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(11) | EP 0 052 546 A2 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé et dispositif de contrôle de dosage de matériaux de remplissage dans une machine de remplissage à dosage pondéral |
| (57) Chaque poste de remplissage de la machine de remplissage, advantageusement du type
carrousel, comprend un équipage de balance à parallélogramme (8) dont le fléau (12)
est couplé mécaniquement par un câble de traction (28) à la lame sensible (26) d'un
capteur de force (25) dont la sortie est adressée en continu à une unité logique programmable
à mémoire (33) fournissant un signal de sortie (35) à la tête de remplissage (6) lorsque
la valeur du poids mesuré atteint une valeur déduite et corrigée de la valeur nominale
enregistrée dans l'unité logique. |
[0001] La présente invention concerne les installations de remplissage dé récipient, et plus particulièrement, un procédé et un dispositif de dosage de matériau de remplissage de récipients dans une machine de remplissage à dosage pondéral.
[0002] Le dosage pondéral s'impose de plus en plus dans les installations de remplissage en matériaux liquides ou divisés, par exemple dans les industries alimentaires ou pharmaceutiques, en raison de l'obtention de résultats plus précis et plus fiables par rapport aux installations à dosage volumétrique. Cette technique nécessite l'aménagement, pour chaque tête de remplissage, d'une balance de pesage associée à des moyens de détection pour commander la tête de remplissage en fonction du poids de matériau de remplissage effectivement délivré. Jusqu'à présent, en raison des conditions sévères d'utilisation de tels matériels, on prévoyait, associé à un élément mobile de la balance, un moyen de détection du type à détection de proximité, comme décrit dans le brevet français n° 2.098.780 au nom de l'inventeur. Cette technique à commande par tout ou rien donne toute satisfaction en ce qui concerne la robustesse de la fiabilité d'utilisation mais présente l'inconvénient de devoir tenir compte et corriger par ailleurs des paramètres fluctuants des installations de remplissage, tels que par exemple ceux relevant du tarage des récipients vides ou du poids de la colonne de matériau délivré entre la sortie de la tête de remplissage et le récipient, imposant le recours à des moyens de correction des détecteurs de proximité comme décrit par exemple dans la demande de brevet français n° 78/1787 au nom de la demanderesse.
[0003] La présente invention a précisément pour objet de proposer un procédé et un dispositif de dosage de matériau de remplissage de récipients dans des machines de remplissage à dosage pondéral, obviant aux inconvénients ci-dessus, offrant, tout en conservant une grande fiabilité en utilisation, une grande souplesse d'utilisation en intégrant des composants logiques programmables et permettant de moduler les conditions de fonctionnement de l'installation, soit en injectant des données image de paramètre spécifiques, soit automatiquement en cours de fonctionnement
[0004] Pour ce faire, le-procédé selon la présente invention, mis en oeuvre dans une machine de remplissage comprenant au moins un poste de remplissage/pesage avec une tête de remplissage, une balance de pesage à équipage en parallè- logramme, des moyens de détection étant associés au disposi- tif de pesage pour commander la tête de remplissage, consiste à coupler mécaniquement à un élément mobile de l'équipage de la balance un capteur de force et à transmettre de façon continue le signal de sortie du capteur à une unité logique-programmable à mémoire fournissant un signal de commande à la tête de remplissage lorsque la valeur de poids détectée atteint une valeur déduite et corrigée de la valeur nominale en-' registrée.
[0005] Selon une autre caractéristique de la présente invention, le dispositif de dosage pour une telle machine de remplissage, plus particulièrement mais non exclusivement du type à carrousel multipostes, comprenant au moins un poste de remplissage avec une tête de remplissage commandable et une balance de pesage à équipage en parallélogramme, des moyens de détection étant associés à la balance de pesage pour fournir un signal de commande à la tête de remplissage, comprend un capteur de force couplé mécaniquement à un élément mobile d'équipage de la balance et relié à une-première entrée d'une unité logique programmable à mémoire comprenant une seconde entrée de commande et de mise en mémoire,et dont la sortie est reliée à la tête de remplissage.
