ES2468395B1 - Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos - Google Patents

Abstract

Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos.#Comprende parejas de rodetes (1) arrastradas por cadenas, que definen alojamientos para el transporte de los frutos; los rodetes tienen giro libre e independiente; comprende unas guías de fricción superior (27) e inferior (25) que imprimen a los rodetes el movimiento necesario y en el sentido de giro deseado. Los rodetes se desplazan en una cámara provista de dispositivos de iluminación y captación de imágenes que se procesan informáticamente y determinan si el fruto es apto o no. Comprende un cabezal selector con caída libre de los frutos aceptados sobre una primera cinta de transporte, y sujeción de los frutos rechazados para ser liberados sobre una segunda cinta de transporte.#Alcanza la invención a un procedimiento de exhibición y selección realizado por dicha máquina.

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos.

La presente invención tiene por objeto una máquina que permite un análisis cualitativo e 5 individualizado de los frutos en fresco, especialmente cítricos, en su procesamiento a gran volumen en centrales hortofrutícolas, para su control, distribución, empaquetado y comercialización posterior, atendiendo al factor de control cualitativo automático y selectivo, que garantiza la calidad deseada para su venta y distribución, y prestigio de marca comercial.
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La máquina que se describe integra un sistema de transporte de frutos en forma de un conjunto de cadenas modulares que sustentan unos ejes a su vez de soporte de unos rodetes, que desplazan individualmente los frutos y los hace rotar en forma controlada, de modo que éstos su orientación varía a lo largo del recorrido, mostrando toda su superficie por rotación selectiva en todas direcciones, realizándolo en el mínimo espacio y tiempo. 15

Así, el objeto en su conjunto de la presente invención, es dotar a las centrales hortofrutícolas de un sistema automático y eficaz para la eliminación del podrido, (frutos invadidos por hongos que deben retirarse prioritariamente de los demás frutos sanos en la poscosecha, ya que infectan por contacto a los que les circundan). Permite también la detección precoz de los 20 frutos con picada de mosca, indetectable por el ojo humano y la detección de frutos aún verdes lo que permite la desverdización automática en precampaña y otros tipos de defectos comunes como las manchas, las cicatrices, el rameado, defectos de esfericidad y forma, aguado, textura, etc.
25
Dado que las nuevas normativas legales son muy exigentes con la exposición de las personas los efectos de la radiación ultravioleta (la tría de selección manual de podrido, se realiza en las centrales hortofrutícolas en unos recintos cerradas, de nombre común “discotecas” donde se detectan visualmente las manchas iluminadas por tubos fluorescentes de iluminación ultravioleta. A dicha luz ultravioleta están expuestas las triadoras durante toda la campaña, con 30 los correspondientes riesgos sanitarios y legales. Las normativas actuales exigen la mínima exposición y/o la supresión de estos procedimientos.

El sistema de selección automática que se propone es situado para su integración en la planta con posterioridad a la tría general, donde actualmente se encuentran las “discotecas” y en la 35 sustitución de éstas, y antes de la aplicación de ceras, pero después de la previa tría, lavado y secado de los frutos para su correcta visualización con la mínima suciedad posible.

Se trata, por tanto, de sustituir las actuales cabinas de separación manual de podrido (discotecas), situadas posteriormente a las mesas de selección manual, por el sistema 40 propuesto, que permite la selección y evacuación de los frutos con defectos comunes y podredumbre y picadas invisibles al ojo humano, y también la posible selección y discriminación por color, lo cual permitiría la desverdización en precampaña, lo que supone una mejora extraordinaria para las instalaciones con calibrado mecánico ya que se puede adaptar sin dificultad, sin tener que realizar importantes inversiones en reimplantaciones de maquinaria 45 de calibrado electrónico.

