Brevet FR2660917A1 — publié le 19911018

La présente invention concerne une pince de préhension en particulier pour la préhension d'objets fragiles tels que des bouteilles, cette pince étant destinée à faire partie d'une machine de traitement de ces objets. La présente invention concerne également une telle machine. Pour saisir un objet dans une machine à l'aide d'une pince, la technique antérieure enseigne d'appliquer à cet objet, au moyen de la pince, une force de serrage suffisante pour que le poids de cet objet et les autres forces auquel il risque d'être soumis en raison de la manipulation, qui peuvent s'ajouter au poids, ne risquent pas d'écarter les mors de la pince et de provoquer la chute de l'objet Si l'on désire accélérer les manipulations dans la machine, c'est-à-dire augmenter la cadence de la machine, les fores d'inertie dont chaque objet est le siège augmentent, et il faut donc augmenter la force de serrage des pinces Or, une force de serrage importante met en danger les objets lorsque ceux-ci sont fragiles, par exemple lorsqu'il s'agit de bouteilles. Le but de l'invention est ainsi de proposer une pince et une machine de traitement de bouteilles qui permettent de manipuler rapidement et de manière très fiable des objets fragiles et respectivement des bouteilles. Suivant l'invention, la pince de préhension, en particulier pour objets fragiles et plus particulièrement pour bouteilles, destinée à faire partie d'une machine de traitement automatique, comprenant au moins deux mors déplaçables l'un par rapport à l'autre entre une position de préhension et une position de relâchement, les mors étant reliés à cet effet à des moyens d'actionnement, est caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de transmission interposés fonctionnellement entre les moyens d'actionnement et les mors pour transmettre aux mors leurs mouvements de la position de relâchement à la position de préhension, et en ce que ces moyens de transmission sont irréversibles au moins à l'égard du retour des mors à leur position de relâchement à partir de la position de préhension. Ainsi, même si la force de serrage appliquée à l'objet par les moyens d'actionnement est faible, l'objet ne peut pas se libérer de la pince puisque les moyens de transmission entre les moyens d'actionnement et les mors sont irréversibles, c'est-à-dire que les mors ne peuvent pas transmettre aux moyens d'actionnement un déplacement significatif. Suivant le second objet de l'invention, la machine de traitement d'objets en particulier de bouteilles, comprenant au moins une pince pour saisir individuellement chaque objet, se distingue en ce que la pince est réalisée selon le premier objet. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après d'un exemple non limitatif. Aux dessins annexés la figure 1 est une vue schématique de dessus d'une machine de traitement à carrousel rotatif selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale de la machine selon la ligne IIII de la figure l la figure 3 est une vue en élévation, avec coupe partielle, d'un dispositif de traitement de la machine des figure 1 et 2, la bouteille étant en position dressée; la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 mais lorsque la bouteille subit une injection en position renversée; la figure 5 est une vue de face du dispositif avec coupes partielles et arrachements; la figure 6 est une vue de dessus de la pince, avec coupe des bras et des tenons, et dans deux positions différentes; la figure 7 est une vue en élévation latérale de la pince, dans deux positions différentes, avec coupes partielles et arrachements; et les figures 8 et 9 sont des vues de dessus de la partie avant du dispositif, en l'absence de bouteille et respectivement avec une bouteille en position renversée. La machine représentée aux figures 1 et 2 est destinée à s'intercaler dans une chaîne de traitement de bouteilles Elle comprend un convoyeur d'entrée 1 recevant les bouteilles 2 provenant de la partie amont de la chaîne et un