Procédé et dispositif de manipulation de pièces de fermeture de récipients
L'invention concerne un procédé et un dispositif de manipulation de pièces de fermeture de récipients, telles que des couvercles, ainsi que l'application du procédé pour alimenter une machine à fixer les pièces de fermeture sur des récipients. Les pièces de fermeture, qui ont par exemple une forme concave, creuse, sont au départ disposées pêle-mêle et il s'agit de les orienter toutes dans le même sens et de les disposer, respectivement transporter de façon ordonnée pour une opération ultérieure, telle que leur fixation sur un récipient.
Les dispositifs connus destinés à disposer en ordre, à transporter et à orienter dans une direction déterminée des pièces de fermeture ne présentent pas la fiabilité requise par un fonctionnement industriel. Les problèmes liés à ce fonctionnement sont aggravés dans le cas où il s'agit de pièces de fermeture assez flexibles et, en particulier, en matière plastique. En effet, ces pièces ont tendance à se déformer et à rester accrochées les unes aux autres, de sorte qu'il devient extrêmement difficile de les séparer et de les orienter individuellement pour les mettre dans une position désirée. Un autre problème est soulevé par le désir d'obtenir de très grandes vitesses de fonctionnement.
Le déplacement rapide des pièces de fermeture qui sont en contact à friction avec certaines surfaces de la machine risque de provoquer des égratignures et autres endommagements de la surface des pièces, ainsi que leur blocage et leur chevauchement à l'intérieur des voies de passage. Lorsqu'il s'agit de pièces de fermeture flexibles, en particulier en polyéthylène, le problème est aggravé par le fait que le polyéthylène a un coefficient de friction élevé dans le cas d'un glissement sur luimême et sur d'autres matières et qu'il est relativement mou, présentant une faible résistance à un endommagement mécanique. Dans un dispositif connu pour orienter des pièces de fermeture, des moyens compliqués supplémentaires sont nécessaires pour atteindre une grande vitesse de fonctionnement.
Afin d'éviter une alimentation par gravité non contrôlée ce dispositif comprend un transporteur équipé d'aimants permanents pour enlever des capsules métalliques rigides des glissières, et d'éviter un blocage et une accumulation des pièces avant leur transport en une rangée unique vers un poste de travail.
Ce dispositif nécessite d'autre part des moyens supplémentaires pour contrôler le transport des pièces à travers des galets d'orientation pour essayer d'éviter un blocage de tout le dispositif.
Dans une production en masse à grande vitesse, où une grande quantité de pièces de fermeture est nécessaire, il est désirable de garder une quantité de ces pièces dans une trémie de dimension adéquate, de sorte que les pièces peuvent être introduites selon les exigences à travers une ouverture dans le dispositif d'orientation. Ici encore les pièces en plastique flexibles rendent le fonctionnement extrêmement complexe à cause de leur coefficient de friction élevé, de leur tendance à s'accrocher les unes aux autres et à s'opposer ainsi à leur transport à travers des guides et passages du dispositif d'alimentation et d'orientation et, en plus, à cause du fait que dans une trémie de chargement, les pièces sont disposées en vrac et sans aucune orientation.
Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et, en particulier, de fournir un procédé de manipulation de pièces de fermeture qui permet d'atteindre une grande sécurité de fonctionnement, même à une vitesse de transport très élevée, et qui évite un endommagement des surfaces des pièces.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que l'on entraîne en rotation une multitude désordonnée de ces pièces disposées pêle-mêle, que l'on forme au cours de cette rotation une couche de pièces, que l'on enlève cette couche du reste des pièces en rotation, que l'on fait agir sur les pièces formant la couche deux courants de fluide opposés, dirigés chacun de façon à fournir une force d'entraînement dans une direction de transport opposée à la direction de la pesanteur, que l'on sépare de cette couche une rangée de pièces que l'on fait avancer entre des surfaces en mouvement,
que l'on établit et maintient un contact entre chaque pièce individuelle et une des surfaces en mouvement en deux endroits séparés, espacés sur ces pièces pendant que l'on fait avancer ces pièces par un mouvement rotatif jusqu'à une position déterminée, et que l'on transporte une rangée de pièces orientées comme dans ladite position déterminée vers un endroit déterminé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, différentes formes de mise en oeuvre de l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective de l'ensemble d'un dispositif de manipulation de pièces de fermeture.
La fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en perspective, avec certaines parties arrachées du dispositif d'orientation faisant partie du dispositif de manipulation.
La fig. 4 est une vue en plan d'un dispositif de transport de récipients associé au dispositif de manipulation.
La fig. 5 est une vue en élévation montrant le dispositif pour fermer les récipients associé au dispositif de manipulation.
La fig. 6 montre un détail de la fig. 5.
Les fig. 7 et 8 montrent des détails du dispositif d'orientation.
La fig. 9 est un schéma des différentes opérations ayant lieu dans une application du procédé de manipulation.
La fig. 10 montre un détail d'une variante d'exécution du dispositif de manipulation de la fig. 1.
La fig. 11 montre un autre détail d'une variante d'exécution du dispositif d'orientation.
La fig. 12 montre une variante d'exécution du dispositif d'orientation.
Les fig. 13 et 14 montrent deux autres variantes d'exécution du dispositif d'orientation.
Sur le dessin, on a représenté un dispositif rotatif 10 destiné à disposer de façon ordonnée des pièces 12, par exemple des couvercles de récipients, qui lui parviennent par l'intermédiaire d'une trémie de chargement 11. La rotation du dispostif 10 fait tomber les pièces 12 et leur impartit, dans leur ensemble, un mouvement rotatif lors de leur passage à travers le dispositif qui dispose les pièces individuelles 12 côte à côte, pour former une couche de pièces et qui les décharge ensuite dans un collecteur 5.
Les pièces 12 ainsi disposées sont prélevées du collecteur 20 et transportées successivement à travers un dispositif qui les tourne sélectivement dans un sens ou dans l'autre et les décharge sur un transporteur de façon à former une deuxième couche dans laquelle les pièces sont toutes orientées dans le même sens. Elles sont ainsi acheminées vers un poste de travail pour être utilisées dans des opérations ultérieures.
