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DISPOSITIF DE VISSAGE ET DE SERTISSAGE D'UNE CAPSULE SUR UN
GOULOT
s
DOMAINE DE L'INVENTION
lo L'invention concerne le domaine du capsulage des récipients, en particulier
des
bouteilles, et typiquement le vissage et le sertissage des capsules bouchage à
vis sur des
bouteilles à goulots filetés.
1 s ETAT DE LA TECHNIQUE
Le sertissage de capsules est généralement réalisé à l'aide d'une tête de
capsulage à
galets mobiles qui fonctionne selon le principe décrit dans le brevet français
No 978
537.
2o Les éléments essentiels de la tête de sertissage comprennent notamment
- un éjecteur à ressort, muni d'un embout profilé, à déplacement axial grâce à
un
coulisseau fixé au bâti de la machine à capsuler,
- une couronne rotative (mue en rotation par des moyens non représentés) ayant
un
coulisseau comme moyeu et sur laquelle sont fixées des tiges dont chacune
porte, à son
25 extrémité, un galet à libre rotation axiale,
- des ressorts agissant sur l'ensemble des tiges de manière à ce que les
galets exercent
une pression radiale sur la capsule durant le sertissage proprement dit ou sur
l'embout
profilé selon la phase du cycle de sertissage,
- des moyens de guidage.
3o Lors du sertissage d'une capsule de surbouchage, la couronne rotative, les
tiges et les
galets sont en rotation, et, tandis que l'embout appuie sur la tête de la
capsule, il y a un
déplacement relatif (axial) de la couronne rotative, des tiges et des galets
par rapport à
l'ensemble constitué par l'éjecteur et la jupe de la capsule : peu à peu, les
galets, qui
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s'appuyaient initialement contre l'embout profilé, appuient contre la jupe de
la capsule et
la sertissent.
A plusieurs reprises, la demanderesse a déjà amélioré les têtes de sertissage
existantes,
soit en modifiant le profil des galets, comme décrit dans le brevet français
No 2 469
379, soit encore en jouant sur la dureté des galets, comme décrit dans le
brevet français
No 2 675 495, soit enfin en jouant sur le nombre ou la configuration des
galets, comme
décrit dans le brevet français No 2 710 905.
Par ailleurs, on connaît aussi des têtes de vissage.
PROBLEMES POSES
Jusqu'à présent, l'opération de bouchage de bouteilles dotées de goulots
filetés avec une
capsule métallique à vis était effectuée en deux passes ou étapes, avec deux
équipements
différents
- une étape de vissage de la capsule, à l'aide d'une tête de vissage,
- puis une étape de sertissage, à l'aide d'une tête de sertissage.
La présente invention vise à effectuer en une seule étape et avec un seul
équipement les
deux opérations de vissage et de sertissage, de manière à diminuer
l'investissement de
capsulage, c'est-à-dire le coût des équipements ou dispositifs de capsulage, à
diminuer le
temps de capsulage, à réduire l'encombrement des équipements de capsule.
A cette fin, la demanderesse a mis au point un dispositif permettant
d'effectuer en une
seule passe l'opération complète de vissage et de sertissage de la capsule de
bouchage.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Selon l'invention, le dispositif de capsulage d'un goulot d'un récipient doté
d'un axe de
3o symétrie, typiquement une bouteille, comprenant une portion supérieure
filetée de
hauteur Hf dotée d'au moins un filet de N tours et une portion inférieure ou
bague de
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sertissage, à l'aide d'une capsule de bouchage à vis dotée d'une tête et d'une
jupe
sertissable, typiquement métallique, comprend une tête de capsulage apte à
tourner à
une vitesse de rotation S2, grâce à un moyen de rotation, selon un axe de
rotation
commun avec ledit axe de symétrie, et à déplacement axial de manière à
rapprocher, lors
dudit capsulage, grâce à un moyen de déplacement axial, ladite tête dudit
goulot
typiquement fixe axialement, et est caractérisé en ce que ladite tête est
dotée d'un moyen
de vissage de ladite capsule à ladite portion supérieure filetée dudit goulot,
et d'un
moyen de sertissage de ladite jupe sous ladite bague de sertissage, ledit
déplacement
axial comprenant un premier déplacement axial de ladite tête activant ledit
moyen de
vissage et un second déplacement axial de ladite tête activant ledit moyen de
sertissage,
de manière à avoir successivement, et en un seul déplacement axial de ladite
tête, une
étape de vissage et une étape de sertissage constituant ledit capsulage.