convoyeur de sortie 3 qui achemine les bouteilles 2 vers la partie aval de la chaîne. Le long du convoyeur d'entrée 1 est disposée une vis espaceuse 4,de type connu, qui donne aux bouteilles 2 successives un espacement et une vitesse de défilement prédéterminés de manière à synchroniser les bouteilles 2 avec des alvéoles 6 formés à la périphérie d'une étoile d'entrée 7 Les alvéoles 6 défilent au-dessus du convoyeur 1 et reçoivent les bouteilles successives 2 pour les propulser le long d'une trajectoire en demi-cercle définie par un bord de guidage 8 d'une plaque de guidage 9 Cette trajectoire en demi-cercle, le long de laquelle les bouteilles glissent par leur fond sur un plancher 11, fait passer les bouteilles 2 du convoyeur d'entrée 1 à des dispositifs de traitement de bouteilles 12 montés selon une répartition en couronne sur la paroi latérale extérieure d'un carrousel rotatif 13 Le long de la périphérie du carrousel 13, les dispositifs de traitement ont entre eux un espacement circonférentiel correspondant à l'intervalle entre bouteilles successives sur l'étoile 7. Par la rotation du carrousel 13, les dispositifs de traitement 12 passent successivement par un poste 14 de préhension des bouteilles, un poste 16 de renversement des bouteilles, un poste 17 d'injection, un poste 18 de redressement des bouteilles et d'égouttage et un poste 19 de transfert des bouteilles traitées à une étoile de sortie 21 qui est analogue à l'étoile d'entrée 7 et fait passer les bouteilles traitées du poste de transfert 19 au convoyeur de sortie 3 selon une trajectoire en demi- cercle le long de laquelle les bouteilles glissent par leur fond sur le plancher 11 et suivent un autre bord courbe de guidage 22 de la plaque 9. De préférence, les convoyeurs de sortie 2 et 3 sont constitués physiquement par un seul et même convoyeur au-dessus duquel est fixée la plaque 9. La machine est protégée et insonorisée par des panneaux périphériques 23 dont certains au moins sont transparents et/ou peuvent s'ouvrir pour permettre l'entretien et les inspections détaillées. Comme le montrent les figures 2 à 4, chaque dispositif de traitement 12 comprend une pince 24 qui a pour fonction de saisir par le goulot la bouteille 2 qui se présente à elle au poste de préhension, puis de manipuler la bouteille au cours des opérations de renversement et de redressement, et enfin de relâcher la bouteille au poste de transfert 19. Chaque pince de préhension comporte ainsi un corps de pince 26 (figures 5 à 7) en forme de chape comprenant deux bras 27 articulés selon un axe commun 28 sensiblement horizontal à deux côtés opposés d'un corps 29 du dispositif de traitement Le corps 29 est fixé au bâti rotatif 31 du carrousel (figures 2 et 3) et il est allongé radialement vers l'extérieur à partir du bâti rotatif 21 par rapport à l'axe de rotation sensiblement vertical 32 du carrousel 13 L'axe 28 est situé au voisinage de l'extrémité radialement extérieure d Iu corps 29 L'axe 28 est appelé axe de renversement car c'est autour de cet axe que les bouteilles 2 pivotent pour leurs mouvements de renversement et de redressement A cet effet, le corps de pince 26 porte un doigt 30 terminé par une fourchette 33 réalisée de préférence en matière plastique à faible coefficient de frottement et bonne résistance à l'usure. Dans la fourchette 33 est engagée une barre de commande de mouvement 34 Comme le montre la figure 1, la barre de commande de mouvement 34 s'étend autour du carrousel 13 et, comme le montre la figure 3, elle est fixée par exemple par des pattes 36, au bâti fixe 37 qui est situé sous le bâti rotatif 31 et supporte ce dernier en rotation. Dans la représentation de la figure 3, la rampe de commande de mouvement 34 est vue comme si, à partir du plan de coupe de la figure 3, la direction du regard de l'observateur était non pas une droite perpendiculaire au plan de la figure mais une courbe centrée sur l'axe de rotation du carrousel C'est ainsi que la partie 34 a de la rampe 34 qui commande le mouvement de