Brevet FR2765856A1 — publié le 19990115

L'invention concerne un dispositif de remplissage de récipients d'emballage par un produit fluide, pâteux ou renfermant des particules, comprenant plusieurs vannes de remplissage disposées dans un élément de support pouvant être soulevé et abaissé, et dont les organes d'obturation et d'extraction peuvent être soulevés et abaissés de manière synchronisée au moyen d'un système d'entraînement commun. Un tel dispositif est par exemple connu d'après le document DE 39 43 149 C1. Le dispositif connu possède une plaque de support de vannes dans laquelle sont placées plusieurs vannes de dosage côte à côte et/ou les unes derrière les autres. L'ouverture et la fermeture des obturateurs des vannes de dosage s'effectue à l'aide d'un système d'entraînement qui agit, par l'intermédiaire d'une courroie crantée, sur une transmission à vis, qui à son tour est reliée à une plaque maintenant les côtés supérieurs des pistons de dosage. Le dispositif connu est adapté à chaque cas d'utilisation considéré en raison de la transmission par vis et de la plaque pour les pistons de dosage. Cela nécessite pour chaque cas d'utilisation, des pièces spécifiquement adaptées, une conversion d'un dispositif existant à différents agencements de vannes de dosage et/ou différents produits et quantités de remplissage, étant relativement complexe. L'invention vise à rendre plus aisée l'adaptation d'un dispositif du type de celui mentionné en introduction, à différents agencements de vannes de dosage et à différents produits et quantités de remplissage. 2 2765856 Conformément à l'invention, on y parvient grâce à un dispositif de remplissage de récipients d'emballage par un produit fluide, pâteux ou renfermant des particules, qui est caractérisé en ce que les organes d'obturation et d'extraction sont reliés à des barres de support pouvant coulisser les unes par rapport aux autres, en ce que les barres de support peuvent être soulevées et abaissées au moyen d'au moins un vérin pneumatique et d'un premier moteur asservi, les vérins pneumatiques et le premier moteur asservi étant agencés avec un premier cadre, et en ce que le premier cadre est mobile au moyen d'un second moteur asservi agencé avec un second cadre. L'avantage du dispositif conforme à l'invention réside dans le fait qu'il peut être adapté aisément à différents agencements de vannes de dosage. Il en résulte un système de remplissage flexible présentant une faible diversité de pièces. Cela est obtenu conformément à l'invention, par le fait que les vannes à obturateur sont couplées à des barres de pression pouvant coulisser les unes par rapport aux autres, et qui peuvent ainsi être adaptées à différents agencements de vannes. Il est par ailleurs possible de réaliser une adaptation précise et simple à différents produits, en raison des deux systèmes d'entraînement différents couplés aux obturateurs de vannes. Selon un développement avantageux de l'invention, dans le premier cadre sont disposés des écrous de vis dans lesquels sont logées des vis, et les vis sont entraînées au moyen du premier moteur asservi qui agit sur une courroie crantée s'enroulant sur les vis. Entre les vérins pneumatiques et les barres de support, sont avantageusement disposées des glissières profilées comportant des rainures longitudinales, et les 3 2765856 barres de support peuvent coulisser et être fixées dans les rainures longitudinales. Selon une configuration de l'invention, l'élément de support est réalisé sous forme de plaque de support comportant des évidements adaptés aux vannes de remplissage, et la plaque de support est fixée de manière interchangeable au second cadre. Par ailleurs, chaque vanne de remplissage présente une pièce intermédiaire de forme tubulaire à laquelle sont soudées des pièces supérieure et inférieure fabriquées selon un procédé de coulée de précision. A la pièce inférieure peut être rapportée une pièce d'embouchure qui coopère avec un élément d'obturation et d'extraction adapté à la pièce