Brevet FR2838665A1 — publié le 20031024

La présente invention concerne un dispositif de vissage de bouchons. On connaît de nombreux dispositifs de vissage de bouchons, en particulier un dispositif comprenant une tête de préhension fixée à une broche rotative reliée à un arbre d'entraînement par l'intermédiaire d'un embrayage à friction dont la limite d'adhérence correspond au couple de serrage que l'on souhaite appliquer aux bouchons. En raison du fonctionnement de ce type de dispositif, l'embrayage est destiné à patiner lors du vissage de chaque bouchon, de sorte que ce fonctionnement provoque une usure rapide des éléments de friction, ce qui implique un arrêt fréquent du dispositif de vissage pour procéder à un réglage du serrage des éléments de friction afin d'obtenir le couple désiré. On connaît également un dispositif pneumatique comportant un vérin dont la tige porte une crémaillère reliée par des pignons de renvoi à une broche rotative portant la tête de préhension. Le couple de serrage est déterminé par la pression d'alimentation du vérin pneumatique et son réglage peut être effectué une fois pour toutes pour un couple de serrage donné des bouchons. Toutefois, en raison du mécanisme de renvoi des mouvements de la crémaillère reliée au vérin pneumatique, le dispositif présente un encombrement important, ce qui limite le nombre de dispositifs de vissage de bouchons pouvant être mis en place sur une machine. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de vissage de bouchons présentant une bonne fiabilité de fonctionnement et un encombrement réduit. En vue de la réalisation de ce but, on propose, selon l'invention, un dispositif de vissage de bouchons comprenant une tête de préhension fixée à une broche rotative, et un arbre d'entraînement relié à un organe moteur porté par un bâti, la broche rotative et l'arbre d'entraînement sont reliés coaxialement l'un à l'autre par un organe d'accouplement élastique, et le dispositif comporte un organe de détection d'un mouvement de rotation relatif entre la broche rotative et l'arbre d'entraînement, et un organe de commande pour interrompre l'entraînement de la broche lorsque le mouvement de rotation relatif atteint un seuil prédéterminé. Ainsi, en raison du montage coaxial de l'arbre d'entraînement et de la broche rotative, le dispositif présente un faible encombrement et en raison de l'accouplement permanent de l'arbre d'entraînement et de la broche rotative, le dispositif peut fonctionner pendant un très grand nombre de cycles sans qu'il soit nécessaire de procéder à un nouveau réglage du couple de serrage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe d'accouplement élastique est un ressort disposé entre deux butées. Il suffit alors de modifier la force exercée par le ressort pour modifier le couple de serrage du bouchon. De préférence, au moins l'une des butées est réglable, de sorte que le réglage de la force exercée par le ressort est effectué de façon simple par un réglage de la précontrainte de celui-ci. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'organe de détection comprend au moins un disque ayant une position qui est fonction d'une position angulaire relative entre l'arbre d'entraînement et la broche, et un capteur de position du disque. Selon encore un aspect avantageux de l'invention, la tête de préhension comporte un boîtier fixé à la broche rotative, un organe d'actionnement en forme de cloche solidaire en rotation du boîtier et mobile axialement par rapport à celui-ci, et des mâchoires de préhension mobiles radialement à l'intérieur de l'organe d'actionnement, l'organe d'actionnement et les mâchoires comportant des rampes inclinées disposées en regard les unes des autres pour transformer un mouvement axial de l'organe d'actionnement en mouvement radial des mâchoires de préhension. 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 référence aux figures cijointes parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique du dispositif de l'invention dans une position fermée des mâchoires en coupe, selon un plan vertical illustré par les lignes I-I des figures 2 et 3, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1, et - la figure 4 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 1 de la tête de préhension dans la position d'ouverture des mâchoires. En référence aux figures, le dispositif selon l'invention comporte un bâti 1 sur lequel un arbre d'entraînement 2 est monté pour tourner au moyen de roulements 3 portés par le bâti. Un pignon d'entraînement 4 est monté sur l'arbre d'entraînement 2 et est associé à une roue dentée 5 elle-même reliée à un moteur électrique 6 porté par le bâti 1. Par ailleurs, le bâti 1 porte une broche rotative 7 montée sur le bâti par l'intermédiaire de roulements 8 pour tourner coaxialement à l'arbre d'entraînement 2. Une tête de préhension 9 est fixée à l'extrémité inférieure de la broche rotative 7. A son extrémité inférieure, l'arbre d'entraînement 2 porte une pièce d'accouplement 10 tandis qu'à son extrémité supérieure, la broche rotative 7 porte une pièce d'accouplement 11. Comme illustré par les figures 1 et 2, la pièce d' accouplement 10 comporte un moyeu 12 portant un bras 13 sur lequel est monté une vis 14 portant une butée 15 pour une extrémité d'un ressort 16. Une palette 17 est fixée au moyeu 12 et s'étend radialement par rapport à celui-ci. Une plaque 39 est fixée au moyeu 12 perpendiculairement à