WO2004063081A1 - Dispositif de vissage de bouchons - Google Patents

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WO2004063081A1
WO2004063081A1 PCT/FR2003/003650 FR0303650W WO2004063081A1 WO 2004063081 A1 WO2004063081 A1 WO 2004063081A1 FR 0303650 W FR0303650 W FR 0303650W WO 2004063081 A1 WO2004063081 A1 WO 2004063081A1
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WO
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screwing
spindle
plate
arm
force
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Application number
PCT/FR2003/003650
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English (en)
Inventor
André Graffin
Original Assignee
Serac Group
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/2073—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps comprising torque limiting means

Definitions

  • the present invention relates to a device for screwing plugs.
  • Numerous devices for screwing caps are known, in particular a device comprising a gripping head fixed to a rotary spindle connected to a drive shaft by means of a friction clutch, the limit of which grip corresponds to the tightening torque that you want to apply to the caps. Due to the operation of this type of device, the clutch is intended to slip when screwing each. plug, so that this operation causes rapid wear of the friction elements, which implies frequent stopping of the screwing device in order to adjust the tightening of the friction elements in order to obtain the desired torque. In addition, the clutch increases the inertia of the spindle, which makes low tightening torques difficult to control with such screwing devices.
  • a pneumatic device comprising a jack whose rod carries a rack connected by return pinions to a rotary spindle carrying the gripping head.
  • the tightening torque is determined by the supply pressure of the pneumatic cylinder and its adjustment can be carried out once and for all for a given tightening torque of the plugs.
  • the device due to the mechanism for returning the movements of the rack connected to the pneumatic cylinder, the device has a large size, which limits the number of screwing devices for plugs that can be implemented on a machine.
  • An object of the present invention is to provide a device for screwing plugs ensuring simple and reliable limitation of the tightening torque while by presenting a reduced bulk.
  • a device for screwing plugs comprising a plate, a pin mounted on the plate to pivot relative to the latter, a plug gripping head fixed to the spindle, a means for rotating the spindle to exert an eccentric driving force on the spindle, a means for detecting a force applied to a part of the spindle fixed in rotation in response to the driving force and a means for stopping the screwing connected to the detection means for stopping the screwing when the force applied in reaction exceeds a predetermined threshold.
  • the application of an eccentric force on the spindle generates a torque on it and gives rise to a force which is applied in reaction on a fixed part of the spindle and which increases as the resisting torque at rotation increases.
  • the reaction force can thus be used to evaluate the tightening torque and the stopping of the screwing can be controlled as a function of this reaction force representative of the tightening torque.
  • the detection means which detects this force at the level of a fixed part of the spindle has no influence on the inertia of the spindle and also makes it possible to have a reliable and simple structure (in particular as regards connectivity).
  • the spindle is mounted on the plate with a lateral clearance to be movable between a screwing position and a screwing end position
  • the means for detecting the applied force comprises an elastic return means of the spindle in the screwing position and a spindle position detection means, the screwing stopping means being connected to the position detection means to stop screwing when the spindle reaches the end of screwing position.
  • the device then has a relatively simple structure.
  • the spindle is mounted on the plate by means of a guide element mounted on the plate with the lateral clearance to be movable between the screwing position and the end of screwing position, and the elastic return means. is interposed between the plate and the guide element.
  • the elastic return means comprises an arm having one end articulated to the plate and an opposite end close to which the position detection means is mounted, and a spring interposed between the plate and the arm for maintain an intermediate portion of the arm in abutment against the guide element.
  • the arm allows an amplification of the displacement of the guide element which is then more easily detectable by the position detection means. It is also sufficient to modify the force exerted by the spring to modify the tightening torque of the plug.
  • the screwing device comprises a member for prestressing the spring, this member comprising a lever having a first end articulated on the second end of the arm and a second end to which is coupled a first end of a rod passing through the arm. and having a second end provided with a shoulder, the spring being arranged around the rod between the arm and the shoulder of the second end of the rod and the lever being in abutment against an eccentric integral with the plate so that the spring applies the arm against the guide element, the eccentric being mounted on the plate to pivot so as to adjust the angle between the lever and the arm.
  • the adjustment of the force exerted by the spring is carried out in a simple manner by an adjustment of the preload thereof.
  • the spindle is mounted to slide relative to the plate during screwing and the device comprises additional guide means arranged to ensure precise guidance of the sliding on a part of the screwing and allow a corresponding clearance lateral play at the end of screwing.
  • the additional guide means preferably comprise two elements integral for one of the spindle and for the other of the plate, namely an element comprising a column having a first section and a second section, the first section having a diameter greater than a diameter of the second section, and an element comprising a ring which has an internal diameter substantially equal to the diameter of the first section and which is mounted to slide along the column.
  • the detection means is a means for detecting a support reaction of the spindle and, preferably, the means for detecting the support reaction is a strain gauge.
  • the screwing device is particularly advantageous since the information provided by the strain gauge can be used to continuously supply the tightening torque during screwing.
  • the device also has a simple structure which limits the number of moving parts, thereby improving reliability.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of the upper part of the screwing device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a view similar to that of Figure 1 of the lower part of this device
  • - Figure 3 is a partial sectional view along line III-III of Figure 2
  • FIG. 4 is a sectional view along the line IV-IV of FIG. 3,
  • FIG. 5 is a view similar to that of Figure 2 of the lower part of a screwing device according to a second embodiment of one invention.