d'embouchure. La construction modulaire des éléments de dosage, qui permet différents modes de construction et une fabrication économique, est particulièrement avantageuse. D'autres avantages et développements avantageux du dispositif de remplissage de récipients d'emballage par un produit fluide, pâteux ou renfermant des particules, conforme l'invention, apparaîtront dans la description qui va suivre, dans laquelle va être explicité plus en détail un exemple de réalisation de l'invention, représenté sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une vue de côté d'un dispositif de remplissage de récipients d'emballage par un produit fluide, pâteux ou renfermant des particules, 4 2765856 Fig. 2 une coupe selon la ligne II-II de la figure 1, Fig. 3 une partie d'un cadre selon la figure 1 Fig. 4 un agencement d'écrou de vis en coupe longitudinale, Fig. 5 une coupe longitudinale de différentes vannes de dosage, chacune dans deux positions extrêmes, Fig. 6 une coupe longitudinale d'une vanne de dosage dans deux positions extrêmes. Le dispositif 10 représenté sur la figure 1 et destiné au remplissage de récipients d'emballage 1 par des produits fluides, pâteux ou renfermant des particules, tels que des yaourts, des entremets ou produits similaires, fait partie d'une installation de production non représentée plus en détail. Dans cette installation de production, on réalise par formage les récipients d'emballage 1, au cours d'une première opération de travail, dans une nappe d'emballage 2 thermoformable, les récipients d'emballage 1 disposés côte à côte et les uns derrière les autres dans la nappe d'emballage 2 étant ensuite transportés cycliquement dans la zone du dispositif 10. A l'intérieur du dispositif 10, la nappe d'emballage 2 est guidée dans sa direction longitudinale, au moyen de glissières de guidage 3. Après le remplissage des récipients d'emballage 1 dans le dispositif 10, une feuille de fermeture est soudée sur le côté supérieur de la nappe d'emballage 2. En dernier lieu, on découpe par matriçage les récipients d'emballage 1 de la nappe d'emballage 2. Sur un côté d'un bâti 11 du dispositif 10, sont fixées deux colonnes de guidage 12 de configuration 2765856 cylindrique, qui sont enserrées chacune par une poutrelle longitudinale 13 pouvant coulisser sur la colonne de guidage 12. Les poutrelles longitudinales 13 font partie d'un cadre 15, qui comprend par ailleurs, deux poutrelles transversales 16 ainsi que deux traverses 17, 18 reliant entre-elles les poutrelles transversales 16. Les poutrelles transversales 16 s'étendant dans un plan horizontal sont fixées, avec leurs faces frontales, à la poutrelle longitudinale 13. De la poutrelle longitudinale 13 sont issues en outre, deux entretoises de renfort 19, qui sont reliées aux poutrelles longitudinales 13. En vue de pouvoir soulever et abaisser verticalement le cadre 15, un moteur asservi est agencé sur le bâti 11. L'arbre de sortie du moteur asservi 20 est réalisé sous forme de vis 21, qui est enserrée par un écrou de vis 22. L'écrou de vis 22 est placé dans un support 23 qui relie l'une à l'autre les deux poutrelles longitudinales 13. Sur le côté inférieur du cadre 15, est fixée une plaque de support de vannes 25 rendue étanche par rapport au bâti 11 au moyen d'un élément d'étanchéité périphérique 26. Dans la plaque de support de vannes 25 sont prévus des évidements 24 pour des vannes de remplissage 27. En vue de pouvoir adapter de manière simple le dispositif 10 et les vannes de remplissage 27 au produit de remplissage ou au nombre et à l'agencement des récipients d'emballage 1 dans la nappe d'emballage 2, la plaque de support de vannes 25 peut avantageusement être montée et reliée de manière simple au cadre 15, par exemple au moyen de raccords rapides ou d'une liaison par vis non représentés. L'agencement des vannes de remplissage 27 dans la plaque de support de vannes 25 est tel, qu'une vanne de remplissage 27 se trouve au-dessus et en regard de chaque récipient d'emballage 1 du tronçon