Brevet FR2748988A1 — publié le 19971128

L'invention concerne un procédé de commande d'une opération de remplissage dans une machine de remplissage. Elle se rapporte plus particulièrement à un tel procédé de remplissage dans lequel on aspire un produit capable de s'écouler, au moyen d'un dispositif de dosage constitué d'au moins un cylindre de dosage et d'un piston de dosage, depuis un récipient de réserve, et on le remplit ensuite dans un réceptacle préparé à cet effet, de sorte que lors du remplissage du produit dans le réceptacle, une vanne branchée entre le récipient de réserve et le dispositif de dosage est entièrement fermée. Dans un procédé de ce genre connu du document DE 43 44 497 Ai, lorsqu'un piston de dosage d'un dispositif de dosage atteint une position finale inférieure, on produit un signal qui démarre la fermeture d'une vanne. La vanne est agencée entre un récipient de réserve et le dispositif de dosage, et pendant l'évacuation d'un produit, précédemment aspiré hors du dispositif de dosage, vers un réceptacle à remplir, elle empêche un retour du produit sous l'effet du piston de dosage depuis le dispositif de dosage jusque dans le récipient de réserve. L'inconvénient du procédé connu, c'est qu'entre le moment o on atteint la position terminale inférieure du piston de dosage et le début de l'évacuation du produit jusque dans le réceptacle, il s'écoule un temps mort relativement long provoqué par la fermeture de la vanne, pendant lequel on ne peut ni aspirer ni évacuer du produit. La performance d'une machine de remplissage qui fonctionne suivant le procédé connu est par conséquent limitée. La présente invention pour commander une opération de remplissage dans une machine de remplissage prévoit, dans un procédé cité plus haut, que l'opération de fermeture de la vanne (13, 13a, 13b, 13c) soit engagée à un instant (t6), qui est situé avant l'instant (t4) o l'on atteint un point mort inférieur (UT) du piston de dosage. Ceci présente l'avantage, vis-à-vis de la technique antérieure, que le procédé se déroule de façon particulièrement rapide. Une machine de remplissage 2 2748988 qui fonctionne d'après le procédé de l'invention est par conséquent particulièrement performante. D'autres avantages et développements avantageux du procédé de l'invention pour commander une opération de remplissage dans une machine de remplissage ressortent du reste de la description. Il est particulièrement avantageux de prévoir, brièvement après le début du cycle d'aspiration, un délai sans déplacement du piston de dosage. Grâce à la courte aspiration de produit qui a alors lieu hors de la conduite de remplissage vers la tête de remplissage tandis que la vanne est encore fermée, on peut augmenter l'exactitude de dosage. Lorsqu'on connaît exactement les paramètres des vannes, il est avantageux lorsqu'on utilise une vanne unique, d'engager l'opération de fermeture de la vanne de façon aussi précoce que la vanne soit déjà totalement fermée lorsque se termine le cycle d'aspiration. Grâce à ceci, il est possible de passer directement sans temps mort du cycle d'aspiration au cycle de refoulement. L'utilisation d'un entraînement à commande électrique pour le ou les pistons de dosage présente l'avantage de pouvoir produire au niveau du piston de dosage des fonctions de déplacement quelconques, de sorte que l'on peut procéder à une adaptation optimale à la vanne respectivement utilisée et au produit respectivement rempli. Courte description des figures Un exemple de réalisation de l'invention est illustré dans les dessins et sera expliqué plus en détail dans la description qui va suivre. Les figures montrent: figure 1 une machine de remplissage, en vue latérale simplifiée et partiellement en coupe; 3 2748988 figure 2 une illustration de l'opération de fermeture de vannes; figure 3 la fonction du déplacement du piston de dosage en fonction du temps; et figure 4 l'opération de pilotage d'une vanne. Description du mode de réalisation À la figure 1, on a représenté dans l'ensemble par la référence 10 une machine de remplissage qui sert à remplir des produits capables de s'écouler dans des réceptacles préparés à cet effet. La machine de remplissage 10 comporte un récipient de réserve 11 pour le produit à remplir, lequel est relié à un doseur à piston 15, au moyen d'une conduite 12 et avec interposition d'une vanne 13. Dans un châssis 16 de la machine de remplissage 10 est agencé un entraînement 17 pour le doseur à piston 15. L'entraînement 17, qui n'est pas illustré plus en détail, comporte de préférence une source motrice à commande électrique, par exemple un servomoteur, qui commande par l'intermédiaire d'une tige 18 les mouvements montants/descendants d'un piston de dosage 19 dans le doseur à piston 15. Dans la région supérieure du doseur à piston 15, une conduite de remplissage flexible 22 est ramifiée depuis le cylindre de dosage 21 du doseur à piston 15, et elle débouche dans une tête de remplissage 23 mobile en montant/descendant, associée au réceptacle à remplir. La tête de remplissage 23 connue par elle-même comporte une vanne de remplissage 24 et un tube de remplissage 25, qui est d'abord plongé dans la tête du réceptacle non représenté qui