Ainsi, avec le dispositif selon l'invention, un seul déplacement axial de la
tête permet de
réaliser successivement le vissage de la capsule puis son sertissage, ce qui
résout les
problèmes posés puisqu'une seule tête suffit là où deux têtes et deux
équipements
distincts étaient nécessaires avec les moyens usuels de l'état de la
technique.
2o DESCRIPTION DES FIGURES
Toutes les figures sont relatives à l'invention.
Les figures 1 à 6b sont des vues schématiques ou des coupes dans un plan
vertical
passant par l'axe de rotation (20) de la tête de capsulage (2) et l'axe de
symétrie (71 ) du
goulot (70) à boucher.
La figure 1 est une vue schématique du dispositif de capsulage ( 1 ).
Les figures 2 à 5 sont des demi-vues gauches de la tête de capsulage (2)
durant
différentes phases du capsulage, au fur et à mesure de la descente de la tête
(2) par
rapport au goulot (70) à capsuler
- la figure 2 représente la tête (2) avant le début du vissage de la capsule
de bouchage (8)
sur le goulot (70),
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- la figure 3 représente la tête (2) à la fin du vissage de la capsule (8),
mais avant
compression du joint (81) de la capsule,
- la figure 4 représente la tête (2) après compression du joint (81) et début
du
basculement du bras de sertissage (40),
- la figure 5 représente la tête (2) en fin de sertissage.
Les figures 6a et 6b sont relatives à la tête qui a été fabriquée, la figure
6a étant une vue
de la majeur partie de la tête (2), alors que la figure 6b est une vue
agrandie de la partie
inférieure de la tête.
Les figures 7a à 7c représentent des diagrammes relatifs aux déplacements
axiaux de la
tête ou de ses différentes parties.
La figure 7a correspond aux déplacements - en ordonnée - des différentes
parties de la
tête pendant un seul cycle - en abscisse, à savoir d'abord une descente de la
tête puis une
remontée.
La figure 7b schématise plusieurs cycles (3 cycles) constitués de portions
linéaires,
alors que sur la figure 7c, le déplacement de la tête est sinusoïdal.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
2o Selon l'invention, durant ledit premier déplacement, ledit moyen de vissage
peut assurer
une rotation de ladite capsule (8) par rapport audit goulot (70), avec une
vitesse de
rotation de ladite capsule (8) typiquement voisine de ladite vitesse de
rotation S2 de
ladite tête (2).
En effet, dès que la pièce d'appui (6) vient en contact de la capsule à
visser, elle
l'entraîne en rotation à la vitesse S2.
Ce contact peut correspondre à une force axiale prédéterminée, et pour cela,
comme
illustré notamment sur les figures 2 et 3, ledit moyen de vissage peut
comprendre un
moyen, typiquement un ressort RO (60), exerçant sur ladite tête (82) de ladite
capsule (8)
une force FO allant typiquement de 20 N à 150 N, durant tout ou partie de
ladite étape de
3o vissage.
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Selon l'invention, ledit moyen de sertissage peut comprendre au moins deux
bras ou
palonniers (40), chaque bras (40) étant porteur à son extrémité inférieure
d'une molette
de sertissage (41 ), articulés de manière à pouvoir être rapprochés dudit
goulot (70)
durant ladite étape de sertissage et écartés dudit goulot (70) durant ladite
étape de
5 vissage.