de nappe d'emballage 6 2765856 transporté cycliquement dans le dispositif 10. Ainsi, dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, on a prévu six rangées de chacune sept vannes de remplissage 27 disposées côte à côte. Comme le laissent au mieux entrevoir les figures 5 et 6, chaque vanne de remplissage 27 comporte un carter 28 en trois parties, qui est constitué d'une pièce intermédiaire 29 de forme tubulaire, ainsi que d'une pièce inférieure 31 et d'une pièce supérieure 32 reliées par soudage à ladite pièce intermédiaire. Tandis que la pièce intermédiaire 29, pour des raisons de coûts et de simplification, est réalisée par un tronçon de tube filé et repris au tour ou par une pièce tournée de fabrication simple, la pièce supérieure 32 et la pièce inférieure 31 sont fabriquées par un procédé de coulée de précision. Latéralement sur la pièce supérieure 32 est réalisée une amenée de produit 33, qui est raccordée, par l'intermédiaire d'une conduite de liaison non représentée, à un réservoir de réserve pour le produit de remplissage. L'exécution en trois pièces du carter 28, qui vient d'être décrite, permet une adaptation simple au produit considéré. Alors que pour des produits fluides on utilise avantageusement des vannes à plat ou des vannes à siège, il est nécessaire de prévoir des vannes à obturateur dans le cas de l'utilisation d'un produit pâteux. Pour concrétiser chaque type de vanne, on prévoit sur une vanne de remplissage 27, une pièce d'embouchure 34, 35 adaptée de manière correspondante, qui coopère avec un obturateur 36, 37 pouvant être soulevé et abaissé et qui est également adapté au type de construction de vanne considéré. La pièce intermédiaire 29 et la pièce supérieure 32 sont identiques pour les deux types de construction de vanne. En vue de relier de manière simple la pièce d'embouchure 34, 35 à la pièce 7 2765856 inférieure 31, et le cas échéant de la remplacer, la pièce d'embouchure 34, 35 possède sur son côté dirigé vers la pièce inférieure 31, un premier tronçon 38 dans la zone duquel le diamètre intérieur est agrandi. Le diamètre intérieur du premier tronçon 38 est adapté au diamètre extérieur d'un second tronçon 39 sur la pièce inférieure 31, qui est réduit par rapport au diamètre extérieur restant de la pièce inférieure 31. Par ailleurs, la pièce inférieure 31 présente, sur son côté dirigé vers la pièce d'embouchure 34, 35, un troisième tronçon 41 dont le diamètre extérieur est une nouvelle fois réduit par rapport au second tronçon 39, de façon à ce qu'il corresponde au diamètre intérieur d'un quatrième tronçon 42 de la pièce d'embouchure 34, 35, qui se raccorde sous le premier tronçon 38. La surface extérieure du troisième tronçon 41 est entourée par un anneau d'étanchéité 43 qui assure l'étanchéité entre la pièce d'embouchure 34, 35 et la pièce inférieure 31. Les tronçons 38, 39 et 42 de la vanne de remplissage 27 sont agencés à hauteur de la plaque de support de vannes 25, un anneau d'étanchéité supplémentaire 44 s'appuyant sur la périphérie extérieure du quatrième tronçon 42 pour réaliser l'étanchéité à l'encontre de la plaque de support de vannes 25. L'obturateur 36, 37 est relié, à son extrémité opposée à celle dirigée vers la pièce d'embouchure 34, , à une tige d'obturateur de vanne 45. La liaison s'effectue au moyen d'un système de raccordement 46 qui permet de remplacer aisément l'obturateur 36, 37 après retrait de la pièce d'embouchure 34, 35. La tige d'obturateur de vanne 45 fait saillie hors d'un couvercle de fermeture 48 placé sur le côté supérieur de la pièce supérieure 32. Ce couvercle de fermeture 48 servant au guidage de la tige d'obturateur de vanne 45, est relié à la pièce supérieure 32, au moyen de liaisons 8s 2765856 par vis 49 (dont seule une liaison par vis 49 est représentée sur les dessins). Sur le côté du couvercle de fermeture 48, dirigé vers la pièce supérieure 32, la tige d'obturateur de vanne 45 est entourée par un soufflet 50. Le soufflet 50 possède un élément d'étanchéité de soufflet 51 