Brevet FR3055409A1 — publié le 20180302

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour le contrôle en continu de l'étanchéité d'une soudure à l'extrémité d'un tube contenant un produit. L'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, destinée au domaine du conditionnement de produits liquides ou pâteux dans un emballage tubulaire souple, 5 dont une extrémité est aplatie et soudée pour assurer son étanchéité. Un tel emballage permet de dispenser, par une ouverture généralement refermable à l'une de ses extrémités, une quantité précise du produit contenu, fonction de la pression exercée sur le tube. Selon des exemples de réalisation non limitatifs, le produit contenu est une pâte dentifrice, une crème dermo-cosmétique, un produit alimentaire 10 ou un produit technique tel qu'un lubrifiant ou un produit lessiviel. L'invention est plus particulièrement destinée à une ligne de conditionnement automatique d'un tel produit dans un tel emballage, avec des cadences de production de l'ordre de 200 tubes remplis par minute. Selon un exemple de mise en oeuvre, une telle ligne de conditionnement 15 comprend un poste de remplissage où le produit est déversé dans l'extrémité ouverte du tube, positionné sous une trémie, par un dispositif de dosage et de remplissage. Selon un exemple de mise en oeuvre, le tube se trouve en position verticale sous la trémie, l'extrémité ouverte étant en haut. La ligne de conditionnement comprend un poste de fermeture dans lequel l'extrémité ouverte du tube est refermée par soudure. 20 Selon un exemple de réalisation, la fermeture de cette extrémité ouverte comprend un pincement du tube selon une zone sensiblement rectangulaire située sous l'extrémité du tube et sensiblement à hauteur du niveau du produit déversé précédemment dans ledit tube lors de l'opération de remplissage. Ce pincement assure une étanchéité provisoire et permet de chasser l'air contenu au dessus du 25 produit. Les lèvres de la partie du tube situées au-dessus de la zone de pincement sont alors soudées entre elles par des moyens appropriés. Le tube est ensuite évacué de la zone de conditionnement. La figure 1, relative à l'art antérieur, représente l'extrémité soudée (110) d'un tube (100) après une telle opération. Cette extrémité soudée (110) comprend un 30 talon (111) correspondant à la zone initialement pincée, de contour sensiblement rectangulaire, et une zone striée (112) correspondant à la soudure des lèvres de l'extrémité du tube (100). Le talon (111) et la zone striée (112) sont sensiblement 3055409 2 plats et s'étendent sur toute la largeur du tube. À titre d'exemple, la hauteur du talon (111) est de l'ordre du millimètre, la hauteur de la zone striée (112), après soudure, est comprise entre 5 mm et 7 mm pour une hauteur de l'extrémité soudée comprise entre 6 mm et 8 mm. Selon un exemple de mise en oeuvre, un surplus de matière 5 à l'extrémité supérieure de la zone striée est coupé, après l'opération de soudure, afin de réduire la hauteur de ladite zone striée et d'améliorer l'esthétique du tube. Selon un exemple de réalisation courant, la soudure de la zone striée est réalisée par des mors striés, de sorte que cette zone est gaufrée sur une bonne part de sa surface, mais comprend fréquemment une zone plane (113) sur laquelle est gravé 10 un code d'identification, ou des mentions légales. Selon d'autres modes de réalisation, des mors non striés sont utilisés et la zone dite striée est lisse. Dans certaines circonstances, par exemple lorsque la hauteur du pincement est mal positionnée par rapport au niveau de remplissage du tube, la zone de soudure est contaminée par du produit et le tube présente un défaut d'étanchéité. Ce défaut 15 d'étanchéité n'est pas toujours visible sur le produit fini et dans certains cas ne se révèle que lors des premiers pressages sur le tube par l'utilisateur final. De plus, compte tenu des cadences élevées de production, un tel défaut est susceptible de se reproduire sur un grand nombre de tubes. Les causes de défaut d'étanchéité sont multiples et résultent par exemple, d'un mauvais réglage, d'une usure des mors de 20 soudure ou de pincement, d'une erreur ou d'une dérive des paramètres de soudage ou de pincement sans que cette liste ne soit ni exhaustive ni limitative. Même si le défaut d'étanchéité n'engendre pas de fuites, celui-ci peut conduire à la contamination du produit par des micro-organismes et compromettre sa conservation. L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur en 25 détectant, de manière non destructive, tout défaut d'étanchéité de la fermeture d'extrémité d'un tube de