Brevet FR2597069A1 — publié le 19871016

Tête de vissage de bouchons La présente invention se rapporte aux têtes de vissage de bouchons sur des récipients, dans des installations de conditionnement où les récipients sont successivement remplis ou reçoivent une quantité définie de liquide, puis au fur et à mesure sont bouchés. Les bouchons de fermeture de récipients, tels que bidons utilisés de manière courante, sont en matière plastique injectée. Ils ont une partie annulaire qui est adaptée interieurement aux dimensions du goulot des récipients sur lequel elle se visse ; cette partie annulaire présente aussi extérieurement des zones en relief et en creux qui permettent la transmission d'un couple de serrage suffisant pour l'ob- tention d'une fermeture satisfaisante du récipient, avec verrouillage du bouchon. L'opération de fermeture de récipients, à l'aide d'une tête de vissage, comporte pour chaque récipient deux étapes distinctes, - une étape de préhension d'un bouchon sur une chaine ou glissière de distribution unitaire de bouchons, à l'issue de laquelle le bouchon doit rester retenu prisonnier dans la tête de vissage, - une opération de mise en place et de blocage du bouchon sur le goulot du récipient, au cours de laquelle la tête de vissage retenant le bouchon prisonnier est positionnée sur le récipient et mise en rotation par un moteur pneumatique, par exemple. Les têtes de vissage doivent donc permettre - d'assurer une bonne préhension du bouchon, - d'obtenir une liaison en rotation entre la tête de vissage et le bouchon suffisante pour transmettre le couple de serrage requis. En outre, la même tête de vissage doit aussi avantageusement accepter des bouchons présentant entre eux une diversité dimensionnelle aussi grande que possible. Différentes têtes de vissage ont déjà été réalisées pour répondre à ces objectifs. Elles sont essentiellement de deux types. Les têtes de l'un de ces deux types sont à trois doigts pivotants sollicités en pression contre la partie annulaire du bouchon. Chacun de ces doigts a une extrémité pivotante autour d'un axe et applique par son autre extrémité en contact avec la périphérie du bouchon une force due à un ressort dont le tarage détermine cette force. Ces doigts sont par ailleurs actionnés pneumatiquement pour leur écartement au début de l'étape de préhension du bouchon, pour que la tête de vissage s'engage sur le bouchon, et à la fin de l'étape de blocage du bouchon, pour que la tête de vissage se dégage du bouchon et le libère. Ces têtes de vissage ont l'avantage, grâce à leurs doigts s'insérant dans les zones en creux de bouchon, de permettre la transmission d'un couple suffisant. Elles ont aussi l'avantage de s'adapter à une gamme assez large de bouchons, le cas échéant en modifiant le tarage du ressort associé à chacun de leurs doigts. Par contre, elles ont l'inconvénient d'être d'une grande compléxité mécanique, leur montage ou le changement de têtes pour des calibres de bouchons trop différents entre eux est long et délicat. Les têtes de l'autre type comportent une coiffe présentant intérieurement un revêtement en matériau élastomère surmoulé. Ce revêtement a, sur sa surface latérale interne devant venir au contact avec le bouchon, un relief complémentaire à celui présent sur le bouchon, pour l1embottement de la tête concernée sur le bouchon. Pour absorber les variations dimensionnelles entre bouchons d'un même type, dues aux tolérances de fabrication permises, la surface latérale interne de ce revêtement présente, avantageusement, une légère conicité. Cette conicité est, en outre, favorable à un bon maintien du bouchon dans la coiffe, par coincement ; lors de la préhension du bouchon. Ces dernières têtes de vissage, qui sont mécaniquement très simples, ont l'inconvénient de n'être correctement adaptées qu'à un seul type de bouchons. De plus l'usure du revêtement élastomère et sa détérioration sur la partie emboîtée sur le bouchon nécessitent des changements de coiffe relativement fréquents. La présente invention a pour but de réaliser une tête de vissage permettant de bénéficier des avantages des têtes connues à doigts, pour l'obtention d'une préhension du bouchon et d'une liaison en rotation avec le bouchon satisfaisantes mais restant sur le plan mécanique nettement plus simple