Ainsi qu'on le voit sur le dessin, les pièces 12 peuvent être des organes de fermeture qui ont une forme d'assiette, ou une section transversale en forme de godet, et leur bord fait saillie sur un côté d'une partie centrale à la périphérie de celle-ci. Dans la description, on se réfère en particulier à des pièces de fermeture flexibles en matière plastique puisque de telles pièces présentent des problèmes très difficiles et jusqu'alors non résolus, en particulier dans un fonctionnement industriel à grande vitesse.
Dans les fig. 1 et 2, le dispositif 10 comporte une trémie de chargement stationnaire 1 1 qui reçoit une quantité de pièces 12 disposées pêle-mêle telles que, par exemple, des couvercles flexibles en plastique. Parmi ces pièces, une multitude est disposée de façon désordonnée et orientée tout à fait au hasard lorsque ces articles sont introduits à partir de la trémie 1 1 dans un dispositif rotatif qui comporte un passage annulaire central disposé axialement et communiquant avec un passage disposé radialement, tel que le montre la fig. 2. Ce dispositif rotatif comporte des plaques espacées 13, 14 reliées à un arbre, et des bras 16 tournant simultanément avec ces plaques. L'entraînement des plaques 13 et 14, et de l'arbre 15 s'effectue au moyen d'un moteur non représenté.
La fig. 2 montre que les surfaces de la plaque 13 forment au centre une partie tronconique destinée à recevoir les pièces venant de la trémie 11. La partie centrale de la plaque 13 est inclinée vers l'intérieur, vers l'arbre 15, pour former un passage 18 communiquant avec l'intérieur de la trémie 11.
L'espacement entre les parties extérieures des plaques 13 et 14 doit être suffisamment grand pour former un passage 17 qui est assez large pour recueillir les couvercles flexibles 12. disposés tel que cela est montré à la fig. 2, et pour permettre à ces couvercles de se déplacer librement à travers le passage 17. Cet espacement ne doit cependant pas permettre à ces couvercles, dont quelquesuns peuvent être déformés, de chevaucher et de se bloquer à l'intérieur du passage 17.
En fonctionnement, les couvercles 12 sont recueillis à partir de la trémie 11, entrent successivement dans le passage 18 où ils sont tournés et secoués avant de passer à l'intérieur du passage tournant 17 d'où ils sont déchargés en une couche comme décrit ci-dessous. Une enveloppe 19 est disposée étroitement au voisinage des extrémités extérieures des plaques 13 et 14, pratiquement sur toute la circonférence de celle-ci pour maintenir les couvercles à l'intérieur du passage tournant 17 jusqu'au moment où ils sont prêts à être déchargés.
A la sortie du passage 17, les couvercles entrent dans un collecteur allongé 24 ayant une section transversale en forme de U, tel que le montre la fig. 2. La force centrifuge agissant sur les couvercles par suite de la rotation du passage 17, provoque la décharge des couvercles à partir du passage 17 et à travers une ouverture allongée aménagée dans un organe 19. Cette ouverture a la même étendue que le collecteur 24 et coïncide exactement avec celui-ci et avec le passage tournant 17. Le collecteur 20 comporte deux côtés faisant saillie vers le haut 21, 22 et une partie de base 23. Comme le montrent les fig. 1 et 2, le collecteur 20 a la même étendue qu'un segment assez grand du passage 17 de sorte que les couvercles déchargés dans le collecteur 20 sont disposés en une couche.
Dans cette couche, les côtés ouverts de certains couvercles peuvent cependant être tournés en directions opposées.
Comme le montre la fig. 2, les couvercles de la couche ainsi formée dans le collecteur 20 sont disposés côte à côte et une partie des couvercles forment une rangée de base entre les parois 21, 22 du collecteur et sont soutenus par la partie 23, d'autres couvercles étant empilés au-dessus de cette rangée de base, Les couvercles formant cette rangée de base sont ensuite enlevés du collecteur 20 et transportés vers un dispositif d'orientation 30 et laissent ainsi la place à des couvercles empilés audessus qui formeront une nouvelle rangée de base.
L'enlèvement et l'acheminement des couvercles sont effectués en soumettant les couvercles individuels à une série de courants d'air pour guider et faire avancer les couvercles du collecteur 20 vers le dispositif d'orientation 30. Comme le montrent les fig. 2 et 3, de l'air est amené par un ventilateur 24 à travers une paire de conduites d'air 25 entre lesquelles les couvercles 12 sont transportés. Une pluralité d'orifices 26 sont disposés avec un certain espacement le long des parois adjacentes 25a. Comme on le voit dans la fig. 2, certains de ces orifices 26 passent à travers la partie inférieure des parois 21, 22 du collecteur 24. Des courants d'air opposés sont ainsi dirigés par les orifices 26 contre les côtés opposés des couvercles 12 et compensent ainsi pratiquement les forces latérales opposées agissant sur chaque couvercle.
De plus, les orifices 26 dirigent ces courants d'air opposés dans la direction désirée pour le transport et, également, vers le bas. Les couvercles 12 sont donc transportés dans un courant d'air qui les soutient des deux côtés et facilite ainsi leur avance libre vers le dispositif d'orientation 30.
Comme les côtés ouverts des couvercles 12 peuvent être tournés en direction opposée à la sortie du collecteur 20, ils doivent être disposés avant l'opération de fermeture de telle façon que les côtés ouverts de tous les couvercles soient tournés dans la même direction. Ceci est effectué en faisant passer les couvercles à travers un dispositif d'orientation 30 qui tourne chaque couvercle individuellement dans la position désirée dans laquelle les côtés ouverts de tous les couvercles sont orientés dans le même sens.
Le dispositif 30 comporte une paire de galets 31, 32 tournant en sens opposé et comportant une surface périphérique 31 à 32a qui sont espacés et forment un étranglement à travers lequel les couvercles passent vers le haut pour être orientés comme le montre la fig. 3.
L'espacement entre les surfaces périphériques des galets 31, 32 est légèrement inférieure à l'épaisseur horstout des couvercles 12, de sorte que chacun de ces couvercles est quelque peu serré lors de son passage à travers l'étranglement entre les galets. Comme le montre la fig. 7 le serrement des galets applique à chacun des couvercles une pression agissant simultanément en 3 points A, B, C, de sorte que les parties périphériques du côté concave des couvercles 12 sont en prise avec et sont entraînées par friction par la surface périphérique 32a du galet 32 en A et B. Par le contact simultané en A et B, le couvercle 12a est amené à suivre la surface périphérique 32a pendant et après que la partie du couvercle 12a passant la première traverse l'étranglement et avance au-delà de celui-ci.