De aplicación para escaneado de frutos por visión artificial y evaluación cualitativa posterior, particularmente en centrales de procesamiento y distribución de cítricos y otros frutos.
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ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad, existen sistemas de transporte de frutos para su discriminación y calibrado posterior, que están integrados como componentes de calibradores electrónicos capaces de diferenciar los frutos y explorar su superficie, con el fin de su evaluación por parámetros de 5 calidad por selección óptica de defectos. Posteriormente se calibra su diámetro ecuatorial, su peso y su volumen y se distribuye a través de cintas integradas en el calibrador que reparten los frutos así calibrados a las diferentes zonas de confección y envasado de producto.

Si bien dichas instalaciones han supuesto un significativo avance en la información de los 10 frutos a procesar y su procesamiento informático, requieren una importante inversión financiera así como una gran superficie para su instalación e integración en el conjunto de maquinaria de una central hortofrutícola.

La instalación del tipo calibrado electrónico, exige una distribución lineal de su estructura y 15 unas cintas de distribución perpendiculares al mismo y distribuidas en toda su longitud a unas distancias mínimas unas de otras, lo cual conforma unas exigencias importantes en cuanto a dimensiones de maquinaria y por tanto un elevado coste y una lenta amortización en relación a la maquinaria convencional de calibrado central de rodillos basculantes.
20
En el calibrado electrónico para productos hortícolas antes comentado, se utilizan sistemas de transporte y diferenciación de frutos para su calibrado y distribución posterior que coinciden técnicamente con la mayoría de calibradores que pueden encontrarse en el mercado en la actualidad.
25
El sistema empleado consiste en un grupo de cintas, denominadas singuladoras, que forman un grupo de vías paralelas, estando dichas cintas dispuestas en grupos de dos, conformando una sección en V con un ángulo de aproximadamente 90°. En estas cintas singuladoras los frutos provenientes de la línea de tratamiento se transportan de uno en uno. Las dimensiones de este primer conjunto dependen del requerimiento de producción y del fabricante, pero su 30 longitud se sitúa habitualmente en unos 5m.

Dispuesto a continuación de las cintas singuladoras descritas, existe un módulo denominado diferenciador que está sincronizado con las cintas singuladoras. Se trata de un conjunto de cadenas que soportan desde sus laterales unos biconos o bi-semiesferas (diávolos) y que 35 están montados sobre respectivos ejes en grupos de a dos a lo largo de toda su longitud. Entre cada conjunto de dos diávolos está dispuesto un sistema de extracción del producto por lengüeta con resorte ó similar y que evacua el producto lateralmente, en el hueco entre dos cadenas y realizado para tal fin.
40
Dichos diávolos imprimen una rotación al fruto situado sobre él. El fruto rueda entonces apoyado sobre su diámetro ecuatorial permitiendo su visión y lectura y evaluación cualitativa posterior. No obstante y debido a que el fruto gira sobre un eje horizontal es dificultosa su evaluación con una sola cámara, incluso con dos cámaras por carril no se obtiene una visión diferenciada del producto en el mínimo espacio dispuesto para la visión artificial. 45

Todo este conjunto de sistemas (cintas singuladoras y cadenas de diávolos) exige un gran espacio para su ubicación y una gran superficie para la distribución de los frutos procesados, además de sustituir las habituales instalaciones de calibrado por rodillos basculantes que funcionan correctamente pero no dan información individualizada del producto, por lo que no se 50 puede desverdizar en precampaña ni separar el podrido de forma automática. Al mismo tiempo, la evaluación en parámetros de calidad que es lo que se prioriza para la inversión en este tipo de maquinaria, aún no consigue resultados como con la evaluación manual, por lo que hasta
que la tecnología de escaneado automático no mejore, las inversiones millonarias en calibradores electrónicos son de difícil amortización ya que necesitan una supervisión manual (llamada retría de repaso) antes de la entrada del producto a las zonas de confección (distribución, encajado).
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DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención que se propone consiste en un selector automático para diagnosis cualitativa de frutos en fresco y su diferenciación y distribución en línea, que está formado por un conjunto de vías que comprenden dos ó más cadenas que arrastran unas semiesferas de caucho o material 10 similar alimentario, que sostienen y entran en contacto directo con los frutos, que denominaremos en lo sucesivo “rodetes”. Las semiesferas están montadas sobre las cadenas modulares enfrentadas entre sí, de forma que cada par de ellas y la siguiente o anterior pareja configuran un alojamiento que acuna cada fruto sosteniéndolo por cuatro puntos de apoyo, y que le transmiten a dicho fruto un movimiento desde cada uno de dichos puntos de apoyo, 15 siendo estos apoyos del fruto en cada uno de los rodetes los que el sistema emplea para controlar la posición y rotación del mismo.