conditionnement juste après la réalisation de la soudure, sans ralentir la cadence de production. Le procédé et le dispositif objet de l'invention permettent ainsi de rebuter tout tube présentant un tel défaut et de prévenir l'opérateur de la ligne de conditionnement de l'apparition d'un tel défaut de sorte qu'il 30 prenne les mesures appropriées pour y remédier. À cette fin, l'invention concerne un procédé pour le contrôle de l'étanchéité d'une l'extrémité soudée d'un emballage tubulaire comprenant une étape consistant 3055409 3 à: i. mesurer l'épaisseur d'une partie de ladite extrémité soudée. Les inventeurs ont ainsi déterminé que la mesure de l'épaisseur de l'extrémité soudée est un bon indicateur de la qualité du processus de soudage et par suite de 5 l'étanchéité de l'emballage tubulaire. Cette mesure est avantageusement réalisée en continue et le cas échéant sans contact sur la ligne de conditionnement du produit. L'invention est avantageusement mise en oeuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. 10 Avantageusement l'étape (i) comprend la mesure de l'épaisseur du talon sur la longueur de l'extrémité soudée. Ainsi, la mesure est simplifiée, le talon ne présentant pas de gaufrage comme c'est le cas de la zone striée selon certains modes de mise en oeuvre du procédé de soudage. Selon un mode de réalisation, le procédé objet de l'invention comprend une 15 étape consistant à : ii. détecter une variation d'épaisseur de ladite extrémité soudée selon une direction parallèle à longueur de la soudure. La détection d'une variation d'épaisseur est plus simple et plus fiable de mise en oeuvre qu'une mesure exacte de l'épaisseur, laquelle est susceptible de varier 20 également selon les lots d'emballages tubulaires. Ainsi, le procédé objet de l'invention comprend avantageusement les étapes consistant à : iii. obtenir une limite de variation acceptable de l'épaisseur de la partie mesurée ; 25 iv. si la variation d'épaisseur détectée lors de l'étape (ii) est supérieure à la limite de variation acceptable, rebuter l'emballage tubulaire. De sorte que les emballages tubulaires défectueux sont systématiquement écartés. Selon un mode de réalisation du procédé objet de l'invention destiné à être mis 30 en oeuvre sur une ligne de conditionnement automatisée, celui-ci comprend les étapes consistant à : y. obtenir un taux de rebut autorisé en nombre d'emballages tubulaires 3055409 4 défectueux ; vi. si l'étape (iv) est répétée sur une proportion d'emballages tubulaires supérieure au taux de rebut autorisé obtenu à l'étape (y), arrêter la ligne de remplissage automatique et générer une alerte. Ainsi, la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention évite de continuer à produire des produits défectueux. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, comprenant deux profilomètres placés de part et d'autre de l'extrémité soudée de l'emballage tubulaire. Ainsi, la double mesure du profil permet de déterminer l'épaisseur de l'extrémité soudée en s'affranchissant des problèmes de positionnement relatif de l'extrémité soudée et de ses défauts de planéité et de rectitude. Avantageusement les profilomètres sont des profilomètres optiques sans contact. Ainsi la mesure est réalisée sans contact et sans risque de dégradation de 15 l'emballage tubulaire. L'invention concerne également une ligne de conditionnement automatisée d'un produit, notamment dermo-cosmétique, dans des contenant tubulaires se déplaçant entre différents postes et comprenant : a. un poste de remplissage ; 20 b. un poste de fermeture par soudure de l'extrémité ouverte du contenant tubulaire ; et qui comporte : c. un poste de contrôle de l'extrémité soudée mettant en oeuvre le dispositif selon l'invention mis en oeuvre selon le procédé objet de 25 l'invention. Avantageusement, la ligne de conditionnement objet de l'invention comprend après le poste de contrôle : d. un poste d'éjection du contenant tubulaire, l'éjection dudit contenant étant réalisée lorsque la soudure de l'extrémité soudée est jugée 30 défectueuse par le poste de contrôle. L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1à 5, dans lesquelles : 305 5 409 5 - la figure 1, relative à l'art antérieur, représente schématiquement une vue partielle de l'extrémité soudée d'un contenant tubulaire, figure 1A selon une vue de face et figure 1B selon une vue de gauche ; - la figure 2 illustre schématiquement en vue de face une ligne de 5 conditionnement d'un produit dans des contenants tubulaires, mettant en oeuvre un dispositif selon l'invention ; - la figure 3 montre, en vue de dessus, le dispositif de contrôle et les emballages tubulaires en coupe au niveau du talon de l'extrémité soudée ; - la figure 4 illustre sur un diagramme épaisseur - distance des exemples de 10 variation d'épaisseur de l'extrémité soudée d'emballages tubulaires conformes et non conformes ; - et la figure 5 représente un organigramme d'un exemple de réalisation du procédé objet de l'invention. Figure 2, selon un exemple de réalisation, une ligne de conditionnement comprend une trémie (200) dans laquelle est contenu le produit à conditionner en vrac. À titre d'exemple non limitatif, le vrac est une préparation dermo-cosmétique ou galénique stérile, dont la viscosité est comprise entre 600 Cps et 45 000 Cps (6 à 45 Pa.