De façon analogue, un article 12, dont le côté concave est tourné du côté opposé à celui du couvercle 12a (fig. 7) est amené à suivre la surface périphérique 31a.
L'espacement entre les surfaces périphériques 31a, 32a, est de préférence ajustable de façon à s'adapter à différents genres et à différentes dimensions de couvercles 12. La pression exercée par les galets sur les couvercles doit être suffisante pour établir et pour maintenir une pression aux trois endroits A, B et C et à produire un accrochage par friction du couvercle à la surface périphérique du galet aux endroits séparés A et B, et un entraînement desmodromique par la surface du galet. La pression ne doit cependant pas être si élevée qu'elle risque d'endommager un couvercle ou de déformer un couvercle flexible si fortement que le contact aux endroits
A ou B soit supprimé. De cette façon, les couvercles 12 sont amenés à suivre un chemin défini par une des surfaces périphériques des galets 31 et 32.
En plus, le contact simultané aux deux endroits séparés A et B est maintenu au-delà du passage complet du couvercle à travers l'étranglement de sorte que le couvercle continue à être tourné suivant un chemin défini par une de ces surfaces de galets, jusqu'à ce que les surfaces de galets aient tourné et avancé le couvercle, en une position déterminée, le coté ouvert du couvercle étant tourné dans la direction désirée. Pour cela, on utilise encore un organe 34, ayant la forme générale d'une plaque triangulaire, dont deux surfaces 35 et 36 sont courbées conformément à la courbure des surfaces périphériques des galets 31 et 32 et disposées à une certaine distance de celles-ci, comme le montre la fig. 3.
L'espacement entre les surfaces courbes 35, 36 et les surfaces périphériques 31a, 32a est déterminé par les mêmes considérations que celles qui sont valables pour l'étranglement entre les surfaces périphériques 31a et 32a. De préférence, la largeur des surfaces 35 et 36 est aussi faible que possible pour réduire au minimum les forces de friction qui pourraient gêner l'avance des couvercles en mouvement.
Mais, en même temps, le contact assurant l'entraînement par friction doit être maintenu simultanément entre les endroits séparés A et B et la surface périphérique correspondante du galet.
Les pièces 12 sont ensuite déchargées des surfaces des galets 31, 32 sur une partie 33 en forme de tablette. La partie 33 est relativement étroite et présente des coins arrondis 37, 38. Lorsqu'un couvercle est déchargé par le galet 31 ou par le galet 32, il possède un moment suffisant pour glisser à travers la surface supérieure de la tablette 33 et autour du coin 37 ou 38 pour arriver sur une bande sans fin en mouvement 39. Lorsque les couvercles 12 sont ainsi déchargés sur la bande 39, ils sont tous placés de façon à tourner leurs côtés ouverts vers le bas et ils sont transportés par le ruban 39 dans une direction générale conduisant vers un autre dispositif d'ali- mentation désigné dans son ensemble par 40. Comme le montrent les fig. 3 et 11, le mouvement du ruban 39 dispose les couvercles 12 en une couche s'étendant à travers la largeur du ruban 39.
Comme déjà mentionné, il est important que le contact entre la surface périphérique d'un des galets d'orientation et les deux endroits séparés
A, B soit maintenu simultanément pendant que les couvercles 12 passent entre les galets et jusqu'à ce qu'ils soient déchargés sur la tablette 33. Dans le cas de couvercles en plastique qui sont très flexibles et souvent déformés, en particulier si leurs dimensions sont grandes, le maintien d'un tel contact simultané pose un problème difficile.
Cependant, dans le dispositif décrit, un tel contact simultané peut être établi assez bien et il peut être maintenu par le fait qu'on transporte les couvercles 12 entre les galets 31 et 32 de telle façon qu'un bord des couvercles se trouve sur une face de ces galets, comme cela est indiqué sur la fig. 8 par les points A (12) B (12) pour le couvercle 12 et par les points A (12b) et B (12b) pour le couvercle 12b. Ceci procure l'avantage supplémentaire d'une flexibilité accrue puisque les couvercles 12 de différentes dimensions peuvent être manipulés sans demander un ajustement compliqué ou des modifications de l'appareil.
Le ruban 39 transporte les couvercles 12 maintenant orientés vers un autre dispositif d'alimentation 40 qui comporte des organes supérieurs et inférieurs 41, 41a en
tre lesquels les couvercles sont recueillis après avoir été
déchargés du ruban 39 (fig. 3, 5 et 11). Des conduites 42, 42a sont disposées au-dessus et en dessous des organes 41, 41 a. Ces conduites comportent sur toute leur longueur et avec un certain espacement une pluralité d'orifices désignés par les lignes interrompues 43, 43a. Un
ventilateur 46 amène de l'air à travers les conduites 42, 42a, et le projette finalement au moyen d'orifices 43, 43a contre les côtés opposés des couvercles 12, faisant ainsi passer une succession de couvercles entre les organes 41, 41a d'une façon similaire à celle décrite pour les conduites 25.
Les couvercles orientés ainsi entraînés avancent entre les organes 41, 41a vers un poste de travail où ils seront assemblés avec une pluralité d'autres articles tels que, par exemple, des récipients 51.
La fig. 10 représente schématiquement les différentes opérations se succédant dans un arrangement pour fixer des pièces de fermeture sur des récipients. La référence
A désigne l'arrivée des pièces de fermeture par une trémie de chargement, B désigne la formation d'une couche de pièces, C l'orientation des pièces dans le même sens,
D la réception et le transport des pièces orientées, E la pose des pièces de fermeture sur les récipients et F la fixation des pièces sur des récipients.
Comme le montre la fig. 11, des parois 63, 64 supportent une partie de couverture 62 qui s'étend au-dessus de la tablette 33 et les couvercles orientés sont avancés par la bande 39 en mouvement, de façon à empêcher les couvercles de se redresser ou de se déranger autrement. Une traverse 65 porte le pivot d'un organe 66 qui peut effectuer un mouvement oscillant limité par rapport au point 67, entre la partie de couverture 62 et la bande en mouvement 39. Un dispositif 70 comporte un moteur et un organe 69 relié par un pivot 68 à l'organe 66 pour lui impartir le mouvement oscillant limité. Ce mouvement oscillant de l'organe 66 empêche un blocage des couvercles 12 et assure ainsi l'avance libre des couvercles vers le poste de travail.