  • the screwing device according to the first embodiment is here described crit in application to a carousel-type capping installation comprising several screwing devices grouped on a platform generally designated at 1 which is mounted to pivot under the action of means not shown around a central column 2 of a frame fixed.
  • the platform 1 comprises a lower plate 3 and an upper plate 4 superimposed which are kept spaced apart by vertical columns 5, only one of which is visible in the figures.
  • Each screwing device comprises a support assembly here formed by opposite parts of the plates 3, 4 and by the adjacent column 5.
  • a slider 6 is mounted free in rotation and in translation on the column 5.
  • the slider 6 is equipped with a roller 7 mounted to pivot around an axis perpendicular to the column 5.
  • the roller 7 rolls on an edge of a drum cam 8 secured to the central column 2 in order to position the slide 6 in height relative to the central column 2.
  • the screwing device comprises a spindle generally designated at 9 which is mounted on the support assembly delimited in the platform 1 and which is parallel to the column 5.
  • the spindle 9 comprises a sheath 10 which is fixed to the slide 6 and which forms part of the spindle 9 fixed in rotation.
  • a shaft 11 is mounted to pivot in the sleeve 10 to form the rotary part of the spindle 9.
  • the shaft 11 has an upper end 12 which projects from the sleeve 10 and which is provided with a pinion 13 to mesh on a toothed wheel 14 secured to the central column 2, and a lower end 15 which protrudes from the sheath 10 under the lower plate 3 and which is equipped with a gripping head generally de- signed in 16.
  • the gripping head 16 comprises a housing 17 in which is mounted an actuating member 18 in the form of a bell integral in rotation with the housing 17 by means of balusters 19 fixed to the housing 17 and passing through the actuating member 18.
  • the actuator 18 is mounted axially movable on the balusters 19 and is connected by a hollow actuator rod 20 to an electromagnetic actuator 21 carried by the slide 6.
  • Three jaws 22 are mounted inside the member actuation 18 and are spaced from each other by springs shown schematically at 23 and arranged in housings made in the walls opposite two adjacent jaws.
  • the internal surface of the actuating member 18 and the external surface of the jaws 22 are frustoconical and comprise inclined ramps formed by the bottom of inclined grooves, respectively 24 for the actuating member 18 and 25 for the jaws 22, in which are arranged coupling balls 26 which fasten the jaws 22 in rotation with the actuating member 18 while allowing axial movement of the actuating member 18 relative to the jaws 22.
  • the jaws 22 are retained in an axial direction by the lower end of the balusters 19 which extends opposite the upper edge of the jaws 22.
  • the gripping head preferably comprises three balusters 19 arranged in the same angular position as the grooves 24
  • the screwing device further comprises a presence detection rod 27 which extends in the hollow actuating rod. 20 and opens above the actuator 21 opposite a proximity detector 48 carried by the slide 6.
  • the sleeve 10 is slidably received between high and low positions of the spindle 9 in a guide ring 28 mounted in an orifice 29 in the lower plate 3 of the platform 1 with a lateral clearance resulting from a difference between a diameter outer of the guide ring 28 and a diameter of the orifice 29.
  • the guide ring 28 is thus movable laterally in the orifice 29 between two extreme positions, namely a screwing position (shown in FIG. 3) and a position end of tightening as will be explained below.
  • the screwing device comprises an elastic return means, generally designated at 30, of the guide ring 28 in the screwing position (see FIGS. 3 and 4 more particularly).
  • the elastic return means 30 comprises an arm
  • the lever 35 has a second end 36 to which is coupled a first end 37 of a rod 38 passing through the arm 32 and having a second end 39 which is free and shouldered (the shoulder is here formed of a washer associated with a nut screwed onto the end 39).
  • a spring 40 extends around the rod 38 to bear on the one hand on the arm 31 opposite the guide ring 28 and on the other hand against the shoulder of the second end 39 of the rod 38
  • the lever 35 has a face, oriented towards the arm 31, which is in abutment against a solid stop 41 of the lower plate 3 so that the spring 40 tends to apply against the guide ring 28 an intermediate portion 42 of the arm 31.
  • the stop 41 is formed by an eccentric mounted to pivot on the lower plate 3 to allow the angle between the lever 35 and the arm 31 to be adjusted and therefore more or less compress the spring 40. The stop 41 thus allows the exercise and the adjustment of a prestressing force on the spring 40.
  • a position detector 49 is fixed on the lower plate 3 opposite the second end 33 of the arm 31 to detect the position of this end of the arm 31.
  • the position detector 49 is of the inductive type.
  • the position detector 49 is connected to a switch 50 connected to the actuator 21 to control the opening of the jaws 22 when the second end 33 arrives in a position corresponding to the end of screwing position of the guide ring 28 .
  • the screwing device comprises additional guiding means arranged to ensure precise guidance of the sliding of the spindle 9 at the start of the screwing and allow lateral movement of the spindle at the end of the screwing.
  • the additional guide means comprise a column generally designated at 43 which extends from the upper plate 4 in the direction of the lower plate 3.
  • the column 43 has a first section or upper section 44 connected by a frustoconical portion 45 to a second section or lower section 46.
  • the upper section has a diameter greater than a diameter of the lower section 46.
  • the additional guide means include a ring 47 integral with the slide 6 and is mounted to slide along the column 43.
  • the ring 47 has an internal diameter substantially equal to the diameter of the upper section 44.