a été amené au-dessous du tube de remplissage 25, afin de distribuer le produit, et qui est extraite ensuite hors de la tête du réceptacle après la terminaison de l'opération de remplissage. Pour des raisons de simplicité, on a représenté uniquement à la figure 1 un doseur à piston 15, avec une vanne associée 13. La machine de remplissage 10 comporte cependant, pour augmenter sa capacité, une 4 2748988 pluralité de doseurs à piston 15, par exemple au nombre de 10 et de même type, avec chacun une vanne associée 13, toutes les vannes étant pilotées de façon synchrone par le dispositif de commande de la machine de remplissage 10. Ces doseurs à piston 15 de même type sont ou bien tous reliés à un récipient de réserve commun pour le produit, ou bien chaque doseur à piston 15, ou chaque groupe de doseurs à piston 15, comporte un récipient de réserve séparé respectif, lequel est à son tour alimenté depuis un récipient de réserve commun. L'important pour la commande de l'opération de remplissage conforme à l'invention dans la machine de remplissage 10, c'est le pilotage de la ou des vannes 13. À titre d'explication, on va se référer à cet effet à la figure 2, pour laquelle on a supposé le cas d'une machine de remplissage 10 à trois vannes 13a, 13b et 13c, et la figure illustre l'opération de fermeture des vannes 13a, 13b et 13c en fonction du temps. L'opération de fermeture des vannes 13a, 13b et 13c commence à l'instant t = 0. Le déroulement temporel des opérations de fermeture des vannes 13a, 13b et 13c se compose de premières parties 26a, 26b et 26c, dont les durées sont approximativement égales, ainsi que de secondes parties 27a, 27b et 27c, dont les durées sont différentes. Les premières parties 26a, 26b et 26c représentent le temps de réaction électrique respectif des vannes 13a, 13b et 13c, dont les tolérances sont en règle générale négligeablement faibles, comme c'est le cas de vannes qui sont du même type. Les secondes parties 27a, 27b et 27c représentent le temps de commutation proprement dit, c'est-à-dire la durée pendant laquelle un pointeau de vanne d'une vanne 13a, 13b ou 13c se déplace par exemple contre son siège de vanne, et repose ensuite sur ce siège de vanne, et obture ainsi la vanne 13a, 13b ou 13c. Les durées des secondes parties 27a, 27b et 27c des vannes individuelles 13a, 13b et 13c diffèrent les unes des autres, puisqu'elles dépendent entre autres des rapports géométriques respectifs, de la précision des composants individuels, de l'usure de la vanne respective 13a, 13b ou 13c, etc.. Ce qui est caractéristique, c'est la durée Atl, qui 2748988 résulte de la différence des temps de fermeture globaux entre la vanne 13c la plus "rapide" et la vanne 1 3b la plus "lente". Dans ce qui suit, on va étudier le trajet, ou la course s, illustrée à la figure 3, d'un piston de dosage 19 déplacé par l'entraînement 17 en fonction du temps t. Le point mort supérieur OT du piston de dosage 19 est caractérisé par la course 0, et le point mort inférieur UT du piston de dosage 19 est caractérisé par sa course maximum s(max). Ce qui est caractéristique pour la fonction de la course s du piston de dosage 19 en fonction du temps t, c'est la durée At2 entre t2 et t3 au début du cycle d'aspiration, et la durée At4 entre t4 et t5 entre la fin du cycle d'aspiration et le début du cycle d'évacuation. Dans les deux durées At2 et At4, le piston de dosage 19 se trouve en repos relatif, c'est-à-dire qu'il ne se produit aucun déplacement du piston de dosage. On va enfin se reporter à la figure 4, qui montre conjointement avec la figure 3, que le signal de pilotage a pour la vanne 13 associée au piston de dosage 19 est produit à un instant t6 qui est situé à une durée At6 avant l'instant t4. Ceci signifie que le démarrage de l'opération de fermeture de la vanne 13 a déjà été engagé avant d'atteindre le point mort inférieur UT du piston de dosage 19. La machine de remplissage 10 décrite ci-dessus fonctionne comme suit: au début du cycle d'aspiration à l'instant t = 0, la vanne 13 et la vanne de remplissage 24 associée à la tête de remplissage 23 sont tout d'abord fermées. Ensuite, le piston de dosage 19 est déplacé vers le bas par l'entraînement 17 depuis son point mort supérieur OT, et il s'arrête à l'instant t2. La courte aspiration qui se produit avant l'instant t2 sert à produire une dépression via la conduite de remplissage 22 au niveau de la vanne de remplissage 24, réalisée de préférence sous forme d'une vanne anti-retour à bille. Grâce à cela, la vanne de remplissage 24 est assurément obturée, de sorte qu'aucun produit ne peut ensuite s'échapper hors du tube de remplissage 25, et en particulier également qu'aucun produit ne peut être aspiré par l'intermédiaire de la conduite 6 2748988 de remplissage 22 jusque dans le doseur à piston 15. Grâce à cela, on peut augmenter la précision de dosage du procédé de remplissage. Ensuite, on ouvre la vanne 13 pour aspirer le produit depuis le récipient de réserve 11. L'instant du démarrage de l'ouverture de la vanne 13, par une impulsion de pilotage correspondante provenant du dispositif de commande de la machine de remplissage 10, dépend de la caractéristique d'ouverture de la vanne 13. Selon