D'autres pièces, telles que des récipients 51, sont avancées par un dispositif de transport, tel qu'une bande sans fin ou une chaîne 50 qui transporte les récipients jusqu'à un poste de travail où le récipient 51 et un couvercle 12, tel qu'un couvercle en plastique flexible, sont amenés en coïncidence, puis avancés vers un poste suivant où le couvercle est fixé sur le récipient au moyen d'un galet tournant 52 monté de façon concentrique sur un arbre d'entraînement 53.
En amont des postes de travail mentionnés, le dispositif d'alimentation 40 est incliné vers le bas tel que cela est indiqué en 41b. Des organes élastiques 44, 45, 54 sont disposés à l'extrémité des parties inclinées 41b, pour retenir un couvercle dans la position montrée à la fig. 5.
Dans cette position, une partie du couvercle intercepte le chemin de déplacement de l'extrémité supérieure d'un récipient. Lorsqu'un récipient est transporté de droite à gauche par la bande 50, son extrémité supérieure entre en contact et entraîne le couvercle dépassant. Le récipient continue ensuite à avancer vers la gauche et entre finalement en contact avec un galet 52 qui, en roulant sur le couvercle, le fait descendre de force dans une position où il est fixé à la surface supérieure du récipient 51.
Avant d'atteindre le poste de travail où ils entrent en contact avec un couvercle dépassant, les récipients 51 sont espacés pour éviter un blocage mécanique et pour assurer un contact convenable avec le couvercle. Ceci est effectué au moyen d'un organe tournant 55 en forme de vis hélicoïdale qui coopère avec une bande sans
fin 56. D'une façon générale, et selon les fig. 3, 7 et 8,
le diamètre des galets d'orientation 30 et 31 ne dépend
pas des dimensions des couvercles. Dans la forme d'exé
cution montrée à la fig. 8, par exemple, le contact en
deux points avec la surface du galet peut être établi et maintenu facilement pendant l'orientation d'un couvercle,
sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des galets d'un dia
mètre excessif pour les couvercles de dimensions plus grandes.
Cette forme d'exécution permet également d'orienter rapidement et sûrement des couvercles 12 et
12b de dimensions différentes, sans exiger un diamètre de galet différent. Aussi, la considération de la forme géométrique particulière d'un couvercle permet de déterminer le minimum convenable du diamètre des galets d'orientation.
La fig. 10 montre une variante du collecteur 20. Ce collecteur modifié 20a reçoit les couvercles 12 du dispositif portatif 10 en une couche entre deux organes espacés 21a, 22a qui sont similaires aux parois 21, 22. Les parois 21a, 22a s'étendent de la marge droite en passant en dessous du dispositif 10 jusqu'à un endroit voisin de la partie verticale du passage 25.
Les couvercles 12 quittent le collecteur 20a et sont transportés vers un dispositif d'orientation 30 à travers un passage qui s'étend entre les passages 25 et entre un rail de guidage fixe 59 et un rail de guidage 23a qui peut être positionné d'une façon ajustable. Le rail 23a est courbé et comporte une partie horizontale et une partie verticale. Comme cela est indiqué par les lignes mixtes le rail 23a peut être positionné de façon à s'adapter à des couvercles de différentes dimensions lorsqu'ils avancent du collecteur 20a vers le dispositif d'orientation 30 et il
sert également de fond au passage en forme de U du collecteur 20a.
L'utilisation pratique du dispositif décrit a montré que les couvercles 12 peuvent être disposés de façon ordonnée et orientés à des vitesses de l'ordre de
1500 couvercles par minute.
Une variante de l'exécution de la fig. 1 est montrée à la fig. 12 dans laquelle les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes chiffres de référence. Selon la fig. 12, ce dispositif d'orientation 30 comporte une paire de galets 31, 32 tournant en sens inverses et ayant des surfaces périphériques 31a, 32a qui sont espacées et forment un étranglement à travers lequel les pièces concaves sont transportées vers le haut. Ces pièces, telles que les couvercles 12, sont introduites successivement dans l'étranglement entre les galets, à travers un passage entre les parois 25. Après avoir passé à travers le dispositif d'orientation, les pièces sont déchargées sur une surface 33, les côtés ouverts de toutes les pièces étant tournés vers le bas.
L'espacement entre les surfaces périphériques 31a, 32a des galets est quelque peu inférieur à l'épaisseur hors-tout des pièces, de sorte que chaque pièce en passant à travers l'étranglement est soumise à une certaine pression. La pression créée par l'étranglement pousse le côté ouvert de la pièce vers et en contact avec la surface périphérique du galet se trouvant face à ce côté ouvert.
Le bord de ce côté ouvert entre en prise avec la surface périphérique du galet au moins en deux endroits espacés.
Ainsi, le côté ouvert de la pièce est amené à suivre la surface périphérique du galet avec lequel elle est en contact lors du passage de la pièce à travers 1' étrangle- ment. Cette pièce est ainsi tournée vers la droite ou vers la gauche selon la fig. 12, puisque la pression de l'étranglement la maintient en contact avec la surface périphérique du galet avec lequel le côté ouvert de la pièce est en contact. En plus, cette pression de l'étranglement établit un contact par friction avec sa surface périphérique aux deux endroits séparés mentionnés, de sorte que chaque pièce est entraînée de façon desmodromique à travers l'étranglement et suit la surface périphérique en question.
Tout en restant sous le contrôle de la pression de l'étranglement, le bord de la pièce passant le premier est maintenu en contact avec cette surface périphérique et est ainsi introduit dans l'espace entre la surface périphérique et la bande 80 ou 86, selon le cas.
A la sortie de l'étranglement, une autre pression va s'exercer pour maintenir le contact à pression entre les deux endroits séparés et la surface périphérique du galet pour assurer que la pièce suivra le galet jusqu'à ce que la pièce ait avancé en tournant jusqu'à la position orientée désirée, prête à être déchargée du dispositif d'orientation.
