Brevet FR2908759A1 — publié le 20080523

L'invention concerne une unité automatisée de remplissage de flacons par une substance liquide ou semi-liquide pour ligne de fabrication. Elle a des applications dans le domaine industriel de l'emballage/conditionnement et plus particulièrement la mise en flacon de substances fluides notamment de type liquide, semiliquide ou gel. Les équipements automatisés de remplissage de flacons (terme utilisé dans un sens générique et entendu comme couvrant tout contenant/récipient pouvant être rempli par une substance fluide) utilisés dans des chaînes d'emballage doivent avoir des cadences de plus en plus importantes afin de réduire les coûts de conditionnement. Ces équipements sont en eux-mêmes relativement coûteux et il est également souhaitable qu'ils soient facilement adaptables à des substances et flacons divers comme dans le domaine de la cosmétologie ou de la santé où des substances diverses, parfums, eaux de toilette, après rasage, shampoings, après shampoing, bain moussant, bain douche, teinture pour les cheveux, savons liquides, lotions, gels, lait démaquillant, vernis à ongles, lait solaire, fond de teint peuvent être conditionnées à des moments différents sur une même chaîne. De plus certaines des substances ont des comportements, notamment rhéologiques, qui peuvent poser des problèmes lors du remplissage comme, par exemple, l'emprisonnement de bulles d'air, la création de mousse, un écoulement difficile. Enfin, la qualité du remplissage doit être maintenue constante pour toutes les conditions prévues de remplissage et notamment en terme de volume que de propreté (absence d'éclaboussures ou de débordement). Les équipements automatisés peuvent comporter plusieurs postes dans lesquels des actions ont lieu séquentiellement comme par exemple le remplissage, la mise en place d'une pompe, d'une frette ou d'un capot puis son vissage ou son enfoncement. Ces actions se faisant séquentiellement, celle qui est la plus longue est le facteur limitant de la cadence de production. Or c'est généralement le remplissage qui prend le 2908759 2 plus de temps et on est alors amené à utiliser plusieurs postes de remplissage utilisés séquentiellement par un même flacon pour augmenter les cadences. On multiplie alors les problèmes liés à la mécanique des fluides lors de ces remplissages progressifs et 5 successifs d'un même flacon. La présente invention propose un dispositif qui met en oeuvre un remplissage simultané d'un ou de plusieurs flacons pendant la progression des flacons le long d'une chaîne de conditionnement d'une substance liquide ou semi-liquide. 10 Ainsi, l'invention concerne une unité automatisée de remplissage de flacons par une substance liquide ou semi-liquide pour ligne de conditionnement, les flacons arrivant par une ligne d'amont les uns à la suite des autres dans l'unité, l'unité comportant un plateau circulaire alvéolé mobile en rotation pour 15 transport des flacons entre des postes fonctionnels de l'unité, la rotation étant intermittente pour permettre une action des postes sur chacun des flacons, les alvéoles étant disposées en périphérie du plateau et étant destinées à recevoir et maintenir chacune un flacon lors du transport, un premier poste étant un 20 poste de réception d'un flacon des flacons de la ligne d'amont dans une des alvéoles du plateau et un dernier poste étant un poste de sortie de flacon vers une ligne d'aval, ainsi qu'un poste intermédiaire de remplissage situé entre le premier et le dernier dans le sens de transport. 25 Selon l'invention, le poste de remplissage est mobile et suit en synchronisme le déplacement du plateau sur un segment déterminé de son trajet circulaire entre deux positions extrêmes, une position de départ et une position d'arrivée, et le remplissage s'effectue en continu sur un ensemble de flacon(s) dont le nombre 30 est supérieur ou égal à un pendant le déplacement entre la position de départ et la position d'arrivée, le poste de remplissage revenant à la position de départ après avoir rempli ledit ensemble de flacon(s), le poste de remplissage comportant un support de bec(s) de remplissage en outre mobile en translation verticale 35 entre deux positions extrêmes, une position basse dans laquelle 2908759 3 l'extrémité d'écoulement du bec est dans le flacon vers le fond dudit flacon et une position haute