Brevet FR2794856A1 — publié le 20001215

PROCÉDÉ DE DOSAGE À HAUTE PRÉCISION DE QUANTITÉS DE PRODUIT PULVÉRULENT OU GRANULAIRE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention a trait à la détermination de quantités dosées d'un produit pulvérulent, granulaire ou analogue et plus précisément du dosage automatique de telles quantités. Une nécessité de plus en plus pressante se fait sentir, notamment dans l'industrie, de disposer de moyens aptes à effectuer de manière automatique et sûre des dosages répétés de produits sous forme de poudre en faibles quantités, de l'ordre de 1 à quelques dizaines de milligrammes et il n'existe pas actuellement de moyens capables d'assurer de tels dosages de manière fiable et avec une grande précision. La présente invention vise précisément à atteindre cet objectif. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de dosage à haute précision de quantités de produit pulvérulent ou granulaire, dans lequel le produit est stocké dans un récipient muni d'un bouchon verseur à obturateur, disposé à l'aplomb d'un réceptacle placé sur un dispositif de pesée, le produit s'écoulant par gravité dudit récipient dans ledit réceptacle via ledit bouchon à obturateur, caractérisé en ce qu'il consiste : - à constituer l'obturateur du bouchon sous forme d'un clapet mobile autour d'un axe horizontal entre deux positions, l'une, dite de repos, d'obturation du passage de déversement du bouchon, l'autre, d'ouverture dudit passage, et - à commander l'ouverture dudit clapet cycliquement, par déplacement en translation horizontale du récipient au-dessus du réceptacle jusqu'au contact avec un poussoir d'ouverture du clapet réglable et retour à la position initiale, ce cycle étant répété, le nombre de cycles, la course du récipient et l'accélération du mouvement de déplacement de celui-ci étant déterminés en fonction de la nature du produit et de la quantité désirée. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en #uvre du procédé ci-dessus, constitué d'une station de pesée automatique comprenant un dispositif à plateau de pesée sur lequel est posé le réceptacle à remplir de la quantité dosée de produit, des moyens pour positionner tête en bas à l'aplomb dudit réceptacle un récipient contenant ledit produit, muni d'un bouchon-verseur à obturateur et des moyens pour commander ledit bouchon, caractérisé en ce que : 1 - ledit bouchon à obturateur est conformé de façon à présenter à son extrémité un orifice de déversement latéral obturé par un clapet mobile autour d'un axe orthogonal à l'axe du bouchon et muni d'une saillie latérale de commande d'ouverture du clapet, celui-ci obturant au repos ledit orifice de déversement, - lesdits moyens de positionnement du récipient et de commande du bouchon sont constitués par trois chariots montés mobiles horizontalement suivant une même direction sur le bâti de la station, le premier chariot portant le récipient tête en bas, le deuxième chariot, dit de dosage, portant un poussoir placé sur la trajectoire de la saillie de commande dudit clapet et le troisième chariot, dit de réglage de course, étant interposé entre les deux autres, les premier et troisième chariots étant, par des moyens appropriés, déplacés cycliquement à va-et-vient, d'un bloc, entre deux positions dites respectivement d'éloignement maximal et d'éloignement minimal du deuxième chariot, le mouvement de déplacement vers la position d'éloignement minimal étant assuré avec une accélération constante et en sorte que dans la dernière partie du déplacement ledit poussoir actionne ledit clapet, l'éloignement maximal entre le deuxième et le troisième chariot étant réglable, la station comportant en outre des moyens d'affichage-réglage des paramètres de déplacement des chariots et du nombre de cycles d'aller-retour du récipient au-dessus du réceptacle. De préférence, ledit éloignement minimal correspond à un contact en butée desdits premier et troisième chariots contre ledit deuxième chariot, ce contact en butée se produisant concomitamment à l'actionnement dudit clapet. Un tel dispositif est capable de délivrer de manière automatique et répétitive des doses de poudre par exemple de 1 à quelques dizaines de milligrammes avec une précision -L 0, 1 mg. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif mettant en #uvre le procédé de l'invention, description donnée à titre d'exemp!e uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels : - figurel est une vue en coupe verticale axiale d'un bouchon-verseur selon l'invention, sans son clapet d'obturation, - figure 2 est une vue en élévation latérale du bouchon, - figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 111 - 111 du bouchon de la figure 2, - figures 4 et 5 sont des vues respectivement en élévation latérale et de face du clapet du bouchon, - figure 6 est une coupe verticale axiale d'un ensemble récipient- bouchon en position tête en bas, - figure 7 illustre le clapet du bouchon de la figure 6 en position d'ouverture, - figure 8 est une vue de dessus schématique d'un dispositif de pesée automatique selon l'invention, - figure 9 est une vue en élévation latérale avec coupe verticale du récipient de stockage du produit et du réceptacle, - figure 10 est une vue partielle plus précise du dispositif de la figure 9, - figure 11 est une vue de dessus des trois chariots du dispositif en position de chargement du récipient sur son chariot, - figure 1 2 est une vue de dessus des trois chariots en position d'indexation du récipient sur son chariot, - figure 13 est une vue de dessus des trois chariots en position de déversement du produit dans le réceptacle, et - figure 14 est une vue arrière en élévation des moyens de support- montage des chariots. Les figures 8 et 9 représentent schématiquement une station de pesée automatique selon l'invention comprenant, montés sur un plateau support 1, un dispositif de pesée 2 avec son plateau de pesée 3 sur lequel est fixé un porte-réceptacle 4 recevant de manière amovible et en position verticale un réceptacle constitué ici par un tube 5 ouvert à sa partie supérieure. A côté du dispositif de pesée 2 est monté sur le plateau support 1 , un boîtier parallélépipédique 6 dans lequel sont groupés les moyens de commande-contrôle de l'appareil. Dans un plan horizontal sont susceptibles de se déplacer suivant une même direction, trois chariots, respectivement un chariot 7 portant le récipient 8 contenant le produit à doser, un chariot 9 dit de réglage de la course du chariot 7 et un chariot 10 dit de réglage du dosage, le chariot 9 étant interposé entre les deux autres. Les trois chariots 7, 9 et 10 sont montés coulissants sur deux coulisses horizontales, parallèles 11 etl 2, portées par un boîtier 13 lui-même rapporté sur le boîtier 6. A cet effet, chaque chariot est solidaire d'un coulisseau 1 4 porté par les coulisses par l'intermédiaire de paliers à billes. Le chariot 10 est mû le long des coulisses 11, 1 2 par l'intermédiaire d'une noix 15, solidaire du chariot 10, se déplacant le long d'une vis sans fin 16 entraînée par un moteur électrique 17, la vis 16 et le moteur 17 étant logés dans le boîtier 6. Le chariot 9 est entraîné uniquement par l'intermédiaire du chariot 10, via une liaison à boutonnière 18 (figures 11 à 13), le chariot 9 n'étant poussé, ou tiré, par le chariot 10 qu'après une certaine course morte de ce dernier. Le chariot 7 ne se déplace que sous l'action du chariot 9 dans le sens de l'éloignement vis-à-vis du chariot 10, comme on l'explique plus en détail plus loin, tandis que le retour du chariot 7 est assuré par un ressort 19, comprimé lorsque le chariot 7 est poussé par le chariot 9. Le ressort 19 est interposé entre le coulisseau 14 du chariot 7 et une butée 20 solidaire du boîtier 13 (figures 13 et 14), en étant enfilé sur une tige 21 solidaire du chariot 10 et coulissant librement dans les coulisseaux 14 des chariots 7 et 9. Le chariot 7 porte le récipient 8 avec son bouchon-verseur 22 (figures 1 à 6) vissé sur le goulot fileté du récipient 8. Conformément à l'invention, ce bouchon 22 a une structure particulière. Il comprend un corps cylindrique 23 muni intérieurement d'un taraudage pour la fixation par vissage du bouchon sur le récipient 8. La chambre cylindrique du corps 23 se prolonge par une chambre tronconique 24 elle-même débouchant par un orifice circulaire 25 (figure 3) dans un petit canal 26 d'évacuation latéralement au bouchon. Le canal 26 présente une section carrée, un fond 27 très légèrement incliné en direction