renversement des bouteilles 2, et qui est en réalité une hélice à axe circulaire, apparaît sur la figure 3 comme étant un demi- cercle centré sur l'axe de renversement 28. Comme le montre la figure 6, la pince 24 comprend deux mors 38 en matière plastique fixés chacun à une branche rigide 39 Les deux branches 39 sont articulées au corps 26 selon deux axes 41 parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe de renversement 28 Les mors 38 sont ainsi mobiles entre une position de préhension (partie supérieure de la figure 6), dans laquelle ils sont relativement proches l'un de l'autre et peuvent retenir entre eux le goulot d'une bouteille, et une position de relâchement (partie basse de la figure 6), dans laquelle ils sont relativement éloignés l'un de l'autre et permettent au goulot d'une bouteille de s'engager entre eux en provenance de l'étoile d'entrée 7 ou de se dégager d'eux pour être capté par l'étoile de sortie 21. La pince comprend en outre un coulisseau d'actionnement 42 constitué par un chapeau en matière plastique monté coulissant sur un embout cylindrique 43 du corps de pince 26 Le chapeau 42 porte latéralement deux oreilles opposées 43 qui portent elles-mêmes rigidement chacune un tenon 44 s'étendant parallèlement aux axes 41. Chacun des tenons 44 est engagé dans une rainure 46 de l'une des branches 39 Chaque rainure 46 a des bords longitudinaux opposés 46 a et 46 b qui sont parallèles, rectilignes, et inclinés par rapport à l'axe 47 de déplacement du coulisseau d'actionnement 42 Les branches 39, et en particulier les mors 38, axes 41 et rainures 46 sont disposés symétriquement par rapport à l'axe 47. Ainsi, les bords 46 a et 46 b des rainures inclinées 46 forment rampe d'actionnement des mors 38 par les tenons 44 lorsque le coulisseau 42 se déplace selon son axe 47, de façon que les mors 38 pivotent vers leur position de préhension et respectivement vers leur position de relâchement Comme le montre la figure 6, l'inclinaison des rainures 46 par rapport à la direction 47 varie lors du pivotement des branches 39, mais reste toujours orientée dans le même sens En d'autres termes, dans l'exemple représenté, on voit à la figure 6 que quelle que soit la position des mors 38 les rainures 46 convergent vers l'axe 47 en direction opposée aux mors 38. Les deux systèmes à tenons 44 et rainures 46 constituent des moyens de transmission irréversibles entre le coulisseau 42 et les mors 38 Ceci signifie qu'il est impossible de déplacer le coulisseau 42 en exerçant un effort sur les mors 38 L'irréversibilité est particulièrement recherchée à l'égard de l'écartement des mors 38 à partir de la position de préhension représentée en haut de la figure 6 Un effort Fl exercé sur les mors 38 dans le sens de l'écartement à partir de la position de préhension fait naître un point d'appui P entre le bord 46 a et le tenon 44 et tend à déplacer ce point P selon la direction D qui est circonférentielle par rapport à l'axe 41 de la branche 39 Pour assurer l'irréversibilité précitée l'angle B entre la direction D et la normale N au bord 46 a issue du point P est un angle aigu de faible valeur alors que l'angle C entre la direction D et l'axe de déplacement 47 est voisin de 900. Dans l'exemple représenté, les moyens de transmission sont irréversibles dans toutes les positions des mors et à l'égard de leurs deux sens de mouvement. C'est donc le coulisseau 42 qui commande les deux sens de mouvement des mors Un ressort de rappel 45 (figure 7) est monté dans l'embout tubulaire 43 du corps de pince 26 et sollicite en permanence le coulisseau 42 vers une position saillante correspondant à la position de préhension des mors 38. La machine de traitement comprend en outre une came 48 réalisée sous la forme d'un fer plat profilé (voir aussi figure 1) qui coopère avec l'extrémité libre du coulisseau 42 pour enfoncer le coulisseau 42 à l'encontre de l'action du ressort de rappel 45 lorsque les mors 38 doivent être déplacés de leur position de préhension à leur position de