dans laquelle le bec est hors du flacon et l'unité comporte des moyens pour qu'au début d'un cycle du poste de remplissage, ledit poste de remplissage soit en 5 position de départ et position haute puis passe en position basse et débute le remplissage, le support de bec(s) remontant progressivement lors du remplissage, puis après la fin du remplissage le support de bec(s) étant amené en position haute avant que le poste de remplissage ne retourne vers sa position de 10 départ. Il s'agit donc d'un remplissage par le fond en suivant le mouvement intermittent sur plusieurs postes du plateau alvéolé. Dans divers modes de mise en oeuvre de l'invention de procédé, les moyens suivants pouvant être utilisés seuls ou selon 15 toutes les combinaisons techniquement possibles, sont employés : -le retour à la position de départ du poste de remplissage est effectué à une vitesse moyenne supérieure à la vitesse moyenne de déplacement du poste de remplissage pendant le 20 remplissage, -le retour à la position de départ du poste de remplissage est effectué à une vitesse sensiblement égale à la vitesse moyenne de déplacement du poste de remplissage pendant le remplissage, 25 -le remplissage s'effectue en parallèle et en continu sur un ensemble de flacons dont le nombre est supérieur à un pendant le déplacement entre la position de départ et la position d'arrivée, - le nombre de flacons pouvant être rempli en parallèle correspond à la moitié du nombre de flacons pouvant se trouver 30 dans ledit segment déterminé à un moment donné, (ce nombre correspond donc au nombre divisé par deux d'alvéoles qui se trouvent dans le segment dans lequel peut se déplacer le poste de remplissage), - le nombre de flacons pouvant être rempli en parallèle est 35 égal à quatre, 2908759 4 - le poste de remplissage comporte un seul bec et le nombre de flacon(s) pouvant être rempli est égal à un, -le nombre de flacon(s) pouvant être rempli est supérieur ou égal à un, 5 -le poste de remplissage est disposé au-dessus et vers l'intérieur du plateau et est supporté et entraîné en rotation oscillante entre les deux positions extrêmes par un axe support coaxial à l'axe de rotation du plateau, l'axe support étant entraîné par un premier moteur, 10 -le support de bec(s) est entraîné en déplacement vertical par une vis à billes reliée à un second moteur, ledit second moteur étant solidaire de l'axe support du poste de remplissage, -le support de bec(s) comporte en outre une barre de centrage de cols, 15 -l'axe support entraîne en rotation au moins un support de bec(s), - un dispositif d'obturation est disposé à l'extrémité de chaque bec pour l'ouvrir ou le fermer, - le remplissage est débitmétrique, 20 -le remplissage est volumétrique, - le remplissage est effectué par le vide, -le remplissage est effectué sous vide d'aspiration dans le flacon, -le sens de rotation du plateau est horaire, 25 -le sens de rotation du plateau est anti horaire, - l'indexation (arrêt intermittent de la rotation) se fait à chaque alvéole, (lorsque chaque alvéole arrive sur un poste aval), -l'indexation se fait toutes les deux alvéoles en doublant chaque type de poste fonctionnel aval, (l'arrêt intermittent se fait 30 une fois sur deux des passages d'alvéole en face de poste aval), -l'indexation se fait de n alvéoles en multipliant par n chaque type de poste fonctionnel, - les postes fonctionnels sont fixés en périphérie extérieure du plateau alvéolé, 2908759 5 -les postes fonctionnels sont fixés en périphérie intérieure du plateau alvéolé, -l'unité comporte en outre entre le premier et le dernier poste au moins un des postes fonctionnels suivants: • un poste de mise à niveau pour un flacon à la fois, • un poste d'insertion d'une pompe pour un flacon à la fois, • un poste de dépose de frette ou capot pour un flacon à la fois, • un poste de sertissage de pompe pour un flacon à la fois, • un poste d'enfonçage d'un bouchon ou d'une frette pour un flacon à la fois, • un poste de vissage de bouchon ou de pompe pour un flacon à la fois, • un poste de contrôle col cassé pour un flacon à la fois, • un poste d'éjection de flacons défectueux, • l'unité comporte des moyens informatiques de gestion de son fonctionnement sous forme d'un automate programmable ou d'un PC industriel. La présente invention va maintenant être exemplifiée sans pour autant en être limitée avec la description qui suit en relation avec les figures suivantes : 25 la Figure 1 qui représente une vue de dessus d'une unité selon l'invention, la Figure 2 qui représente une vue perspective du poste de remplissage de l'unité de la Figure 1, la Figure 3 qui représente une vue de face du poste de 30 remplissage de l'unité de la Figure 1, la Figure 4 qui représente une vue de coté du poste de remplissage de l'unité de la Figure 1, et la Figure 5 qui représente une vue de dessus du poste de remplissage de l'unité de la Figure 1. 