Brevet FR2754750A1 — publié le 19980424

L'invention concerne une broche de vissage à couple de serrage réglable, notamment destinée à la mise en place par vissage de bouchons sur des emballages disposant de goulots filetés. Les broches de vissage connues comportent un moteur électrique ou pneumatique entraînant en rotation un arbre dont une extrémité est équipée d'un dispositif de préhension de bouchons. L'arbre de la broche est par ailleurs animé d'un mouvement vertical permettant la mise en contact du bouchon et le vissage sur un goulot fileté. Une des préoccupations en relation avec ces broches porte sur le contrôle du couple de serrage appliqué au bouchon. Il importe en effet que ce couple soit suffisamment important pour assurer un bouchage efficace de l'emballage et éviter tout desserrage intempestif du bouchon obturant celui-ci, sans pour autant que l'utilisateur doive recourir à un outil pour ouvrir l'emballage. Un dispositif de limitation de couple doit donc être interposé entre le moteur et l'arbre de la broche afin de transmettre un couple de serrage déterminé. On connaît des dispositifs de limitation de couple à friction comportant deux plaques pressées l'une contre l'autre. Mais les frottements entre les deux plaques provoquent une usure importante de celles-ci et des échauffements modifiant leur coefficient de friction. Le couple de serrage transmis n'est donc pas constant. Il existe aussi des dispositifs de limitation de couple magnétiques ne présentant pas les inconvénients précités. Toutefois, ces dispositifs présentent également des problèmes de réglage du couple, notamment en raison du vieillissement des éléments magnétiques et, dans le cas d'aimants permanents il se produit un broutement lors du glissement. Pour obvier à ces inconvénients, on prévoit, selon l'invention une broche de vissage comportant un arbre de broche mobile en translation et en rotation dont une extrémité est pourvue d'un dispositif de préhension et l'extrémité opposée est solidaire d'un pignon de broche entraîné en rotation par un ensemble moteur qui comprend un vérin alimenté par un fluide sous pression, ce vérin ayant une tige solidaire d'un organe de transmission disposé pour actionner le pignon. Ainsi, le couple de serrage étant directement fonction de la force appliquée par le vérin et celle-ci étant directement fonction de la pression d'alimentation du vérin par le fluide sous pression, le couple de serrage est déterminé par la pression d'alimentation du vérin de sorte que celui-ci réalise simultanément les fonctions d'organe moteur et de limiteur de couple. Les broches selon l'invention sont donc plus simples et moins onéreuses que les broches de vissage actuelles. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que le réglage du couple de serrage de plusieurs broches d'une tourelle multibroches peut être réalisé en agissant sur un dispositif de réglage de la pression d'alimentation commun pour toutes ces broches. On évite ainsi au niveau de chaque broche une manipulation fastidieuse et source d'un risque d'erreur croissant avec le nombre de broches de la tourelle. Ce réglage de la pression d'alimentation peut en outre, être réalisé lorsque la tourelle est en fonctionnement. L'invention accroît ainsi la fiabilité et la rentabilité de telles tourelles. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'organe de transmission comprend une crémaillère. Avantageusement, la crémaillère s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de l'arbre de broche et l'organe de transmission comprend un pignon de renvoi d'angle. La broche de vissage selon l'invention est ainsi particulièrement compacte. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de transmission comprend une roue libre montée pour entraîner unidirectionnellement le dispositif de préhension dans un sens de vissage. Ainsi, on peut ramener le vérin en position rétractée avant de dégager le dispositif de préhension du bouchon de sorte qu'au moment du dégagement du dispositif de préhension on est assuré que la broche n'est soumise à aucun couple et on évite ainsi d'érafler le bouchon lors de ce dégagement. Avantageusement, le vérin est solidaire en translation de l'arbre de broche. Cette disposition améliore la compacité de la broche de vissage selon l'invention. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de transmission comprend une roue dentée ayant un diamètre supérieur à celui du pignon. Ceci permet de multiplier le nombre de tours de vissage de la broche pour une course donnée du vérin. Selon une version avantageuse de l'invention, au moins un capteur est disposé pour détecter une position de la tige du vérin. L'adjonction d'un ou plusieurs capteurs de position de la tige permet une vérification du déroulement de l'opération de vissage. En effet, un trop grand déplacement de la tige peut révéler une absence de bouchon, tandis qu'un trop faible déplacement, alors que le couple de serrage est atteint, peut être révélateur d'un bouchon engagé de travers sur le goulot de l'emballage. On obtient ainsi un moyen simple et peu onéreux pour s'assurer de la qualité du vissage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention en relation avec la figure unique ci-jointe représentant une vue partielle en perspective d'une broche de vissage selon l'invention. En référence à la figure, la broche de vissage selon l'invention comporte un tube de guidage vertical 1, dont l'extrémité supérieure est fixée à un support de broche 2 et qui coulisse verticalement dans un manchon 3 solidaire d'une plate-forme rotative 4. Le tube 1 reçoit à rotation un arbre de broche 5 dont l'extrémité inférieure dépasse du tube 1 et porte un dispositif de préhension à mâchoires 6 actionné de façon connue en soi. L'extrémité supérieure de l'arbre de broche 5 porte un pignon conique 7 coopérant avec un ensemble moteur généralement désigné en 11. Le support de broche 2 est monté pour coulisser sur une colonne 9 fixée à la plate-forme rotative 4 et porte un galet 8 destiné à coopérer avec une came (non représentée) pour positionner en hauteur le support 2 et les pièces qui lui sont associées. Une plaque support 10 est fixée sur le côté du support de broche 2 et porte l'ensemble moteur 11. L'ensemble moteur 11 comprend un arbre intermédiaire 12 monté à rotation dans un palier 13 porté par la plaque support 10. L'arbre 12 a une extrémité portant, par l'intermédiaire d'une roue libre 20, un pignon de renvoi conique 14 dont les dents sont au contact de celles du pignon 7, et une extrémité opposée portant un pignon d'entrée 15 dont les dents sont au contact de celles d'une crémaillère 16. La crémaillère 16 s'étend verticalement et est fixée par son extrémité inférieure à la tige d'un vérin 17 d'axe vertical dont le corps est fixé à la plaque support 10. Le vérin est alimenté par un circuit pneumatique non représenté ici. Un galet d'appui 18 d'axe de rotation parallèle à celui du pignon d'entrée 15 est monté pivotant à l'extrémité supérieure de la plaque support 10 et est disposé sensiblement en vis-à vis du pignon d'entrée 15 sur un côté de la crémaillère opposé à celui-ci de façon que la crémaillère 16 soit maintenue appliquée contre le pignon d'entrée 15. Un capteur 19 est fixé à l'extrémité supérieure de la plaque support 10 au niveau de la position extrême de la crémaillère 16, pour une position complètement sortie de la tige du vérin 17. En fonctionnement, la plate-forme 4 est entraînée en rotation par rapport à un bâti fixe par un moteur. Des emballages à goulots filetés sont amenés et sont maintenus à l'aplomb du dispositif de préhension à mâchoires 6 par un dispositif non représenté. Le support 2 et tous les éléments qui lui sont associés constituent un ensemble mobile en translation verticale mais lié en rotation à la plate-forme 4. Le positionnement vertical de cet ensemble mobile est assuré par le contact du galet 8 sur le chemin de came et dépend donc du profil de ce dernier. Pendant qu'un emballage à goulot fileté est amené à l'aplomb du dispositif de préhension 6, ce dernier est actionné de façon connue en soi pour saisir un bouchon sur un distributeur non représenté. Le galet 8 suivant le profil du chemin de came du bâti provoque alors la descente de l'ensemble mobile vers le goulot fileté. Une fois le bouchon en contact avec le goulot fileté, un fluide sous une pression préréglée est amené au vérin 17. La tige du vérin 17 pousse la crémaillère 16 vers le haut. La crémaillère 16 entraîne en rotation le pignon d'entrée 15. Le pignon d'entrée 15 transmet son mouvement au dispositif de préhension 6 par l'intermédiaire de l'arbre 12, des pignons 14 et 7, et de l'arbre de broche 5 pivotant dans le tube de guidage 1. On notera à ce propos que la roue libre 20 est montée pour que le vérin 17 entraîne l'arbre de broche 5 dans le sens du vissage mais n'entraîne pas celui-ci en rotation lorsque le vérin 17 se