Brevet FR3001915A1 — publié le 20140815

Machine d'impression d'objets comportant un plateau et une tourelle rotatifs La présente invention concerne une machine d'impression d'objet du type comportant : - un socle fixe ; - une première pluralité de postes de traitement ; - un plateau monté rotatif sur le socle autour d'un axe et apte à se déplacer par rapport au socle de manière indexée ; et - une pluralité de porte-objets pour porter les objets, les porte-objets étant montés sur le plateau et occupant successivement une première pluralité de positions indexées dans lesquelles les porte-objets sont respectivement situés au droit de la première pluralité de postes de traitement. La présente invention concerne notamment les machines à imprimer comportant un plateau monté rotatif autour d'un axe et portant radialement à sa périphérie une pluralité de porte-objets par l'intermédiaire de supports eux même montés rotatifs sur le plateau. La machine comporte une pluralité de postes de travail répartis circulairement autour de l'axe du plateau, au droit du trajet des porte-objets. Certains postes de travail sont des postes d'impression, tandis que d'autres sont des postes de traitement, par exemple des postes de séchage, vernissage, flammage, dépoussiérage, caméra de contrôle avec poste d'éjection des objets associés. Ces machines sont par exemple mises en oeuvre pour l'impression d'objets de révolution, par exemple des tubes en matière plastique ou d'autres objets de forme développable aptes à être montés sur des mandrins, tels que des capsules, des bouchons, ou des couvercles. Une telle machine est décrite dans le brevet FR-B-2 856 337 au nom de la demanderesse. Si de telles machines répondent parfaitement à la demande du marché pour ce qui concerne la décoration du pourtour de l'objet, il n'en va parfois pas de même dans le cas où il s'agit d'imprimer sur ou de décorer le dessus d'un couvercle par des procédés impliquant de fortes pressions exercées sur le dessus de l'objet, tels que des procédés de décor à chaud ou des procédés d'emboutissage pour faire apparaître des décors dans la matière. En effet, dans certains cas, il a été observé que la machine d'impression supporte mal les pressions importantes mises en oeuvre dans ces procédés. Un but de l'invention est de fournir une machine d'impression d'objet qui résiste mieux à de telles pressions appliquées sur les objets. A cet effet, l'invention a pour objet une machine d'impression d'objets du type décrit ci-dessus, comprenant en outre : - une seconde pluralité de postes de traitement ; - une tourelle montée rotative sur le socle autour d'un axe de tourelle et apte à se déplacer par rapport au socle de manière indexée ; - une pluralité de supports porte-objet pour porter les objets, les supports porte- objet étant montés sur la tourelle et occupant successivement une seconde pluralité de positions indexées dans lesquelles les supports porte-objet sont respectivement situés au droit de la seconde pluralité de postes de traitement ; et - un dispositif de transfert pour transférer les objets de la pluralité de porte-objets à la pluralité de supports porte-objet. Selon des modes particuliers de réalisation, la machine comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les supports porte-objet sont montés fixes sur la tourelle ; - le dispositif de transfert comporte un bras de manipulation pour prendre successivement les objets sur la pluralité de porte-objets et déposer lesdits objets sur la pluralité de supports porte-objet ; - le bras de manipulation est apte à : se placer selon une direction d'extension initialement sensiblement perpendiculaire à l'axe du plateau, s'allonger selon la direction d'extension initiale pour saisir les objets, puis se rétracter selon la direction d'extension initiale pour enlever les objets des porte-objets, et pivoter autour d'un axe de pivotement, de préférence sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension initiale, le pivotement du bras faisant pivoter la direction d'extension, avant de déposer les objets sur la pluralité de supports porte-objet par un allongement du bras selon la