qui s'appuie sur un épaulement périphérique 52 réalisé sur la pièce supérieure 32, et qui est pressé par le couvercle de fermeture 48 en direction de l'épaulement 52. Sur le côté dirigé vers la pièce d'embouchure 34, 35, l'extrémité du soufflet 50 est enserrée par un collier de serrage 54 en acier. Pour que le collier de serrage 54 en acier applique de manière étanche et immobile l'extrémité du soufflet 50 sur le tronçon correspondant de la tige d'obturateur de vanne, on prévoit dans cette zone sur la périphérie de la tige d'obturateur de vanne , plusieurs collerettes radiales d'étanchéité 56, périphériques, faisant saillie de la tige d'obturateur de vanne 45, et entre lesquelles le collier de serrage 54 en acier, grâce à sa précontrainte, écrase l'extrémité du soufflet 50 en assurant ainsi le maintien et l'étanchéité de celle-ci par rapport à la tige d'obturateur de vanne 45. En vue de permettre un mouvement synchronisé de toutes les vannes de remplissage 27, les extrémités de chaque rangée de tiges d'obturateur de vanne 45, opposées à celles o se trouvent les systèmes de raccordement 46, sont fixées à des barres de pression 57. Comme le laisse entrevoir la figure 3, les barres de pression 57 sont à leur tour fixées, avec possibilité de coulissement, dans deux barres profilées 58. Les barres profilées 58 s'étendant dans la direction de transport de la nappe d'emballage 2, disposées sensiblement en regard des zones de bordure longitudinales de la nappe d'emballage 2, sont d'un type bien connu dans le domaine 9 2765856 technique du montage et de la construction de dispositifs et d'appareillages, et ne seront donc pas décrites plus en détail. Il est simplement essentiel que les barres profilées 58 présentent chacune, sur le côté inférieur dirigé vers les barres de pression 57, une rainure longitudinale 59 continue. Contre cette rainure longitudinale 59 est serrée respectivement une extrémité d'une barre de pression 57 au moyen d'un patin coulissant 61 et d'une vis 62 coopérant avec ce patin coulissant 61, de sorte qu'après le desserrage de la vis 62, le patin coulissant 61 et ainsi la barre de pression 57, peuvent coulisser par rapport à la barre profilée 58. Les extrémités avant et arrière des deux barres profilées 58, en se référant à la direction de transport de la nappe d'emballage 2, sont reliées chacune à un vérin pneumatique 63. A cet effet, les tiges de piston cylindriques des vérins pneumatiques 63, qui agissent dans la direction longitudinale des tiges d'obturateur de vanne 45, sont par exemple pourvues d'un filetage extérieur, qui est vissé dans des patins coulissants 64 placés dans des rainures longitudinales s'étendant dans le côté supérieur des barres profilées 58. Les vérins pneumatiques 63 peuvent être commandés au moyen d'un bloc de commande commun ou chacun à l'aide d'un bloc de commande individuel, de façon telle que les deux barres profilées 58 puissent être soulevées et abaissées de manière synchronisée par les quatre vérins pneumatiques 63. Les côtés supérieurs des vérins pneumatiques 63, opposés à ceux dirigés vers les barres profilées 58, sont fixés sur le côté inférieur d'un cadre 66. Le cadre 66 possède deux poutrelles 67 disposées transversalement aux barres profilées 58 et 2765856 parallèlement aux barres de pression 57 et dépassant les barres de pression 57 des deux côtés, ainsi que deux poutrelles de liaison 68. Les poutrelles 67 et les poutrelles de liaison 68 forment ensemble le cadre 66 rectangulaire. Dans chacune des deux zones d'extrémité de poutrelle de liaison 68, dirigées vers les poutrelles longitudinales 13, est agencé de manière intégrée, un écrou de vis 69. Un autre écrou de vis 69 est monté de manière identique au centre de la poutrelle de liaison 68 éloignée des poutrelles longitudinales 13. Le montage de l'écrou de vis 69 représenté sur la figure 4, comprend un corps de base 72 qui est adapté au contour extérieur de l'écrou de vis 69, est de forme sphérique sur sa surface extérieure dans une zone supérieure 