de l'orifice de sortie 28 situé dans un plan oblique formant un angle de l'ordre de 450 par rapport à l'axe 29 du bouchon. L'orifice 28 est obturable à l'axiale d'un clapet 30 représenté sur les figures 4 et 5. Le clapet 30 est composé d'un volet 31 d'obturation prolongé latéralement par une saillie 32 d'actionnement et flanqué de deux ergots 33 formant pivots, engagés à force dans deux encoches circulaires 34 réalisées dans deux voiles en regard 35 du bouchon 22. En position montée (figures 6 et 7) le clapet 30 obture au repos (figure 6) l'orifice de déversement 28 sous l'action d'un effet ressort procuré par une languette élastique 36 solidaire du clapet 30 et prenant appui contre la paroi supérieure du canal 26. Avantageusement, le bouchon 22 est en polyéthylène ou polypropylène et le clapet 30 en polyacétal. Extérieurement et en partie supérieure, le bouchon est muni d'une collerette en saillie 37 pourvue d'une encoche d'indexation angulaire 38. Le chariot 7 recoit l'ensemble 8-22 tête en bas dans un logement 39 prévu à cet effet et sur le flanc duquel sont disposés deux galets fous 40 en contact avec le flanc du bouchon 22 (figure 10) en dessous de la collerette 37. Le chariot 7 porte également un indexeur 41 monté pivotant autour d'un axe vertical 42 sous l'action d'un ressort de rappel (42a, figure 10) pressant en permanence l'indexeur 41 contre la collerette 37. Un détecteur de position magnétique 43 est chargé d'envoyer un signal lorsque l'indexeur 41 pénètre dans l'encoche 38 qui se présente devant lui lors de la rotation de l'ensemble 8-22. Cette rotation est assurée par un galet moteur 44 porté par le chariot 9 et entraîné en rotation par un moteur électrique 45 (figure 8) embarqué sur le chariot 9. Le galet 44 fait saillie sur le flanc du chariot 9 tourné vers le chariot 7. Le chariot 9 porte également un second moteur électrique 46 (figure 8) entraînant par une courroie crantée 47 une came à excentrique 48 coopérant avec un doigt 49 porté par le chariot 10. Enfin, le chariot 9 comporte un passage 50 dans lequel peut librement se déplacer une tige-butée 51 horizontale portée par le chariot 10 et dirigée vers le bouchon 22. Le chariot 10 porte la tige-butée 51 qui est réglable axialement à l'aide d'un écrou de blocage 52 vissé sur une partie filetée 53 de la tige 51, elle-même vissée dans un trou taraudé du chariot 10. Ce dernier porte enfin un moteur électrique 54 (figure 8) d'actionnement d'une came à excentrique 55 chargée de déplacer axialement le doigt 49 pointé sur la came 48. A cet effet, la came 55 est en contact avec un galet 56 porté à l'extrémité du doigt 49 qui est rappelé en permanence élastiquement vers la came 55. Le fonctionnement du dispositif représenté et décrit ci-dessus est le suivant. Le récipient 8 contient une certaine quantité de poudre (non représentée) à distribuer selon des quantités dosées de manière très précise, chaque dose, ou plusieurs, étant déversée dans le réceptacle 5 où elle est pesée par le dispositif de pesée 2, par exemple une balance telle que celle commercialisée par la société SARTORIUS sous la dénomination BP 21 1 D, offrant une précision de plus ou moins 0,01 mg. En position de repos de la station de pesée automatique selon l'invention, les chariots 7, 9 et 10 sont disposés comme illustré par la figure 11 . La zone du réceptacle 5 sur le dispositif de pesée 2 est dégagée et les chariots sont éloignés les uns des autres au maximum. La première étape consiste à placer (figure 11) l'ensemble récipient 8 - bouchon 22 tête en bas dans le logement 39 du chariot 7, peu importe la position de l'encoche d'indexation 38. Puis, le chariot 10 est déplacé en direction du chariot 9. Au contact du doigt 49 avec la came 48 (représentée figure 1 2 en position initiale de repos), le chariot 9 est poussé jusqu'à l'accostage du chariot 7, c'est-à-dire la mise en contact du galet moteur 44 avec le bouchon 22. Le galet 44 est mis en rotation, le bouchon 22 tourne jusqu'à ce que l'encoche 38 arrive en regard de l'indexeur 41. Dans cette position, le clapet du bouchon (symbolisé en 30 sur les figures 11 à 13) est en position correcte de déversement. L'indexeur 41 en pénétrant au fond de l'encoche 38 déclenche via le détecteur 43 l'arrêt du moteur