Comme cela apparaît notamment sur les figures 3 à 5, ladite tête (2) peut
comprendre un
moyen, typiquement un ressort R2 (42), pour exercer sur ladite tête (82) de
ladite
capsule (8) une force F2 allant typiquement de 500 N à 1500 N après ladite
étape de
vissage et durant tout ou partie de ladite étape de sertissage.
Comme on peut le voir sur la figure 4, ledit moyen pour exercer ladite force
F2 peut être
actionné typiquement avant que lesdites molettes (41 ) ne soient appliquées
contre ladite
jupe en vue du sertissage de ladite jupe (80), de manière à comprimer
axialement ladite
capsule (8) contre ledit goulot (70) et son buvant, en particulier lorsque
ladite capsule
(8) comprend un joint compressible (81) à comprimer avant l'étape de
sertissage en vue
d'assurer l'étanchéité du bouchage de ladite capsule (8) sur ledit goulot
(70).
Selon une modalité de l'invention, ladite tête (2) peut comprendre
2o a) un support C3 (3), typiquement cylindrique, solidarisé à un bâti fixe
(10), apte à
tourner selon ledit axe de rotation (20) avec ladite vitesse de rotation S2
typiquement
prédéterminée et éventuellement constante, et à se déplacer axialement par
rapport audit
goulot (70) selon un déplacement axial D3,
b) un corps tubulaire C2 (4), coaxial et intérieur par rapport audit support
C3 (3), mais
apte à se déplacer axialement par rapport audit support C3 (3) selon un
déplacement
axial D2, ledit support C3 (3) comprenant une butée inférieure (30) pour
limiter le
déplacement axial dudit corps tubulaire C2 (4) et exerçant sur ledit corps
tubulaire C2
(4) une force F2, typiquement grâce à un ressort R2 (42),
c) un corps central C1 (5), coaxial audit corps tubulaire C2 (4), typiquement
creux,
solidarisé audit corps tubulaire C2 (4) pour ledit déplacement D2 typiquement
grâce à
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un jeu de roulements, typiquement de roulements à aiguilles (45), ledit corps
tubulaire
C2 (4) formant un moyeu pour ledit corps central C1 (5) jouant le rôle
d'essieu,
d) un moyen de couplage partiel en rotation dudit corps tubulaire C2 (4) et
dudit corps
central Cl (5), une rotation dudit corps tubulaire C2 (4) n'entraînant une
rotation dudit
corps central C 1 (5) que pendant ladite étape de vissage, la rotation dudit
corps central
C 1 (5) étant apte à s'interrompre par apparition d'un couple antagoniste C en
fin de
vissage,
e) ledit corps central C 1 (5) comprend une pièce d'appui CO (6) destinée à
entraîner en
rotation ladite capsule (8) et apte à se déplacer axialement par rapport audit
corps
lo central C1 (5) selon un déplacement DO correspondant typiquement à la
hauteur de
ladite portion filetée (700) de ladite capsule (8), une butée supérieure (S 1
) pour ladite
pièce d'appui (6) et un ressort RO (60) exerçant sur ladite pièce d'appui CO
(6) une force
F0, de manière assurer un couplage en rotation de ladite tête (2), via ladite
pièce d'appui
CO (6), et de ladite capsule (8), et à former ledit moyen de vissage,
f) lesdits bras ou palonniers (40) dudit moyen de sertissage sont axialement
solidaires
dudit corps tubulaire C2 (4) et orientables grâce à un axe de rotation
secondaire (44)
typiquement solidaire dudit corps tubulaire C2 (4).
Ledit moyen de sertissage peut comprendre une came (32) axialement solidaire
dudit
2o support C3 (3), chacun desdits bras (40), typiquement rigides, comprenant
une partie
supérieure (400) typiquement dotée d'une roulette ou d'un galet ou patin de
glissement
(401 ), et un bras porte-molette (402) portant ladite molette (41 ), de
manière à ce que
ledit second déplacement entraîne une coopération temporaire de ladite came
(32) et
dudit galet ou patin (401 ), rapprochant ladite molette (41 ) dudit goulot
(70) en vue dudit
sertissage.