Hay que remarcar que cuando un fruto en forma esférica o de geoide es situado y transportado en una cadena de soporte como la descrita, tiende en su movimiento de rotación a equilibrar su 20 distribución de masas inercial y se sitúa en su posición de equilibrio rotando sobre su eje natural con el peciolo en un extremo y la flor en el otro. Esto hace difícil la observación cenital, de los frutos durante su tránsito estable en el tramo de observación porque no se pueden visualizar con precisión los laterales del fruto ya que no cambia esa posición en todo su recorrido. Resulta pues imprescindible poder disponer de un sistema como el que se describe 25 para modificar su posición a voluntad durante su transporte bajo el sistema de observación.

Los rodetes o semiesferas, que pueden girar libremente respecto a su eje, ruedan en su movimiento de avance con distintas velocidades y/o con sentidos de rotación distintos, debido a la acción de guías de fricción situadas en su parte inferior y superior, de modo que es el apoyo 30 del rodete sobre las guías inferiores el que dota a los rodetes del movimiento de avance, y el apoyo sobre las guías superiores el que determina el movimiento opuesto al de avance. La distinta velocidad o sentido del movimiento de los distintos rodetes imprimen en el fruto un movimiento variable, en función de los correspondientes apoyos de los rodetes sobre dichas guías de fricción. 35

Para la modificación de la velocidad de giro de los rodetes, estos disponen externamente y de forma solidaria unas pistas de accionamiento sobre las guías de fricción. En función de la posición de las guías y del diámetro de las guías se obtendrán distintas velocidades o sentidos de giro, de modo que permita imprimir al fruto el movimiento deseado y controlado de giro 40 respecto al eje horizontal (cuando todos los rodetes giran en el mismo sentido), y con una componente vertical (cuando uno o más rodetes giran en sentido inverso a los demás). Así, el fruto expone a lo largo de su recorrido toda su superficie hacia un sistema de visión artificial colocado cenitalmente sobre la cadena para su escaneado en tránsito y en el mínimo espacio posible para minimizar las dimensiones del conjunto. 45

Como resultante de ese movimiento, y dado que a los frutos se les mueve a través de sus puntos de apoyo, el fruto exhibe su superficie superior, toda ella a lo largo de su traslación en la máquina. Ello favorece su inspección a través de cámaras dispuestas, no solo en su vertical sino también lateralmente. 50

La velocidad y rotación de los frutos en su tránsito sobre la cadena, depende de la velocidad de rotación de los rodetes en los que apoyan, y dicha velocidad de rotación de los rodetes se
produce por el contacto de unas pistas de arrastre situadas normalmente en la parte exterior de dichos rodetes sobre las guías de fricción montadas sobre el bastidor del conjunto.

