Brevet FR2586107A1 — publié le 19870213

Procéde et dispositif pour contrôler L'étanchéité de récipients remplis, fermés par un couvercle ou un élément analogue scellé ou soudé. La présente invention se rapporteen premier lieu à un procédé pour contrôler l'étanchéité de récipients remplis, fermés par un couvercle ou un élément analogue scellé ou soudé. On connaît par la pratique un contrôle d'étanchéité utilisant une chambre à vide. Une telle chambre à vide convient certes pour l'utilisation au laboratoire, mais pas pour effectuer un contrôle d'étanchéité directement sur une machine de remplissage introduisant un produit dans le récipient. On manque en général dans ce cas non seulement de la place nécessaire pour faire le vide, mais également d'une possibilité appropriée pour effectuer une mesure précise du volume du vide. La Demanderesse connaît en outre un appareil d'essai comportant despointes d'exploration disposées en cercle conformément au bord intérieur du récipient, permet- tant d'examiner le couvercle scellé sur le récipient confor- mé en gobelet plastique. Si une ou plusieurs pointes des- cendent c'est que le couvercle fait défaut en cet emplace- ment ou ces emplacements. Avec l'appareil d'essai connu, on peut donc constater la présence correcte du couvercle, mais pas l'étanchéité de la fermeture ou du récipient. Cependant, justement dans le cas de produits de remplissage du domaine des denrées alimentaires, comme par exemple pour le chargement de produits laitiers comme le yaourt, les aliments caillés, etc., il faut absolument une fermeture parfaitement étanche, car sinon le produit introduit est inconsommable (n'est pas comestible). En conséquence, la Demanderesse s'est livrée à une réflexion intensive pour trouver une solution au problème du contrôle de l'étanchéité de récipients remplis, avec des moyens simples. Selon la DE-A-34 30 082.1, la Demanderesse part de l'idée de chauffer la couche d'air ou de gaz se trouvant, dans le récipient, entre le cou- vercle et le produit qu'il contient, suffisamment pour que l'augmentation du volume d'air ou de gaz à l'intérieur du récipient fermé tende le couvercle scellé ou soudé comme une peau de tambour. La tension semblable à celle d'une peau de tambour se produit également lorsque, dans le cas de produits gazeux, le récipient est pressé latéralement, par exemple sous la station de scellement, pour engendrer un vide lors de la suppression de la pression dans le récipient. Dans la demande antérieure de la Demanderesse, on part en outre du fait qu'un couvercle sans défaut, c'est- à-dire garantissant une fermeture absolument étanche, joue le rôle d'une membrane tendue et qu'un couvercle défectueux, comportant par exemple un trou, joue le rôle d'une platine détendue, et la membrane et la platine présentent des caractéristiques vibratoires différentes. En conséquence, on fait vibrer le couvercle scellé ou soudé sur le réci- pient et l'on mesure ses caractéristiques vibratoires. On peut ainsi facilement reconnaître un récipient sans défauts et un récipient défectueux et l'on peut donc l'extraire rapidement, de sorte qu'on obtient une bonne production avec une excellente marchandise. La présente invention a pour objet un procédé permettant avec des moyens encore plus simples un contrôle absolu de l'étanchéité d'un récipient fermé par un couver- cle ou élément analogue scellé ou soudé sur lui, notamment d'un gobelet plastique. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, on chauffe le coussin d'air ou de gaz se trouvant entre le couvercle ou élément analogue et le matériau de remplis- sage du récipient, on examine la variation de position du couvercle ou élément analogue se produisant en raison de l'augmentation de volume de l'air ou du gaz qui a alors lieu, et enfin on utilise le résultat de cet examen pour signaler et éventuellement extraire le couvercle ou élément analogue absent ou défectueux. Dans le procédé selon l'invention, on utilise donc le comportement différent d'un couvercle sans défaut et d'un couvercle défectueux, c'est- à-dire qu'on recherche ou l'on constate la position en hauteur différente du couvercle due à la variation de volume d'air ou de gaz