Brevet FR2717574A1 — publié le 19950922

L'invention est relative au domaine technique de la connaissance du volume de la cavité ouverte d'un contenant afin de pouvoir déterminer sa capacité utile avec une précision recherchée et elle vise, plus spécifiquement mais non limitativement, le jaugeage des cavités de contenants utilisés pour assurer la formation, la conformation ou l'obtention de récipients ultérieurement utilisés pour contenir des produits généralement liquides. A titre d'application préférée, l'invention concerne le jaugeage de la cavité ouverte d'un moule de verrerie afin de pouvoir en déduire, à partir de la connaissance de la masse de la paraison de verre destinée à conformer le contenant, la capacité exacte de ce dernier. Dans le domaine d'application préférée de l'invention, il peut être considéré que deux facteurs principaux influencent fondamentalement la maîtrise de la capacité ou du volume d'un contenant verrier réalisé par moulage d'une goutte ou paraison de verre en fusion déposée dans un moule. ll s'agit principalement du volume de la goutte ou de la paraison et du volume de la cavité ouverte du moule. Le premier facteur peut être considéré comme bien maîtrisé puisqu'il peut être estimé que le volume de la goutte ou de la paraison peut être contrôlé sensiblement à un gramme près, dans les processus industriels de fabrication de contenants verriers, à partir d'installations faisant intervenir un nombre élevé de sections de moulage. Sachant que 2,5 grammes de verre en fusion représentent une occupation de 1 cm3, la maîtrise à 1 gramme près de chaque goutte ou paraison permet de retenir un facteur d'incertitude d'environ 0,4 cm3. ll semble qu'il s'agisse pour le moment d'une limite en dessous de laquelle il n'est pas envisageable de réduire de façon significative et reproductible la masse incertaine de la goutte ou de la paraison. Le second facteur est celui de l'empreinte de la cavité ouverte du moule, dont il est envisageable de maîtriser le volume par usinage pour, en fonction du facteur premier, conférer au contenant verrier qui sera réalisé, un volume le plus précis possible. I1 est connu qu'un moule de verrerie est principalement constitué par un moule de fût ou encore généralement par deux demi-moules possédant alors un plan de joint axial et qui sont associés à un moule de fond et à un moule de bague, dans le cas de contenants verriers. Toutes ces parties constitutives délimitent des empreintes propres négatives dont la réunion définit la cavité du moule qui est ouverte par exemple par l'intermédiaire du moule de bague pour recevoir la goutte ou la paraison de verre en fusion. S'agissant d'une empreinte générale négative devant recevoir une goutte ou paraison de verre qui sera, par un procédé connu, développée pour être appliquée et pour épouser toutes les parois de cette empreinte, il est clair que la connaissance précise du volume de cette dernière influe sur la maîtrise de la capacité du contenant verrier réalisé. Dans l'application aux contenants verriers, un certain nombre d'exigences imposent de connaître précisément le volume des récipients réalisés. I1 s'agit tout d'abord des dispositions réglementaires ou administratives, internationales ou nationales qui visent les tentatives de fraudes, en vue de protéger les consommateurs. 11 s'agit encore des moyens et installations techniques qui sont généralement mis en oeuvre pour réaliser les remplissages ou les embouteillages automatiques des produits liquides devant être contenus. De telles installations font le plus souvent intervenir une canne plongeante distribuant le produit liquide et introduites à cette fin dans le contenant verrier par l'intermédiaire de l'ouverture telle que le goulot. Lorsque le volume de ce contenant est bien connu, la quantité de produit liquide devant être introduite est appréciée en prenant en compte un écart donné entre le niveau supérieur du produit liquide et le plan horizontal passant par l'ouverture. Une mesure automatique de cet écart permet d'être assuré d'un remplissage convenable dans la mesure évidemment où le volume initial du contenant verrier est connu de façon la plus précise possible. Une autre exigence réside dans l'obligation de pouvoir disposer de moules de verrerie de caractéristiques volumiques utiles, précises et reproductibles, de manière à pouvoir assurer l'équipement interchangeant de différentes sections d'une même installation, en appliquant toujours des conditions de fonctionnement les plus stables possibles pour que soient maintenues, avec une certaine stabilité, les différentes conditions de déroulement du procédé de fabrication en continu, dans le but d'améliorer ou de maintenir la rentabilité d'une telle installation complexe faisant intervenir de nombreux paramètres de conduite. Pour répondre à l'exigence dessus, la technique antérieure a proposé peu de méthodes donnant