[0006] Outre les problèmes de conditions sévères d'utilisation,pour ce qui est de la température et de l'humidité,les machines de remplissage,notamment du type à carrousel,se sont révélées jusqu'à présent rebelles à l'intégration de composants électroniques en raison notamment des hauts niveaux de vibration dans de larges gammes de fréquence rencontrés dans de telles machines.La demanderesse,forte de son expérience de plusieurs années dans le domaine du dosage pondéral,et à la suite de nombreuses expériences,s'est rendue compte que l'utilisation d'un transducteur de force,par exemple du type à jauge de contrainte,ne pouvait se faire qu'en association avec une balance de pesage à équipage en parallélogramme,dont la robustesse et sa capacité à "encaisser" les couples parasites inéluctablement induits sur le plateau de mesure dans les installations-a gran de cadence autorisaient néanmoins,grâce à la faible inertie de ces balances,équipées de roulements d'articulation,des capacités de mesure extrêmement fines.En effet,notamment dans les carrousels de remplissage,outre les problèmes inertiels tenant au caractère rotatif de l'installation,les récipients,par exemple les bouteilles,pour être correctement positionnés au-dessous des têtes de remplissage sont mis en place dynamiquement lors de leur chargement sur le carrousel de remplissage par des brides de centrage,telles que celles représentées sur la figure 1 et transmettent alors des couples parasites importants et variables à l'équipage de pesée qui rendent illusoire en raison,en outre,des variations importantes de localisation du centre de gravité du récipient,un accouplement mécanique direct entre le plateau de réception/pesage et un transducteur de force.
[0007] Selon une autre caractéristique de la présente invention, le capteur de force étant du type à lame sensible et à jauge de contrainte, le couplage mécanique entre le capteur et l'élément mobile ou fléau de l'équipage de la balance est réalisé par un câble de traction.
[0008] En effet, en raison des taux de vibration susmentionnés, la demanderesse a constaté que le signal de sortie d'un transducteur fonctionnant en compression était quasiment inutilisable dans une machine de remplissage, alors que la sollicitation en traction, plus particulièrement par un câble souple, permet de diminuer avec un facteur de 10 les effets des vibrations sur la lame sensible du capteur.
[0009] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un poste de pesage d'un carrousel de remplissage à dosage pondéral équipé du dispositif selon la présente invention; et
La figure 2 est une vue en plan.d'une telle installation de remplissage permettant d'apprécier les séquences du procédé de contrôle de dosage avec le dispositif de la figure 1.
[0010] Sur la figure 2, on reconnaît un carrousel de remplissage multipostes 1 alimenté en récipients à remplir par un carrousel de transfert amont 2 prélevant les récipients 3 sur un convoyeur linéaire 4,les récipients remplis dans le carrousel de remplissage 1 étant soustraits à ce dernier et remis en circulation sur le convoyeur linéaire 4 par un carrousel de transfert de sortie 5. Le carrousel de remplissage 1 est pourvu d'un certain nombre-de postes de pesage (typiquement 12 ou 24) du type représenté sur la figure 1.
[0011] Sur cette figure 1, on reconnaît la tête de remplissage 6, par exemple du type à commande de clapet électromagnétique, disposée à l'aplomb d'un plateau récepteur 7 d'une balance de pesage du type à équipage à parallélogramme, généralement référencée 8. La balance 8 se compose d'une colonne porteuse 9, montée sur un bâti 10 solidaire de l'arbre creux 11 du carrousel, d'une colonne flottante 11, et d'un fléau inférieur 12,.le parallélogramme étant complété par une traverse supérieure 13, ces différents éléments étant articulés les uns par rapport aux autres au moyen de roulement à bille tel que celui figuré en 14. Selon la présente invention, la balance 8 a une configuration particulièrement compacte, avec la hauteur moyenne des colonnes supérieure ou double de la longueur des traverses. Le plateau 7 est relié à la colonne flottante 11 par un montant tubulaire creux 15.
[0012] Conformément à un aspect de la présente invention, pour ajuster la mise à niveau du plateau de balance 7 avec le plateau 16 du carrousel, le montant 15 a son extrémité infé- 'rieure portant sur une came à surface évolutive 17 commandable par un arbre 18, le montant 15 étant fixé sur la colonne flottante 11, une fois mis à niveau, par des plaques de bridage 19. Les différentes balances du carrousel 1 sont traditionnellement logées dans un carter comprenant un capot supérieur 20 et une jupe périphérique externe 21. Pour éviter les projections des matériaux de remplissage à l'intérieur du carter, au montant 15 du plateau 7 est associé un système de labyrinthe à cylindres 22, comme représenté sur la figure'l. Le plateau 7 est traditionnellement équipé de brides ouvertes 23 de centrage des récipients, situées, pour les bouteilles au niveau du col de-ces bouteilles et induisant les problèmes de couplés parasites susmentionnés. L'équipage de balance 8 peut être complété par un contrepoids 24, monté sur une extension du fléau 12, quoique ce contrepoids induise des problèmes de couples inertiels nécessitant une compensation massique de l'autre côté de la balance, un tel contrepoids n'étant pas nécessaire avec le.capteur de force selon 1a présente invention.