et plus robuste. Elle a pour objet une tête de vissage de bouchons sur des récipients, comportant des doigts venant s'appliquer en pression contre la périphérie de chacun des bouchons et liés à un arbre d'entrainement en rotation caractérisée en ce que lesdits doigts sont montés élastiquement prisonniers dans une structure support de révolution, fixée axialement audit arbre d'entrainement et présentant un évidement interne de réception de chaque bouchon, sur la surface latérale interne de laquelle lesdits doigts sont en saillie et rétractables. Selon une particularité de l'invention, lesdits doigts sont inclinés dans ladite structure support, leur inclinaison par rapport à l'axe de révolution de la structure support étant inférieure à 45 degrés. Selon une autre particularité, ladite structure support est formée par un support, à évidemment interne ouvert d'un seul côté, dit base de la tête, et à trous inclinés équidistants les uns des autres débouchant extérieurement et dans son évidement, et par une couronne montée dans l'évidement du support et fixée audit support, définissant l'évidement de réception des bouchons, comportant des fentes selon les génératrices de la couronne et en regard des trous du support, lesdits trous et lesdites fentes en regard recevant lesdits doigts. Selon une autre particularité chacun desdits doigts est constitué par un élément, usiné pour présenter une première partie cylindrique venant se loger dans une partie la plus interne du trou recevant ce doigt et une seconde partie ayant deux méplats opposés, venant se loger dans la fente en regard du trou considéré et définissant deux épaulements avec ladite première partie cylindrique. Les caractéristiques et les avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation illustré dans les dessins joints. Dans ces dessins - La figure 1 est une vue en élévation partiellement coupée, montrant à échelle légèrement agrandie une tête de vissage selon la présente invention - La figure 2 est une vue partielle en coupe de la tête selon la figure 1, avec éclatement des éléments que comporte la tête à ce niveau - La figure 3 est une vue de dessus de la tête de vissage selon la figure 1 ; - La figure 4 est une vue de dessous de ladite tête de vissage selon la figure 1 ;; - Les figures 5 et 6 sont deux vues données à échelle agrandie de l'un des éléments de la tête de vissage selon la figure 1, la figure 5 étant une vue en élévation et la figure 6 une vue de profil selon la flèche F de la figure 5. En regard de la figure 1 et de la figure 2, on voit que la tête de vissage comporte un support 1, en forme de coiffe, dont la surface latérale extérieure présente, selon sa hauteur, deux parties de forme conique 2 et 3 et une partie intermédiaire de forme cylindrique 4 réunissant les grandes sections respectives des deux parties coniques. Ce support 1 définit un logement intérieur non référencé, de forme cylindrique, ouvert à sa partie inférieure et s'étendant à l'intérieur du support sensiblement jusqu'au niveau de la partie intermédiaire 4 précitée. Une couronne 6 adaptée au logement interne du support est montée dans ce logement et fixée- au support 1. Cette couronne est sensiblement de même hauteur que celle du logement interne du support, elle est fermée à sa partie supérieure dans le logement interne du support.Elle définit intérieurement un logement cylindrique 7, ouvert sur la partie inférieure de la tête de vissage, pour la réception d'un bouchon. La couronne 6 est fixée au support 1 par des vis telles que la vis 8 visible, qui sont insérées depuis la partie évidée 7. La couronne et le support présentent à cet effet des perçages qui se correspondent, désignés par la référence 9 et formant un épaulement interne, pour ceux de la couronne, et par la référence 10 et présentant un taraudage, pour ceux du support. La vis montée dans ces perçages depuis le logement 7 a sa tige filetée insérée dans le perçage taraudé du support juqu'au blocage de sa tête contre l'épaulement du perçage de la couronne. Dans la figure 4 on voit que trois vis 8 sont utilisées pour cette fixation. La couronne 6 est munie d'un nombre impair de fentes 15 équidistantes les unes des autres et pratiquées selon ses génératrices. Ces fentes sont dans l'exemple de réalisation illustré au nombre