d'entraînement du galet 44 et la poursuite du déplacement du chariot 10 en sorte que l'ensemble des trois chariots se positionne comme illustré par la figure 13. Le clapet 30 se trouve à l'aplomb du réceptacle 5 et plus précisément encore sur la partie gauche du réceptacle 5 en considérant la figure 13, l'extrémité 51 a de la tige-butée 51 se trouvant alignée avec le clapet 30 suivant un axe coupant l'axe vertical du réceptacle et sur la partie droite dudit réceptacle. La figure 13 illustre la position initiale du clapet 30 décalé au maximum par rapport à l'axe du tube 5 et correspondant à la course maximale dudit clapet. La position correcte du train des chariots est détectée par un codeur sur le moteur 17 commandant l'arrêt du déplacement du chariot 9 et la mise en route du moteur d'entraînement de la came 48. Dans cette position correcte, également, le ressort 19 est bandé. La came 48 est placée dans une position dite de réglage de la course du clapet 30, la position illustrée par la figure 13 correspondant, comme il vient d'être dit plus haut, à la course maximale des chariots 7, 9 et donc du clapet. Une fois ce réglage fait, la came 48 demeure immobile et c'est la rotation de la came 55 qui va entraîner à chaque tour un cycle d'aller et retour de l'ensemble chariot 7-chariot 9. La came 55 en tournant dans le sens horaire va s'escamoter devant le doigt 49 et libérer les chariots 7 et 9 qui, sous la poussée du ressort 19, vont être déplacés vers le chariot 10 immobile. Ce déplacement s'effectue avec une accélération constante jusqu'à ce que le chariot 9 vienne en contact avec une butée 1 Oa du chariot 10 en sorte qu'une secousse est imprimée à l'ensemble récipient 8-bouchon 22. Dans la dernière partie de ce déplacement, le clapet 30, et plus précisément la saillie 32, vient heurter la butée 51 a, ce qui ouvre le clapet concomitamment à l'application de ladite secousse au récipient 8. La came 55 continuant sa rotation repousse les chariots 7-9 vis-à-vis du chariot 10 en sorte que le clapet, en s'éloignant de la butée 51 a, se referme. Pendant le laps de temps d'ouverture du clapet 30 une certaine quantité de poudre se déverse du canal 26 dans le réceptacle 5 sous-jacent. Au bout d'un tour de la came 55, le clapet 30 revient dans la position de la figure 13. Un nouveau cycle de rotation de la came 55 entraîne un nouveau cycle d'ouverture-fermeture dans les mêmes conditions de course jusqu'à l'impact et de vitesse du récipient 8 en regard de la butée immobile 51a. Un nombre de cycles fonction de la valeur de la dose recherchée permet ainsi de déverser dans le réceptacle 5 une quantité déterminée de poudre et cette même quantité peut être répétée, avec la même précision, autant de fois qu'on le veut. La course jusqu'à l'impact du clapet 30 est déterminée par la came 48. La vitesse du clapet 30 au moment de l'impact sur la butée 10a est déterminée par la course. Sur la figure 13, la came 48 est représentée en position maximale. En réglant la came 48 différemment, on donnera au clapet 30 une course différente fonction de la position angulaire de la came 48. Le procédé de l'invention s'applique au dosage de quantités faibles, de l'ordre de 1 à quelques dizaines de milligrammes. R E V E N D 1 C A T 1 0 N S 1 . Procédé de dosage à haute précision de quantités de produit pulvérulent ou granulaire, dans lequel le produit est stocké dans un récipient (8) muni d'un bouchon verseur (22) à obturateur, disposé à l'aplomb d'un réceptacle (5) placé sur un dispositif de pesée (2), le produit s'écoulant par gravité dudit récipient (8) dans ledit réceptacle (5) via ledit bouchon à obturateur (22), caractérisé en ce qu'il consiste : - à constituer l'obturateur du bouchon sous forme d'un clapet mobile (30) autour d'un axe horizontal entre deux positions, l'une, dite de repos, d'obturation du passage de déversement (26) du bouchon, l'autre, d'ouverture dudit passage, et 1 - à commander l'ouverture dudit clapet (30) cycliquement, par déplacement en translation horizontale du récipient (8) au-dessus du réceptacle (5) jusqu'au contact avec un poussoir (51 a) d'ouverture du clapet réglable et retour à la position initiale, ce cycle étant répété, le nombre de cycles, la course du récipient et l'accélération du mouvement de déplacement de celui-ci étant déterminés en fonction de la nature du produit et de la quantité désirée. 