  • the platform 1 is rotated around the central column 2 so that the shaft 11 is driven in rotation by the pinion 13 meshing on the toothed wheel 14.
  • spindle 9 is in the high position (see Figures 1 and 2).
  • the jaws 22 are separated from each other under the effect of the springs 23 and the radial force exerted by the jaws 22 on the balls 26 pushes the actuating member 18 from the gripping head 16.
  • the lower end of the plug presence detection rod 27 extends between the jaws 22 .
  • the plug detection rod 27 When a plug 100 is inserted between the jaws 22, the plug detection rod 27 is pushed upwards and the proximity detector 48 triggers the supply of the actuator 21.
  • the supply of the actuator 21 causes a downward movement of the actuating member 18, which causes " a radial clamping movement of the jaws 22 (see Figures 1 and 2).
  • the spindle 9 and the gripping head 16 associated therewith are then lowered to engage the stopper 100 on the neck of the container to be corked and initiate the screwing of the stopper (the vertical sliding movement of the spindle 9 results from the rotation of the platform 1 which causes the displacement of the roller 7 on the edge of the drum cam 8 fixing the vertical position of the slide 6 and of the spindle 9).
  • the pin 9 is guided laterally by the ring 47 which slides the along the upper section 44 of the column 43 and by the slide 6 which slides on the column 5.
  • the ring 47 and the upper section 44 of the column 43 precisely guide the spindle 9 so that they prevent any lateral movement of the pin 9 and the guide ring 28 which is immobilized in the screwing position.
  • the toothed wheel 14 which rotates the pinion 13 exerts an eccentric force on it (on which the torque printed on the spindle 9 will depend). Pin 9, and more precisely the sheath 10, by reaction to this eccentric force applies to the guide ring 28 a force tending to push the guide ring 28 in the end of screwing position. As long as the ring 47 is on the upper section 44, the ring 47 and the upper section 44 of the column 43 oppose this lateral movement.
  • the ring 47 arrives on the lower section 46 of the column 43. Due to the difference between the internal diameter of the ring 47 and the diameter of the lower section 46, a lateral movement of the pin 9 is possible so that the guide ring 28 is no longer held in the screwing position except by the spring 40.
  • the spring 40 keeps the guide ring 28 and the pin 9 in the screwing position.
  • the torque against screwing the plug 100 increases as does the force applied to the guide ring 28 in response to the eccentric force exerted by the toothed wheel 14.
  • the slide 6 pivots around the column 5 and the guide ring 28 is moved to the end of screwing position by pivoting the arm 31 so that the second end 33 of it is remote from the position detector 49 which controls the switch 50 to stop the supply of the electromagnetic actuator 21. This causes the jaws 22 to open and the screwing to stop.
  • the spring 40, the arm 31, the lever 35, the position detector 49 and the guide ring 28 therefore form a means of detecting the force applied to the sheath 10 (fixed part of the spindle 9) in reaction to the eccentric drive effort.
  • Spring 40 must be pre- trapped so as to exert on the guide ring 28 an elastic return force equal to the reaction force which is exerted on the guide ring 28 by the pin 9 when the desired tightening torque at the end of screwing is reached.
  • the adjustment of the preload force of the spring 40 thus makes it possible to adjust the reaction force threshold beyond which the screwing is interrupted and therefore allows the adjustment of the tightening torque.
  • the pin 9 is slidably received in a guide ring 60 fixed in a hole 61 of the lower plate 3.
  • a strain gauge 62 known in itself, is interposed between the wall of the hole 61 and the external surface of the guide ring 60.
  • the strain gauge 62 which detects the support reaction of the spindle 9 on the guide ring 60 thus forms a means for detecting the force applied to a part of the spindle 9 fixed in rotation (i.e. on the sleeve 10) in reaction to the drive force.
  • the strain gauge 62 is connected in a manner known per se to a unit for processing the information provided by the strain gauge 62 to calculate therefrom the tightening torque exerted on the plug and to control the '' tightening when the desired tightening torque is reached.
  • the processing unit can be connected to the control panel of the capping installation in such a way that it can inform the operator of the value of the tightening torque.
  • the spindle can be produced in two parts connected by a coupling, for example of the elastic type comprising any suitable means such as a torsion spring or even an elastomeric sleeve disposed between the drive shaft and the rotary spindle, or by an electromagnetic coupling device which can be controlled to secure the joining or the separation of the two parts of the spindle.
  • a coupling for example of the elastic type comprising any suitable means such as a torsion spring or even an elastomeric sleeve disposed between the drive shaft and the rotary spindle, or by an electromagnetic coupling device which can be controlled to secure the joining or the separation of the two parts of the spindle.
  • the screwing stop means at the end of the screwing, the screwing stop means first controls the separation of the two parts of the spindle and then the opening of the jaws.
  • the guide ring 28 can be received in an elongated lumen, for example in the shape of a bean centered on the axis of the column 5, in such a way that the direction in which there is play that is substantially parallel to the direction in which the eccentric drive force is applied.
  • the invention can also be implemented by using gripping heads, the actuator of which is carried by the gripping head itself. In this regard, however, it will be noted that the device according to the preferred embodiment of the invention allows operation without the use of rubbing contact, which constitutes an appreciable advantage as regards the operating reliability of the device.
  • the starting and stopping in rotation of the gripping head 16 can be controlled by a clutch interposed at any point of the chain. kinematics of rotation of the drive shaft 11.