Selon une modalité de l'invention illustrée schématiquement sur la figure 1,
ledit
support C3 (3) de ladite tête (2) peut être solidarisé à un bras (12),
typiquement
horizontal, et est libre en rotation par rapport audit bras (12), ledit
support C3 (3) et ledit
bras (12) formant respectivement un ensemble essieu / moyeu, ledit bras (12)
servant
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éventuellement de support pour un moteur formant ledit moyen de rotation (13)
apte à
entraîner en rotation ledit support C3 (3).
Ledit bras (12) et ledit bâti fixe (10) peuvent coopérer, typiquement grâce à
une colonne
verticale (14), de manière à assurer ledit déplacement axial D3 du support C3
(3) par
translation dudit bras (12) dans un plan vertical, typiquement grâce à un
moteur
auxiliaire ( 11 ) servant d moyen de déplacement axial.
Mais, selon une autre modalité de l'invention (non représentée sur une
figure), ledit bras
(12) peut être embarqué sur une tourelle rotative et faire partie d'un
ensemble de n têtes
de capsulage (2), avec n allant typiquement de 2 à 12, les supports C3 (3)
engrenant sur
un pignon central pour produire la rotation desdits supports C3.
Selon l'invention, ledit moyen de couplage partiel en rotation dudit corps
tubulaire C2
(4) et dudit corps central C 1 (5) peut être un couplage magnétique ou
électromagnétique, typiquement grâce à des aimants en regard (43, 50) portés
par ledit
corps tubulaire C2 (4) et ledit corps central C1 (5). Ces aimants en regard
sont
typiquement choisis pour que le couple exercé sur la capsule soit au plus égal
à 80% de
la valeur du couple limite correspondant à la déformation irréversible ou à la
destruction
de la capsule.
Il est avantageux qu'en fin d'étape de vissage, ladite pièce d'appui CO (6)
soit apte à
venir en butée contre ladite butée supérieure (51 ), de manière à ce que ledit
corps central
Cl (5) et ledit corps tubulaire C2 (4) puissent transmettre à la tête (82) de
ladite capsule
(8) ladite force F2.
La vitesse de rotation SZ et la vitesse V de déplacement de ladite tête (2)
durant ledit
premier déplacement peuvent être asservies de manière à satisfaire la relation
V = H~ S2
/ N, de manière à synchroniser la rotation de ladite capsule (8) et la vitesse
de descente
sur le goulot (70) durant ladite étape de vissage, les valeurs typiques de Hf,
S2 et N étant
de : 5 mm à 20 mm pour Hf, 150 tours/min à 500 tours/min pour S2, 0,5 à 5 pour
N, le
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nombre total de rotations allant de 10 à 25. Ainsi, il n'y a pas de risque de
déformation
des filets des capsules.
Un autre objet de l'invention est constitué par le procédé de capsulage d'une
bouteille à
l'aide du dispositif de capsulage (1) selon l'invention utilisant une tête de
capsulage (2)
assurant le vissage et le sertissage d'une capsule à vis (8) sur le goulot
fileté (70) de
ladite bouteille ou récipient (7) et dans lequel, ladite bouteille (7) ayant
été au préalable
mise en regard de ladite tête, typiquement par déplacement horizontal pas à
pas, ou
éventuellement en continu, de ladite bouteille (7) et alignement desdits axes
de rotation
l0 (20) et de symétrie (71), et immobilisée durant un temps T correspondant à
un cycle de
capsulage, ladite tête est soumise à un mouvement cyclique de durée T par
rapport audit
goulot (70) comprenant typiquement une descente de ladite tête depuis un point
haut
jusqu'à un point bas, avec un temps de descente Td de ladite tête durant
lequel, ladite
capsule ayant été préalablement approvisionnée et placée sur ledit goulot, est
effectué
d'abord ledit vissage pendant un temps Tdv puis ledit sertissage pendant un
temps Tds,
ledit temps de descente Td étant sensiblement égal au temps nécessaire pour
effectuer
ledit premier et ledit second déplacements, puis un temps de remontée Tr de
ladite tête,
ladite bouteille une fois capsulée étant déplacée et remplacée par une
nouvelle bouteille
à capsuler typiquement lorsque ladite tête est audit point haut.