et l'on exploite le résultat du contrôle, par exemple en appliquant un code au bord d'un récipient ou encore en perçant un trou bien visible dans le récipient défectueux, de sorte qu'on peut extraire le récipient ou gobelet défectueux ou encore l'emballage de carton correspondant au moyen d'un aiguillage. En cas de besoin, on peut aussi introduire l'information de défec- tuosité établie dans une commande programmable, de façon à transmettre la position exacte du récipient ou gobelet défectueux par l'intermédiaire d'un registre à décalage, ce qui permet de faire passer le carton défectueux sur une bande de correction par l'intermédiaire d'un aiguillage. On peut placer sur une telle bande un dispositif d'arrêt avec un transmetteur; on peut produire, par appel, une image de défectuosité avec un gobelet défectueux clignotant de façon inverse. Selon un mode de réalisation approprié de l'in- vention, on prévoit de chauffer le coussin d'air ou de gaz se trouvant entre le couvercle et le matériau de remplissage du récipient à travers le couvercle. Cela per- met un chauffage rapide de l'air ou du gaz, ce qui est très important pour des machines de production à cadence rapide. Il s'est en outre avéré avantageux d'appliquer transitoirement au couvercle ou élément analogue, après le chauffage et avant l'examen ou la signalisation du du résultat du contrôle, une pression de l'extérieur. Cela accélère la transmission de la chaleur et refoule l'air ou le gaz à travers les ouvertures éventuellement présentes dans le couvercle, de sorte que, lorsqu'un convercle est défectueux, celui-ci demeure dans sa position, mais un couvercle sans défectuosité monte dès que l'on supprime de nouveau cette pression. Pour mettre en oeuvre ce procédé, on prévoit un dispositif caractérisé par une unité mobile comportant un dispositif de chauffage, un dispositif d'examen, ainsi qu'un agencement de mesure et de signalisation coopérant avec lui, et éventuellement un dispositif d'extraction des récipients. Le dispositif de chauffage comporte dans ce cas pour chaque récipient ou respectivement couvercle ou élément analogue une tête de chauffage en forme de poussoir, montée de façon à être mobile axialement en s'opposant à au moins un ressort de compression dans des douilles de guidage. La tête de chauffage ou les têtes de chauffage est/sont, de façon appropriée, en aluminium, et elle(s) comporte(nt) une cartouche de chauffage avec un thermo- élément pour le réglage de la température. La tête de chauffage a, avantageusement, une conformation incurvée ou bombée sur sa surface de contact devant être posée sur le couvercle, pour pouvoir mieux s'adapter au mouvement du couvercle lors de la pose. Il s'est, en outre, avéré avantageux que la surface de contact de la tête de chauffage comporte des sillons et que ceux-ci soient disposés, de façon appropriée, concentriquement et/ou diagonalement ou transversalement. La formation de ces sillons vise à garantir que, lorsqu'on appuie la tête de chauffage sur le couvercle, on n'obture pas des ouvertures très petites, mais que l'air ou les gaz puissent s'échapper. Des essais pratiques ont montré qu'on distingue même des ouvertures sous les surfaces convexes de la tête de chauffage, donc situées entre les sillons de la tête de chauffage. Il faut, dans ce cadre, entendre par ouvertures, par exemple une ouverture de la taille d'un trou d'aiguille dans le couvercle ou une canule très fine dans le cordon de soudure ou encore une fissure dans la paroi du couvercle, ou encore l'état o il n'y a même pas de couvercle. On favorise une structure simple et compacte de l'ensemble du dispositif de contrôle, lorsque le ressort de compression agissant sur la tête de chauffage prend appui d'une part sur une pièce de serrage pouvant être bloquée sur une tige de guidage de la tête de chauf- fage et, de l'autre, sur une plaque de pression pouvant être déplacée par rapport à des plaques de retenue rece- vant les douilles de guidage. Celle-ci peut être reliée à au moins un ensemble piston-cylindre pneumatique, relié à un chassis supportant les plaques de retenue par une ou plusieurs tiges de réglage. On peut ainsi appliquer de façon très simple