  • the invention can be used in an apparatus comprising only a screwing device.
  • the screwing device may have a structure different from that described and for example the spindle may only be mounted so as to pivot on the plate.

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Abstract

Dispositif de vissage de bouchons, comprenant un plateau (3), une broche (9) montée sur le plateau pour pivoter par rapport à celui-ci, une tête de préhension de bouchons fixée à la broche, un moyen d'entraînement en rotation de la broche pour exercer sur la broche un effort d'entraînement excentré, un moyen (28, 29, 30, 49) de détection d'une force appliquée sur une partie de la broche fixe en rotation (10) en réaction à l'effort d'entraînement et un moyen d'arrêt du vissage relié au moyen de détection pour arrêter le vissage lorsque la force appliquée en réaction dépasse un seuil prédéterminé.FIGURE 3.

Description

DISPOSITIF DE VISSAGE DE BOUCHONS
La présente invention concerne un dispositif de vissage de bouchons.
ARRIERE PLAN DE L' INVENTION On connaît de nombreux dispositifs de vissage de bouchons, en particulier un dispositif comprenant une tête de préhension fixée à une broche rotative reliée à un arbre d'entraînement par l'intermédiaire d'un embrayage à friction dont la limite d'adhérence correspond au couple de serrage que l'on souhaite appliquer aux bou- chons . En raison du fonctionnement de ce type de dispositif, l'embrayage est destiné à patiner lors du vissage de chaque . bouchon, de sorte que ce fonctionnement provoque une usure rapide des éléments de friction, ce qui implique un arrêt fréquent du dispositif de vissage pour pro- céder à un réglage du serrage des éléments de friction afin d'obtenir le couple désiré. En outre, l'embrayage augmente l'inertie de la broche, ce qui rend les faibles couples de serrage difficiles à maîtriser avec de tels dispositifs de vissage. On connaît également un dispositif pneumatique comportant un vérin dont la tige porte une crémaillère reliée par des pignons de renvoi à une broche rotative portant la tête de préhension. Le couple de serrage est déterminé par la pression d'alimentation du vérin pneuma- tique et son réglage peut être effectué une fois pour toutes pour un couple de serrage donné des bouchons. Toutefois, en raison du mécanisme de renvoi des mouvements de la crémaillère reliée au vérin pneumatique, le dispositif présente un encombrement important, ce qui limite le nombre de dispositifs de vissage de bouchons pouvant être mis en place sur une machine.
OBJET DE L'INVENTION Un but de la présente invention est de proposer uri dispositif de vissage de bouchons assurant de manière simple et fiable une limitation du couple de serrage tout en présentant un encombrement réduit.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose, selon l'invention, un dispositif de vissage de bouchons, comprenant un plateau, une broche montée sur le plateau pour pivoter par rapport à celui-ci, une tête de préhension de bouchons fixée à la broche, un moyen d'entraînement en rotation de la broche pour exercer sur la broche un effort d'entraînement excentré, un moyen de détection d'une force appliquée sur une partie de la broche fixe en rotation en réaction à l'effort d'entraînement et un moyen d'arrêt du vissage relié au moyen de détection pour arrêter le vissage lorsque la force appliquée en réaction dépasse un seuil prédétermi- né.
L'application d'un effort excentré sur la broche engendre un couple sur celle-ci et donne naissance à une force qui est appliquée en réaction sur une partie fixe de la broche et qui s'accroît au fur et à mesure que le couple résistant à la rotation augmente. La force de réaction peut ainsi être utilisée pour évaluer le couple de serrage et l'arrêt du vissage peut être commandé en fonction de cette force de réaction représentative du couple de serrage. Le moyen de détection qui détecte cette force au niveau d'une partie fixe de la broche n'a pas d'influence sur l'inertie de la broche et permet en outre d'avoir une structure fiable et simple (notamment en ce qui concerne la connectique) .
. Selon un premier mode de réalisation, la broche est montée sur le plateau avec un jeu latéral pour être mobile entre une position de vissage et une position de fin de vissage, et le moyen de détection de la force appliquée comprend un moyen de rappel élastique de la broche en position de vissage et un moyen de détection de position de la broche, le moyen d'arrêt du vissage étant relié au moyen de détection de position pour arrêter le vissage lorsque la broche arrive en position de fin de vissage .
Le dispositif a alors une structure relativement simple.
Avantageusement alors, la broche est montée sur le plateau par l'intermédiaire d'un élément de guidage monté sur le plateau avec le jeu latéral pour être mobile entre la position de vissage et la position de fin de vissage, et le moyen de rappel élastique est intercalé entre le plateau et l'élément de guidage.
Ainsi, la lecture et le réglage du couple peuvent alors s'effectuer sur une partie solidaire du plateau.
De préférence dans ce mode de réalisation, le moyen de rappel élastique comprend un bras ayant une extrémité articulée au plateau et une extrémité opposée à proximité de laquelle est monté le moyen de détection de position, et un ressort intercalé entre le plateau et le bras pour maintenir une portion intermédiaire du bras en appui contre l'élément de guidage.
Le bras permet une amplification du déplacement de l'élément de guidage qui est alors plus facilement détectable par le moyen de détection de position. Il suffit en outre de modifier la force exercée par le ressort pour modifier le couple de serrage du bouchon.