[0013] Le transducteur de force 25, comportant une lame sensible 26 à jauge de contrainte, est monté sur un étrier 27, sensiblement dans le prolongement de la traverse supérieure 13, l'étrier 27 étant fixé par les extrémités intérieures de ses branches latérales à la colonne support 9. Conformément à la présente invention, cette colonne support 9 est en outre fixée au bâti 10 avec interposition d'éléments élastiques en élastomère 28, par exemple du type dit "Silent-Block". La lame sensible 26 du capteur 25 est couplée mécaniquement à l'extrémité extérieure du fléau 12 par un câble 28 exerçant normalement une traction sur la lame sensible dans une direction perpendiculaire au plan de celle-ci. Conformément à un aspect de la présente invention, le câble 28 traverse l'orifice de la lame sensible 26 et un ressort hélicoïdal 29, à l'extrémité supérieure duquel est reliée l'extrémité adjacente du câble 28,le ressort 29 portant par une coupelle profilée sur la lame 26. Le ressort 29 est du type à grande raideur et conçu pour commencer à s'écraser sous l'application d'une force de compression de l'ordre de 20 kg, c'est-à-dire largement supérieure au poids normal des récipients remplis à peser par la balance. Pour des poids de récipients à mesurer de l'ordre de 2 à 5 kg, le capteur 25 est choisi avec une lame sensible de la classe des 20 kg. Pour éviter tout endommagement accidentel de la lame sensible, lé débattement angulaire vers le bas du fléau 12 est limité par une butée réglable 30.
[0014] Conformément à la présente invention, la sortie du capteur de force 25 est acheminée par une ligne 31 à une entrée de mesure 32 d'une unité logique programmable à microprocesseur 33, logée dans un support avec amortisseur au-dessous de l'équipage,de balance 8. L'unité 'logique à mémoire 33 comprend au moins une seconde entrée 34 , permettant l'injection en mémoire de données déterminées et l'inscription de pas de programme déterminés. Une sortie de calcul 35 de l'unité logique 33 est reliée par une-ligne 36, à la tête de remplissage 6, pour en commander sélectivement l'ouverture et la fermeture en fonction de conditions élaborées par l'unité logique 33,typiquement lorsque la valeur de poids mesurée par le capteur,convertiè en numérique, atteint une valeur interne affichée.
[0015] Le procédé de contrôle de dosage selon la présente invention sera maintenant explicité plus en détail en référence avec le schéma d'implantation de la figure 2. Au début d'un cycle de remplissage, les données propres à ce cycle, notamment les valeurs de poids désirées selon le type de produits à remplir et les dimensions des récipients,sont injectées par l'entrée 34 dans les unités logiques 33 des balances des différents postes de remplissage du carrousel 1. Supposons par exemple que le poids désiré du matériau de remplissage du récipient soit de 1000 grammes. Avec le procédé de l'invention, on ne se préoccupe pas d'effectuer au préalable une détermination moyenne des tares des récipients à remplir non plus que de la valeur moyenne de la colonne de liquide ou de produit divisé évoqué dans la partie introductive de la description.On affecte simplement dans les unités logiques 33 une valeur désirée initiale inférieure au poids requis, par exemple 900 grammes. Un premier passage de récipients fournis par le convoyeur linéaire 4, permet, pour les postes de remplissage successifs, aux capteurs associés 25 de transmettre aux unités logiques 33 correspondantes, lors de la première phase de transfert angulaire A-B depuis la zone de chargement A, (angle A-B de l'ordre de 15 à 20°)-, des signaux de mesure leur faisant prendre en compte le poids de la tare constituée par chaque récipient, ce qui permet de ré-' caler les registres de l'unité logique 33 pour lui faire effectuer une mesure continue en poids net lors de la phase de transfert angulaire B-C en amont de la zone de déchargement D, c'est-à-dire avant que des éléments structurels du carrousel de transfert 5 ne commencent à venir en contact avec les récipients. L'angle C-D est choisi de l'ordre de 10 à 15°. En fonction du calibrage volontairement minoré de ce cycle de démarrage, l'unité logique 33 aura fourni, par sa sortie 35, un signal de fermeture de la tête 6 lorsque la valeur détectée par le capteur 25 - décalée de la prise en compte initiale du tarage - aura atteint 900 grammes, et ce, en amont de la zone angulaire C. Une fois la commande de la tête 6 effectuée, l'unité logique 33 enregistre le poids réel du récipient rempli, et, pendant la phase de transfert angulaire à vide D-A, effectue la comparaison avec la valeur désirée enregistrée pour la corriger en tenant compte ainsi des paramètres propres au cycle de remplissage considéré, tels que le poids de colonne de matériau ou la force d'impact de celui- ci selon le débit de remplissage, de sorte que la valeur prise en compte dans le cycle suivant pour commander la tête de fermeture sera différente de la valeur exacte désirée et de la valeur initialement affichée pour fournir, dès ce second cycle, le décalage du tarage s'effectuant à chaque fois lors du transfert A-B, le poids exact requis; en l'occurrence 1000 grammes à ± 5 grammes.