globalement entière satisfaction. L'une des méthodes la plus employée consiste à reconstituer un moule dont les différents éléments sont maintenus à température ambiante. La reconstitution après nettoyage des différentes surfaces et plans de joints est assurée en posant sur ces plans de joints un film ou une couche de graisse dont la fonction est d'établir une étanchéité lors de la reconstitution du moule par liaison et assemblage des éléments constitutifs maintenus par serre-joints, frettes ou analogues. Dans cet état, l'empreinte ou la cavité est nettoyée afin d'éliminer autant que faire se peut, toute trace de graisse saillant par fluage à l'intérieur de l'empreinte. Un récipient étalon de capacité connue étalonnée, est rempli avec de l'eau à température ambiante et le cas échéant, pesé. Le moule reconstitué est rempli d'eau à partir du récipient étalon, de manière que le niveau à l'intérieur de l'empreinte s'élève jusqu'à affleurer le col dans un état stable dénotant l'absence de fuite. Le jaugeage de la capacité est alors apprécié par détermination de la quantité résiduelle d'eau dans le récipient étalon. Une telle méthode est particulièrement longue et doit être mise en oeuvre par un personnel spécialement qualifié. Compte tenu des différentes phases opératoires purement manuelles, une telle méthode fait apparaître immanquablement des distorsions de jaugeage, même pour un même moule jaugé par des personnels différents. L'expérience montre, par ailleurs, qu'une quantité résiduelle de graisse est toujours plus ou moins présente à l'intérieur du moule et que, par suite, la capacité de ce dernier est appréciée plus ou moins précisément. 11 a été en effet constaté qu'un film ou une couche de 1/100e de mm de graisse, au plan de joint principal des deux demi-moules était responsable d'une distorsion de 0,2 à 0,8 cm3. Or, en pratique, il est fréquent que le film ou couche de graisse puisse atteindre 5/100 qui conduisent à une erreur d'appréciation pouvant atteindre 1 cm3. Une telle incertitude est rédhibitoire pour de nombreuses applications. La technique antérieure peut être considérée comme recelant une autre méthode consistant à établir, par palpage et selon un maillage déterminé, un réseau de mesure tridimensionnelle de l'empreinte négative et d'interpréter par une méthode de calcul le volume de l'empreinte. Une telle méthode implique de disposer d'une installation complexe, délicate à servir et à mettre en oeuvre et exigeant un personnel hautement qualifié. Outre ces contraintes, une telle méthode ne peut pas être qualifiée de rapide et sa mise en service est peu, sinon pas, adaptée aux installations de production en continu de contenants verriers. La présente invention vise à remédier aux inconvénients énoncés dessus en proposant un nouveau procédé et un nouveau dispositif de jaugeage de la cavité ouverte d'un contenant, notamment d'un moule de verrerie. L'objet de l'invention est d'offrir une technique simple, rapide, précise et pouvant être mise en oeuvre par un personnel certes qualifié, mais non hautement spécialisé et permettant d'obtenir des mesures à faibles distorsions pouvant être qualifiées de reproductibles, même si les différentes phases opératoires sont reproduites par des personnels différents. L'objet de l'invention est de proposer une technique qui soit rapide de mise en oeuvre à partir d'un matériel fiable et robuste pouvant être implanté dans les ateliers, installations ou équipements de production en continu, à grande cadence, de contenants verriers. Pour atteindre les objectifs dessus, le procédé de jaugeage selon l'invention, consiste à - introduire dans la cavité du contenant une vessie souple constituée par une membrane étanche, déformable élastiquement, liée à un bouchon raccordé à un circuit fermé de transfert d'une masse liquide contenue dans une capacité à volume variable, - fermer la cavité avec le bouchon à partir de la surface extérieure du contenant, - transférer progressivement, en partie au moins, la masse liquide de la capacité dans la vessie pour déformer élastiquement cette dernière et l'amener à épouser la cavité du contenant jusqu'à refus de transfert, - déterminer la quantité liquide transférée à partir de la capacité et en déduire le volume de la cavité, - transférer de façon inverse la masse liquide de la vessie à la capacité, - et extraire la vessie. L'invention a encore pour objet un dispositif pourjauger la cavité ouverte d'un contenant et, notamment d'un moule de verrerie, caractérisé en ce qu'il comprend - une capacité étanche, à volume variable remplie d'une masse liquide, - un circuit de transfert étanche, raccordé à la capacité, - une vessie en matière souple, étanche, déformable élastiquement, - et un bouchon de fermeture de la cavité à partir de la surface extérieure du contenant et de raccordement entre le circuit et la vessie. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La r. 1 est une vue schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La r. 2 est une coupe schématique illustrant l'un des moyens de l'invention. Les fig. 3 et 4 sont des coupes partielles montrant, à plus grande échelle, certaines phases de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 5 illustre une variante de réalisation de l'un des moyens techniques selon l'invention. La fig. 6 montre de façon schématique un dispositif complet pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La fig. 1 illustre de façon schématique un contenant 1 délimitant une cavité 2 ouvrant sur une des faces telle que le dessus 3. Selon l'application préférée de l'invention, le contenant 1 constitue un moule de verrerie et se trouve formé par deux demi-moules la et lb assemblés par un plan de joint parallèle à l'axe x-x' de l'empreinte 2. Les demi-moules la et lb sont complétés au moins par un moule de fond lc, voire le cas échéant, par un moule de bague, notamment lorsque l'empreinte 2 est réservée à la conformation d'une bouteille. Le procédé de l'invention est conçu pour permettre le jaugeage précis de la cavité 2 dont la forme donnée au dessin n'est fournie qu'à titre illustratif. n doit aussi être considéré que l'objet de l'invention permet également le jaugeage de toute cavité ouverte définie par tout récipient. Pour mettre en oeuvre le procédé de jaugeage, l'invention préconise de faire intervenir un dispositif 5 qui comprend une capacité étanche 6 à volume variable, remplie d'une masse liquide 7 avantageusement constituée par de l'eau. De préférence, la capacité 6 est constituée par une structure indéformable 8 comprenant une paroi mobile 9 à déplacement connu contrôlé. Dans une forme d'exécution considérée avantageuse, la structure 8 est constituée par un cylindre et la paroi 9 par un piston lié à une tige 10 susceptible de l'animer d'un déplacement mesuré dans l'un ou l'autre sens de la flèche f,. La paroi 9 coopère ave le cylindre 8 par une garniture d'étanchéité 11 et se trouve de préférence liée à la tige 10 par un système, non représenté, d'emmanchement à rotation libre lorsque la tige 10 est associée à un organe de manoeuvre 12 du type à rotation. La disposition structurelle cidessus peut, bien entendu être organisée de façon différente lorsque l'organe d'actionnement 12 est par exemple constituée par un transformateur d'énergie à course rectiligne alternative. Dans le cas de réalisation faisant intervenir une tige 10 tournant sur ellemême, il est avantageux de la réaliser sous la forme d'une tige filetée, au moins localement, à même de coopérer avec une noix ou un écrou 13 porté par une structure 8. La capacité étanche 6 est prolongée, à partir de son fond 14 opposé à la paroi mobile 9, par un circuit de transfert 15 étanche pourvu d'un moyen de purge 16. Le circuit 15 est réalisé sous la forme d'un conduit non déformable élastiquement, portant ou raccordé en bout à un bouchon 17 creux, sur lequel est adaptée une vessie 18 réalisée en une matière souple, étanche, déformable élastiquement, par exemple en latex ou analogue. Le bouchon de fermeture 17 présente une portée annulaire 19 destinée à coopérer avec le dessus 3 pour fermer l'ouverture de la cavité 2 soit directement, soit par interposition d'une garniture d'étanchéité telle que 20 qui, le cas échéant, peut être constituée par la vessie 18. L'ensemble circuit 15 et capacité 6 est totalement rempli, à l'exclusion de bulles ou analogues, par la masse liquide 7 occupant tout le volume de la capacité 6, après retrait maximal de la paroi 9. La masse liquide 7 est maintenue dans un état dépourvu d'inclusions gazeuses telles que des bulles par le moyen de purge 16. Selon le procédé de l'invention et conformément à une possibilité offerte, le jaugeage de la capacité 2 s'effectue en mettant en oeuvre une procédure de mesure relative à partir de la connaissance d'une cavité étalon dont la capacité est précisément connue. A cette fin, il est procédé à une mesure dite d'étalonnage, consistant à introduire la vessie 18 dans la cavité étalon pour y transférer, par déplacement de la paroi 9, le volume ou la quantité d'eau 7 nécessaire pour assurer un remplissage complet avec déformation de la vessie 18 amenée à épouser étroitement les parois de la cavité étalon. Dans cet état, un moyen d'affichage 21, tel qu'un compteur faisant apparaître des informations chiffrées, est réglé pour afficher en clair ou de façon codée, la jauge de la capacité maximale selon la convention retenue. Le compteur 21 est monté sur la structure 8, de manière à pouvoir être actionné par la manoeuvre de la tige 10 dont le pas de vis est par exemple choisi de façon que pour chaque tour et en fonction du diamètre interne utile de la structure 8, le déplacement de la paroi 9 corresponde à un volume élémentaire entier déterminé. La mesure du déplacement peut être