70 et une zone inférieure 71, et dans lequel l'écrou de vis 69 est monté à force ou collé. Les zones et 71 s'appuient sur des surfaces 73, 74 de courbure sphérique de deux coussinets de palier 75, 76 se trouvant dans un carter commun d'écrou de vis 77, qui pour sa part est disposé dans la poutrelle 68. En vue de pouvoir fixer le corps de base 72, et ainsi l'écrou de vis 69, par rapport aux coussinets de palier 75, 76, on prévoit pour chaque écrou de vis 69, une goupille de fixation 78, qui agit sur la surface extérieure du corps de base 72, entre les zones 70 et 71. Dans chacun des écrous de vis 69 est montée en rotation une vis 79 à 81, ces vis s'étendant dans la direction d'action des vérins pneumatiques 63, et étant agencées dans la traverse 17 et les poutrelles transversales 16, de sorte que les vis 79 à 81 forment en vue de dessus, les sommets d'un triangle fictif (figure 2). L'une des vis 79, qui est agencée dans la poutrelle de liaison 68, est couplée à un second moteur asservi 84 qui est agencé au centre de la traverse 17 du il 2765856 premier cadre 15. A l'extrémité de la vis 79, dirigée vers le moteur asservi 84, est fixée de manière fixe en rotation, une poulie crantée 85 qui entraîne une courroie crantée 86. La courroie crantée 86 passe respectivement sur une poulie de renvoi supplémentaire 87 placée de manière fixe en rotation sur chacune des vis 80, 81 associées, au même niveau que la poulie crantée 85. En vue de guider la courroie crantée 86 et de la tendre par rapport à la poulie crantée 85 et aux poulies de renvoi 87, on prévoit plusieurs galets 88, qui sont disposés sur les poutrelles 67 et les poutrelles de liaison 68, entre la poulie crantée 85 et les poulies de renvoi 87. Le dispositif 10 décrit plus haut fonctionne de la manière suivante: pour effectuer le remplissage des récipients d'emballage 1, la nappe d'emballage 2 est transportée d'une longueur d'avancement, de manière cyclique, dans le dispositif 10, au moyen d'un dispositif de transport non représenté. Dès que les récipients d'emballage 1 se sont immobilisés sous les vannes de remplissage 27, le premier moteur asservi 20 est entrainé de manière telle que le premier cadre 15 soit déplacé de sa position extrême supérieure à sa position extrême inférieure. Suite au mouvement relatif entre les carters 28 et les obturateurs 36, 37, du produit se trouvant dans les vannes de remplissage 27 sort ainsi des pièces d'embouchure 34, 35 et est transféré dans les récipients d'emballage 1. Comme les carters 28 des vannes de remplissage 27 sont disposés dans la plaque de support de vannes 25 reliée au premier cadre 15, les pièces d'embouchure 34, 35 continuent par ailleurs à plonger dans les récipients d'emballage 1 lors de l'abaissement du cadre 15, pour éviter la formation de mousse et éviter les projections. Au plus tard lorsque les vannes de remplissage 27 et donc les 12 2765856 carters 28 ont atteint leur position extrême inférieure, on commande la mise en action du moteur asservi 84, de telle manière que le cadre 66 soit également déplacé de sa position extrême supérieure en direction des récipients d'emballage 1. A cette occasion, les tiges d'obturateur de vanne 45 reliées au cadre 66 au moyen des barres de pression 57, sont déplacées en direction des récipients d'emballage 1, en amorçant la fermeture des vannes de remplissage 27. La fermeture étanche proprement dite des vannes de remplissage 27, c'est à dire la fermeture des pièces d'embouchure 34, 35 par les obturateurs 36, 37 est produite par les quatre vérins pneumatiques 63. Ceux-ci sont mis en action dès que le moteur asservi 84 a déplacé le cadre 66 dans sa position extrême inférieure. Cette fermeture des vannes de remplissage 27, produite par les vérins pneumatiques 63, conduit à ce que la force de fermeture des vannes relativement grande soit exclusivement fournie par les vérins pneumatiques 63. Par ailleurs, il est possible, grâce à une commande appropriée, d'obtenir une adaptation de précision au produit considéré. Durant