Dans la forme d'exécution de la fig. 12, la plaque de forme triangulaire 34 a été supprimée. Une bande sans fin flexible 80 passe autour d'un galet de guidage 81, un galet d'entraînement 82 et un galet tendeur 83. Le galet de guidage 81 est placé à la sortie de l'étranglement de sorte que, lorsqu'une pièce 12 tourne lors de son passage à travers l'étranglement, son bord passant le premier est introduit dans l'espace entre la surface périphérique 32a et la bande en mouvement 80. Le galet d'entraînement 82 est disposé à une distance à peu près égale de la surface périphérique 32a, à l'endroit où les pièces sont déchargées du dispositif d'orientation sur une surface 33.
L'espacement entre la surface périphérique 32a et la bande 80 à l'endroit où celle-ci passe autour du galet de guidage 81 et l'espacement entre la surface périphérique 32 et la bande à l'endroit où celle-ci passe autour du galet d'entraînement 82, correspond approximativement à l'espacement de l'étranglement, de sorte que les pièces sont soumises à une pression suffisante pour les maintenir en contact pour l'entraînement par friction avec la surface périphérique 32a. Le galet tendeur 83 procure une tension suffisante pour que la bande 80 exerce la pression nécessaire à l'entraînement desmodromique d'une pièce pendant son passage entre la surface périphérique 32a et la bande 80 et pendant son mouvement entre le galet de guidage 81 et le galet d'entraînement 82.
Le galet tendeur 83 peut être monté sur un bras 84 et soumis à l'action d'un ressort 85 dans une direction telle qu'une tension constante prédéterminée s'exerce sur la bande 80.
Ainsi, la bande reste toujours sous une tension appropriée indépendamment de la présence ou de l'absence d'une pièce entre la bande et la surface périphérique 32a.
Alternativement, la bande 80 peut être faite en une matière élastique.
Les galets 32 et 82 sont connectés entre eux par un dispositif d'entraînement tel qu'un moteur, par des moyens connus, tels qu'un engrenage ou un système de poulies et de courroies, de sorte que la vitesse de la surface de la bande 80 correspond exactement à celle de la surface périphérique 32a. Ainsi, lorsqu'une pièce passe entre la bande et la surface périphérique, la tension de la bande maintient la pièce en contact avec la surface périphérique qui entraîne la pièce à la vitesse de cette surface. Comme la bande 80 a, pratiquement, la même vitesse que la surface 32a, il n'y a sensiblement pas de mouvement relatif entre la pièce et la bande ou la surface périphérique.
Une bande analogue 86 est entraînée autour d'un galet de guidage 87, un galet d'entraînement 88 et un galet tendeur 89. Tous ces galets sont montés et fonctionnement de la même façon en coopérant avec le galet d'orientation 31.
Dans la forme d'exécution illustrée à la fig. 13, les éléments analogues portent encore les mêmes numéros de références. Cette forme d'exécution diffère de celle de la fig. 12 par l'adjonction de bandes en mouvement 28, 28' qui passent autour des galets 31, 32 et 27, 29. Dans l'espace entre le galet 32 et le galet 27, et sous le tronçon supérieur de la bande 28, on a disposé une surface de soutien pour ce tronçon de la bande. Cette surface de soutien peut être formée par une pluralité de galets de guidage 29. La liaison de l'entraînement des galets 32 et 82 est telle que la vitesse de surface de bande 80 correspond sensiblement à celle de la bande 28. Ainsi, dans cette forme d'exécution, les bandes 28 et 28' remplissent la même fonction dans la même manière que les galets 31, 32 de la fig. 12.
La fig. 14 montre une modification de la fig. 12.
Selon cette modification, dans laquelle les mêmes éléments sont encore désignés par les mêmes numéros de référence, la bande 80 et la bande 86 sont décalées l'une par rapport à l'autre et passent toutes les deux autour d'un seul galet de guidage 81', placé à proximité de l'étranglement, le galet de guidage 87 étant supprimé.
Method and device for handling container closure parts
The invention relates to a method and a device for handling container closure parts, such as lids, as well as the application of the method to power a machine for fixing the closure parts on containers. The closure parts, which have for example a concave or hollow shape, are initially arranged in a jumble and it is a question of orienting them all in the same direction and of placing them, respectively transporting in an orderly manner for a subsequent operation, such as their attachment to a container.
The known devices intended to arrange in order, to transport and to orient in a determined direction of the closure parts do not exhibit the reliability required for industrial operation. The problems associated with this operation are aggravated in the case of relatively flexible closure parts and, in particular, of plastic. This is because these pieces tend to warp and stick to each other, so that it becomes extremely difficult to separate them and orient them individually to put them in a desired position. Another problem arises from the desire to obtain very high operating speeds.
Rapid movement of closure parts that are in frictional contact with certain machine surfaces can cause scratches and other damage to the part surface, as well as their jamming and overlapping within passageways. When it comes to flexible closure parts, especially polyethylene, the problem is compounded by the fact that polyethylene has a high coefficient of friction in the case of sliding on itself and other materials and It is relatively soft, exhibiting low resistance to mechanical damage. In a known device for orienting closure parts, additional complicated means are necessary to achieve high operating speed.
In order to avoid uncontrolled gravity feed, this device includes a conveyor equipped with permanent magnets to remove rigid metal capsules from the slides, and to avoid blocking and accumulation of parts before their transport in a single row to a station. of work.
This device also requires additional means to control the transport of parts through orientation rollers to try to avoid blocking the entire device.
In high speed mass production, where a large quantity of closure parts is required, it is desirable to keep a quantity of such parts in a hopper of adequate size, so that the parts can be fed as required through. an opening in the orientation device. Here again the flexible plastic parts make operation extremely complex because of their high coefficient of friction, their tendency to cling to each other and thus oppose their transport through guides and passages of the device. feeding and orientation and, in addition, due to the fact that in a loading hopper the parts are arranged loose and without any orientation.
The aim of the invention is to overcome these drawbacks and, in particular, to provide a method for handling closure parts which makes it possible to achieve high operating safety, even at a very high transport speed, and which avoids a damage to part surfaces.