direction d'extension ; - l'axe de tourelle est sensiblement parallèle à l'axe du plateau ; - la pluralité de porte-objets comporte des mandrins pour tenir les objets, les axes des mandrins étant orientés sensiblement selon des directions radiales à partir de l'axe du plateau ; et la pluralité de supports porte-objet comporte des mandrins pour tenir les objets, les axes desdits mandrins étant orientés sensiblement selon l'axe de tourelle ; - lorsqu'un poste de traitement de la seconde pluralité de postes de traitement appuie mécaniquement sur l'un des supports porte-objet, ledit appui mécanique est sensiblement axial par rapport à l'axe des mandrins des supports porte-objet ; - le plateau, la tourelle et le dispositif de transfert comprennent respectivement un moteur de commande individuel ; - la machine comprend un codeur situé sur le moteur de commande du plateau, le codeur servant de codeur absolu, le codeur commandant en synchronisme la rotation du plateau autour de l'axe du plateau, la rotation de la tourelle autour de l'axe de tourelle, et le pivotement du bras de manipulation ; - la seconde pluralité de postes de traitement comprend des motoréducteurs associés à la tourelle commandés en synchronisme par le codeur sur le moteur de la tourelle ; - les porte-objets sont montés mobiles, de préférence rotatifs, sur le plateau ; - les motoréducteurs de la seconde pluralité de postes de traitement sont asservis en position et aussi en couple pour exercer une force contrôlée sur les objets montés sur les mandrins des supports porte-objet ; - au plateau et à la tourelle est associé un dispositif de transfert constitué d'un bras de manipulation apte à permettre la préhension des objets sur le plateau pour, après pivotement du bras de manipulation, déposer les objets sur les mandrins de la tourelle ; - les mouvements de rotation du plateau, de la tourelle et du bras de manipulation des objets sont commandés par trois moteurs à commande numérique, commandés en synchronisme les uns avec les autres ; - les trois moteurs à commande numérique sont asservis à un même codeur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue générale de dessus d'une machine d'impression d'objets selon l'invention dont on a retiré une partie de la structure ; - la Figure 2 est une vue de côté de la machine d'impression représentée sur la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue en coupe de la machine d'impression représentée sur les Figures 1 et 2, la coupe étant réalisée selon un plan A-A visible sur la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue en coupe de la machine d'impression représentée sur les Figures 1 et 2, la coupe étant réalisée selon un plan C-C visible sur la Figure 1 ; et - la Figure 5 est une vue en coupe de la machine d'impression représentée sur les Figures 1 et 2, la coupe étant réalisée selon un plan B-B visible sur la Figure 1. Comme visible sur la Figure 1, la machine d'impression comporte un socle fixe 7 formant un bâti de la machine, un plateau 22 monté rotatif sur le socle 7 autour d'un axe Oz, et une pluralité de porte-objets 17 montés rotatifs sur le plateau 22 autour d'axes radiaux à partir de l'axe Oz. La machine d'impression comprend une tourelle 13 montée rotative par rapport au socle 7 autour d'un axe de tourelle Oz', et une pluralité de supports porte-objet 19 montés fixes sur la tourelle 13. La machine comporte en outre un dispositif de transfert pour transférer les objets de la pluralité de porte-objets 17 à la pluralité de supports porte-objet 19. La machine d'impression selon l'invention comporte une première pluralité de postes de traitement 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 disposés en vis-à-vis de la pluralité de porte-objets 17, et une seconde pluralité de postes de traitement 60, 70 disposés en vis-à-vis de la pluralité de supports porte-objet 19. La machine comprend également un poste de contrôle 90 associé à un poste d'éjection déporté 91. La machine comprend en outre autour de la tourelle 13 un poste pour recevoir en position verticale l'objet déjà imprimé sur le plateau 22, et un poste de déchargement par air comprimé