la phase o les vannes de remplissage 27 délivrent du produit, il peut, le cas échéant, s'avérer nécessaire, lorsque le niveau de remplissage dans les récipients d'emballage 1 augmente, de soulever à nouveau légèrement les vannes de remplissage 27, pour éviter que du produit n'encrasse extérieurement les pièces d'embouchure 34, 35. Ce mouvement de soulèvement du cadre 15 est produit par le moteur asservi 20. Après que les vannes de remplissage 27 ont été extraites des récipients d'emballage 1 et que le volume souhaité a été délivré, on poursuit le transport de la nappe d'emballage 2 qui est avancée d'une longueur 13 2765856 d'avancement, suite à quoi on assiste à la répétition des opérations tel que cela a été décrit plus haut. Pour être complet, on notera que pour un porte-à-faux important du dispositif 10, il peut s'avérer avantageux en vue de réduire les vibrations lors du soulèvement et de l'abaissement rapides du cadre , de disposer les masses, telles que par exemple le moteur asservi 84, sur le côté opposé du cadre 15, c'est à dire dans la zone des colonnes de guidage 12, ce qui conduit également à une modification de l'agencement des vis 80, 81. Par ailleurs, il est également possible, à la place des colonnes de guidage 12 décrites dans l'exemple de réalisation, de déplacer le cadre 15 au moyen de plusieurs vis, par exemple placées chacune dans la zone d'un coin du cadre 15. L'entraînement du cadre 15 s'effectue dans ce cas, conformément à l'entraînement du cadre 66, au moyen d'un seul moteur asservi qui entraîne les vis par l'intermédiaire d'une courroie crantée. 14 2765856 REVENDICATIONS. 1. Dispositif (10) de remplissage de récipients d'emballage (1) par un produit fluide, pâteux ou renfermant des particules, comprenant plusieurs vannes de remplissage (27) qui sont disposées dans un élément de support (25) pouvant être soulevé et abaissé, et dont les organes d'obturation et d'extraction (36, 37) peuvent être soulevés et abaissés de manière synchronisée au moyen d'un système d'entraînement commun, caractérisé en ce que les organes d'obturation et d'extraction (36, 37) sont reliés à des barres de support (57) pouvant coulisser les unes par rapport aux autres, en ce que les barres de support (57) peuvent être soulevées et abaissées au moyen d'au moins un vérin pneumatique (63) et d'un premier moteur asservi (84), les vérins pneumatiques (63) et le premier moteur asservi (84) étant agencés avec un premier cadre (66), et en ce que le premier cadre (66) est mobile au moyen d'un second moteur asservi (20) agencé avec un second cadre (15). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le premier cadre (66) sont disposés des écrous de vis (69) dans lesquels sont logées des vis (79, 80, 81), et en ce que les vis (79, , 81) sont entraînées au moyen du premier moteur asservi (84) qui agit sur une courroie crantée (86) s'enroulant sur les vis (79, 80, 81). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'entre les vérins pneumatiques (63) et les barres de support (57), sont disposées des glissières profilées (58) comportant des rainures longitudinales (59), et en ce que les barres de support 2765856 (57) peuvent coulisser et être fixées dans les rainures longitudinales (59). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de support est réalisé sous forme de plaque de support (25) comportant des évidements (24) adaptés aux vannes de remplissage (27), et en ce que la plaque de support (25) est fixée de manière interchangeable au second cadre (15). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque vanne de remplissage (27) présente une pièce intermédiaire (29) de forme tubulaire à laquelle sont soudées des pièces supérieure (32) et inférieure (31) fabriquées selon un procédé de coulée de précision. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'à la pièce inférieure (31) peut être rapportée une pièce d'embouchure (34, 35) qui coopère avec un élément d'obturation et d'extraction (36, 37) adapté à la pièce d'embouchure (34, 35).