5 10 15 20 2908759 6 Sur la Figure 1, l'unité 1 de remplissage qui est un élément d'une chaîne de conditionnement d'un fluide dans un flacon, est vue de dessus. Elle se présente sous forme d'un bloc fermé par des parois latérales de sécurité de préférence transparentes pour 5 que le personnel puisse voir le fonctionnement de l'unité. Ces parois latérales pouvant s'ouvrir sont munies de détecteurs d'ouverture arrêtant le fonctionnement en cas d'ouverture. Le fonctionnement de l'unité est sous contrôle d'un PC industriel dont le pupitre de commande 16 est accessible à l'extérieur. 10 Les flacons (non représentés) arrivent par une ligne d'amont 2 dans l'unité et sont convoyés vers un plateau 3 circulaire indexé 4 par des alvéoles périphériques recevant des godets 5 de flacon destinés à recevoir et maintenir les flacons. Le plateau est entraîné en rotation par un organe moteur spécifique (non 15 représenté). Seulement certains godets de flacon ont été représentés dans les alvéoles 4 du plateau 3. Le plateau 3 tourne dans le sens de la flèche (sens horaire) sur la Figure 1 pour amener les flacons de poste en poste. Dans le sens de circulation des flacons on trouve un premier poste dit de réception, en bout 20 de ligne d'amont 2, recevant un à un les flacons à chaque passage d'une alvéole 4 et de son godet 5 en face de la ligne d'amont 2. Ensuite on trouve un poste de remplissage 6 que l'on détaillera plus loin. Puis, en tant que postes avals du poste de remplissage on trouve : un poste de mise à niveau 7, puis un 25 poste d'insertion de pompe 8 dont on n'a pas représenté le mécanisme, puis un poste de sertissage 9 d'une pompe, puis un poste d'enfonçage 10, puis un poste de vissage 11, puis un avant dernier poste qui est un poste de contrôle 12 de col cassé, puis un poste d'éjection de flacons défectueux vers la ligne de rebus 30 14 et un dernier poste, poste d'éjection des flacons vers une ligne d'aval. On comprend que la distribution et le type des postes peuvent être différents en fonction des besoins de la chaîne de conditionnement, certains postes pouvant être omis et/ou d'autres ajoutés. A l'exception du poste de remplissage, les autres postes 35 ont une action sur un seul flacon à la fois. II en résulte que si le 2908759 7 mouvement du plateau 3 est circulaire, ce mouvement est intermittent (indexé pour chaque alvéole), chaque flacon devant s'arrêter en face de chaque poste pour y subir l'action correspondante (mise en place d'une pompe ou d'un bouchon, 5 etc.). Le poste de remplissage 6 est étendu en arc de cercle sur un certain nombre d'alvéoles, quatre en l'espèce, du plateau 3 afin de pouvoir remplir en parallèle autant (quatre) de flacons tout en suivant lesdits flacons le long d'une partie de leur trajet. Ainsi 10 le poste de remplissage se déplace de manière synchrone avec le plateau entre deux positions extrêmes, une position de départ et une position d'arrivée, sur un secteur du plateau. Ainsi, le poste de remplissage a un mouvement oscillant entre ses deux positions extrêmes, le mouvement (horaire) pendant le remplissage étant 15 synchrone du mouvement du plateau, le remplissage se faisant pendant le trajet depuis la position de départ vers la position d'arrivée. Dans le segment de cercle dans lequel se déplace le poste de remplissage, il n'y a pas d'autre poste aval du poste de remplissage et, donc, le trajet entre la position de départ et la 20 position d'arrivée, les deux comprises, est libre de tout autre poste aval. Ainsi, sur la Figure 1, si on numérote 1 (1èfe position) l'alvéole du premier poste dit de réception, 2 (2ème position) la suivante en sens horaire, etc., le premier poste aval du poste de remplissage, le poste de mise à niveau 7 en l'espèce, ne pourra 25 être qu'en 9 (9ème position), voire plus loin. Dans une variante, le premier poste