The method according to the invention is characterized in that one drives in rotation a disordered multitude of these parts arranged in a jumble, that one forms during this rotation a layer of parts, that one removes this layer. of the rest of the rotating parts, which are made to act on the parts forming the layer two opposing streams of fluid, each directed so as to provide a driving force in a direction of transport opposite to the direction of gravity, that a row of pieces is separated from this layer and moved forward between moving surfaces,
that contact is established and maintained between each individual part and one of the moving surfaces at two separate locations, spaced apart on these parts while these parts are advanced by a rotary motion to a determined position, and that a row of pieces oriented as in said determined position is transported to a determined location.
The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of the invention.
Fig. 1 is a perspective view of the assembly of a device for handling closure parts.
Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a perspective view, with certain parts cut away of the orientation device forming part of the handling device.
Fig. 4 is a plan view of a container transport device associated with the handling device.
Fig. 5 is an elevational view showing the device for closing the containers associated with the handling device.
Fig. 6 shows a detail of FIG. 5.
Figs. 7 and 8 show details of the orientation device.
Fig. 9 is a diagram of the different operations taking place in an application of the manipulation method.
Fig. 10 shows a detail of an alternative embodiment of the handling device of FIG. 1.
Fig. 11 shows another detail of an alternative embodiment of the orientation device.
Fig. 12 shows an alternative embodiment of the orientation device.
Figs. 13 and 14 show two other variant embodiments of the orientation device.
In the drawing, there is shown a rotary device 10 intended to arrange in an orderly manner the parts 12, for example container lids, which reach it via a loading hopper 11. The rotation of the device 10 drops. parts 12 and impart to them, as a whole, a rotary movement as they pass through the device which places the individual parts 12 side by side, to form a layer of parts and which then discharges them into a collector 5.
The pieces 12 thus arranged are taken from the collector 20 and transported successively through a device which selectively turns them in one direction or the other and unloads them on a conveyor so as to form a second layer in which the pieces are all oriented in the same way. They are thus routed to a workstation for use in subsequent operations.
As seen in the drawing, the pieces 12 may be closures which have a dish shape, or a cup-shaped cross section, and their edge protrudes on one side from a central portion to the periphery of it. In the description, reference is made in particular to flexible plastic closure parts since such parts present very difficult and hitherto unresolved problems, in particular in industrial operation at high speed.
In fig. 1 and 2, the device 10 comprises a stationary loading hopper 11 which receives a quantity of parts 12 arranged in a jumble such as, for example, flexible plastic covers. Among these parts, a multitude is arranged in a disorderly manner and oriented completely at random when these articles are introduced from the hopper 11 into a rotary device which comprises a central annular passage arranged axially and communicating with a passage arranged radially, as shown in fig. 2. This rotary device comprises spaced plates 13, 14 connected to a shaft, and arms 16 rotating simultaneously with these plates. The drive of the plates 13 and 14, and of the shaft 15 is effected by means of a motor, not shown.
Fig. 2 shows that the surfaces of the plate 13 form in the center a frustoconical part intended to receive the parts coming from the hopper 11. The central part of the plate 13 is inclined inwards, towards the shaft 15, to form a passage 18 communicating with the interior of the hopper 11.
The spacing between the outer parts of the plates 13 and 14 should be large enough to form a passage 17 which is wide enough to accommodate the flexible covers 12. arranged as shown in FIG. 2, and to allow these covers to move freely through the passage 17. This spacing should not, however, allow these covers, some of which can be deformed, to overlap and become blocked inside the passage 17.
In operation, the lids 12 are collected from the hopper 11, successively enter the passage 18 where they are rotated and shaken before passing inside the revolving passage 17 from where they are discharged in one layer as described below. below. A casing 19 is disposed closely adjacent the outer ends of the plates 13 and 14, substantially around the entire circumference thereof to hold the lids within the revolving passage 17 until ready to be discharged.
On exiting passage 17, the covers enter an elongated manifold 24 having a U-shaped cross section, as shown in FIG. 2. The centrifugal force acting on the lids as a result of the rotation of the passage 17, causes the discharge of the lids from the passage 17 and through an elongated opening made in a member 19. This opening has the same extent as the manifold 24. and coincides exactly therewith and with the rotating passage 17. The manifold 20 has two upwardly projecting sides 21, 22 and a base portion 23. As shown in Figs. 1 and 2, manifold 20 has the same extent as a sufficiently large segment of passage 17 so that the covers discharged into manifold 20 are arranged in one layer.
In this layer, however, the open sides of some lids can be turned in opposite directions.
As shown in fig. 2, the covers of the layer thus formed in the manifold 20 are arranged side by side and part of the covers form a base row between the walls 21, 22 of the manifold and are supported by the part 23, other covers being stacked above this base row, The lids forming this base row are then removed from the manifold 20 and transported to an orientation device 30 and thus make way for lids stacked above which will form a new base row.
The removal and routing of the covers is accomplished by subjecting the individual covers to a series of air currents to guide and advance the covers from the manifold 20 to the orientation device 30. As shown in Figs. 2 and 3, air is supplied by a fan 24 through a pair of air conduits 25 between which the covers 12 are conveyed. A plurality of orifices 26 are arranged with some spacing along the adjacent walls 25a. As seen in fig. 2, some of these ports 26 pass through the lower part of the walls 21, 22 of the manifold 24. Opposing air currents are thus directed through the ports 26 against the opposite sides of the covers 12 and thus substantially compensate for the opposing lateral forces. acting on each cover.
In addition, the orifices 26 direct these opposing air currents in the direction desired for transport and, also, downward. The lids 12 are therefore transported in an air current which supports them on both sides and thus facilitates their free advance towards the orientation device 30.
As the open sides of the lids 12 can be turned in the opposite direction to the outlet of the manifold 20, they must be arranged before the closing operation so that the open sides of all the lids face in the same direction. This is done by passing the lids through an orientation device 30 which rotates each lid individually to the desired position in which the open sides of all the lids are oriented in the same direction.
The device 30 comprises a pair of rollers 31, 32 rotating in the opposite direction and having a peripheral surface 31 to 32a which are spaced apart and form a constriction through which the covers pass upwards to be oriented as shown in FIG. 3.