dégagement, comme représenté en bas de la figure 6. Comme le montre la figure 1, la came 48 n'est présente que dans la région du pourtour du carrousel 13 dans laquelle les mors de pince de chaque dispositif de traitement doivent être déplacés de la position de préhension à la position de relâchement (poste de transfert 19), maintenus dans la position de relâchement (passage du poste de transfert au poste de préhension), puis ramenés en position de préhension (poste de préhension 14) Le long du reste du pourtour du carrousel 13, comme représenté également en haut de la figure 6, le ressort de rappel 45 maintient le coulisseau 42 dans la position dans laquelle les mors 38 sont appuyés contre le goulot 2 d'une bouteille en cours de traitement Le ressort 45 n'a pas besoin d'être très puissant: il suffit qu'il soit capable d'amener avec certitude les mors 38 en contact avec le goulot 2, sans nécessairement exercer de serrage sur le goulot de la bouteille 2: en effet, grâce à l'irréversibilité des moyens de transmission 44, 46, la bouteille 2 ne peut, sous l'action de son propre poids ou de son inertie lors des manipulations, provoquer l'écartement mutuel des mors 38 ni se dégager des mors 38. Ainsi, comme représenté à la figure 3, chaque pince 24 est capable de saisir une bouteille 2 en position dressée sous le corps 29 et de la faire pivoter de 180 autour de l'extrémité libre du corps 29 sous la commande de la barre de commande 34 pour amener la bouteille en une position renversée (figure 4) dans laquelle son goulot se trouve juste au- dessus d'une buse d'injection de fluide 49 La buse 49 est reliée par l'intermédiaire d'une vanne 51 fixée au corps 29, à un dispositif d'alimentation sous pression 52 installé à l'intérieur du carrousel 13 et qui peut comprendre par exemple une pompe 53 (figure 2) débitant dans une conduite annulaire 54 à laquelle sont reliés tous les raccordements 56 aux vannes 51 de tous les dispositifs de traitement 12 de la machine. Chaque vanne 51 est commandée par un levier 57 qui est mobile entre une position de fermeture de la vanne, représentée à la figure 3, et une position d'ouverture de la vanne représentée à la figure 4 Le levier porte à son extrémité un galet 58 qui est engagé dans un rail de commande 59, en forme de U, qui est fixé au bâti fixe 37 de la machine et s'étend autour de ce dernier, comme cela est visible à la figure 1 Le rail de commande 59 est circulaire centré sur l'axe 32 du carrousel rotatif sauf le long du poste d'injection 17, de manière à faire passer chaque vanne 51 en position d'ouverture au poste d'injection 17 et à la maintenir en position fermée le long de tous les autres postes de la machine de traitement. Par conséquent, lorsqu'une bouteille 2 est au poste d'injection, comme cela est représenté à la figure 4, la buse 49 envoie un jet de iluîde à l'intérieur de la bouteille 2 renversée, à travers son goulot Ce fluide frappe la paroi intérieure de la bouteille 2 et ruisselle le long de celle-ci avant de quitter la bouteille 2 à travers le goulot de cette dernière. Le fluide qui s'écoule ainsi est recueilli à travers une goulotte 61 qui se trouve juste en-dessous du goulot de la bouteille 2 et qui entoure la buse 49 avec un certain écartement radial entre la paroi extérieure de la buse 49 et la paroi intérieure de la goulotte 61. L'ouverture définie par la goulotte 61 donne accès à l'intérieur du corps 29 lequel constitue un réceptacle individuel pour la collecte du fluide retombant de la bouteille 2. Par l'expression "réceptacle individuel" on entend désigner un réceptacle de relativement petite taille affecté à un seul dispositif de traitement et tournant avec le carrousel 13 pour rester sous le goulot des bouteilles 2 en cours de traitement, notamment le long du poste d'injection 17. A son extrémité radialement intérieure, le réceptacle 29 communique avec un collecteur annulaire 62 monté dans le carrousel rotatif 13 pour recueillir en provenance de tous les réceptacles 29 le liquide retombant des