avantageusement constituée par un système de mesure linéaire. Lorsque l'opération d'étalonnage du type dessus a été menée à bien, la paroi 9 est ramenée dans sa position d'origine de manière à ramener la vessie 18 dans son état initial au moins de façon à permettre son extraction de la cavité étalon. ll est alors possible de procéder au jaugeage de la cavité 2 en introduisant la vessie 18 dans l'ouverture du dessus 3 pour fermer cette ouverture par application du bouchon 17. La tige 10 est alors manoeuvrée depuis sa position d'arrêt originelle pour transférer une partie de la masse liquide contenue dans la structure 8 par le circuit 15 à l'intérieur de la vessie 18 amenée à se gonfler et à épouser étroitement la paroi délimitant globalement la cavité 2 à jauger. Lorsque le transfert est effectué jusqu'à refus, par exemple contrôlé par un manomètre 22 appréciant la montée en pression du circuit de transfert 15, l'opérateur peut lire sur le moyen d'affichage 21, la valeur relative de transfert par rapport à celle de la cavité étalon, et déterminer de la sorte, la jauge exacte de la cavité 2. On conçoit que pour le jaugeage de toute cavité 2 correspondant théoriquement à une même capacité, les opérations de mesures successives peuvent se dérouler sans avoir recours à chaque fois, à un étalonnage de la valeur zéro ou maximale relative. En effet l'action de jaugeage sur un moule fait intervenir un transfert initial de la structure 8 à la vessie 18, puis ensuite un transfert inverse au moins partiel permettant ainsi de ramener la paroi 9 dans une position intermédiaire ou extrême de butée mécanique sans influence sur la mesure de lecture, étant donné que pour chaque mesure, la jauge atteinte est déterminée par appréciation comparative par rapport à la mesure étalon. L'organe de manoeuvre 12 peut être constitué par un actionneur mécanique, hydraulique, électrique voire pneumatique et dans un tel cas son fonctionnement, en vue de la commande de la vis 10, est placé sous la dépendance d'un pressostat 23 d'asservissement intégré à un bloc 24 de commande selon un cycle fonctionnel déterminé. La fig. 2 montre qu'il peut être avantageux, pour procéder à l'étalonnage comme dit précédemment, de disposer d'un moule ou d'une boîte 30 étalon délimitant une empreinte 31 de référence qui peut être définie par adaptation, entre un segment de fond 32 et un segment de goulot ou de bague 33, de segments ou tranches 34 de corps creux qui peuvent être emboîtés et superposés relativement pour conférer à la cavité étalon 31 l'une de plusieurs capacités relatives correspondant par exemple à des normes habituelles de récipients verriers. La fig. 3, appréciée comparativement avec la fig. 4, permet de remarquer que le bouchon 17 peut être conformé pour comporter un rebord ou une portée 19 assurant directement, par la présence de la vessie 18, la fermeture étanche par rapport au dessus 3. La fig. 4 montre que, pour déterminer la position de départ de la paroi mobile 9, il peut être avantageux de placer le bouchon 17 sur une plaque ou un marbre 40. Une telle application produit la rétraction totale de la vessie 18 dans un état de moindre encombrement dans lequel toute quantité d'eau résiduelle est éliminée en dehors de celle contenue à l'intérieur du bouchon 17, du circuit de transfert 15 et de la structure 8. Dans un tel exemple, une telle position de départ constitue le zéro initial absolu à partir duquel, en procédant comme dit précédemment et après introduction de la vessie 18 dans la cavité 2, il peut être apprécié, par les moyens d'affichage 21, la quantité ou le volume de masse liquide 7 transférée pour assurer le gonflage de la vessie 18 amenée à épouser étroitement la paroi délimitant la cavité 2. Le procédé mis en oeuvre permet alors d'assurer la mesure absolue de la capacité de la cavité 2. La fig. 5 montre une variante de réalisation dans laquelle le bouchon 17 est prolongé par une canule 40 qui est en relation par un conduit central 41 avec le circuit de transfert 15. Le conduit 41 débouche à la périphérie de la canule 40 directement et par des perçages 42 qui peuvent être prévus de toute manière appropriée en étant répartis à la surface périphérique. La canule 40 est conçue de manière à pouvoir être introduite dans l'orifice ou l'ouverture de la cavité 2 à partir du dessus 3, et de façon à pouvoir assurer la mise en place de la vessie 18 enfilée étroitement sur elle dans un état stable de repos exempt de toute tension. La vessie 18 est retenue sur le bouchon 17 par une bague ou ceinture 43 ou analogue, capable d'établir une liaison étanche. Le moyen d'affichage 21 est réglé au zéro, dit alors absolu, dans l'état de la vessie correspondant à la fig. 5, de sorte que tout transfert de masse liquide subséquent correspond à un transfert réel d'un volume qui est introduit dans la vessie 18 pour gonfler cette dernière et l'amener à épouser