Las guías de fricción están dispuestas en un plano inferior o superior a los rodetes, de modo que en su desplazamiento, las semiesferas girarán según la fricción (y consiguiente arrastre) 5 de las pistas de arrastre solidarias a los rodetes sobre las guías de fricción. Dichas guías de fricción están montadas longitudinalmente en la parte inferior o superior de la cadena. En su desplazamiento las pistas de arrastre friccionan, bien sobre las pistas de fricción inferiores, imprimiendo un movimiento rotacional en un sentido, o bien sobre las pistas de fricción superiores, imprimiendo un movimiento rotacional en sentido opuesto al anterior. Esto crea en 10 el alojamiento de sustentación unos movimientos que arrastran los frutos situados sobre ellos y los hace rodar por acción de la fuerza transmitida a una velocidad que depende del diámetro de los rodetes en la posición de contacto. Cuando en un tramo del recorrido un rodete apoya su pista de arrastre sobre una guía de fricción superior y los demás lo hacen sobre pistas inferiores, ese rodete rodará en sentido inverso e imprimirá instantáneamente en el fruto un 15 movimiento de rotación respecto a un eje vertical. Según la longitud de la guía de fricción puede controlarse el ángulo de giro que rotará el fruto respecto al eje vertical.

Cuando a lo largo del tránsito de la cadena alguno de los rodetes fricciona con un tramo de guía inferior dicho rodete gira en un primer sentido (su superficie superior gira en el sentido de 20 avance de la cadena); al dejar de friccionar con la guía inferior y friccionar en una guía superior, se invierte el giro (su superficie superior gira en el sentido opuesto al de avance de la cadena), lo que proporciona al fruto durante una porción del trayecto un giro respecto a un eje vertical o con una componente vertical. Alcanzada nuevamente una guía inferior, se restaura el giro inicialmente descrito, pero habiéndose dotado al fruto de un giro, por ejemplo de 90º, por lo que 25 a lo largo del nuevo giro se exhibirán las partes del fruto ocultas en la exhibición anterior al cambio de giro.

Se pretende así discriminar los frutos sanos de los frutos con taras, por lo que la fase siguiente comprende la separación de unos y otros a distintas trayectorias en función de la calificación 30 que el sistema informático ha determinado, si el fruto está sano, o si no lo está.

Se propone un procedimiento y un mecanismo para la retención de los frutos desechados en la etapa de exhibición y cualificación, de modo que prevenga su traslado a la línea de tratamiento posterior. El mecanismo está montado en el cabezal tractor de la máquina y sujeta por su 35 parte superior los frutos a rechazar, manteniendo la sujeción a lo largo del giro del cabezal hasta que el fruto alcanza la parte inferior de la cadena en una zona diferente de la caída por gravedad de los frutos sanos.

Esta diferencia en el lugar de recogida de los frutos, permite separar y reconducir con precisión 40 unos de otros. Mientras los frutos sanos continúan su avance en su tratamiento en la línea mediante su descarga frontal por gravedad al siguiente transportador de recogida, los defectuosos son “obligados” a seguir la trayectoria de los rodetes sobre la cadena modular y son posteriormente evacuados en su parte inferior.
45
Dicho sistema confiere al conjunto grandes ventajas respecto a los sistemas actuales de evacuación lateral sobre cinta inferior de recogida de las grandes máquinas de calibrado electrónico, al minimizar las dimensiones en ancho de la máquina y permitir su integración en las líneas de tratamiento estándar de las centrales hortofrutícolas.
50
Con el sistema que se propone (grupos de cadenas que soportan rodetes de giro libre e independiente) se consigue con un solo elemento, la individualización de los frutos así como su
volteo y separación, de forma que las exigencias de instalación del sistema se reducen notablemente, logrado con gran simplicidad mecánica.

Así, es un objetivo de la invención disponer de un sistema mecánico de traslado y diferenciación de frutos en fresco, que permita la visualización de toda su superficie durante su 5 tránsito sobre el sistema, para su escaneo posterior por cámaras de visión artificial, infrarrojos, ultravioleta, etc. ó cualquier método de escaneo de frutos de los empleados en la actualidad, realizado en el menor espacio posible.

De manera particular, el conjunto está integrado por un bastidor de acero que soporta los 10 elementos que se describen a continuación.

Un mecanismo de tracción de al menos una cadena de arrastre; conforme a una realización material, la cadena es una cadena comercial tales como las configuradas por charnela de acero con eje hueco y paso aproximado de ¾ de pulgada; cada cierto número de elementos la 15 cadena, normalmente cada par de cadenas, sustenta y mueve un eje, y dicho eje a su vez sustenta una pareja de rodetes; los rodetes están realizados en un material alimentario rugoso de alta fricción adecuada al contacto con los frutos.