de cinq, ainsi qu'il ressort de la figure 4. Les fentes débouchent sur la partie inférieure de la tête de vissage. Elles se terminent à mi-hauteur, ou sensiblement plus, de la couronne par une coupe biaise 16. Cette coupe biaise 16 a un angle d'inclinaison de 25 à 300, environ, par rapport à l'axe de révolution 17 de la tête de vissage. Le support 1 présente, en correspondance avec lesdites fentes 15 de la couronne, des trous inclinés 20 chacun orienté pour déboucher en regard de la fente concernée. Ces trous ont la même inclinaison que la coupe biaise terminale 16 des fentes, l'une des génératrices de chacun d'eux est sensiblement alignée avec la coupe biaise terminale de la fente qui lui est en regard. Chacun de ces trous 20 reçoit un doigt 21, venant se loger en partie dans la fente 15 et en partie dans la partie terminale la plus interne du trou, un ressort 22 venant prolonger le doigt, puis une vis terminale 23 sur l'extrémité supérieure 24 du trou, taraudé à cet effet. Le ressort est maintenu prisonnier entre le doigt 20 et la vis 23 ; le réglage en profondeur de la vis 23 dans la partie supérieure 24 du trou assure le tarage du ressort. Pour le maintien convenable du ressort, indépendamment du réglage de la vis, les extrémités de ce ressort sont engagées dans un trou borgne 25 prévu dans l'extrémité correspondante du doigt, selon son axe, et dans un autre trou borgne 26 prévu dans l'extré- mité correspondante de la vis, selon son axe, respectivement. Les doigts 21 sont profilés pour que chacun d'eux soit maintenu en partie dans la fente 15 et en partie dans le trou 20. En regard des figures 1 et 2, mais plus particulièrement des figures 5 et 6, on voit que chaque doigt est issu d'usinage d'un élément initialement cylindrique. Le doigt 21 illustré présente une partie terminale 30 maintenue cylindrique. Cette partie cylindrique 30 vient se loger dans la partie terminale la plus interne du trou 20. Son diamètre D est celui du trou 20, à un jeu près. Cette partie 30 assure le guidage du doigt le long du trou. C'est à l'extrémité de cette partie que le trou borgne axial 25 est formé pour le ressort 22. Deux méplats 31 opposés l'un à l'autre prolongent la partie cylindrique 30, jusqu'à l'autre extrémité du doigt. Chacun d'eux définit avec la partie cylindrique 30 un épaulement semi-circulaire de transition 32. Ces épaulements sont inclinés par rapport aux génératrices de la partie cylindrique 30. Leur inclinaison est quasi identique à celle du trou 20 par rapport à l'axe de révolution de la tête de visage. La dimension du doigt, prise entre les deux méplats 31, notée L, est la largeur de la fente 15, à un jeu près. Cette partie à méplats vient se loger dans la fente 15. Le positionnement convenable de chaque doigt dans le trou 20 et la fente 15 est assuré par les deux épaulements 31 qui viennent en butée contre les bords de la fente 15 sur la surface extérieure de la couronne. Ces bords extérieurs de la fente 15 sont en saillie sur les bords du trou 20, compte tenu des dimensions L et D de la fente et du trou, et forment deux épaulements 35 complémentaires de ceux 32 du doigt, pour la retenue du doigt. Cette partie à méplats du doigt est, entre les méplats et d'un côté, dit dos 36 de cette partie, semi-cylindrique (figure 5). Entre les méplats et du côté opposé dit avant, elle est semi-cylindrique, pour une partie adjacente à la partie cylindrique 30 qui vient en appui le long de la coupe biaise terminale 16 de la fente, et a son extrémité tronquée. Cette extrémité tronquée présente deux pans en biais 38, symétriques l'un de l'autre dans sa partie terminale. Ces pans en biais 38 définissent entre eux une arête vive centrale 39 et avec le méplat adjacent une arête vive latérale 40 ; Ces arêtes 39 et 40 sont parallèles l'une à l'autre et aux épaulements 32. Les deux pans 38 sont eux-mêmes tronqués en bout du doigt par un chanfreinage 41. Le bout du doigt est ainsi rendu bombé du côté avant, avec escamotage de l'arête centrale 40 ; il a une ligne de jonction 42 sensiblement semi-circulaire, avec le dos 36 du doigt. Ces doigts, positionnés en biais en travers des fentes, ont leur partie à méplats en saillie sur la surface interne de la couronne 6. il restent rétractables dans la fente 15 et donc sur la surface interne de la