étroitement la paroi périphérique délimitant la cavité 2. La fig. 6 montre schématiquement un exemple de réalisation dans lequel la structure 8 est constituée par un vérin à double effet dont la paroi 9 est par exemple liée à une tige filetée 10 qui coopère avec la noix 13 susceptible d'être entraînée en rotation notamment par un renvoi conique 50 actionné par un moteur 51 par exemple électrique. La tige 10 est pourvue à son extrémité opposée à la paroi 9, d'un baladeur 52 à position axiale fixe sur la tige et, de préférence, monté libre en rotation relative. Le baladeur 52 est associé à un curseur 53 qui est déplaçable par rapport à une règle 54 constituant, avec le curseur, le moyen d'affichage 21. Le moteur 51 est du type à double sens de rotation alimenté à partir d'un boîtier 55 comportant, outre un variateur 56, un système d'inversion d'alimentation 57. La commande de fonctionnement du moteur 51 est aussi contrôlée par l'intermédiaire du pressostat 23. La conduite du procédé est assurée en maintenant les moyens de l'invention et le contenant à jauger à des températures voisines ou de préférence égales de manière que le transfert de la masse liquide 7 ne fasse intervenir que peu, sinon pas, de distorsion par dilatation différentielle. I1 doit être considéré que le moyen d'affichage 21 peut aussi délivrer un signal exploitable, applicable à un bloc de gestion du cycle de fonctionnement de l'installation, raccordé au boîtier 25. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Procédé de jaugeage de la cavité ouverte d'un contenant, notamment d'un moule de verrerie, caractérisé en ce qu'il consiste à - introduire dans la cavité (2) du contenant (1), une vessie souple (18), constituée par une membrane étanche, déformable élastiquement liée à un bouchon (17) raccordé à un circuit fermé (15) de transfert d'une masse liquide contenue dans une capacité (6) à volume variable, - fermer la cavité avec le bouchon à partir de la surface extérieure du contenant, - transférer progressivement, en partie au moins, la masse liquide de la capacité dans la vessie pour déformer élastiquement cette dernière et l'amener à épouser la cavité du contenant jusqu'à refus de transfert, - déterminer la quantité liquide transférée à partir de la capacité et en déduire le volume de la cavité, - transférer de façon inverse la masse liquide de la vessie à la capacité, - et extraire la vessie. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine le volume de la cavité du contenant par mesure relative de la masse liquide transférée par rapport à celle correspondant à la capacité d'une cavité étalon. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine le volume de la cavité du contenant par mesure absolue de la masse liquide transférée à partir de la capacité à volume variable. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise le transfert de la masse liquide en agissant sur une paroi mobile à déplacement connu, contrôlé, constitutive d'une capacité indéformable. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on assure le transfert de la masse liquide en maintenant des conditions de température constantes. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on assure le transfert de la masse liquide en maintenant ladite masse et le contenant, sensiblement à une même température. 7 - Dispositif pourjauger la cavité ouverte d'un contenant, notamment d'un moule de verrerie, caractérisé en ce qu'il comprend: - une capacité étanche (6), à volume variable remplie d'une masse liquide (7), - un circuit de transfert étanche (15), raccordé à la capacité, - une vessie (18) en matière souple, étanche, déformable élastiquement, - et un bouchon (17) de fermeture de la cavité à partir de la surface extérieure du contenant et de raccordement entre le circuit et la vessie. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de transfert est pourvu de moyens de purge (16). 9 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la capacité à volume variable (6) est à structure indéformable et comporte une paroi mobile (9) à déplacement connu, contrôlé. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi est constituée par un piston à déplacement mesuré. 11 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vessie (18) est enfilée libre et fixée de façon étanche sur la base d'une canule d'introduction (40) prolongeant le bouchon (17). 12 - Dispositif selon la revendication 7 ou 9, caractérisé en ce que la capacité à volume variable comporte un moyen (21) d'affichage d'une donnée ou baladeur (52) en relation avec le déplacement de la paroi mobile (9). 13 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est associé à une boîte (30) délimitant une cavité d'étalonnage (31) apte à recevoir la vessie. 14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la boîte (30) est à volume variable à partir de tranches (34) de corps creux empilables.