bouteilles 2. Dans l'exemple représenté, ce fluide est un liquide Il peut s'agir d'un liquide de rinçage tel que de l'eau qui, à partir du collecteur 62 sera conduit à l'égout Il peut encore s'agir d'un liquide d'enduction des bouteilles, de valeur pécuniaire relativement élevée, et qui, à partir du collecteur 62, sera conduit via un dispositif de filtration et de recyclage vers la pompe 53 (figure 2) De manière non représentée, le fluide injecté par la buse 49 peut être un gaz qu'on ne souhaite pas répandre en quantité importante dans l'atmosphère, auquel cas le collecteur 62 est relié à une source d'aspiration. Le réceptacle 29 comporte une fermeture supérieure 63 dans laquelle sont ménagées, outre l'ouverture définie par la goulotte 61, une ouverture 64 dans laquelle est engagée la base de la vanne 51, et une ouverture de collecte d'égouttage 66 Cette dernière est aménagée dans l'extrémité radialement extérieure du réceptacle 29, c'est-à-dire l'extrémité du réceptacle 29 qui est entourée par la trajectoire de la pince 24 et de la bouteille 2 qu'elle porte entre les positions dressée et renversée de cette dernière On a représenté en trait mixte à la figure 3 une position 2 a prise par la bouteille 2 au cours de son trajet retour depuis la position renversée jusqu'à la position dressée le long du poste de redressement des bouteilles 18 de la figure 1 La position 2 a, inclinée à moins de 900 par rapport à la position renversée, favorise l'égouttage de la bouteille suite à l'injection subie le long du poste d'injection et le réceptacle 29 recueille le produit de cet égouttage à travers l'ouverture 66. Comme le montrent les figures 5, 8 et 9, un capuchon 67 est porté audessus de la goulotte 61 par un bras 68, lequel, à son extrémité opposée au capuchon 67, est supporté en rotation dans un palier 69 serré dans un collier 71 soudé sur l'un des côtés du corps-réceptacle 29 Le capuchon 67 est ainsi mobile entre la position représentée aux figures 5 et 8, dans laquelle il est situé juste au-dessus de la buse 49, et une position de dégagement de la buse 49 et de la goulotte 61, représentée à la figure 9. Dans le palier 69 est monté un ressort hélicoïdal 72, fonctionnant à l'enroulement, qui rappelle le capuchon 67 vers la position dans laquelle il est situé au-dessus de la buse 49 Si une injection de liquide a lieu en l'absence de bouteilles 2, par exemple au début du fonctionnement de la machine, l'injection se fait à l'intérieur du capuchon, lequel est conformé de manière à renvoyer dans le réceptacle 29 par la goulotte 61 le fluide ainsi injecté Quand une bouteille atteint la position renversée (figure 9) elle bute contre le capuchon 67 ou le bras 68 et repousse ceuxci dans la position dégageant la goulotte 61 à l'encontre de l'effet du ressort de rappel 72 L'injection se fait donc dans la bouteille Un ergot 73 est lié en rotation au capuchon 67 et au bras 68 à l'intérieur du palier 69 et circule dans une fente circonférentielle 74 du palier 69, les extrémités circonférentielles de cette fente formant butée limitant la course angulaire du capuchon 67 autour de l'axe défini par le palier 69. On va maintenant exposer le fonctionnement de la machine de traitement: Les bouteilles 2 acheminées par le convoyeur d'entrée 1 et convenablement espacées par la vis espaceuse 4 sont remises par l'étoile d'entrée 7 aux dispositifs de traitement 12 successifs La came 48 commande la fermeture de chaque pince 24 au moment o l'étoile d'entrée 7 a placé une bouteille entre ses mors. Après fermeture d'une pince, la barre de guidage 34 commande par sa région hélicoïdale 34 a le renversement progressif de la bouteille 2 considérée, ce renversement s'achevant au début du poste d'injection 17, peu avant que le rail de commande 59 ne commande l'ouverture de la vanne 51 et par conséquent l'injection de fluide à travers la buse 49 Après l'injection, la bouteille est maintenue un certain temps en position renversée pour lui permettre de s'égoutter, puis la barre de commande 34 commande