dans un tube d'évacuation 80 vers des convoyeurs d'évacuation 82, 83. Le plateau 22 est apte à se déplacer par rapport au socle 7 de manière indexée, c'est-à-dire pas à pas, grâce à une unité d'indexation représentée sur la Figure 2. L'axe Oz de rotation du plateau 22 est par exemple sensiblement vertical. Dans le présent document, les mots de « plateau » et de « tourelle » renvoient à des objets rotatifs dont la structure et la fonction sont analogues. Toutefois, la tourelle 13 et le plateau 22 sont des éléments distincts l'un de l'autre. Dans l'exemple représenté, la « tourelle » est par exemple de dimensions inférieures à celles du « plateau ». L'axe de tourelle Oz' est avantageusement sensiblement parallèle à l'axe Oz, c'est-à-dire sensiblement vertical. En référence à la Figure 3, la tourelle 13 comporte quatre supports porte-objet 19 montés fixes sur la tourelle 13. Selon une variante non représentée, l'architecture de la tourelle 13 prévoit, moyennant un nombre de postes supérieurs, d'autres postes d'impression notamment des postes d'impression ne nécessitant pas la mise en jeu de force importantes, tels que des postes d'impression sérigraphique ou même d'impression jet d'encre avec postes de séchage associé. Le mouvement de la tourelle 13 est réalisé de manière indexée, c'est-à-dire pas à pas, grâce à une unité d'indexation représentée sur la Figure 4. L'unité d'indexation de la tourelle 13 comporte de façon connue un moteur 11 associé à un réducteur 12 commandant d'une manière indexée une couronne dentée taillée dans le plateau 13 par l'intermédiaire d'un pignon 14 calé sur l'arbre de sortie du réducteur 13. Le moteur 11 sera commandé en synchronisme avec l'ensemble grâce au codeur 23. Les portes objets 17 et les supports porte-objet 19 sont situés dans des plans sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre. Les porte-objets 17 occupent successivement une première pluralité de positions indexées dans lesquelles les porte-objets 17 sont respectivement situés au droit de la première pluralité de postes de traitement 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44. Selon des modes de réalisation particuliers, dans certaines des positions de la première pluralité de positions indexées, la mobilité des porte-objets 17 par rapport au plateau 22 n'est pas utilisée, c'est-à-dire que les porte-objets 17 restent alors fixes par rapport aux postes de traitement associés. Dans l'exemple représenté (Figure 1), c'est le cas avec le poste de traitement 30. Les porte-objets 17 sont montés rotatifs par rapport au plateau 22 pour, dans au moins l'une de la première pluralité de positions indexées, déplacer les objets par rapport au poste de traitement 30, 32, 34, 36 associé à la ou chaque position indexée. Chaque porte-objet 17 est équipé d'un mandrin 18 destiné à recevoir et maintenir un objet à imprimer. On a représenté sur la Figure 1 douze porte-objets 17 à titre d'exemple, étant entendu que ce nombre est susceptible de varier d'une machine à l'autre. Les porte-objets 17 sont fixés de façon connue au plateau rotatif 22, par exemple à la périphérie de celui-ci. Les mandrins 18 sont montés sur des axes de sortie des porte-objets 17. Lesdits axes sont agencés radialement par rapport à l'axe Oz. Lesdits axes font saillie par rapport à la périphérie du plateau rotatif 22. Les mandrins 18 sont du type facilement démontable tel que décrit dans le document FR-B-2 802 145 au nom de la demanderesse et ne feront donc pas l'objet d'une description détaillée. Les supports porte-objet 19 occupent successivement une seconde pluralité de positions indexées dans lesquelles les supports porte-objet 19 sont respectivement situés au droit de la seconde pluralité de postes de traitement 60, 70. Les quatre supports porte-objet 19 comprennent des mandrins pour porter les objets. Les axes des mandrins des supports porte-objet 19 sont par exemple sensiblement parallèles à l'axe de tourelle Oz'. La première pluralité de postes de traitement 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 comprend quatre postes d'impression 30, 32, 34, 36 et quatre postes de séchage 38, 40, 42, 44. Dans