De préférence alors, le dispositif de vissage comprend un organe de précontrainte du ressort, cet organe comprenant un levier ayant une première extrémité articulée sur la deuxième extrémité du bras et une deuxième extrémité à laquelle est attelée une première extrémité d'une tige traversant le bras et ayant une deuxième extrémité pourvue d'un épaulement, le ressort étant disposé autour de la tige entre le bras et l' épaulement de la deuxième extrémité de la tige et le levier étant en butée contre un excentrique solidaire du plateau de telle manière que le ressort applique le bras contre l'élément de guidage, l'excentrique étant monté sur le plateau pour pivoter de manière à régler l'angle entre le levier et le bras. Le réglage de la force exercée par le ressort est effectué de façon simple par un réglage de la précontrainte de celui-ci.
Selon une caractéristique particulière du premier mode de réalisation, la broche est montée pour coulisser par rapport au plateau lors du vissage et le dispositif comprend des moyens additionnels de guidage agencés pour assurer un guidage précis du coulissement sur une partie du vissage et permettre un débattement correspondant au jeu latéral en fin de vissage. Les moyens additionnels de guidage comprennent de préférence deux éléments solidaires pour l'un de la broche et pour l'autre du plateau, à savoir un élément comportant une colonne ayant un premier tronçon et un deuxième tronçon, le premier tronçon ayant un diamètre supérieur à un diamètre du deuxième tronçon, et un élément comportant une bague qui a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre du premier tronçon et qui est montée pour glisser le long de la colonne.
Cette caractéristique est particulièrement utile lorsque les bouchons à visser comporte une bague d'inviolabilité pour coopérer avec une collerette du goulot destinée à assurer la retenue de la bague sur le goulot. Pour forcer la bague à passer la collerette lors du vissage, il est nécessaire dans certains cas d'exercer sur le bouchon un couple supérieur au couple de serrage souhaité en fin de vissage. Les moyens additionnels de guidage empêchent un déplacement de la broche en position de fin- de vissage qui serait dû au passage de la collerette par la bague d'inviolabilité au début du vissage, et évite ainsi que l'arrêt de la broche intervienne trop tôt. Selon un deuxième mode de réalisation, le moyen de détection est un moyen de détection d'une réaction d'appui de la broche et, de préférence, le moyen de détection de la réaction d'appui est une jauge de con- trainte.
• Le dispositif de vissage conforme à ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car l'information fournie par la jauge de contrainte peut être utilisée pour fournir en continu au cours du vissage le couple de serrage. Le dispositif a en outre une structure simple qui limite le nombre de pièces en mouvement améliorant ainsi la fiabilité.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention.
Il sera fait référence aux figures ci-jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe de la partie supérieure du dispositif de vissage selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 de la partie inférieure de ce dispositif, - la figure 3 est une vue partielle en coupe selon la ligne III-III de la figure 2,
- la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3,
- la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 2 de la partie inférieure d'un dispositif de vissage selon un deuxième mode de réalisation de 1' invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 à 4, le dispositif de vissage selon le premier mode de réalisation est ici dé- crit en application à une installation de bouchage de type carrousel comportant plusieurs dispositifs de vissage regroupés sur une plate-forme généralement désignée en 1 qui est montée pour pivoter sous l'action de moyens non représentés autour d'une colonne centrale 2 d'un bâti fixe.
La plate-forme 1 comporte un plateau inférieur 3 et un plateau supérieur 4 superposés qui sont maintenus espacés par des colonnes verticales 5 dont une seule est visible sur les figures.
Chaque dispositif de vissage comprend un ensemble de support ici formé par des parties en regard des plateaux 3 , 4 et par la colonne 5 adjacente.
Un coulisseau 6 est monté libre en rotation et en translation sur la colonne 5. Le coulisseau 6 est équipé d'un galet 7 monté pour pivoter autour d'un axe perpendiculaire à la colonne 5. Le galet 7 roule sur un bord d'une came tambour 8 solidaire de la colonne centrale 2 pour positionner en hauteur le coulisseau 6 par rapport à la colonne centrale 2.
Le dispositif de vissage comprend une broche généralement désignée en 9 qui est montée sur l'ensemble de support délimité dans la plate-forme 1 et qui est parallèle à la colonne 5. La broche 9 comprend un fourreau 10 qui est fixé au coulisseau 6 et qui forme une partie de la broche 9 fixe en rotation.
Un arbre 11 est monté pour pivoter dans le fourreau 10 pour former la partie rotative de la broche 9. L'arbre 11 possède une extrémité supérieure 12 qui est en saillie du fourreau 10 et qui est pourvue d'un pignon 13 pour engrener sur une roue dentée 14 solidaire de la colonne centrale 2, et une extrémité inférieure 15 qui est en saillie du fourreau 10 sous le plateau inférieur 3 et qui est équipée d'une tête de préhension généralement dé- signée en 16.