$). Selon cet exemple de mise en oeuvre le conditionnement est réalisé en environnement stérile, selon un procédé décrit, par exemple, dans le document W02015/169972. Le conditionnement d'un vrac stérile en environnement stérile permet d'assurer une longue conservation du produit conditionné sans que celui-ci ne contienne de conservateur. L'installation de la ligne de conditionnement en environnement stérile ne constitue pas un pré-requis pour la mise en oeuvre du dispositif et du procédé objets de l'invention, cependant l'invention est particulièrement pertinente dans ce cas, du fait de la complexité d'une intervention humaine sur ladite ligne de conditionnement et de la qualité requise de la fermeture du contenant pour assurer l'absence de toute contam ination ultérieure du produit. Les contenants (100) sont portés par un dispositif de transfert (220), selon cet exemple de réalisation, l'une de leurs extrémités est fermée par un bouchon (220), l'autre extrémité est ouverte. Lorsque le tube est destiné à contenir un produit stérile, le bouchon est spécifiquement conçu pour évitertoute rétro-contamination du produit contenu dans le tube lors de son utilisation par le consommateur. Le dispositif de 3055409 6 transfert (220) amène chaque contenant sous la trémie (200), selon un sens de progression (201), où ils sont remplis par leur extrémité ouverte, avant d'emmener le contenant ainsi rempli vers un poste (230) de fermeture. Ledit poste de fermeture réalise de manière automatisée le pincement du tube, la soudure des lèvres de 5 l'extrémité et la découpe du surplus de matière. Selon des exemples de réalisation, la soudure des lèvres de l'extrémité est réalisée par thermosoudage, par ultrasons ou par induction. Le tube ainsi scellé est conduit par le dispositif de transfert au poste de contrôle (240) de l'extrémité soudée (110). Les contenants sont de type tubulaire. Selon un exemple de réalisation, la capacité desdits contenants tubulaires est 10 comprise entre 5 ml et 400 ml pour des tubes dont le diamètre est compris entre 13,5 mm et 50 mm. Figure 3, selon un exemple de réalisation, le poste de contrôle comprend deux profilomètres optiques (350, 360) disposés en vis-à-vis de part et d'autre du transfert transportant les tubes remplis et scellés, selon le sens de progression (301) indiqué. 15 Selon cet exemple de réalisation chaque profilomètre optique émet un faisceau laser (351) décrivant une ligne verticale qui se reflète sur l'extrémité soudée des tubes. Un dispositif optique mesure la déformation de cette ligne réfléchie sur la surface, et détermine ainsi le profil de celle-ci selon la ligne projetée ainsi que la distance par rapport à la source laser. À titre d'exemple non limitatif, un tel profilomètre optique 20 est proposé sous la marque KEYENCE® modèle LJ-V7080. Ce matériel permet de réaliser des mesures à une fréquence maximale de 64 kHz. L'enregistrement du profil et de la distance, obtenus par chaque profilomètre (350, 360) pendant le déplacement du tube entre lesdits profilomètres, permet, par différence, de reconstruire l'évolution de l'épaisseur de l'extrémité soudée. À cette fin, les signaux 25 issus des profilomètres (350, 360) sont traités et analysés par un ordinateur (390) qui réalise sur ces signaux les actions de recalage, de filtrage, et la combinaison nécessaire pour obtenir une valeur de l'épaisseur de la zone mesurée. L'ordinateur (390) dialogue avec le directeur de commande de la ligne de conditionnement afin, notamment, de récupérer l'information relative au déplacement du transfert et ainsi 30 calculer l'évolution de l'épaisseur de la zone mesurée en fonction de la distance parcourue par le tube entre les profilomètres. Selon un mode de réalisation, le programme de traitement implanté dans l'ordinateur (390) met également en oeuvre 3055409 7 le procédé objet de l'invention en interface avec le directeur de commande de la ligne de conditionnement. Avantageusement