Cada pareja de rodetes se monta sobre dicho eje que a su vez se fija a la cadena a través de 20 los ejes huecos de sus bulones, de modo que permite un giro relativo entre dicha cadena y dicho eje. A su vez, los rodetes van montados sobre los ejes en grupos de dos, de forma que entre cada cuatro elementos (rodetes) define un alojamiento que acuna los frutos y controla su rotación y traslado, como veremos posteriormente. Así, el desplazamiento de los ejes portadores de los rodetes es solidario con el desplazamiento de los elementos de la cadena. 25 También, los rodetes están montados sobre los ejes portadores de modo que el giro relativo entre eje y rodete es libre e independiente en cada rodete.

El bastidor puede ser modular, y preferentemente en tal caso, los elementos motores y alguno de los elementos de tracción, particularmente las cadenas, pueden ser compartidos por el 30 módulo contiguo, de modo que un elemento de la cadena sustente un eje portador de rodetes tanto a un lado como a otro, evitando de este modo componentes innecesarios.

Se conforma un bastidor modular en aluminio, acero u otro material, integrado por tres cadenas con los rodetes montadas sobre ellas que conforman dos líneas compartiendo la cadena 35 central.

El conjunto comprende un cabezal motor-tensor y otro cabezal libre, de modo que éste último facilita la caída de los frutos en su descarga frontal, en su integración en la línea de tratamiento correspondiente. 40

Los frutos son alimentados desde la parte posterior (de entrada) de la máquina y convergen en los alojamientos creados por cada conjunto de cuatro rodetes de forma que en cada uno de dichos alojamientos sólo cabe un fruto.
45
Puesto que los rodetes están sustentados sobre ejes unidos a elementos de la cadena, el movimiento de ésta hace que se desplacen a su vez los rodetes, transportando así los frutos alojados en ellos.

Los rodetes tienen unas pistas de accionamiento (zonas de fricción), normalmente dispuestas o 50 conformadas en su extremo externo. El bastidor comprende, como se ha dicho antes, unas guías de fricción, de modo que cuando en su desplazamiento las guías de fricción de cada rodete toman contacto con una guía de fricción, le imprime al rodete una velocidad de giro
determinada, y en un sentido de giro o el contrario, según la guía de fricción del bastidor se sitúe sobre la parte superior o inferior de la pista de fricción del correspondiente rodete.

Dado que los rodetes tienen giro libre, el rodete de uno de los lados puede girar en un sentido y su pareja correspondiente en sentido contrario, o ambos en el mismo sentido pero a distinta 5 velocidad.

La rotación de los rodetes provoca una modificación del eje de giro del fruto alojado. Deja de haber acciones de distinta intensidad (giros de velocidades distintas, o giros inversos) el fruto continúa rotando conforme a un eje horizontal, que es distinto en términos absolutos referidos 10 al giro inicial del fruto). Así, en una primera fase el fruto exhibe hacia arriba a lo largo de un giro de 360° la práctica totalidad de la superficie; tras el giro del fruto provocado por la diferencia de velocidad de los rodetes, los puntos del fruto dispuestos en la zona del eje geométrico de giro, pasan a adoptar otra posición, por lo que al girar de nuevo, estos puntos sí son exhibidos de una manera efectiva hacia la parte superior, pudiendo analizarse las imágenes obtenidas por 15 una cámara dispuesta en posición cenital.

Por lo tanto, la presente invención describe un sistema que permite controlar las tracciones mecánicas sobre la superficie del fruto para que gire sobre sí mismo y haciendo cambiar las diagonales del giro del fruto en los momentos deseados (en las posiciones correspondientes de 20 la máquina) vaya presentando durante el tránsito la totalidad de su superficie en el mínimo espacio.