celui-ci. La pièce d'accouplement 11 comporte un moyeu 18 fixé à l'extrémité supérieure de la broche rotative 7. De façon sensiblement symétrique par rapport au bras 13, un bras 19 est fixé au moyeu 18 et supporte une vis 20 à laquelle est fixée une butée 21 pour la seconde extrémité du ressort 7. Une palette 22 est également fixée au moyeu 18 en regard de la palette 17. Au repos, comme illustré sur la figure 2, les palettes 17 et 22 sont maintenues en appui l'une contre l'autre sous l'effet du ressort 16. Un disque 37 est monté mobile axialement sur le moyeu 12 et comporte trois tétons 38 régulièrement espacés autour de l'axe de l'arbre d'entraînement 2 et s'étendant parallèlement à cet axe à travers des trous 40 dans la plaque 39 et prenant appui sur une plaque 41 portée par le moyeu 18 de la pièce d'accouplement 11. Le disque 37 est ainsi solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement 2 tout en étant mobile axialement par rapport à celui-ci. Les tétons 38 prennent appui sur des rampes formées par les parois de cuvettes tronconiques 22 réalisées dans la face supérieure de la plaque 41. Un détecteur de proximité 23 est porté par le bâti 1 en regard du disque 37 et commande un interrupteur 24 monté sur le circuit d'alimentation du moteur d'entraînement 6. La tête de préhension 9 comporte un boîtier 25 dans lequel est monté un organe d'actionnement en forme de cloche 26 solidaire en rotation du boîtier 25 au moyen de colonnettes 27 fixées au boîtier et traversant l'organe d'actionnement 26. L'organe d'actionnement 26 est monté mobile axialement sur les colonnettes 27. L'organe d'actionnement 26 est relié par une tige d'actionnement creuse 28 à un actionneur électromagnétique 29 porté par le bâti 1. L'actionneur 29 comporte un interrupteur 42 commandé par le détecteur 23. Trois mâchoires 30 sont montées à l'intérieur de l'organe d'actionnement 26 et sont écartées les unes des autres par des ressorts 31 disposés dans des logements réalisés dans les parois en regard de deux mâchoires adjacentes (voir figure 3 ) . La surface interne de l'organe d'actionnement 26 et la surface externe des mâchoires 30 sont tronconiques et comportent des rampes inclinées formées par le fond de gorges inclinées, respectivement 32 pour l'organe d'actionnement 26 et 33 pour les mâchoires 30, dans lesquelles sont disposées des billes de couplage 34 qui solidarisent en rotation les mâchoires 30 avec l'organe d'actionnement 26 tout en permettant un mouvement axial de l'organe d'actionnement 26 par rapport aux mâchoires 30. Les mâchoires 30 sont retenues selon une direction axiale par l'extrémité inférieure des colonnettes 27 qui s'étendent en regard du bord supérieur des mâchoires 30. A cet effet, la tête de préhension comporte de préférence trois colonnettes 27 disposées selon la même position angulaire que les gorges 33. Dans le mode de réalisation préféré illustré, le dispositif de vissage comporte en outre une tige de détection de présence 35 qui s'étend dans la tige d'actionnement creuse 28 et débouche au-dessus de l'actionneur 29 en regard d'un détecteur de proximité 36 porté par le bâti 1. Au départ d'un cycle, le moteur d'entraînement 6 est à l'arrêt et les mâchoires 30 sont écartées les unes des autres sous l'effet des ressorts 31. L'effort radial exercé par les mâchoires 30 sur les billes 34 repousse l'organe d'actionnement en forme de cloche 26 de la tête de préhension 9 comme illustré par la figure 4. L'extrémité inférieure de la tige de détection de présence de bouchons 35 s'étend entre les mâchoires 30. Lorsqu'un bouchon 43 est introduit entre les mâchoires 30, la tige de détection de présence de bouchons 35 est repoussée vers le haut comme illustré sur la figure 1 et le détecteur de proximité 36 déclenche l'alimentation de l'actionneur 29 et du moteur d'entraînement 6. L'alimentation de l'actionneur 29 provoque un mouvement vers le bas de l'organe d'actionnement en forme de cloche 26, ce qui entraîne un mouvement radial de serrage des mâchoires 30. La broche rotative 7 et la tête de préhension 9 qui lui est associée sont alors mises en rotation dans le sens du vissage comme illustré par la flèche en trait épais sur la figure 2. Au départ de la rotation, le couple résistant sur le bouchon est faible de sorte que l'arbre d'entraînement 2 et la broche rotative 7 forment un ensemble mobile solidaire sous l'effet de la force exercée par le ressort 16. Lorsque le couple résistant du bouchon atteint la valeur du couple d'entraînement exercée par la contrainte du ressort 16, la pièce d'accouplement 10 se décale en rotation par rapport à la pièce d'accouplement 11, de sorte que les tétons 20 se déplacent dans les cuvettes tronconiques 22 et déplacent le disque 19 vers le haut. Lorsque ce déplacement atteint un seuil prédéterminé, le détecteur de proximité 23 envoie vers l'interrupteur 24 un signal qui commande l'arrêt du moteur d'entraînement 6 et l'ouverture des mâchoires 30 par désexcitation de l'actionneur 29. Le dispositif de vissage est alors prêt pour un nouveau cycle de vissage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- tion tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'accouplement ait été illustré par un ressort de compression 26 entre la pièce d'accouplement 10 solidaire de l'arbre d'entraînement 2 et la pièce d'accouplement 11 solidaire de la broche rotative 7, on peut réaliser l'accouplement élastique par tout moyen approprié