La figure 7a illustre schématiquement les différents déplacements (en
ordonnées) en
fonction du temps durant un cycle T (en abscisse).
Dans ce procédé, ledit mouvement cyclique de ladite tête (2) peut être un
mouvement
sinusoïdal typiquement obtenu par la coopération d'une bielle et d'une
manivelle,
comme illustré sur la figure 7c. Il peut être éventuellement un mouvement
circulaire
continu typiquement obtenu à l'aide d'une came.
Ledit mouvement cyclique de ladite tête peut être est un mouvement composé de
parties
linéaires à vitesse constante, typiquement obtenu avec des vérins
hydrauliques, comme .
illustré sur la figure 7b. Dans ce cas, le temps de remontée Tr peut être
inférieur au
temps de descente Td, et typiquement au moins deux fois plus petit.
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EXEMPLE DE RÉALISATION
Les figures 6a et 6b constituent un exemple de réalisation d'une tête (2)
selon
l'invention, les figures 2 à 5 plus schématiques étant destinées à expliciter
le
fonctionnement de la tête (2) représentée sur les figures 6 a et 6b.
Pour ne pas alourdir les figures 3 à 5, les repères portés sur la figure 2
n'ont pas été
repris sur les figures 3 à 5.
AVANTAGES DE L'INVENTION
L'invention permet de résoudre les problèmes posés et permet d'effectuer en
une seule
t o étape et avec un seul équipement les deux opérations de vissage et de
sertissage.
D'une part, le dispositif selon l'invention, s'il est légèrement plus coûteux
qu'un
dispositif de vissage ou un dispositif de sertissage, est très nettement
inférieur au coût
d'investissement de la somme de deux. Il en est de même du coût de maintenance
du
dispositif selon l'invention.
D'autre part, la demanderesse a observé que le dispositif selon l'invention
permettait
d'augmenter les cadences de production.
Enfin, le dispositif selon l'invention permet de diviser par deux
l'encombrement au sol
des moyens de vissage et capsulage proprement dit.
2o LISTE DES RÉFÉRENCES
Dispositif de capsulage................................ 1
Bâti fixe........................................ 10
Moyen de déplacement axial (moteur aux.). 11
Bras horizontal.................................. 12
Moyen de rotation (moteur) de 2........... 13
Colonne verticale............................. 14
Tête de capsulage...................................... 2
Axe de rotation................................ 20
Support C3............................................. 3
Butée inférieure............................... 30
Couplage en rotation de 3 et 4... ... .. . .. ... 31
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Came cooprant avec 401...................32
Corps tubulaire C2.....................................4
Bras ou palonniers...........................40
Partie suprieure.........................400
5 Galet ou patin... ...... ......... ....401
..
Bras porte-molette..........................402
Ressort de sertissage....................403
Ressort de rappel du bras 40... ... 404
. . ...
Molette de sertissage.........................41
t Ressort R2 . . . . . . . . . . . . . 42
o . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
Couplage partiel en rotation (aimants).....43
Axe de rotation secondaire..................44
Roulements ( aiguilles) entre 4 et 5.. 45
. . . ..
Centreur. . . . . . . . . . . . . . 46
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
Corps central C 1. . . . . . . . . . 5
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . ..
Couplage partiel en rotation (aimants).....50
Bute suprieure..............................51
Embout adaptable au goulot.................52
Pice d'appui CO........................................6
2o Ressort RO......................................60
Bouteille, rcipient......................................7
Goulot............................................70
Portion suprieure filete.............. 700
Portion infrieure ou bague............ 701
Axe de symtrie.................................71
Capsule de bouchage ..................................8
Jupe sertissable.................................80
Joint compressible..............................81
Tte................................................82
3o Support de bouteille, rcipient.........................9