le contrôle d'épaisseur est réalisé au niveau du talon du tube, l'épaisseur de celui-ci présentant moins de variation d'épaisseur et une surface 5 sensiblement lisse en comparaison de la zone de soudure. À l'issue de l'opération de fermeture, l'extrémité soudée n'est pas nécessairement rectiligne, mais la double mesure permet de s'affranchir de ce défaut de forme. Selon un exemple de mise en oeuvre, le tube (100a) objet du contrôle est déplacé par le dispositif de transfert entre les deux profilomètres optiques (350, 360). Selon l'exemple illustré, le tube (100a) 10 présente un défaut de fermeture qui se traduit par une modification locale (310a) de l'épaisseur du talon (111a). Figure 4, l'évolution (400a) de l'épaisseur (402) du talon du tube contrôlé en fonction de la distance (401) fait apparaître le défaut d'épaisseur. En revenant à la figure 3, un tube (100b) dont le talon (111b) est exempt de 15 défaut présente une épaisseur de talon sensiblement constante. La figure 4 montre un exemple d'évolution de l'épaisseur (400b) d'un tube exempt de défaut. Une limite (410) de variation d'épaisseur admissible est définie expérimentalement. Cette limite est par exemple obtenue en mesurant le profil d'emballages présentant des défauts constatés. Selon des exemples de réalisation, 20 ladite limite est définie de manière fixe par exemple (épaisseur nominale + 0,2 mm), ou selon une proportion de l'épaisseur nominale du talon, par exemple (1,2 x épaisseur nominale). L'épaisseur nominale du talon est sensiblement égale au double de l'épaisseur de la paroi du tube, ainsi, à titre d'exemple non limitatif, pour des tube constitués d'un polymère thermoplastique dont le diamètre est compris 25 entre 13,5 mm et 50 mm, l'épaisseur nominale du talon et de 0,96 mm et la limite (410) est de 1,1 mm. Selon d'autres modes de réalisation, des critères supplémentaires sont introduits pour détecter la non conformité de l'extrémité soudée, par exemple, seuls ou en combinaison : l'étendue (selon la distance 401) du défaut constaté, les pentes de la variation d'épaisseur de part et d'autre du défaut 30 présumé, ou encore le nombre de dépassements de la limite (410) sur un même profil, sans que cette liste ne soit ni exhaustive ni limitative. Ces modes de réalisation particuliers permettent, lorsque nécessaire, de différentier un défaut réel d'une 3055409 8 variation naturelle du résultat selon la nature des emballages et du procédé de soudure utilisés. Selon un exemple de réalisation, la ligne de conditionnement comporte après le poste de contrôle un poste d'éjection (360). Ainsi, lorsqu'un tube (100c) est détecté 5 comme présentant un défaut (310c) lors de la mesure de l'évolution de l'épaisseur (400c figure 4) du talon, et que ce défaut dépasse la limite admissible, ledit tube (100c) est éjecté du transfert lors de son passage au poste d'éjection (360), et est ainsi rebuté. À cette fin, selon un exemple de réalisation, lorsque le programme de traitement de l'ordinateur (390) détecte un profil d'épaisseur non conforme, la 10 distance en termes de nombre de tubes et le poste d'éjection étant connue, il adresse au directeur de commande de la ligne de conditionnement un ordre d'éjection du tube, décalé du nombre de tubes ou du nombre d'incréments de déplacement du transfert correspondant à cette distance. Figure 5, selon un exemple de réalisation, le procédé objet de l'invention 15 comprend une première étape (510) de mesure de l'extrémité soudée de l'emballage tubulaire, cette mesure étant préférentiellement réalisée au niveau du talon de ladite extrémité soudée. Au cours d'une étape (515) de comptage, chaque tube contrôlé incrémente un compteur. Au cours d'une étape (520) de traitement, l'évolution de l'épaisseur de l'extrémité soudée est calculée. Au cours d'une étape (530) de 20 comparaison, le profil d'épaisseur obtenu est comparé avec une limite (535) de déviation admissible par rapport au profil théorique ou attendu. Cette limite est par exemple fixée en début de série en fonction de la nature des emballages tubulaires utilisés, de leurs dimensions et du procédé de soudage. Si le profil est conforme (531) le tube continue son cheminement sur la ligne de conditionnement et 25 l'opération est reprise sur le tube suivant. Si le profil n'est pas conforme (532) l'opération est reprise sur le tube suivant, mais parallèlement, une information d'éjection est envoyée (540) au directeur de commande de la ligne de conditionnement, de sorte à éjecter le tube non conforme lors de son passage au poste d'éjection. Au cours d'une étape (545) de comptage de défectueux, un