[0016] Le procédé selon la présente invention permet en outre de tenir compte de quantités non désirées de matériau sur les plateaux 7, provenant par exemple de fuites de récipients précédents et d'actionner, par une sortie 37, un dispositif d'alarme et/ou d'affichage, signalant le mauvais fonctionnement d'une tête tel que détecté lors de la phase de comparaison dans la phase de transfert angulaire D-A.
1 - Procédé de contrôle de dosage de matériau de remplissage de récipients dans un
carrousel de remplissage à dosage pondéral multipostes alimenté en récipients à remplir
en une zone de chargement et délivrant les récipients remplis en une zone de déchargement,
et comprenant, en au moins un poste de remplissage, une tête de remplissage, une balance
de pesage à équipage en parallélogramme, un capteur de force couplé mécaniquement
à un élément mobile de la balance pour transmettre de façon continue le signal du.capteur
à une unité logique programmable à mémoire fournissant un signal de commande à la
tête de remplissage lorsque la valeur détectée du poids atteint une valeur déduite
et corrigée d'une valeur nominale enregistrée et comportant les étapes d'effectuer
une prise en compte par l'unité logique de la tare de chaque récipient à peser sur
une plage angulaire du circuit parcouru par le récipient à partir de la zone de chargement
avant de donner l'ordre d'ouverture de la tête de remplissage,caractérisé en ce que,
au début d'un cycle de remplissage, il comprend en outre l'étape d'effectuer dans
l'unité logique (33), lors du trajet angulaire à vide entre la zone de déchargement
(D) et la zone de chargement (A);une comparaison entre la valeur du. poids effectif
mesuré d'un récipient rempli venant d'être déchargé et la valeur nominale enregistrée,
pour corriger cette dernière.
2 - Dispositif de contrôle de dosage de matériau de remplissage de récipients dans
un carrousel de remplissage à dosage pondéral, comprenant, en au moins un poste de
remplissage du carrousel, une tête de remplissage, une balance de pesage à équipage
en parallélogramme comportant un plateau de réception de récipients à remplir, un
capteur de force couplé mécaniquement à un élément mobile de la balance et dont la
sortie électrique est reliée à une première entrée d'une unité logique programmable
à mémoire comprenant une seconde entrée de commande d'adressage et de mise en mémoire
et dont la sortie de calcul est reliée à la tête de remplissage pour commander cette
dernière, caractérisé en ce que le capteur (25) est du type à lame sensible à jauge
de contrainte (26), le couplage mécanique entre le capteur (25) et l'élément mobile
(12) de la balance (8). étant réalisé par un câble de traction (28).
3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couplage entre la
lame sensible (26) du capteur (25) et l'extrémité adjacente du câble (28) s'effectue
par l'intermédiaire d'un ressort calibré à raideur élevée (29).
4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la balance
(8) comprend un dispositif de réglage à came (17, 18) avec lequel coopère le montant
(15) support du plateau (7) de la balance pour ajuster le niveau du plateau.
5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce
que la colonne support (9) de chaque équipage de balance (8) est montée sur le bâti
tournant (10) du carrousel avec interposition d'éléments amortisseurs élastiques (28).
6 - Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les balances des différents postes
de remplissage sont logées dans un carter de protection, caractérisé en ce qu'il comprend
un système de labyrinthe à cylindres (22) au niveau de la traversée du carter (20)
par le montant (15) support de plateau (7).
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce
qu'il comprend un dispositif d'alarme et/ou d'affichage relié à une seconde sortie
(37) de l'unité logique (33).