The spacing between the peripheral surfaces of the rollers 31, 32 is slightly less than the overall thickness of the covers 12, so that each of these covers is somewhat tight as it passes through the constriction between the rollers. As shown in fig. 7 the tightening of the rollers applies to each of the covers a pressure acting simultaneously at 3 points A, B, C, so that the peripheral parts of the concave side of the covers 12 engage with and are frictionally driven by the peripheral surface 32a of the roller 32 at A and B. By the simultaneous contact at A and B, the cover 12a is caused to follow the peripheral surface 32a during and after the part of the cover 12a passing the first passes through the constriction and advances beyond that -this.
Similarly, an article 12, the concave side of which is turned away from that of the cover 12a (Fig. 7) is made to follow the peripheral surface 31a.
The spacing between the peripheral surfaces 31a, 32a is preferably adjustable to accommodate different kinds and sizes of lids 12. The pressure exerted by the rollers on the lids should be sufficient to establish and maintain a pressure at the three locations A, B and C and to produce a frictional catch of the cover on the peripheral surface of the roller at the separate locations A and B, and desmodromic drive through the surface of the roller. However, the pressure should not be so high that it risks damaging a cover or deforming a flexible cover so strongly that contact at the points
A or B is deleted. In this way, the covers 12 are made to follow a path defined by one of the peripheral surfaces of the rollers 31 and 32.
In addition, simultaneous contact at the two separate locations A and B is maintained beyond the complete passage of the cover through the constriction so that the cover continues to be rotated along a path defined by one of these roller surfaces, until 'the roller surfaces have rotated and advanced the cover, to a determined position, the open side of the cover being turned in the desired direction. For this, a member 34 is also used, having the general shape of a triangular plate, of which two surfaces 35 and 36 are curved in accordance with the curvature of the peripheral surfaces of the rollers 31 and 32 and arranged at a certain distance from them. , as shown in fig. 3.
The spacing between the curved surfaces 35, 36 and the peripheral surfaces 31a, 32a is determined by the same considerations as those which apply to the constriction between the peripheral surfaces 31a and 32a. Preferably, the width of surfaces 35 and 36 is as small as possible to minimize frictional forces which could interfere with the advance of the moving lids.
At the same time, however, the contact ensuring the friction drive must be maintained simultaneously between the separate locations A and B and the corresponding peripheral surface of the roller.
The parts 12 are then unloaded from the surfaces of the rollers 31, 32 onto a part 33 in the form of a tablet. The portion 33 is relatively narrow and has rounded corners 37, 38. When a cover is unloaded by the roller 31 or the roller 32, it has sufficient moment to slide through the upper surface of the shelf 33 and around the cover. corner 37 or 38 to arrive on a moving endless belt 39. When the covers 12 are thus unloaded on the belt 39, they are all placed so as to rotate their open sides downwards and they are transported by the belt 39 in a general direction leading to another feed device generally designated by 40. As shown in FIGS. 3 and 11, the movement of the tape 39 disposes the covers 12 in a layer extending across the width of the tape 39.
As already mentioned, it is important that the contact between the peripheral surface of one of the orientation rollers and the two separate places
A, B is held simultaneously as the lids 12 pass between the rollers and until they are discharged onto the shelf 33. In the case of plastic lids which are very flexible and often deformed, particularly if their dimensions are large, maintaining such simultaneous contact poses a difficult problem.
However, in the device described, such simultaneous contact can be made quite well and can be maintained by transporting the lids 12 between the rollers 31 and 32 such that one edge of the lids lies on one side. face of these rollers, as indicated in fig. 8 by points A (12) B (12) for cover 12 and by points A (12b) and B (12b) for cover 12b. This provides the added benefit of increased flexibility since the covers 12 of different sizes can be handled without requiring complicated adjustment or modifications to the apparatus.
The tape 39 carries the now oriented lids 12 to another feeder 40 which has upper and lower members 41, 41a in
be which the lids are collected after being
discharged from the tape 39 (fig. 3, 5 and 11). Pipes 42, 42a are arranged above and below the members 41, 41a. These conduits have over their entire length and with a certain spacing a plurality of orifices designated by the broken lines 43, 43a. A
fan 46 brings air through the ducts 42, 42a, and finally projects it by means of orifices 43, 43a against the opposite sides of the covers 12, thus causing a succession of covers to pass between the members 41, 41a of a manner similar to that described for pipes 25.
The oriented lids thus driven advance between the members 41, 41a towards a work station where they will be assembled with a plurality of other articles such as, for example, containers 51.
Fig. 10 schematically represents the various operations which follow one another in an arrangement for fixing closure pieces on containers. The reference
A designates the arrival of the closing parts through a loading hopper, B designates the formation of a layer of parts, C the orientation of the parts in the same direction,
D receiving and transporting the oriented parts, E fitting the closing parts on the containers and F fixing the parts on the containers.
As shown in fig. 11, walls 63, 64 support a cover portion 62 which extends above the shelf 33 and the oriented lids are advanced by the moving band 39, so as to prevent the lids from straightening out or getting out of place. other. A crossbar 65 carries the pivot of a member 66 which can perform an oscillating movement limited with respect to the point 67, between the cover portion 62 and the moving strip 39. A device 70 comprises a motor and a member 69 connected by a pivot 68 to member 66 to impart to it the limited oscillating movement. This oscillating movement of the member 66 prevents blocking of the covers 12 and thus ensures the free advance of the covers towards the work station.
Other parts, such as containers 51, are advanced by a transport device, such as an endless belt or chain 50 which transports the containers to a work station where the container 51 and a cover 12, such as a flexible plastic cover, are brought into coincidence and then advanced to a next station where the cover is secured to the container by means of a rotating roller 52 mounted concentrically on a drive shaft 53.
Upstream of the mentioned workstations, the feed device 40 is inclined downwards as indicated at 41b. Resilient members 44, 45, 54 are arranged at the end of the inclined portions 41b, to retain a cover in the position shown in FIG. 5.
In this position, part of the cover intercepts the path of movement of the upper end of a container. When a container is transported from right to left by the belt 50, its upper end contacts and drives the protruding cover. The container then continues to advance to the left and finally comes into contact with a roller 52 which, while rolling on the cover, forces it down into a position where it is secured to the top surface of the container 51.