l'exemple de réalisation, les postes d'impression 32, 34, 36 associés au postes de séchage déportés 38, 40, 42 sont des postes d'impression et de séchage du pourtour de l'objet. Le poste 30 associé au poste de séchage déporté 44 est un poste d'impression et de séchage du dessus de l'objet. L'architecture du poste 30 peut s'adapter à d'autres configurations comportant deux postes d'impression sur le pourtour et deux postes d'impression sur le dessus de l'objet, voire un nombre plus élevé de postes. La seconde pluralité de postes de traitement 60, 70 comprend deux postes de traitement 60, 70 du dessus des objets. Les postes de traitement 60, 70 impliquent de fortes pressions exercées sur le dessus des objets. Le poste 60 réalise un emboutissage du dessus de l'objet pour faire apparaître un décor dans la matière. Le décor est complété au poste 70 suivant, par un ensemble type offset ou par un ensemble de type presse à dorer. Le poste de décor 60 est constitué d'une chaise 61 montée sur le socle 7 de la machine. Un motoréducteur 62 commande une vis 63 en rotation commandant un écrou 64 solidaire d'une tête d'emboutissage 66 coulissant sur une glissière 65 solidaire de la chaise 61. Le motoréducteur 62 est commandé en synchronisme avec l'ensemble codeur 23 et donc asservi en position par rapport au mouvement de la tourelle 13. Le résultat de l'emboutissage de la surface supérieure de l'objet dépend de la force appliquée par la tête 65 sur l'objet. Aussi, le motoréducteur 62 est asservi parallèlement en couple pour contrôler par l'intermédiaire de ce couple la force transmise par la vis 63. Le poste 90 comprend une caméra qui contrôle le bon positionnement de l'objet sur son mandrin 18. Le poste 90 commande l'éjection éventuelle de l'objet par un jet d'air comprimé au poste 91 si une mauvaise position de l'objet sur le mandrin 18 est détectée. Ceci permet d'éviter qu'un objet mal emmanché sur un mandrin 18 ne vienne perturber les opérations d'impression, plus particulièrement celle concernant le dessus de l'objet au poste d'impression 30. Comme désigné par la référence générale 1, une système de table d'accumulation des objets suivi d'un système de séparation de ces derniers dispose un à un les objets à traiter sur un convoyeur 3 qui délivre ces derniers sur un plan incliné 4. Un poussoir 5 les charge un à un sur les mandrins 18. Un tel système de chargement des objets à traiter sur les mandrins 18 de la machine d'impression est connu en soi et ne sera pas décrit en détail. L'unité d'indexation du plateau 22 comporte de façon connue un indexeur 20 associé à un groupe motoréducteur 21 agencé sur le coté de l'indexeur 20. Un moteur principal actionnant l'indexeur 20 possède en interne un codeur incrémental 23. Le codeur 23 fournit l'information de la position angulaire de l'arbre moteur avec une précision de, par exemple, 8192 points. Le codeur 23 sert aussi de codeur absolu La fonction « codeur absolu » fournit le point d'origine « 0 » de la machine, c'est-à- dire le point à partir duquel l'indexeur 20 débute sa rotation. On obtient ainsi une information très précise de l'évolution dans le temps de la position du plateau rotatif 22 en sortie de l'indexeur 20. Cette information est transmise à des variateurs qui pilotent les moteurs ou actionneurs dont le cycle est lié à l'indexeur 20, tels que pour la mise en rotation des objets sous les têtes d'impression ou sous les fours de séchage et pour la commande du poussoir de chargement 6 ou celle du bras de déchargement 50 et pour la commande de la tourelle 13. En effet, la position angulaire de chaque moteur qui réalise les différents mouvements est définie en fonction du nombre de points comptabilisés sur le codeur incrémental 23. A partir du point d'origine mentionné ci-dessus, les variateurs de chaque actionneur des arbres d'entrée des porte-objets, ainsi que ceux commandant le chargement et déchargement des objets sur les mandrins et celui de la tourelle 13 et ses dispositifs associés, vont incrémenter un nombre de points équivalent à un tour d'arbre de sortie du réducteur. Dans la mesure où le réducteur offre un rapport de réduction de 