dit de réception, est en amont du segment balayé par le poste de remplissage. Dans l'unité représentée, on comprend que pendant le fonctionnement en rotation et le remplissage de quatre flacons, quatre nouveaux flacons (qui sont 30 vides) arrivent de la ligne amont et viennent s'installer progressivement dans les alvéoles correspondantes, en amont du poste du remplissage qui avance. Un module fixe 15 avec nourrice et autant de débitmètres que de flacons à remplir en parallèle est disposé sensiblement en 35 regard du poste de remplissage, des conduites flexibles reliant 2908759 8 chaque bec à son débitmètre. Dans le cas d'un remplissage débitmétrique, le remplissage se fait sous pression de la substance, ce qui permet une réactivité importante. L'invention peut ainsi être mise en oeuvre avec des parfums ou en 5 cosmétologie. Un dispositif d'obturation est disposé à l'extrémité de chaque bec pour l'ouvrir (lors du remplissage) ou le fermer. Le dispositif d'obturation peut être commandé électriquement ou, de préférence, pneumatiquement. Avec l'unité de l'invention comportant vingt alvéoles et 10 permettant le remplissage simultané de quatre flacons, une cadence de soixante coups par minute est possible. La Figure 2 permet de visualiser les deux actionneurs à moteur du poste de remplissage avec un premier moteur 25 qui assure le mouvement de rotation oscillant synchrone entre la 15 position de départ et la position d'arrivée pour l'aller avec remplissage et retour. Afin de permettre un remplissage de qualité, le poste de remplissage comporte un support de becs 18 qui est mobile en translation verticale entre une position haute dans laquelle les becs sont hors des flacons et une position basse 20 dans laquelle les becs sont dans les flacons, vers le fond afin de commencer le remplissage. Pendant le remplissage le support de becs remonte afin de réduire la distance entre le niveau liquide dans le flacon et l'extrémité d'écoulement du bec et limiter les phénomènes parasites de création de mousse, d'emprisonnement 25 d'air ou autres. Sur les figures 2 à 4, les becs ne sont pas représentés, seuls des organes de maintien 20 desdits becs étant représentés. Les mouvements verticaux du support de becs 18 sont assurés par un organe moteur 24 et une vis à billes 22, le support de becs 18 coulissant le long de deux guides 23. 30 Les déplacements, en rotation du plateau, en rotation va-et-vient du poste de remplissage, en translation verticale du support de becs sont obtenus par des moyens moteurs mécaniquement indépendants et la synchronisation entre ces divers mouvements est obtenue par le contrôle d'un PC industriel. On dispose donc 35 de moyens de réglages fins des éléments en mouvement, 2908759 9 notamment en terme de suivi de cames électroniques, paramétrables aisément contrairement à une machine dont les divers éléments en mouvement seraient mécaniquement liés et entraînés entre-eux. 5 Afin de mieux retenir les flacons qui sont déjà retenus par le bas, le support de becs comporte une barre de centrage de cols 21 qui suit donc les mouvements du support de becs. De préférence, la barre de centrage de cols 21 est montée coulissante pour continuer à maintenir les cols des flacons 10 pendant une partie du trajet de remontée des becs, les cols n'étant dégagés de la barre 21 qu'après la fin du remplissage. On remarque que les becs et la barre de centrage sont disposés en arc de cercle afin d'être en correspondance avec les alvéoles 4 qui sont en périphérie du plateau 3. 15 Les Figures 3 à 5 permettent de mieux visualiser les éléments du poste de remplissage déjà présenté. On comprend que l'invention peut être déclinée de nombreuses manières sans sortir du cadre des revendications. En particulier, le nombre de flacons pouvant être rempli en parallèle 20 peut être augmenté ou diminué. Le premier poste, dit de réception peut être dans le segment balayé par le poste de remplissage comme représenté ou plus en amont du segment. Le premier poste aval peut être juste après la position d'arrivée du poste de remplissage comme représenté ou plus en aval. On comprend 25 toutefois qu'afin d'optimiser le fonctionnement de l'unité, il est préférable que les postes effectivement opérationnels soient directement les uns à la suite des autres. REVENDICATIONS 1. Unité (1) automatisée de remplissage de flacons par une