Before reaching the work station where they come into contact with an protruding lid, the containers 51 are spaced apart to avoid mechanical blockage and to ensure proper contact with the lid. This is done by means of a rotating member 55 in the form of a helical screw which cooperates with a band without
end 56. In general, and according to fig. 3, 7 and 8,
the diameter of the orientation rollers 30 and 31 does not depend on
not the dimensions of the lids. In the form of exe
cution shown in fig. 8, for example, the contact in
two points with the surface of the roller can be established and maintained easily while orienting a cover,
without the need to use rollers with a dia
excessive meter for larger lids.
This embodiment also makes it possible to quickly and reliably orient the covers 12 and
12b of different dimensions, without requiring a different roller diameter. Also, consideration of the particular geometric shape of a cover makes it possible to determine the suitable minimum diameter of the orientation rollers.
Fig. 10 shows a variant of the manifold 20. This modified manifold 20a receives the covers 12 of the portable device 10 in a layer between two spaced members 21a, 22a which are similar to the walls 21, 22. The walls 21a, 22a extend from the margin. straight, passing below device 10 to a place close to the vertical part of passage 25.
The lids 12 leave the manifold 20a and are transported to an orienting device 30 through a passage which extends between the passages 25 and between a fixed guide rail 59 and a guide rail 23a which can be positioned in one position. adjustable way. The rail 23a is curved and has a horizontal part and a vertical part. As indicated by the mixed lines the rail 23a can be positioned to accommodate covers of different sizes as they advance from the manifold 20a to the orientation device 30 and it
also serves as a bottom for the U-shaped passage of the collector 20a.
The practical use of the device described has shown that the covers 12 can be arranged in an orderly fashion and oriented at speeds of the order of
1500 lids per minute.
A variant of the execution of FIG. 1 is shown in fig. 12 in which the same elements have been designated by the same reference numerals. According to fig. 12, this orientation device 30 comprises a pair of rollers 31, 32 rotating in opposite directions and having peripheral surfaces 31a, 32a which are spaced apart and form a constriction through which the concave pieces are transported upwards. These parts, such as the lids 12, are introduced successively into the constriction between the rollers, through a passage between the walls 25. After having passed through the orientation device, the parts are unloaded onto a surface 33, the parts. open sides of all parts facing down.
The spacing between the peripheral surfaces 31a, 32a of the rollers is somewhat less than the overall thickness of the parts, so that each part passing through the constriction is subjected to a certain pressure. The pressure created by the constriction pushes the open side of the work towards and in contact with the peripheral surface of the roller facing that open side.
The edge of this open side engages the peripheral surface of the roller at least in two spaced places.
Thus, the open side of the part is caused to follow the peripheral surface of the roller with which it contacts as the part passes through the choke. This part is thus turned to the right or to the left according to FIG. 12, since the pressure of the constriction keeps it in contact with the peripheral surface of the roller with which the open side of the part is in contact. In addition, this pressure of the constriction makes frictional contact with its peripheral surface at the two separate locations mentioned, so that each part is driven desmodromically through the constriction and follows the peripheral surface in question.
While remaining under the control of the pressure of the constriction, the edge of the part passing first is kept in contact with this peripheral surface and is thus introduced into the space between the peripheral surface and the strip 80 or 86, according to the case.
On exiting the constriction, another pressure will be exerted to maintain the pressure contact between the two separate places and the peripheral surface of the roller to ensure that the part will follow the roller until the part has advanced in rotating to the desired oriented position, ready to be unloaded from the steering device.
In the embodiment of FIG. 12, the triangular shaped plate 34 has been omitted. A flexible endless belt 80 passes around a guide roller 81, a drive roller 82 and a tensioner roller 83. The guide roller 81 is placed at the exit of the constriction so that when a workpiece 12 rotates as it passes through the constriction, its first passing edge is introduced into the space between the peripheral surface 32a and the moving web 80. The drive roller 82 is disposed at an approximately equal distance. of the peripheral surface 32a, where the workpieces are unloaded from the orientation device onto a surface 33.
The spacing between the peripheral surface 32a and the strip 80 where the latter passes around the guide roller 81 and the spacing between the peripheral surface 32 and the strip where the latter passes around the drive roller 82, approximately corresponds to the throttle spacing, so that the parts are subjected to sufficient pressure to maintain them in friction drive contact with the peripheral surface 32a. The tensioner roller 83 provides sufficient tension for the strip 80 to exert the pressure necessary for the desmodromic driving of a part during its passage between the peripheral surface 32a and the strip 80 and during its movement between the guide roller 81 and the part. drive roller 82.
The tensioner roller 83 may be mounted on an arm 84 and subjected to the action of a spring 85 in a direction such that a predetermined constant tension is exerted on the strip 80.
Thus, the strip always remains under an appropriate tension regardless of the presence or absence of a part between the strip and the peripheral surface 32a.
Alternatively, the band 80 can be made of an elastic material.
The rollers 32 and 82 are connected to each other by a drive device such as a motor, by known means, such as a gear or a system of pulleys and belts, so that the speed of the surface of the strip 80 corresponds exactly to that of the peripheral surface 32a. Thus, when a part passes between the strip and the peripheral surface, the tension of the strip maintains the part in contact with the peripheral surface which drives the part at the speed of this surface. Since web 80 has substantially the same speed as surface 32a, there is substantially no relative movement between the workpiece and the web or peripheral surface.
A similar band 86 is driven around a guide roller 87, a drive roller 88 and a tensioner roller 89. All of these rollers are mounted and operate in the same way, cooperating with the orientation roller 31.
In the embodiment illustrated in FIG. 13, similar elements still bear the same reference numbers. This embodiment differs from that of FIG. 12 by the addition of moving bands 28, 28 'which pass around the rollers 31, 32 and 27, 29. In the space between the roller 32 and the roller 27, and under the upper section of the strip 28, we has provided a support surface for this section of the strip. This support surface can be formed by a plurality of guide rollers 29. The connection of the drive of the rollers 32 and 82 is such that the surface speed of the strip 80 corresponds substantially to that of the strip 28. Thus, in this As an embodiment, the bands 28 and 28 'perform the same function in the same way as the rollers 31, 32 of FIG. 12.
Fig. 14 shows a modification of FIG. 12.
According to this modification, in which the same elements are still designated by the same reference numbers, the strip 80 and the strip 86 are offset with respect to each other and both pass around a single guide roller 81 ', placed near the constriction, the guide roller 87 being removed.