1/18, il s'agit alors d'incrémenter 147.000 points. A chaque point donné correspond dans une table la position de l'actionneur considéré. On peut donc ainsi obtenir un phasage extrêmement précis entre le mouvement du plateau indexé avec l'ensemble des moteurs contribuant aux différents mouvements présents sur la machine. Dans l'exemple de réalisation la machine comporte un poste de contrôle avant impression, mais son architecture peut s'adapter à un poste de contrôle par caméra non plus seulement de la position de l'objet sur son mandrin, mais aussi de la qualité d'impression réalisée en remplaçant la dernière tête d'impression 36 par un poste de contrôle, voire en prévoyant un nombre plus élevé de postes. Comme représenté sur la Figure 5, après séchage de la dernière impression sous le four de séchage 42, l'objet est indexé au poste suivant, où l'objet est déchargé de son mandrin 18 par le dispositif de transfert. Le dispositif de transfert est constitué uniquement d'un bras de manipulation 50 pour transférer les objets des porte-objets 17 aux supports porte-objet 19. Le bras de manipulation 50 est apte, d'une part, à s'allonger et se rétracter selon une direction d'extension et, d'autre part, à pivoter autour d'un axe de pivotement sensiblement perpendiculaire à l'axe Oz et sensiblement horizontal pour modifier la direction d'extension. Ainsi, le bras de manipulation 50 se place selon une direction d'extension initiale sensiblement perpendiculaire à l'axe Oz et sensiblement horizontale pour déplacer selon la direction d'extension initiale un organe de préhension et de positionnement d'une première position d'extension à une position rétractée pour dégager l'objet de son mandrin 18. Puis le bras de manipulation 50 pivote autour de l'axe de pivotement et s'allonge pour déplacer l'organe de préhension et de positionnement vers une deuxième position d'extension, dans laquelle le bras 50 est apte à positionner l'objet dans sur le mandrin de l'un des support porte-objet 19 de la tourelle 13. Par son pivotement, le bras de manipulation 50 est mobile entre la direction d'extension initiale et une direction d'extension finale sensiblement parallèle à l'axe d'un des mandrins des supports porte- objet 19. Les mouvements de pivotement et d'extension du bras de manipulation 50 pour placer l'objet sur le mandrin du support porte-objet 19 sont en partie concomitants selon un mode de réalisation particulier. Un tel bras de manipulation 50 est décrit dans le document FR-B-2 833 201 et ne sera pas décrit en détail. Son moteur est asservi à l'ensemble codeur 23. Dans une autre forme de réalisation non représentée, la tourelle 13 possède un axe de tourelle Oz' perpendiculaire à l'axe Oz. Ceci suppose d'adapter le dispositif de transfert des objets. Un tel type de transfert est décrit dans le document FR-B-21058717. Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, notamment la tourelle 13, il est possible de disposer les postes de travail 38, 40, 42, 44 autour du plateau 22 qui porte les porte-objets 17 montés, de préférence mobiles, sur le plateau 22, et le poste de travail 60 autour de la tourelle 13 qui porte les supports porte-objet 19. Ainsi, les porte-objets 17 passent au droit des postes de travail 38, 40, 42, 44 qui exercent une pression relativement faible sur les objets et donc sur les porte-objets 17. Aussi le risque de détérioration mécanique, en particulier de la liaison entre les porte-objets 17 et le plateau 22, est réduit. Les supports porte-objet 19 montés, avantageusement fixes, sur la tourelle 13 résistent bien à la pression relativement importante exercée sur l'objet par le poste de travail 60 pour obtenir l'emboutissage. Comme les porte-objets 17, les plus fragiles, ne sont pas soumis à la pression exercée par le poste de traitement 60, le plus contraignant, le risque de détérioration est réduit par rapport à une machine à un seul plateau. La machine résiste mieux aux pressions appliquées sur les objets par certains des postes de traitement. REVENDICATIONS1.