2. Dispositif pour la mise en #uvre du procédé ci-dessus, constitué d'une station de pesée automatique comprenant un dispositif à plateau de pesée (3) sur lequel est posé le réceptacle (5) à remplir de la quantité dosée de produit, des moyens pour positionner tête en bas à l'aplomb dudit réceptacle (5) un récipient (8) contenant ledit produit, muni d'un bouchon- verseur à obturateur (30) et des moyens pour commander ledit bouchon, caractérisé en ce que : - ledit bouchon à obturateur est conformé de façon à présenter à son extrémité un orifice de déversement latéral (28) obturé par un clapet (30) mobile autour d'un axe orthogonal à l'axe (29) du bouchon et muni d'une saillie latérale (32) de commande d'ouverture du clapet, celui-ci obturant au repos ledit orifice de déversement (28), - lesdits moyens de positionnement du récipient et de commande du bouchon (22) sont constitués par trois chariots montés mobiles horizontalement suivant une même direction sur le bâti de la station, le premier chariot (7) portant le récipient (8) tête en bas, le deuxième chariot (10), dit de dosage, portant un poussoir (51a) placé sur la trajectoire de la saillie de commande (32) dudit clapet (30) et le troisième chariot (9), dit de réglage de course, étant interposé entre les deux autres, les premier et troisième chariots étant, par des moyens appropriés, déplacés cycliquement à va-et-vient, d'un bloc, entre deux positions dites respectivement d'éloignement maximal et d'éloignement minimal du deuxième chariot (10), le mouvement de déplacement vers la position d'éloignement minimal étant assuré avec une accélération constante et en sorte que dans la dernière partie du déplacement ledit poussoir (51a) actionne ledit clapet (30), l'éloignement maximal entre le deuxième et le troisième chariot étant réglable, la station comportant en outre des moyens d'affichage-réglage des paramètres de déplacement des chariots et du nombre de cycles d'aller-retour du récipient (8) au-dessus du réceptacle (5). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit éloignement minimal correspond à un contact en butée desdits premier et troisième chariots (7, 9) contre ledit deuxième chariot (10), ledit contact en butée se produisant concomitamment à l'actionnement dudit clapet (30). 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bouchon (22) comprend un corps cylindrique (23) prolongé par une chambre tronconique (24) débouchant dans un canal (26) d'évacuation latéralement au bouchon via un orifice de déversement (28) incliné par rapport à l'axe (29) du bouchon et sur lequel prend appui ledit clapet (30). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le clapet (30) est pressé contre ledit orifice (28) sous l'action d'un moyen ressort élastique (36). 6. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le bouchon (22) comporte des moyens d'indexation angulaire constitués d'une encoche (38) ménagée à la périphérie dudit bouchon, ce dernier étant susceptible d'être entraîné en rotation sur le chariot porte-récipient (7), des moyens (41 à 43) étant prévus pour détecter ladite encoche (38). 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le troisième chariot (9), dit de réglage de course, comporte des moyens (44, 45) pour entraîner en rotation l'ensemble récipient (8) - bouchon (22) en position accolée des chariots porte-récipient (7) et de réglage de course (9). 8. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit deuxième chariot (10), dit de dosage, est mû par des moyens moteurs (16, 17) et est lié cinématiquement au troisième chariot (9), dit de réglage de course, par une liaison à boutonnière (18). 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le premier chariot (7) est poussé par le troisième chariot (9) au-dessus du réceptacle (5) en comprimant un ressort (19) de rappel du premier chariot (7), ledit troisième chariot (9) se déplacant à va-et-vient sous la commande d'une came (55) et d'un doigt (49) portés par le deuxième chariot (10) et prenant appui contre une came (48) solidaire du troisième chariot (9), ladite came (48) servant à régler la course dudit troisième chariot.