le redressement de la bouteille le long du poste de redressement 18 jusqu'à ce que la bouteille vienne se loger dans l'un des alvéoles de l'étoile de sortie 21, à _ 2 la suite de quoi la came 48 commande l'ouverture de la pince pour permettre à la bouteille d'être conduite du poste de transfert 19 au convoyeur de sortie 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté Les rainures 46 de la pince, au lieu d'être rectilignes, pourraient avoir une courbure qui compense le pivotement des branches 39 autour de leurs axes 41 de façon que la région des rainures 46 dans laquelle se trouvent les tenons 44 ait toujours la même inclinaison par rapport à l'axe 47. REVENDICATIONS 1 Pince de préhension, en particulier pour objets fragiles et plus particulièrement pour bouteilles, destinée à faire partie d'une machine de traitement automatique, comprenant au moins deux mors ( 38) déplaçables l'un par rapport à l'autre entre une position de préhension et une position de relâchement, les mors ( 38) étant reliés à cet effet à des moyens d'actionnement ( 42), caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de transmission ( 44, 46) interposés fonctionnellement entre les moyens ( 42) d'actionnement et les mors ( 38) pour transmettre aux mors leurs mouvements de la position de relâchement à la position de préhension et en ce que ces moyens de transmission sont irréversibles au moins à l'égard du retour des mors à leur position de relâchement à partir de la position de préhension. 2 Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de transmission sont des moyens à rampe ( 46 a, 46 b). 3 Pince selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de transmission comprennent, pour l'un au moins des mors, un tenon ( 44) mobile dans une rainure inclinée ( 46) formant rampe ( 46 a, 46 b), le tenon et la rampe appartenant l'un au mors ( 38) et l'autre aux moyens d'actionnement ( 42). 4 Pince selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens à rampe comprennent une rampe ( 46 a, 46 b) pour chaque mors ( 38), les deux rampes étant inclinées l'une par rapport à l'autre, et les moyens d'actionnement comprennent un moyen d'actionnement unique ( 42) produisant un mouvement de translation selon une direction ( 47) formant axe de symétrie pour les deux rampes l'une par rapport à l'autre. 5 Pince selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux rainures ( 46) sont fixées chacune à l'un des mors en formant un angle l'une avec l'autre, et en ce que les deux tenons ( 44) sont solidaires d'un même organe mobile en translation ( 42) appartenant aux moyens d'actionnement. 6 Pince selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que les deux mors ( 38) sont articulés l'un par rapport à l'autre. 7 Pince selon l'une des revendications 1 ou 6, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement comprennent un ressort ( 45) rappelant les mors ( 38) en position de préhension par l'intermédiaire des moyens de transmission ( 44, 46). 8 Machine de traitement d'objets, en particulier de bouteilles, comprenant au moins une pince ( 24) pour saisir individuellement chaque objet ( 2), cette pince étant conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9 Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement ( 42) de la pince comprennent un ressort ( 45) sollicitant les mors ( 38) vers leur position de préhension par l'intermédiaire des moyens de transmission ( 44, 46), et en ce que la machine comprend une came ( 48) par rapport à laquelle la pince ( 24) est mobile au cours d'un cycle de traitement, et qui agit sélectivement sur les moyens d'actionnement ( 42) pour faire passer les mors ( 38) en position de relâchement ou pour permettre au ressort de les ramener en position de préhension. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de transmission comprennent un coulisseau ( 42) relié aux deux mors ( 38) par deux moyens ( 44, 46) à rampes ( 46 a, 46 b) irréversibles, la came ( 48) et le ressort ( 45) agissant sur le coulisseau ( 42).