De modo resumido, la solución que se propone, determina un cambio forzado en la dirección de rotación de unos rodetes respecto a los otros en un instante breve y determinado, de forma 25 que provoca sobre el fruto, un par torsor que cambia el eje de rotación que traía y hace que voltee sobre sí mismo pasando a exhibir sus laterales.

Tal objeto se logra friccionando al menos uno de los rodetes de uno de los lados con una guía de fricción dispuesta en la parte superior de la pista de accionamiento del correspondiente 30 rodete, y manteniendo el resto con la fricción de las guías inferiores. Esto provoca la instantánea rotación horizontal del fruto, venciendo la fuerza giroscópica que llevaba el fruto y describiendo un helicoide hasta recuperar su posición inicial. Es lo que empleamos para forzar su exhibición completa para la diagnosis cualitativa.
35
Las guías de fricción dispuestas en posiciones adecuadas en el bastidor, en combinación con las pistas de accionamiento de los rodetes, conforman los mecanismos giradores de dichos rodetes para provocar el giro del fruto en el momento deseado para una correcta exhibición durante su tránsito.
40
El sistema propuesto permite provocar más de un cambio de orientación del fruto mediante la disposición a lo largo del recorrido de más de una guía de fricción.

En el montaje, está previsto que el conjunto de rodetes esté unido mediante circlips en los extremos de los ejes que los soporta y une a la cadena, lo que le transfiere a cada semiesfera 45 una rodadura independiente y libre, respecto a su pareja y respecto a la cadena.

Como se ha apuntado anteriormente, el conjunto de la invención es modular, de modo que se pueden disponer paralelamente un número ilimitado de unidades como la descrita, y pueden compartir o no algunos elementos, como por ejemplo motores o cadenas de tracción. 50

A lo largo de la exhibición, al menos una cámara dispuesta en una posición superior toma imágenes de la superficie exhibida del fruto. Para un correcto tratamiento, el fruto es sometido
a una fuente de iluminación adecuada, y las imágenes obtenidas son tratadas informáticamente para determinar si el fruto es aceptado o rechazado, o incluso el grado de rechazo (total, para zumo,…).
Una vez identificados los frutos, son separados en función de la información obtenida.
5
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Con objeto de ilustrar la explicación de la invención que se describe, adjuntamos a la presente memoria descriptiva once hojas de dibujos, en las que en catorce figuras se representa a título de ejemplo y sin carácter limitativo, la esencia de la presente invención, y en las que: 10

La figura 1 muestra una vista lateral de la máquina de la invención;

La figura 2 representa una vista frontal de un rodete;
15
La figura 3 muestra una vista lateral del rodete de la figura 2;

La figura 4 muestra una vista superior de una porción de un conjunto de dos líneas de cadenas modulares unidas entre sí;
20
La figura 5 muestra una vista como la figura 4, en la que el fruto está siendo objeto de giro impulsado por los rodetes; comprende una pista de fricción adicional respecto a la figura 4; en una de las líneas hay una pista de fricción superior y otra inferior, provocando el giro (el cambio de eje de giro), en la otra dos pistas de fricción inferiores, provocando el arrastre (giro) sin cambio de eje de giro; 25

La figura 6 muestra una vista esquemática frontal de un conjunto retenedor de los frutos en tránsito, para su separación de la línea principal, en posición retraída;

La figura 7 muestra una vista esquemática frontal del conjunto retenedor de la figura 6, en 30 posición extendida;

La figura 8 muestra una vista esquemática lateral, del conjunto de la figura 6;

La figura 9 muestra una vista esquemática lateral, del conjunto de la figura 7; 35

La figura 10 muestra una vista esquemática lateral de un extremo de la máquina de la invención, provista de un conjunto de conjuntos retenedores de las figuras 6 a 9;

La figura 11 muestra una vista esquemática lateral del distribuidor selector de los frutos; 40

La figura 12 muestra una vista esquemática del recorrido de los bulones en el distribuidor cuando no debe separarse ningún fruto, con el dispositivo separador en posición pasiva;