la pression supplémentaire à la face extérieure du couvercle, de sorte que le gaz ou l'air peut s'échapper rapidement de l'intérieur. On va décrire à présent un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, avec davantage de détails, en regard du dessin annexé dont: la figure 1 est une représentation schématique du dispositif de contrôle pourvu de deux têtes de chauffage; la figure 2 est une vue de dessous de la surface de contact des têtes de chauffage; la figure 3 est une représentation schématique d'un carton d'emballage comportant des gobelets remplis, avec un récipient ou gobelet défectueux. Comme le montre la figure 1, on peut, à l'aide d'un dispositif de transport 1 d'une machine de remplissa- ge et de fermeture de récipients non représentée sur le dessin, dans le sens de la flèche 2, introduire des récipients ou gobelets 3 en les faisant passer par différentes stations de travail. Dans l'exemple de réalisation représenté, deux récipients 3 sont introduits dans chaque poche 4 du dispo- sitif de transport 1. Les récipients 3, réalisés sous la forme de gobelets plastiques, sont fermés par un couvercle en aluminium ou en une matière analogue. Un dispositif de contrôle 6 permettant de s'assurer de l'étanchéité des récipients 3 est placé en aval d'une station de scellement non représentée de la machine de remplissage et de fermeture des gobelets. Ce dispositif de contrôle 6 comporte une unité de réglage 7 pouvant effectuer des mouvements de va-et-vient dans un plan vertical grâce à une came non représentée et sous l'action d'un mécanisme d'entraînement non représenté, comportant un dispositif de chauffage réalisé sous la forme de têtes de chauffage correspondant chacune à un gobelet 3. Du fait que les deux têtes de chauffage 8 ont une conformation identique, on ne décrira plus dans la suite avec davantage de détails que la tête de chauffage 8 représentée dans la partie gauche du dessin. La tête de chauffage 8 est en aluminium et elle reçoit une cartouche de chauffage 9 pourvue d'un thermo-élément pour le réglage de la température. La tête de chauffage 8 est conformée en poussoir et elle comporte une tige de guidage 11 qui est montée de façon à se déplacer axialement dans des douilles de guidage 12, 13. Les deux douilles de guidage 12, 13 sont placées dans des plaques de retenue 14, 15 en alumi- nium, fixées à un châssis 16. Des vis de fixation 17 assurent la fixation au châssis 16 de tiges de réglage 18 reliées elles-même à un ensemble piston-cylindre 19. L'ensemble piston-cylindre à effet pneumatique 19 est fixé à une plaque de pression 21 pouvant être déplacée au moyen de l'ensemble piston- cylindre 19 par rapport au chassis 16 ou aux plaques de retenue 14, 15. Ce déplace- ment a lieu contre l'action d'un ressort de compression 22, qui prend appui d'une part sur la plaque de pression 21 et, d'autre part, sur une pièce de serrage 23 repré- sentée avec un décalage de 90 , pouvant être bloquée sur la tige de guidage 11 de la tête de chauffage 8. A son extrémité opposée à la tête de chauffage 8, la tige de guidage 11 comporte une plaque 24 qui coopère avec un dispositif d'exploration ou lecture 25. Ce dispositif d'exploration comporte un agencement de mesure optique 26 réalisé par exemple sous la forme d'un système à fibres optiques, permettant de déterminer au dixième de milli- mètre près des différences de hauteur de la plaque 24. Le dispositif d'exploration 25 est fixé à un poussoir de fixation d'intervalles de hauteur 27 pouvant être réglé au moyen d'une bague de blocage 28 par rapport à la poche 4 supportant les gobelets 3, de sorte que le processus de mesure décrit plus loin présente toujours la même distance en hauteur, et cela même dans le cas d'une poche de loge- ment de gobelet 4 arquée. Le poussoir ou coulisseau intervalles de hauteur peut coulisser dans des douilles 29, 31. La surface de contact 32 de la tête de chauffage située du côté du couvercle 5 est arquée ou bombée et pourvue de sillons 33. Comme le montre la figure 2, les sillons 33 sont concentriques et dirigés diagonalement ou transversalement. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Pendant le fonctionnement de la machine de rem- plissage et de fermeture de gobelets, les récipients 3 sont transportés au moyen du dispositif de transport 1, comme on l'a déjà indiqué précédemment, dans le sens de la flèche 2 indiqué, en passant par les différentes stations de travail de la machine. En aval de la station de thermosoudage ou scellement thermique dans laquelle les couvercles 5 ont été soudés sur les récipients 3, les récipients 3 parviennent au-dessous du dispositif de contrôle 6. L'ensemble de l'unité mobile, commandée au moyen d'une came non représentée et sollicitée au moyen d'un mécanisme d'entraînement non représenté, descend alors, de sorte que la ou les têtes de chauffage (8) se placent sur les couvercles 5 des récipients 3. Le ressort 22 empâche alors une instabilité d'assise. Pour renforcer la pression d'assise ou d'appui, l'ensemble piston-cylin- dre 19 sort, de sorte que la pression d'appui augmente. Le transfert de chaleur à partir des tètes de chauffage 8 pour chauffer le coussin d'air ou de gaz compris entre le couvercle 5 et le matériau de remplissage est alors accé- léré et, en même temps, l'air ou les gaz sont refoulés par des ouvertures éventuellement présentes. Ce processus dure environ 0,3 à 0,4 seconde. Lorsque ce temps s'est écoulé, l'ensemble piston-cylindre 19 se rétracte de nouveau et la tâte de chauffage 8 repose avec son poids propre, plus la force du ressort 22, sur le couvercle 5. Si le couvercle 5 ou le gobelet comporte une ouverture, l'air ou le gaz dont le volume a augmenté sous l'action de la chaleur décrite précédemment s'échappe. Cela a pour conséquence que la tête de chauffage 8 reste à la même hauteur. Si cependant le récipient 3 ou le couvercle 5 est "étanche aux gaz", la tête de chauffage 8 est soulevée en bloc par l'air ou le gaz dilaté par l'intermédiaire du couvercle qui monte, ce qui entraîne une différence de hauteur d'environ 0,5 à 1 mm. Le poids propre de la tête de chauffage et la pression du ressort de compression 22 sont alors vaincus. Ce déplacement axial de la tête de chauffage 8 est transmis par l'intermédiaire de la tige de guidage 11 à la plaque 24 qui coopère avec le dispositif d'exploration 25. Du fait que le système d'exploration optique qui y est contenu peut déterminer exactement des différences de hauteur, on peut donc déterminer ainsi les récipients ou couvercles sans défauts et défectueux. La présence des sillons 33 formés dans la surface de contact 32 de la tête de chauffage 8 garantit que de fines ouvertures et fissures éventuellement présentes ne sont pas masquées ou obturées par la surface de contact. On peut, par suite, détecter même des ouvertures très fines dans le couvercle ou dans le récipient. Pour rendre la mesure stable et faible, même pour le pourtour rugueux sur une machine de remplissage et de fermeture, on a, au moyen du poussoir de fixation d'inter- valles de hauteur 27, auquel le dispositif d'exploration est fixeé, une possibilité de partir toujours du même point initial, même si la poche 4 a fléchi. Du fait que le dispositif de contrôle est placé juste après une station de thermosoudage, la chaleur rési- duelle'subsistant dans le gobelet est utilisée en même temps. On peut aussi cependant concevoir de monter le dispositif de contrôle à un autre endroit. Le processus de chauffage de l'air ou des gaz dure alors un peu plus long- temps, cependant. Du fait que la méthode de mesure est assez robuste, le dispositif de contrôle peut aussi être mobile, c'est-à- dire être actif avec des gobelets mobiles. Pour exploiter le résultat du contrôle, il est possible de transmettre le résultat du contrôle du système optique à fibres à un système de traitement électronique. Il est ainsi très simple d'appliquer, par exemple au bord du gobelet, un code, ou bien de percer avec une pointe un trou bien visible dans un récipient défectueux, de sorte que ce gobelet ou le carton d'emballage dans lequel il est contenu peut être éliminé au moyen d'un aiguillage. De façon appropriée, l'information de contrôle peut aussi cependant être introduite dans une commande programmable. La position exacte d'un gobelet défectueux est alors transmise par l'intermédiaire d'un registre à décalage. Les gobelets sont alors introduits dans des cartons, et un aiguillage extrait le carton qui comporte un gobelet défectueux, en l'amenant sur une bande de correction. Un dispositif d'arrêt avec un transmetteur - est placé sur cette bande, de sorte qu'on peut émettre par appel une image avec la sortie du gobelet défectueux, par exemple par clignotement inverse, comme cela est indiqué schématiquement sur la figure 3. 