la vanne 13, on doit déjà produire l'impulsion de pilotage avant l'instant t2. Cependant, la vanne 13 doit être au moins partiellement ouverte au plus tard à l'instant t3. Après l'instant t3, le mouvement descendant du piston de dosage 19 est poursuivi en direction de son point mort inférieur UT. Avant d'atteindre le point mort inférieur UT du piston de dosage 19 à l'instant t4, on produit l'instant t6 le signal de pilotage à pour la fermeture de la vanne 13. La fermeture de la vanne 13 commence par conséquent déjà pendant l'aspiration du produit hors du récipient de réserve 11. L'opération de fermeture de la vanne 13 est terminée au plus tard à l'instant t5. A partir de l'instant t5, le piston de dosage 19 commence son déplacement de refoulement en direction du point mort supérieur OT. Pendant le déplacement de refoulement du piston de dosage 19, et tandis que la vanne de remplissage 24 est maintenant ouverte, la vanne 13 est complètement fermée, de sorte que le produit qui a été précédemment aspiré dans le doseur à piston 15 est distribué exclusivement via la conduite de remplissage 22 et la tête de remplissage 23 dans le réceptacle préparé à cet effet, et aucun produit n'est renvoyé par l'intermédiaire de la vanne 13 jusque dans le récipient de réserve 11. Lorsqu'on utilise simultanément plusieurs vannes 13a, 13b et 13c, ce qui importe, c'est de choisir l'instant t6, ou la durée At6, de telle façon que toutes les vannes soient entièrement fermées à l'instant t5, en tenant compte de la durée At l entre la vanne la plus lente et celle la plus rapide. De manière idéale, on choisit la durée At6 pour démarrer l'opération de fermeture des vannes de telle façon que la vanne la plus "lente" soit assurément fermée à l'instant t5, et la durée At6 est également simultanément orientée vis-à-vis de la vanne la plus "rapide", de sorte que l'on ne choisit pas la durée At6 plus longue que le temps de fermeture de la vanne la plus "rapide". Le déclenchement du signal de pilotage a pour les vannes peut avoir lieu au moyen d'un détecteur agencé en liaison active avec un piston de dosage maître. De préférence, le signal de pilotage est cependant engendré par le programme de commande de l'entraînement 17, dans le cas d'un entraînement à commande électrique. On remarque additionnellement, dans le cas o l'on a prévu un seul doseur à piston 15, qu'il est également imaginable de faire passer sa vanne 13 directement du cycle d'aspiration au cycle de refoulement, c'est-à-dire sans la pause At4, dans le cas o l'on connaît exactement le temps de fermeture total de cette vanne. Il est également imaginable d'utiliser, aux lieu des vannes de dosage réalisées comme des vannes à pointeau dans ce mode de réalisation, des vannes de dosage d'un autre type. Selon le cas d'application, on pourra utiliser de façon particulièrement avantageuse en particulier des vannes à membrane. 8 2748988 Revendications 1. Procédé de commande d'une opération de remplissage dans une machine de remplissage, dans lequel on aspire un produit capable de s'écouler, au moyen d'un dispositif de dosage (15) constitué d'au moins un cylindre de dosage (21) et d'un piston de dosage (19), depuis un récipient de réserve (11), et on le remplit ensuite dans un réceptacle préparé à cet effet, de sorte que lors du remplissage du produit dans le réceptacle, une vanne (13, 13a, 13b, 13c) branchée entre le récipient de réserve (11) et le dispositif de dosage (15) est entièrement fermée, caractérisé en ce que l'opération de fermeture de la vanne (13, 13a, 1 3b, 13c) est engagée à un instant (t6), qui est situé avant l'instant (t4) o l'on atteint un point mort inférieur (UT) du piston de dosage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une période (At4) sans déplacement du piston de dosage suit le moment o l'on atteint le point mort inférieur (UT) du piston de dosage (19). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération de fermeture de la vanne (13, 13a, 13b, 13c) est terminée à un instant (t5) à la fin de la période (At4) sans déplacement du piston de dosage. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en présence de plusieurs vannes (13, 13a, 13b, 13c), le démarrage des opérations de fermeture des vannes (13, 13a, 13b, 13c) a lieu en fonction du temps de fermeture le plus court des vannes (13, 13a, 13b, 13c), de sorte qu'une seconde période (At6) entre l'instant (t6) du démarrage des opérations de fermeture des vannes (13, 13a, 13b, 13c) et le moment o l'on atteint le point mort inférieur (UT) du piston de dosage (19), correspond au temps de fermeture le plus court des vannes (13, 13a, 13b, 13c). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au début d'un cycle d'aspiration après avoir quitté un point mort 9 2748988 supérieur (OT) du piston de dosage (19), il s'écoule une durée (At2) sans déplacement du piston de dosage. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouverture de la vanne (13, 13a, 13b, 13c) pour l'aspiration du produit est démarrée avant la période (At2). 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de dosage (19) passe directement d'un cycle d'aspiration à un cycle d'évacuation, sans période sans déplacement du piston de dosage.