couronne, en s'opposant à la force élastique qui leur est appliquée par les ressorts individuels 22. Cet ensemble équipé de ses doitgs est monté, ainsi que représenté dans la figure 1, sur la partie terminale d'un arbre 50 d'une visseuse pneumatique non représentée. Cet arbre 50 est à extrémité 51 filetée vissée dans un perçage axial taraudé complémentaire 52 prévu dans le support 1 afin d'assurer son blocage sur le support 1, la couronne 6 présentant également un perçage axial lisse 53, de diamètre légèrement plus grand que celui du support. Un collet 56 ou épaulement sur l'arbre 50 forme butée de fin de vissage de l'arbre 50 sur le support 1. Avantageusement, le support 1 présente en outre trois perçages supplémentaires 55. Ces perçages 55 et les perçages 10 du support sont analogues. Ils sont équidistants les uns des autres. Les perçages 55 servent, le cas échéant, à l'éjection de la couronne lorsque l'ajustement de celle-ci dans le support n'est pas suffisamment libre pour que les deux pièces se séparent d'elles-mêmes alors que les vis de liaison 8 ont été retirées. Des perçages correspondants peuvent être prévus dans le collet, comme représenté, pour permettre cette éjection de la couronne alors que l'arbre 50 demeure lié au supports En fonctionnement de la visseuse, dans un premier temps un bouchon positionné sur un centreur est coiffé par la tête de vissage.Les doigts s'effacent en partie dans leur logement tout en restant au contact du bouchon pendant que celui-ci vient s'engager dans son logement interne 7 de la couronne. Dans un second temps, un bidon est positionné de sorte que son goulot se trouve à l'aplomb de la tête de vissage et du bouchon qu'elle retient. La tête de vissage vient alors assurer la mise au contact du bouchon et du goulot. Dans un troisième temps, la tête de vissage est entraînée en rotation pour le vissage et le verrouillage du bouchon sur le bidon. Au début de ce vissage, le couple résistant est faible et l'adhérence entre le bouchon et les doigts suffisante. Le couple de blocage est déterminé par la pression de l'air comprimé alimentant la visseuse pneumatique. La liaison entre la tête de vissage et le bouchon reste positive, les reliefs en général en nombre pair répartis régulièrement sur la périphérie du bouchon contribuant à cette liaison positive. Sous l'action du couple de fin de vissage, une rotation relative possible entre la tête de vissage et le bouchon conduit, au plus, à ce qu'au moins l'un des doigts viennent buter contre le bord du relief adjacent. Le choix d'un nombre impair de doigts limite dans le cas le plus défavorable l'amplitude de cette rotation relative. Le couple de verrouillage est donc délivré sans qu'il y ait désolidarisation entre la tête de vissage et le bouchon. En effet, l'angle d'inclinaison des doigts par rapport à l'axe de révolution, choisi inférieur à 450, évite un effacement des doigts, sous l'action des composantes radiales des forces de liaison qu'ils encaissent. Lorsque le vissage et le verrouillage du bouchon sont assurés, l'entrainement en rotation de l'arbre est arrêté. Dans un dernier temps, la tête de vissage est soulevée pour sa désolidarisation du bouchon. Cette tête de vissage selon l'invention, tout en étant de structure simple et aisée à mettre en oeuvre est très fiable et ne nécessite que peu de réglage. Elle peut aussi accepter des bouchons qui diffèrent sensiblement quant à la disposition des reliefs qu'ils portent à leur périphérie et quant à leur diamètre. Une fluctuation de 2mm au moins de leur diamètre reste permise. L'invention a été décrite en regard de l'exemple de réalisation illustré dans les dessins. Il est évident que l'on peut y apporter des modifications de détail et remplacer certains moyens par d'autres équivalents sans sortir du cadre de cette invention. En particulier, la structure support des doigts, formée par le support 1 et la couronne 6, dans laquelle sont montés les doigts venant en saillie de manière rétractable sur la surface latérale de l'évidement interne de réception du bouchon qu'elle reçoit, peut être constituée par une seule et même pièce. On peut prévoir dans cette pièce support unique des alésages inclinés convenables pour le logement des différents doigts. De manière comparable à la réalisation illustrée, les