La figura 13 muestra una vista esquemática del recorrido de los bulones en el distribuidor, 45 cuando debe separarse un fruto, con el dispositivo separador en posición activa; y

La figura 14 muestra una vista esquemática lateral de la máquina en que se muestra la discriminación de los frutos en función del estado de los elementos de retención.
50
En dichas figuras se muestran las siguientes referencias:

1. Rodetes

2. Cadena de transporte

3. Mecanismo de retención de frutos desestimados; está integrado en el cabezal anterior de la máquina 5

4. Bastidor superior; es modular y envuelve los sistemas de iluminación y visión artificial

5. Dispositivo de iluminación; la luz será la requerida para el escaneo (ultravioleta, luz blanca, infrarrojo, etc.) 10

6. Cuadro de control eléctrico y electrónico

7. Bastidor principal; es modular, y está realizado normalmente en aluminio, acero u otro material de soporte de órganos y adaptado para su ampliación lateral 15

8. Cabezal motor tensor de las cadenas de arrastre

9. Motor – variador electrónico
20
10. Cinta de evacuación de frutos rechazados por el sistema

11. Pista de accionamiento; encargada de friccionar con la guías de fricción, por junta tórica integrada en un asiento conformado por un rebaje lateral de los rodetes o por recubrimiento de caucho del conjunto 25

12. Asiento de la junta

13. Rebaje lateral; de menor diámetro que el rodete, permite aumentar la velocidad de giro por apoyo en las pistas de fricción 30

14. Cuerpo principal del rodete; presenta perfil semiesférico que puede estar dotado de excentricidad según el tipo y morfología de los frutos a procesar

15. Orificio para los ejes de tracción 35

16. Asiento para los separadores del rodete enfrentado

25. Pista de fricción inferior
40
27. Pista de fricción superior

31. Pinza de apriete de elemento retenedor

32. Muelle del elemento retenedor 45

33. Guía de extracción del elemento retenedor

34. Cuerpo extraíble del elemento retenedor
50
35. Protector del muelle 32 y de la pinza de apriete 31

36. Eje de contrapresión del muelle 32

38. Tetón del cuerpo extraíble

43. Distribuidor de las pinzas de apriete
5
44. Piñón anterior de arrastre de la cadena de transmisión de las semiesferas

49. Sensores de posición

50. Brazo inferior 10

53. Surco guía de reentrada de los bulones

54. Uña directora
15
55. Eje de la uña

56. Surco superior de salida de los tetones 38

57. Perfil de leva exterior de deslizamiento de los tetones 38 20

58. Electroimán

59. Brazo de accionamiento de la uña 54
25
63. Recorrido interior de los tetones 38

66. Recorrido exterior de los tetones 38

71. Fruto retenido 30

73. Fruto sin retener,

74. Fruto evacuado
35
78. Transportador de recogida de frutos sin defectos

10. Transportador de recogida de frutos con defectos

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN 40
El objeto de la presente invención consiste en la realización de una máquina para el proceso de una gran cantidad de frutos frescos de forma esferoidal y manejarlos con gran precisión rapidez y eficacia, como parte de una instalación de procesamiento de productos hortícolas, en la que la parada por averías y disminución de rendimiento causa enormes perjuicios.
45
Así, la máquina está realizada sobre un bastidor sólido y compacto, que sustenta y envuelve los distintos elementos del sistema, Obviamente se adapta a las alturas de entrada y salida de los frutos que requiere la instalación, Para el ajuste de la altura están previsto que el bastidor comprenda unos pies con soportes de altura regulable,
Según una realización, el bastidor está constituido por perfiles de aluminio estructural, acero u otro material, ensamblado como sustentador de elementos o en chapa de acero inoxidable para su protección del entorno industrial en que se sitúa,

La máquina de la invención tiene carácter modular, de modo que la instalación pueda "crecer" o 5 adaptarse a instalaciones de cualquier dimensión mediante la adición de módulos en paralelo, pudiendo compartir algunos elementos comunes, tales como los sistemas de control o elementos de tracción,