- Machine d'impression d'objets, la machine comportant : - un socle fixe (7) ; - une première pluralité de postes de traitement (30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44) ; - un plateau (22) monté rotatif sur le socle (7) autour d'un axe (Oz) et apte à se déplacer par rapport au socle (7) de manière indexée par rapport au socle (7) ; et - une pluralité de porte-objets (17) pour porter les objets, les porte-objets (17) étant montés sur le plateau (22) et occupant successivement une première pluralité de positions indexées dans lesquelles les porte-objets (17) sont respectivement situés au droit de la première pluralité de postes de traitement (30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44) ; la machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - une seconde pluralité de postes de traitement (60, 70) ; - une tourelle (13) montée rotative sur le socle (7) autour d'un axe de tourelle (Oz') et apte à se déplacer par rapport au socle (7) de manière indexée ; - une pluralité de supports porte-objet (19) pour porter les objets, les supports porte-objet (19) étant montés sur la tourelle (13) et occupant successivement une seconde pluralité de positions indexées dans lesquelles les supports porte-objet (19) sont respectivement situés au droit de la seconde pluralité de postes de traitement (60, 70) ; et - un dispositif de transfert pour transférer les objets de la pluralité de porte-objets (17) à la pluralité de supports porte-objet (19). 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les supports porte-objet (19) sont montés fixes sur la tourelle (13). 3.- Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif de transfert comporte un bras de manipulation (50) pour prendre successivement les objets sur la pluralité de porte-objets (17) et déposer lesdits objets sur la pluralité de supports porte-objet (19). 4.- Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bras de manipulation (50) est apte à : - se placer selon une direction d'extension initialement sensiblement perpendiculaire à l'axe (Oz), - s'allonger selon la direction d'extension initiale pour saisir les objets, puis se rétracter selon la direction d'extension initiale pour enlever les objets des porte-objets (17), et - pivoter autour d'un axe de pivotement, de préférence sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension initiale, le pivotement du bras faisant pivoter ladirection d'extension, avant de déposer les objets sur la pluralité de supports porte-objet (19) par un allongement du bras selon la direction d'extension. 5.- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'axe de tourelle (Oz') est sensiblement parallèle à l'axe (Oz) du plateau (22). 6.- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que : - la pluralité de porte-objets (17) comporte des mandrins (18) pour tenir les objets, les axes des mandrins (18) étant orientés sensiblement selon des directions radiales à partir de l'axe (Oz) du plateau (22) ; et - la pluralité de supports porte-objet (19) comporte des mandrins pour tenir les objets, les axes desdits mandrins étant orientés sensiblement selon l'axe de tourelle (Oz'). 7.- Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que, lorsqu'un poste de traitement (60) de la seconde pluralité de postes de traitement (60, 70) appuie mécaniquement sur l'un des supports porte-objet (19), ledit appui mécanique est sensiblement axial par rapport à l'axe des mandrins des supports porte-objet (19). 8.- Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le plateau (22), la tourelle (13) et le dispositif de transfert comprennent respectivement un moteur de commande individuel. 9.- Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un codeur (23) situé sur le moteur de commande du plateau (22), le codeur (23) servant de codeur absolu, le codeur (23) commandant en synchronisme la rotation du plateau (22) autour de l'axe (Oz), la rotation de la tourelle (13) autour de l'axe de tourelle (Oz'), et le pivotement du bras de manipulation. 10.- Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que la seconde pluralité de postes de traitement (60, 70) comprend des motoréducteurs associés à la tourelle (13) commandés en synchronisme par le codeur (23) sur le moteur de la tourelle (13).