La tête de préhension 16 comporte un boîtier 17 dans lequel est monté un organe d'actionnement 18 en forme de cloche solidaire en rotation du boîtier 17 au moyen de colonnettes 19 fixées au boîtier 17 et traversant l'organe d'actionnement 18. L'organe d'actionnement 18 est monté mobile axialement sur les colonnettes 19 et est relié par une tige d'actionnement creuse 20 à un ac- tionneur électromagnétique 21 porté par le coulisseau 6. Trois mâchoires 22 sont montées à l'intérieur de l'organe d'actionnement 18 et sont écartées les unes des autres par des ressorts schématisés en 23 et disposés dans des logements réalisés dans les parois en regard de deux mâchoires adjacentes. La surface interne de l'organe d'actionnement 18 et la surface externe des mâchoires 22 sont tronconiques et comportent des rampes inclinées formées par le fond de gorges inclinées, respectivement 24 pour l'organe d'actionnement 18 et 25 pour les mâchoires 22, dans les- quelles sont disposées des billes de couplage 26 qui solidarisent en rotation les mâchoires 22 avec l'organe d'actionnement 18 tout en permettant un mouvement axial de l'organe d'actionnement 18 par rapport aux mâchoires 22. Les mâchoires 22 sont retenues selon une direction axiale par l'extrémité inférieure des colonnettes 19 qui s'étend en regard du bord supérieur des mâchoires 22. A cet effet, la tête de préhension comporte de préférence trois colonnettes 19 disposées selon la même position angulaire que les gorges 24. Dans le mode de réalisation préféré illustré, le dispositif de vissage comporte en outre une tige de détection de présence 27 qui s'étend dans la tige d'actionnement creuse 20 et débouche au-dessus de l'actionneur 21 en regard d'un détecteur de proximité 48 porté par le coulisseau 6. Le fourreau 10 est reçu à coulissement entre des positions haute et basse de la broche 9 dans une bague de guidage 28 montée dans un orifice 29 du plateau inférieur 3 de la plate-forme 1 avec un jeu latéral résultant d'une différence entre un diamètre externe de la bague de guidage 28 et un diamètre de l'orifice 29. La bague de guidage 28 est ainsi mobile latéralement dans l'orifice 29 entre deux positions extrêmes à savoir une position de vissage (représentée à la figure 3) et une position de fin de vissage comme cela sera explicité ci-après.
Le dispositif de vissage comprend un moyen de rappel élastique, généralement désigné en 30, de la bague de guidage 28 dans la position de vissage (voir les figures 3 et 4 plus particulièrement) . Le moyen de rappel élastique 30 comprend un bras
31 ayant une première extrémité 32 articulée au plateau inférieur 3 pour pivoter autour d'un axe vertical et une deuxième extrémité 33 sur laquelle est articulée une première extrémité 34 d'un levier 35. Le levier 35 possède une deuxième extrémité 36 à laquelle est attelée une première extrémité 37 d'une tige 38 traversant le bras 32 et possédant une deuxième extrémité 39 qui est libre et épaulée (1' épaulement est ici formé d'une rondelle associée à un écrou vissé sur l'extrémité 39) . Un ressort 40 s'étend autour de la tige 38 pour prendre appui d'une part sur le bras 31 à l'opposé de la bague de guidage 28 et d'autre part contre l' épaulement de la deuxième extrémité 39 de la tige 38. Le levier 35 a une face, orientée vers le bras 31, qui est en appui contre une butée 41 so- lidaire du plateau inférieur 3 de manière que le ressort 40 tende à appliquer contre la bague de guidage 28 une portion intermédiaire 42 du bras 31. La butée 41 est formée par un excentrique monté pour pivoter sur le plateau inférieur 3 pour permettre de régler l'angle entre le le- vier 35 et le bras 31 et donc de plus ou moins comprimer le ressort 40. La butée 41 permet ainsi l'exercice et le réglage d'un effort de précontrainte sur le ressort 40.
Un détecteur de position 49 est fixé sur le plateau inférieur 3 en regard de la deuxième extrémité 33 du bras 31 pour détecter la position de cette extrémité du bras 31. Le détecteur de position 49 est de type induc- tif. Le détecteur de position 49 est relié à un interrupteur 50 relié à l'actionneur 21 pour commander l'ouverture des mâchoires 22 lorsque la deuxième extrémi- té 33 arrive dans une position correspondant à la position de fin de vissage de la bague de guidage 28.
Le dispositif de vissage comprend des moyens additionnels de guidage agencés pour assurer un guidage précis du coulissement de la broche 9 au début du vissage et permettre un débattement latéral de la broche en fin de vissage.
Les moyens additionnels de guidage comprennent une colonne généralement désignée en 43 qui s'étend depuis le plateau supérieur 4 en direction du plateau infé- rieur 3. La colonne 43 possède un premier tronçon ou tronçon supérieur 44 relié par une portion tronconique 45 à un deuxième tronçon ou tronçon inférieur 46. Le tronçon supérieur a un diamètre supérieur à un diamètre du tronçon inférieur 46. Les moyens additionnels de guidage com- prennent une bague 47 solidaire du coulisseau 6 et est montée pour glisser le long de la colonne 43. La bague 47 a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre du tronçon supérieur 44.
En fonctionnement, la plate-forme 1 est en rota- tion autour de la colonne centrale 2 de sorte que l'arbre 11 est entraîné en rotation par le pignon 13 engrenant sur la roue dentée 14.
Au départ d'un cycle, la broche 9 est en position haute (voir les figures 1 et 2) . Les mâchoires 22 sont écartées les unes des autres sous l'effet des ressorts 23 et l'effort radial exercé par les mâchoires 22 sur les billes 26 repousse l'organe d'actionnement 18 de la tête de préhension 16. L'extrémité inférieure de la tige de détection de présence de bouchons 27 s'étend entre les mâchoires 22.