doigts auront une position maximale d'enfoncement à partir de laquelle ils sont rétractables et viendront moins en saillie dans l'évidement. Deux alésages dont les axes sont alignés mais les diamètres différents peuvent former entre eux un épaulement pour le doigt qu'ils reçoivent, pour définir sa position maximale d'enfoncement, par exemple. Le profilé du doigt peut également être adapté en conséquence. REVENDICATIONS 1/ Tête de vissage de bouchons sur des récipients, comportant des doigts venant s'appliquer en pression contre la périphérie de chacun des bouchons et liés à un arbre d'entrainement en rotation caractérisée en ce que lesdits doigts (21) sont montés élastiquement prisonniers dans une structure support de révolution (1, 6), fixée axialement audit arbre d'entraînement (50) et présentant un évidement interne (7) de réception de chaque bouchon, sur la surface latérale interne de laquelle lesdits doigts sont en saillie et rétractables. 2/ Tête de vissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits doigts (21) sont inclinés dans ladite structure suppport, leur inclinaison par rapport à l'axe de révolution (17) de la structure support étant inférieure à 450 degrés. 3/ Tête de vissage selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite structure support est formée par support (1) à évidement interne ouvert d'un seul côté, dit base de la tête et à trous (20) inclinés équidistants les uns des autres débouehant extérieurement et dans son évidement, et par une couronne (6) montée dans l'évidement du support 1 et fixée audit support, définissant l'évidement de réception des bouchons et comportant des fentes (15) selon les génératrices de la couronne et en regard des trous (20) du support, lesdits trous (20) et lesdites fentes (15) en regard recevant lesdits doigts (21). LII Tête de vissage selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites fentes (15) débouchent sur la base de ladite tête et sont limitées intérieurement dans la couronne chacune par une coupe biaise terminale (16) ayant sensiblement la même inclinaison que les trous (20) dudit support. 5/ Tête de vissage selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que lesdits trous (20) ont un diamètre (D) plus grand que la largeur (L) desdites fentes (15), les bords de chacune desdites fentes sur la surface latérale extérieure de ladite couronne étant en saillie sur l'extrémité en regard du trou (20) correspondant du support et formant des épaulements (35). 6/ Tête de vissage selon la revendication 5, caractérisée en ce que chacun desdits doigts (21) est constitué par un élément, de forme générale cylindrique, présentant une première partie (30) maintenue cylindrique venant se loger dans une partie la plus interne du trou (20) recevant ce doigt et une seconde partie ayant deux méplats opposés (31), venant se loger dans la fente (15) en regard du trou (20) considéré et définissant deux épaulements (32) avec ladite première partie cylindrique (30). 7/ Tête de vissage selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deux épaulements (32) sur ledit doigt sont inclinés par rapport aux génératrices dudit doigt, leur inclinaison étant sensiblement égale à celle des doigts montés dans ladite structure support. 8/ Tête de vissage selon la revendication 7, caractérisée en ce que la largeur dudit doigt prise entre lesdits méplats (31) et celle des fentes (15) sont sensiblement égales et le diamètre dudit doigt dans sa première partie cylindrique (30) et celui desdits trous (20) sont sensiblement égaux. 9/ Tête de vissage selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite deuxième partie à méplats (31) de chaque doigt a son extrémité (38, 41) tronquée en biais d'un côté entre lesdits méplats. 10/ Tête de vissage selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'extrémité tronquée en biais de la deuxième partie à méplats (31) de chaque doigt présente deux pans en biais (38) symétriques l'un de l'autre et un chanfreinage (41) en bout du doigt. 11/ Tête de vissage selon la revendication 10, caractérisée en ce que les pans en biais (38) sont sensiblement parallèles aux épaulements (32) dudit doigt. 12/ Tête de vissage selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre impair de doigts équidistants les uns des autres.