rétracte. Le pignon 14 a de préférence un diamètre supérieur au pignon 7 afin d'obtenir un vissage sur plusieurs tours pour une faible course du vérin 17, ce qui permet d'utiliser un vérin présentant un encombrement réduit. Lorsque le couple de serrage du bouchon provoque un couple résistant ayant une valeur égale à celle du couple moteur résultant de la pression d'alimentation du vérin 17, la broche de vissage cesse de tourner et la crémaillère 16 s'immobilise. Pour une position angulaire de la plate-forme, correspondant à la fin du cycle de vissage le vérin est rétracté, soit par une inversion d'alimentation lorsque le vérin est un vérin double effet, soit par simple coupure de l'alimentation et un rappel élastique dans le cas d'un vérin simple effet. Du fait du montage en roue libre du pignon 14, l'arbre de broche 5 reste immobile. Les mâchoires du dispositif de préhension 6 peuvent alors être ouvertes sans risquer d'érafler le bouchon. La broche de vissage est relevée et l'ensemble est prêt pour un nouveau cycle. Le capteur 19 est disposé à la fin de la course de la crémaillère au-delà de la distance que la crémaillère 16 doit normalement couvrir pour réaliser le nombre de tours nécessaires pour le bouchage. Si la crémaillère 16 est détectée par le capteur 19, cela signifie que le couple de serrage correspondant à la pression d'alimentation n'a pas été atteint en raison d'une absence de bouchon, d'un bouchon défectueux, ou d'un emballage dont le goulot est détérioré. Le capteur 19 commande alors le convoyage de l'emballage mal bouché vers un circuit de rebut. Lorsqu'on veut assurer le bouchage d'une nouvelle série d'emballages pour laquelle on désire un couple de serrage différent de celui utilisé précédemment, il suffit de modifier le réglage de la pression d'alimentation du vérin 17. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais englobe également toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, bien que la roue libre 20 ait été illustrée entre l'arbre intermédiaire 12 et le pignon 14, on pourrait disposer cette roue libre en un point quelconque de la chaîne cinématique reliant le vérin 17 au dispositif de préhension 6. On peut également prévoir de réaliser une chaîne cinématique sans roue libre. Dans ce cas, il sera nécessaire de mettre le vérin 17 à l'échappement sans le rétracter avant l'ouverture des mâchoires. Bien que la crémaillère 16 ait été représentée en position verticale, on peut la positionner horizontalement et la mettre en prise directe avec le pignon 7 qui, dans ce cas, est de préférence un pignon cylindrique. Bien que dans le mode de réalisation décrit, on ait utilisé une crémaillère, on pourrait réaliser l'invention avec tout mécanisme transformant le mouvement de translation de la tige du vérin 17 en mouvement de rotation pour entraîner l'arbre de broche 5, par exemple un mécanisme de type bielle-manivelle. REVEND I CAT IONS 1. Broche de vissage comportant un arbre de broche (5) mobile en translation et en rotation dont une extrémité est pourvue d'un dispositif de préhension (6) et l'extrémité opposée est solidaire d'un pignon (7) entraîné en rotation par un ensemble moteur(ll), caractérisé en ce que l'ensemble moteur (11) comprend un vérin (17) alimenté par un fluide sous pression, ce vérin ayant une tige solidaire d'un organe de transmission (12, 14, 15, 16) disposé pour actionner le pignon. 2. Broche de vissage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une roue libre (20) montée pour entraîner unidirectionnellement le dispositif de préhension (6) dans un sens de vissage. 3. Broche de vissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de transmission (12, 14, 15, 16) comprend une crémaillère (16). 4. Broche de vissage selon la revendication 3, caractérisée en ce que la crémaillère (16) s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de l'arbre de broche (5) et en ce que l'organe de transmission (12, 14, 15, 16) comporte un pignon de renvoi d'angle (14). 5. Broche de vissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le vérin (17) est solidaire en translation de l'arbre de broche (5). 6. Broche de vissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de transmission (12, 14, 15, 16) comprend une roue dentée ayant un diamètre supérieur à celui du pignon. 7. Broche de vissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que au moins un capteur (19) est disposé pour détecter une position de la tige du vérin (17).