Lorsqu'un bouchon 100 est introduit entre les mâchoires 22, la tige de détection de présence de bouchons 27 est repoussée vers le haut et le détecteur de proximité 48 déclenche l'alimentation de l'actionneur 21. L'alimentation de l'actionneur 21 provoque un mouvement vers le bas de l'organe d'actionnement 18, ce qui entraîne " un mouvement radial de serrage des mâchoires 22 (voir figures 1 et 2) .
La broche 9 et la tête de préhension 16 qui lui est associée sont alors baissées pour engager le bouchon 100 sur le goulot du récipient à boucher et amorcer le vissage du bouchon (le mouvement de coulissement vertical de la broche 9 résulte de la rotation de la plate-forme 1 qui provoque le déplacement du galet 7 sur le bord de la came tambour 8 fixant la position verticale du coulisseau 6 et de la broche 9) .
Sur une partie du vissage (ou plus précisément sur la distance nécessaire pour qu'une bague d'inviolabilité du bouchon 100 passe en force une colle- rette du goulot du récipient) , la broche 9 est guidée latéralement par la bague 47 qui glisse le long du tronçon supérieur 44 de la colonne 43 et par le coulisseau 6 qui coulisse sur la colonne 5. La bague 47 et le tronçon supérieur 44 de la colonne 43 guident précisément la broche 9 de telle manière qu'ils interdisent tout débattement latéral de la broche 9 et de la bague de guidage 28 qui est immobilisée en position de vissage.
La roue dentée 14 qui entraîne en rotation le pignon 13 exerce un effort excentré sur celui-ci (dont va dépendre le couple imprimé à la broche 9) . La broche 9, et plus précisément le fourreau 10, par réaction à cet effort excentré applique sur la bague de guidage 28 une force tendant à pousser la bague de guidage 28 en position de fin de vissage. Tant que la bague 47 est sur le tronçon supérieur 44, la bague 47 et le tronçon supérieur 44 de la colonne 43 s'opposent à ce déplacement latéral.
Cette partie du vissage terminée, la bague 47 arrive sur le tronçon inférieur 46 de la colonne 43. Du fait de la différence entre le diamètre interne de la ba- gue 47 et le diamètre du tronçon inférieur 46, un débat- tement latéral de la broche 9 est possible de sorte que la bague de guidage 28 n'est plus maintenue en position de vissage que par le ressort 40.
Tant que la force de réaction appliquée sur la bague de guidage 28 par la broche 9 est inférieur à l'effort de rappel élastique exercé par le ressort 40, le ressort 40 maintient la bague de guidage 28 et la broche 9 en position de vissage. Le vissage se poursuivant, le couple résistant au vissage du bouchon 100 augmente de même que la force appliquée sur la bague de guidage 28 en réaction à l'effort excentré exercé par la roue dentée 14. Lorsque cette force de réaction dépasse l'effort de rappel élastique du ressort 40, le coulisseau 6 pivote autour de la colonne 5 et la bague de guidage 28 est dé- placée dans la position de fin de vissage en faisant pivoter le bras 31 de sorte que la deuxième extrémité 33 de celui-ci est éloignée du détecteur de position 49 qui commande l'interrupteur 50 pour arrêter l'alimentation de l'actionneur électromagnétique 21. Ceci provoque l'ouverture des mâchoires 22 et l'arrêt du vissage. Le ressort 40, le bras 31, le levier 35, le détecteur de position 49 et la bague de guidage 28 forment donc un moyen de détection de la force appliquée sur le fourreau 10 (partie fixe de la broche 9) en réaction à l'effort d'entraînement excentré. Le ressort 40 doit être précon- traint de manière à exercer sur la bague de guidage 28 un effort de rappel élastique égal à la force de réaction qui est exercée sur la bague de guidage 28 par la broche 9 lorsque le couple de serrage désiré en fin de vissage est atteint. Le réglage de l'effort de précontrainte du ressort 40 permet ainsi de régler le seuil de force de réaction au-delà duquel le vissage est interrompu et permet donc le réglage du couple de serrage.
. La rotation de la plate- forme 1 se poursuivant, la broche 9 est ramenée en position haute et le dispositif de vissage est alors prêt pour un nouveau cycle de vissage .
Les éléments identiques ou analogues porteront dans la suite de la description une référence identique à ceux décrits en référence au premier mode de réalisation. En référence à la figure 5, dans le dispositif de vissage selon le deuxième mode de réalisation, la broche 9 est reçue à coulissement dans une bague de guidage 60 fixée dans un trou 61 du plateau inférieur 3. Une jauge de contrainte 62, connue en soi, est intercalée entre la paroi du trou 61 et la surface externe de la bague de guidage 60.
La jauge de contrainte 62 qui détecte la réaction d'appui de la broche 9 sur la bague de guidage 60 forme ainsi un moyen de détection de la force appliquée sur une partie de la broche 9 fixe en rotation (c'est-à-dire sur le fourreau 10) en réaction à l'effort d'entraînement.
La jauge de contrainte 62 est reliée de façon connue en elle-même à une unité de traitement des infor- mations fournies par la jauge de contraintes 62 pour calculer à partir de celle-ci le couple de serrage exercé sur le bouchon et pour commander l'arrêt du vissage lorsque le couple de serrage désiré est atteint. L'unité de traitement peut être reliée au pupitre de commande de l'installation de bouchage de telle manière que celui-ci puisse informer l'opérateur de la valeur du couple de serrage .