tel qu'un ressort de torsion voire même un manchon élastomère disposé entre l'arbre d'entraînement et la broche rotative. De même, pour la détection du décalage angulaire entre l'arbre d'entraînement 2 et la broche rotative 7, on peut utiliser tout dispositif de détection approprié en particulier des dispositifs de détection optique, par exemple en fixant des disques perforés à l'arbre d'entraînement 2 et à la broche rotative 7 et en détectant une coïncidence ou un décalage des perforations au moyen de cellules photoélectriques portées par le bâti 1. On peut également réaliser l'invention en utilisant des têtes de préhension dont l' actionneur est porté par la tête de préhension elle-même. A ce propos on notera toutefois que le dispositif selon le mode de réalisation préféré de l'invention permet un fonctionnement sans utiliser de contact frottant, ce qui constitue un avantage appréciable en ce qui concerne la fiabilité de fonctionnement du dispositif. Bien que dans le mode de réalisation illustré l'entraînement soit assuré par un moteur électrique 6, on peut prévoir, en particulier dans le cas d'un carrousel de vissage rotatif, un pignon d'entraînement fixe sur lequel le pignon 4 est monté pour engrener, le bâti 1 étant alors porté par une plate-forme rotative entraînée en rotation par rapport au pignon fixe. Dans ce cas, le démarrage et l'arrêt en rotation de la tête de préhension 9 peuvent être commandés par un embrayage interposé en un point quelconque de la chaîne cinématique de mise en ro- tation de l'arbre d'entraînement 2. Dans le cas de bouchon peu fragile on peut également maintenir la broche constamment en rotation et ouvrir les mâchoires du dispositif de préhension dès que le couple et atteint et refermer celles-ci lorsqu'un nouveau bouchon est détecté. Dans ce cas l'interrupteur 24 est supprimé et le détecteur 23 est relié à l'interrupteur 42 seulement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de vissage d'un bouchon (43) comprenant une tête de préhension (9) fixée à une broche rotative (7), et un arbre d'entraînement (2) relié à un organe moteur porté par un bâti (1), caractérisé en ce que la broche rotative (7) et l'arbre d'entraînement (2) sont reliés coaxialement l'un à l'autre par un organe d'accouplement élastique (10,11, 16), et en ce que le dispositif comporte un organe de détection (37,23) d'un mouvement de rotation relatif entre la broche rotative (7) et l'arbre d'entraînement (2), et un organe de commande (24,42) pour interrompre le vissage du bouchon (43) lorsque le mouvement de rotation relatif atteint un seuil prédéterminé. 2. Dispositif de vissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'accouplement élastique est un ressort (16) disposé entre deux butées (15, 21) . 3. Dispositif de vissage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins l'une des butées (15, 21) est réglable. 4. Dispositif de vissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de détection comprend au moins un disque (37) ayant une position qui est fonction d'une position angulaire relative entre l'arbre d'entraînement (2) et la broche rotative (7), et un capteur de position (23) du disque (37) . 5. Dispositif de vissage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le disque (37) est solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement (2) tout en étant mobile axialement par rapport à celui-ci et comporte des tétons de positionnement (38) prenant appui sur des rampes inclinées (22) fixées solidaires en rotation de la broche rotative (7). 6. Dispositif de vissage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rampe inclinée est formée par une cuvette tronconique (22). 7. Dispositif de vissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de préhension comporte un boîtier (25) fixé à la broche rotative (7), un organe d'actionnement en forme de cloche (26) solidaire en rotation du boîtier (25) et mobile axialement par rapport à celui-ci, et des mâchoires de préhension (30) mobiles radialement à l'intérieur de l'organe d'actionnement (26), l'organe d'actionnement (26) et les mâchoires (30) comportant des rampes inclinées disposées en regard les unes des autres pour transformer un mouvement axial de l'organe d'actionnement (26) en mouvement radial des mâchoires de préhension (30). 8. Dispositif de vissage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les rampes inclinées comprennent des gorges (32,33) dans lesquelles sont disposées des billes de couplage (34). 9. Dispositif de vissage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la broche rotative (7) est creuse et en ce que l'organe d'actionnement (26) est relié par une tige d'actionnement (28) s'étendant à l'intérieur de la broche rotative (7) à un actionneur (29) porté par le bâti (1) du dispositif. 10. Dispositif de vissage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tige d' actionnement (28) est creuse et une tige de détection de présence de bouchons (35) s'étend dans la tige d'actionnement (28) jusqu'à un détecteur (36) porté par le bâti (1). 11. Dispositif de vissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande (24) d'une interruption de vissage du bouchon est disposé pour interrompre une rotation de l'arbre d'entraînement. 12. Dispositif de vissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande (42) d'une interruption de vissage du bouchon est disposé pour provoquer une ouverture de la tête de préhension.