second 30 compteur est incrémenté pour chaque tube rebuté lors de l'étape (540) précédente. Au cours d'une étape (550) du calcul du taux de rebut les données du compteur de mesures réalisées et du compteur de défectueux sont rapprochées afin de calculer 3055409 9 le taux de rebut constaté. Au cours d'une étape (560) de comparaison, le taux de rebut calculé à l'étape (550) précédente est comparé à un taux de rebut (565) acceptable. Le taux de rebut acceptable est une valeur comprenant en fait plusieurs facteurs, par exemple, le taux de rebut doit être inférieur à 10 % sur les 10 dernières 5 mesures, et inférieur à 2 % sur les 50 dernières mesures etc...d'autres modes de calcul sont possibles et programmables. Si le taux de rebut est inférieur au taux de rebut acceptable (561) alors le cycle continu. Si le taux de rebut est supérieur au taux de rebut acceptable (562), alors, la ligne de conditionnement est arrêtée (570) et une alarme est générée (580). Ainsi le procédé objet de l'invention permet d'éviter la 10 poursuite du conditionnement en présence d'un défaut de réglage, ou d'une dérive des paramètres de conduite, par exemple, et évite ainsi la mise au rebut d'un grand nombre de produits. La description ci-avant et les exemples de réalisation, montrent que l'invention atteint le but visé, à savoir qu'elle permet le contrôle non destructif, automatique, en 15 ligne et sans réduire la cadence de production de l'étanchéité de l'extrémité soudée d'un emballage tubulaire. L'invention est applicable sans difficulté au contrôle d'un emballage tubulaire comprenant deux extrémités soudées. De même, l'homme du métier adaptera facilement d'autre moyens de mesure de l'épaisseur, notamment en fonction de l'environnement de conditionnement et de la cadence de 20 conditionnement. À titre d'exemples non limitatifs, la mesure d'épaisseur est réalisable par deux capteurs à contact en utilisant des capteurs inductifs (LVDT), ou en utilisant deux capteurs sans contact utilisant une autre technologie optique ou une autre technologie de mesure sans contact, par exemple pneumatique, ou encore en utilisant un moyen unique de mesure de l'épaisseur, par exemple par ultrasons. 25 REVENDICATIONS1. Procédé pour le contrôle de l'étanchéité d'une l'extrémité soudée (110) d'un emballage tubulaire (100) caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à : i. mesurer (510) l'épaisseur d'une partie de ladite extrémité soudée (110). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (i) comprend la mesure de l'épaisseur du talon (111) sur la longueur de l'extrémité soudée (110). 3. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape consistant à : ii. détecter (520) une variation d'épaisseur de ladite extrémité soudée selon une direction parallèle à longueur de la soudure. 4. Procédé selon la revendication 3, comprenant les étapes consistant à : iii. obtenir une limite (535) de variation acceptable de l'épaisseur de la partie mesurée ; iv. si la variation d'épaisseur détectée lors de l'étape (ii) est supérieure à la limite de variation acceptable (532), rebuter l'emballage tubulaire. 5. Procédé selon la revendication 4, mis en oeuvre sur une ligne de remplissage et de fermeture automatique d'emballages tubulaires (100, 100a, 100b, 100c), com prenant les étapes consistant à : y. obtenir un taux de rebut autorisé (565); vi. si l'étape (iv) est répétée sur un proportion d'emballages tubulaires supérieure au taux de rebut autorisé obtenu à l'étape (y) (562), arrêter (570) la ligne de remplissage automatique et générer (580) une alerte. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux 3055409 11 profilomètres (350, 360) placés de part et d'autre de l'extrémité soudée (111, 111a, 111b) de l'emballage tubulaire. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les profilomètres (350, 360) sont des profilomètres optiques sans contact. 5 8. Ligne de conditionnement automatisée d'un produit, notamment dermo-cosmétique, dans des contenant tubulaires (100) se déplaçant entre différents postes et comprenant : a. un poste de remplissage (200) ; b. un poste de fermeture (230) par soudure de l'extrémité ouverte 10 du contenant tubulaire (100) ; caractérisée en ce qu'elle comporte : c. un poste de contrôle (240) de l'extrémité soudée mettant en oeuvre le dispositif de la revendication 6 selon le procédé de la revendication 5. 15 9. Ligne de conditionnement selon la revendication 8, comprenant : d. un poste d'éjection (360) du contenant tubulaire, l'éjection dudit contenant étant réalisée lorsque la soudure de l'extrémité soudée est jugée défectueuse par le poste de contrôle (240).