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
En particulier, la broche peut être réalisée en deux parties reliées par un accouplement par exemple de type élastique comportant tout moyen approprié tel qu'un ressort de torsion voire même un manchon élastomère disposé entre l'arbre d'entraînement et la broche rotative, ou par un dispositif d'accouplement électromagnétique commandable pour assurer la solidarisation ou la désoli- darisation des deux parties de la broche. De préférence alors, à la fin du vissage, le moyen d'arrêt du vissage commande d'abord la désolidarisation des deux parties.de la broche puis l'ouverture des mâchoires.
Au lieu d'un orifice 29 de forme circulaire, la bague de guidage 28 peut être reçue dans une lumière al- longée, par exemple en forme de haricot centré sur l'axe de la colonne 5, de telle manière que la direction selon laquelle existe le jeu soit sensiblement parallèle à la direction selon laquelle l'effort excentré d'entraînement est appliqué. On peut également réaliser l'invention en utilisant des têtes de préhension dont l'actionneur est porté par la tête de préhension elle-même. A ce propos on notera toutefois que le dispositif selon le mode de réalisation préféré de l'invention permet un fonctionnement sans utiliser de contact frottant, ce qui constitue un avantage appréciable en ce qui concerne la fiabilité de fonctionnement du dispositif.
Par ailleurs, le démarrage et l'arrêt en rotation de la tête de préhension 16 peuvent être commandés par un embrayage interposé en un point quelconque de la chaîne cinématique de mise en rotation de l'arbre d'entraînement 11.
L'invention peut être utilisée dans un appareil ne comportant qu'un dispositif de vissage.
Le dispositif de vissage peut avoir une structure différente de celle décrite et par exemple la broche peut n'être montée que pivotante sur le plateau.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de vissage de bouchons, comprenant un plateau (3) , une broche (9) montée sur le plateau pour pivoter par rapport à celui-ci, une tête de préhension (16) de bouchons fixée à la broche et un moyen (14, 13) d'entraînement en rotation de la broche pour exercer sur la broche un effort d'entraînement excentré, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (28, 29, 30, 49) de détec- tion d'une force appliquée sur une partie de la broche fixe en rotation (10) en réaction à l'effort d'entraînement et un moyen (50) d'arrêt du vissage relié au moyen de détection pour arrêter le vissage lorsque la force appliquée en réaction dépasse un seuil prédétermi- né.
2. Dispositif de vissage selon la revendication
1, caractérisé en ce que la broche (9) est montée sur le plateau avec un jeu latéral pour être mobile entre une position de vissage et une position de fin de vissage, et en ce que le moyen (28, 29, 30, 49) de détection de la force appliquée comprend un moyen (30) de rappel élastique de la broche en position de vissage et un moyen (49) de détection de position de la broche, le moyen (50) d'arrêt du vissage étant relié au moyen de détection de position pour arrêter le vissage lorsque la broche arrive en position de fin de vissage.
3. Dispositif de vissage selon la revendication
2, caractérisé en ce que la broche (9) est montée sur le plateau (3) par l'intermédiaire d'un élément de guidage (28) monté sur le plateau avec le jeu latéral pour être mobile entre la position de vissage et la position de fin de vissage, et en ce que le moyen de rappel élastique
(30) est intercalé entre le plateau (3) et l'élément de guidage (28) .
4. Dispositif de vissage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de rappel élastique (30) comprend un bras (31) ayant une extrémité (32) articulée au plateau (3) et une extrémité (33) opposée à proximité de laquelle est monté le moyen de détection de position (49) , et un ressort (40) intercalé entre le plateau et le bras pour maintenir une portion intermédiaire du bras en appui contre l'élément de guidage (28) .
5. Dispositif de vissage selon la revendication
4, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de précon- trainte du ressort (40) , cet organe comprenant un levier
(35) ayant une première extrémité (34) articulée sur la deuxième extrémité (33) du bras (31) et une deuxième extrémité (36) à laquelle est attelée une première extrémité (37) d'une tige (38) traversant le bras et ayant une deuxième extrémité (39) pourvue d'un épaulement, le ressort (40) étant disposé autour de la tige (38) entre le bras et l' épaulement de la deuxième extrémité de la tige et le levier étant en butée contre un excentrique (41) solidaire du plateau (3) de telle manière que le ressort applique le bras contre l'élément de guidage (28), l'excentrique étant monté sur le plateau pour pivoter de manière à régler l'angle entre le levier et le bras.
- 6. Dispositif de vissage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la broche (9) est montée pour coulisser par rapport au plateau (3) lors du vissage et en ce que le dispositif comprend des moyens additionnels (43, 47) de guidage agencés pour assurer un guidage précis du coulissement sur une partie du vissage et permettre un- débattement correspondant au jeu latéral sur en fin de vissage.
7. Dispositif de vissage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens additionnels de guidage (43, 47) comprennent deux éléments solidaires pour l'un de la broche (9) et pour l'autre du plateau (3), à savoir . un élément comportant une colonne (43) ayant un premier tronçon (44) et un deuxième tronçon (46) , le premier tronçon ayant un diamètre supérieur à un diamètre du deuxième tronçon, et un élément comportant une bague (47) qui a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre du premier tronçon et qui est montée pour glisser le long de la colonne.
8. Dispositif de vissage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de détection de position (49) est un détecteur inductif .
9. Dispositif de vissage selon la revendication
1, caractérisé en ce que le moyen de détection est un moyen de détection d'une réaction d'appui (62) de la broche.
10. Dispositif de vissage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de détection de la réaction d'appui est une jauge de contrainte (62).
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