substance liquide ou semi-liquide pour ligne de conditionnement, les flacons arrivant par une ligne d'amont (2) les uns à la suite des autres dans l'unité, l'unité comportant un plateau circulaire (3) alvéolé (4, 5) mobile en rotation pour le transport des flacons entre des postes fonctionnels (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) de l'unité, la rotation étant intermittente pour permettre une action de chacun des postes sur chacun des flacons, les alvéoles étant disposées en périphérie du plateau et étant destinées à recevoir et maintenir chacun un flacon lors du transport, un premier poste étant un poste de réception d'un flacon des flacons de la ligne d'amont dans une des alvéoles du plateau et un dernier poste étant un poste de sortie de flacon vers une ligne d'aval (13), ainsi qu'un poste intermédiaire de remplissage (6) situé entre le premier et le dernier dans le sens de transport, caractérisée en ce que le poste de remplissage est mobile et suit en synchronisme le déplacement du plateau sur un segment déterminé de son trajet circulaire entre deux positions extrêmes, une position de départ et une position d'arrivée, et le remplissage s'effectue en continu sur un ensemble de flacon(s) dont le nombre est supérieur ou égal à un pendant le déplacement entre la position de départ et la position d'arrivée, le poste de remplissage revenant à la position de départ après avoir rempli ledit ensemble de flacon(s), le poste de remplissage comportant un support de bec(s) de remplissage (18) en outre mobile en translation verticale entre deux positions extrêmes, une position basse dans laquelle l'extrémité d'écoulement du bec est dans le flacon vers le fond dudit flacon et une position haute dans laquelle le bec est hors du flacon et en ce que l'unité comporte des moyens pour qu'au début d'un cycle du poste de remplissage, ledit poste de remplissage soit en position de départ et position haute puis passe en position basse et débute le remplissage, le support de bec(s) remontant progressivement lors du remplissage, 2908759 11 puis après la fin du remplissage le support de bec(s) étant amené en position haute avant que le poste de remplissage ne retourne vers sa position de départ. 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que 5 le poste de remplissage (6) est disposé au-dessus et vers l'intérieur du plateau (3) 3. Unité selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le poste de remplissage est supporté et entraîné en rotation oscillante entre les deux positions extrêmes par un axe support 10 (17) coaxial à l'axe de rotation du plateau, l'axe support étant entraîné par un premier moteur (25). 4. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support de bec(s) (18) est entraîné en déplacement vertical par une vis à billes (22) reliée à 15 un second moteur (24), ledit second moteur étant solidaire de l'axe support (17) du poste de remplissage (6). 5. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support de bec(s) comporte en outre une barre de centrage de col(s) (21). 20 6. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de flacons pouvant être rempli correspond à la moitié du nombre de flacons pouvant se trouver dans ledit segment déterminé à un moment donné, les flacons étant remplis en parallèle. 25 7. Unité selon la revendication 6, caractérisée en ce que le nombre de flacons pouvant être rempli en parallèle est de quatre. 8. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens 30 informatiques de gestion de son fonctionnement sous forme d'un PC industriel. 9. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre entre le premier et le dernier poste au moins un des postes fonctionnels suivants : 2908759 12 -un poste de mise à niveau pour un flacon à la fois, - un poste d'insertion d'une pompe pour un flacon à la fois, - un poste de dépose de frette ou capot pour un flacon à la fois, 5 - un poste de sertissage de pompe pour un flacon à la fois, - un poste d'enfonçage d'un bouchon ou d'une frette pour un flacon à la fois, - un poste de vissage de bouchon ou de pompe pour un flacon à la fois, 10 - un poste de control col cassé pour un flacon à la fois, - un poste d'éjection de flacons défectueux. 10. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un dispositif d'obturation est disposé à l'extrémité de chaque bec pour l'ouvrir ou le fermer.