-dessus du plateau supérieur qu'il tangente avec un léger recouvrement, le col 10 des bouteilles pouvant ainsi être engagé latéralement dans les encoches 9 du plateau supérieur 6 avec leur collerette 12 en appui sur la face supérieure de ce dernier. La compréhension du cycle d'emboîtement d'une coupelle 47 sur un fond de bouteille 11 sera facilitée en se reportant plus particulièrement à la figure 6 qui illustre dans le temps les phases successives de cette opération en fonction de la position de la table rotative 1, du profil des cames 35 et 44 circulaires, repré- sentées linéairement pour l'explication (suivi d'un seul poste de la table rotative 1). Au temps Tl, le godet 45 est dans sa position la plus basse, tandis que la plaque d'appui 49 dépasse légèrement le bord supérieur du godet du fait que les pieds 48 prennent appui sur la face supérieure du plateau supérieur 7. Une coupelle 47 est alors posée sur la plaque d'appui 49 suivant le mode sus-indiqué dès le passage de la plaque d'appui 49 sous la came d'éjection 51 (éjection éventuelle de coupelle ou bouteille non évacuée du cycle précédent). Il n'y a pas encore de bouteille dans l'encoche 9 correspondante du plateau supérieur 6, le galet 33 est dans sa position la plus haute et les vannes 39 et 39 bis sont en position de fermeture. Au temps T2, le galet 42 s'engage sur le seuil de la rampe montante 43 de la came 44 en faisant monter ainsi le godet 45 par rapport au plateau supérieur 6 suivant le sens d'une flèche 7. Les pieds 48 sont toujours en appui sur le plateau supérieur 6 et la plaque d'appui 49 occupe toujours la même position, d'o il résulte un début d'emboîtement progressif de la coupelle 47 dans le godet 45. Il n'y a toujours pas de bouteille dans l'encoche 9 correspondante et le galet 33 est toujours dans sa position la plus haute. Au temps T3, une bouteille 11 est d'abord engagée dans l'encoche 9 correspondante, mais l'obturateur 26 du dispositif pneumatique 14 est encore en position haute grace au galet 33 qui est dans sa position la plus haute sur la rampe 34 de la came 35, tandis que la vanne 39 est fermée et que le distributeur 65 est dans sa position neutre. Le galet 42 continue sa montée sur la rampe 43, la coupelle 47 est à moitié emboîtée dans le godet 45, les pieds 48 ne sont plus en appui sur le plateau inférieur 7. Au temps T4, le galet 33 descend entrainant le coulis- seau 22 suivant une flèche F8, vers sa position la plus basse, et l'obturation de la bouteille 11, par l'obturateur 26. Au cours de cette phase, le ressort 30 s'est détendu progressivement entrainant ainsi une obturation progressive et souple de la bouteille. Au temps T5, la vanne 39 commandée par son levier 38 au passage du bossage 37 est en position d'ouverture et elle actionne par le conduit 72 le distributeur 65 qui met en communication le conduit 66 relié à la source de gaz comprimé avec le conduit 67 relié à l'intérieur de la bouteille 11. Le godet 45 atteint sa position la plus haute et la coupelle 47 s'embolte sur le fond de la bouteille 11. Au temps T6, lorsque la pression souhaitée à l'intérieur de la bouteille est atteinte, le manostat 54 commande le distri- buteur 65 pour isoler la bouteille du réseau d'air comprimé pendant toute la période du test d'étanchéité en interrompant la liaison entre les conduits 66 et 67. Le galet 33 est dans sa position la plus basse tandis que le galet 42 est dans sa position la plus haute (début de palier). Au temps T7, le test d'étanchéité de la bouteille se poursuit, les galets 33 et 42 se déplaçant sur les paliers de leur came respective. A la fin du test, si la bouteille n'est pas étanche, une information est envoyée àtun automate qui actionne l'aiguillage 56 pour dévier la bouteille défectueuse vers le circuit des rebuts, comme il a été décrit précédemment. Au temps T8, suivant un processus