1i REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de l'étanchéité de récipients remplis, fermés par un couvercle ou un élément analogue scellé ou soudé, caractérisé en ce qu'on chauffe le coussin d'air ou de gaz compris entre le couvercle ou élément analogue et le matériau de remplissage du récipient, on examine la variation de position du couvercle ou analogue se produisant en raison de l'augmentation de volume de l'air ou du gaz qui se produit alors et, enfin, on utilise le résultat de cet examen pour signaler et éventuellement extraire le couvercle ou élément analogue absent ou défectueux. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on chauffe le coussin d'air ou de gaz compris entre le couvercle et le matériau de remplissage du réci- pient à travers le couvercle. 3. Procédé selon le revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on applique transitoirement une pression au cou- vercle par sa face extérieure après le chauffage et avant l'examen ou l'indication du résultat du contrôle. 4. Dispositif de contrôle de l'étanchéité de réci- pients remplis, fermés par un couvercle ou élément analogue scellé ou soudé, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par une unité mobile (7) comportant un dispositif de chauffage (8), un dispositif d'examen (25), ainsi qu'un agencement de mesure et de signalisation (26) et éventuellement un agencement d'extraction des récipients (3). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage comporte pour chaque récipient (3) ou couvercle (5) une tête de chauffage (8) en forme de poussoir montée de façon à être mobile axiale- ment dans des douilles de guidage (12, 13) en s'opposant à l'action d'au moins un ressort de compression (22). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 et 5, caractérisé en ce que la tête de chauffage (8) a une conformation incurvée ou bombée sur sa surface de contact (32) pouvant être posée sur le couvercle (5). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 6, caractérisé en ce que la surface de contact (32) de la tête de chauffage (8) comporte des sillons (33). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les sillons (33) sont disposés concentriquement et/ou diagonalement ou transversalement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 8, caractérisé en ce que le ressort de compres- sion (22) agissant sur la tête de chauffage (8) prend appui d'une part sur une pièce de serrage (23) pouvant être immobilisée sur une tige de guidage (11) de la tête de chauffage (8) et, d'autre part, sur une plaque de pression (21) mobile par rapport à des plaques de retenue (14, 15) recevant les douilles de guidage (12, 13). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 9, caractérisé en ce que la plaque de pression (21) est reliée à au moins un ensemble piston-cylindre pneumatique (19), qui est relié, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs tiges de réglage (18), à un chassis (16) supportant les plaques de retenue (14, 15). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 10, caractérisé en ce que le dispositif d'exa- men (25) comporte un agencement de mesure optique (26) coopérant avec une plaque (24) fixée à la tige de guidage (11) de la tête de chauffage (8). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 11, caractérisé en ce que l'agencement de mesure (26) est fixé à un poussoir de fixation d'intervalles de hauteur (27) réglable, placé de façon à pouvoir coulisser dans les douilles (29, 31) placées dans les plaques de retenue (14, 15). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 12, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de l'étanchéité (6) est placé juste après une station de scellement ou de soudage d'une machine de remplissage et de fermeture de récipients.