inverse, l'intérieur de la bouteille 11 est mis à l'atmosphère par l'intermédiaire de la vanne 39 bis qui est actionnée par le bossage 37 bis. Le galet 33 sur sa rampe 34 fait remonter le coulisseau 22 et successivement l'obturateur 26, suivant le sens de la flèche F9, tandis que le galet 42 sur sa rampe 43 (position T9) fait descendre le godet 45 suivant le sens d'une flèche F10, jusqu'à ce que le fond de la bouteille complétée par sa coupelle soit dégagé entièrement du godet 45 (position T10). La bouteille continue ainsi sa trajectoire sur le plateau supérieur jusqu'à l'aiguillage 56 coulissant (représenté à la figure 5) o elle sera automatiquement dirigée soit vers l'évacuateur circulaire 58, si elle satisfait au test d'étanchéité, soit vers un circuit de rebut, dans le cas inverse. En aval de l'aiguillage 56, la came d'éjection 51 débarrasse la plaque d'appui 49 de toute coupelle qui n'aurait pas été évacuée pour des raisons de malformation ou de mauvais collage. Ensuite, le cycle de contrôle d'étanchéité d'une bouteille et de mise en place d'une coupelle sur une bouteille continue. Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine pour la fabrication de bouteilles en matière plastique dont le fond est muni d'un élément stabilisateur en forme de coupelle, caractérisée en ce que la machine comprend des moyens pour effectuer un test d'étanchéité des bouteilles (11) par pressu- risation interne au moyen d'un gaz assurant une rigidification du corps des bouteilles (11) qui permet en même temps d'utiliser des moyens pour la pose d'une coupelle(47)sur ledit corps par emboîtement axial. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour effectuer le test d'étanchéité sont constitués par un obturateur (26) portant un conduit (24) relié sélectivement à une source de gaz sous pression et à l'atmosphère, ledit obtu- rateur (26) étant amené sur le goulot de la bouteille (11) par des moyens commandés par une came (35), de telle sorte que la bouteille soit mise sous pression juste avant que les moyens de pose de la coupelle (47) commandés par une came (44) ne mettent en contact la coupelle (47) avec le fond de la bouteille (11). 3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de déplacement des coupelles (47) est constitué d'un godet (45) destiné à recevoir une coupelle (47),. ledit godet étant solidaire d'un poussoir (41) monté coulissant dans un trou d'un moyen de transfert des coupelles et qui est en contact avec une came (44) fixée sur le chassis (4) de la machine,. ledit godet (45) renfermant une plaque mobile d'appui (49) sur laquelle est disposée la coupelle (47) et qui comporte des pieds (48) par lesquels ladite plaque (49) repose sur la paroi (7) horizontale du moyen de transfert. 4. Machine suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le conduit (24) de l'obturateur (26) débouchant dans la bouteille est relié à un circuit comprenant deux vannes (39, 39 bis) commandées par une came (37, 37 bis), l'une des vannes (39) comman- dant un distributeur (65) mettant en communication l'intérieur de la bouteille (11) avec une source de gaz sous pression et isolant ensuite l'intérieur de la bouteille du réseau de gaz en réponse à un signal émis par unmanostat (54) contrôlant la pression du gaz à l'intérieur de la bouteille, ledit manostat (54) envoyant une information si la bouteille n'est pas étanche à un automate qui actionne notamment un moyen d'aiguillage (56) pour dévier la bouteille défectueuse vers un circuit de rebut, ladite vanne 39 bis contr1ôlant la mise à l'air libre de l'intérieur de la bouteille (11). 5. Machine suivant les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que, en amont de la mise en place d'une nouvelle coupelle (47) audessus de la plaque d'appui (49) du godet (45),est disposé un organe d'évacuation (51) d'une coupelle (47) non monté sur la bouteille.