Como ejemplo de realización de un módulo se describe un módulo de dos líneas, que se 10 considera el más adecuado para una expansión posterior, Así, la máquina alberga dos líneas de cadenas modulares que comprenden

Sistemas de girado y control de exhibición de los frutos
15
Sistemas de visión artificial

Cuadro de control integrado,

Como puede observarse en la figura 1, la máquina está formada por un bastidor principal (7) 20 que soporta dos cabezales, un cabezal motor tensor (8) provisto de un motor (9) situado en un extremo de la máquina, y un cabezal anterior de giro libre, situado en el otro extremo de la máquina, donde se encuentra un mecanismo de retención (3) de frutos discriminados. Los dos cabezales comprenden sendos piñones o juegos de piñones (44) que arrastran sendas cadenas (2) de arrastre. Estas cadenas (2) están formadas por elementos, y cada cierto 25 número de elementos el correspondiente elemento sustenta un eje, de giro libre respecto al elemento de dicha cadena. El eje puede estar sustentado en más de un punto por más de un elemento de una cadena (2). Según una realización preferente, la cadena está formada por elementos de ¾ de pulgada aproximadamente. Los ejes sustentados por las cadenas alojan parejas de rodetes (1), a distancias regulares. Según la realización descrita de dos líneas, cada 30 eje alojará dos parejas de rodetes y será arrastrado por una o más cadenas. Cada línea podría, no obstante, disponer ejes independientes de la otra línea. Según una realización, los ejes portadores de los rodetes (1) están arrastrados por tres cadenas. Los rodetes (1) están formados por semiesferoides o troncos de cono de perfil variable, convergentes hacia el centro de la pareja que forman; cada dos parejas de rodetes (1) sucesivas conforman un alojamiento 35 para un fruto. Los rodetes son, por ejemplo, de caucho, o de cualquier otro material similar alimentario y rugoso; las dimensiones de los rodetes serán las adecuadas para el fruto a tratar, y estarán dispuestos a distancias regulares, por ejemplo cada dos elementos de la cadena. Al menos la parte superior del recorrido de las cadenas está protegido por un cubre cadenas, que evita el contacto con los frutos y facilita su mantenimiento. 40

Sobre el bastidor principal se sitúa un bastidor superior (4), que alberga los sistemas de iluminación (5) y cámaras de captación, y también sustenta el cuadro de control (6).

Los rodetes (1) se montan sobre los ejes de modo que entre cada pareja de ellos se disponen 45 elementos separadores, y para la fijación los extremos de los ejes están provistos de un ranurado para la fijación por circlips.

Los rodetes presentan un cuerpo principal (14) cuya superficie presenta forma semiesferoidal o troncocónica de perfil variable, y presentan un orificio (15) que atraviesa el eje portador. 50 Presentan un rebaje lateral (13) que forma un rebaje o asiento (12) de una junta que conforma una pista de accionamiento (11). El mayor o menor diámetro del rebaje lateral (13) determinará la correspondiente velocidad de giro del rodete cuando apoye en las correspondientes pistas
de fricción. La zona de menor diámetro presenta un rebaje que constituye un asiento (16) para elementos separadores respecto al rodete enfrentado.

A lo largo del recorrido de los rodetes, y dispuestas en el bastidor principal, se disponen unas pistas de fricción (25, 27) longitudinales, que pueden estar dispuestas en posición superior (27) 5 o inferior (25). Las pistas de fricción tienen como objeto producir un arrastre y correspondiente giro de los rodetes, con giro libre con respecto a su eje. Si el arrastre se produce sobre una pista de fricción superior (27), el sentido de giro será inverso al correspondiente a una pista de fricción inferior (25).
10
Puede verse en la figura 4 como en una de las líneas de selección se han aplicado sendas guías laterales, una inferior (25) en su parte derecha (en el sentido del tránsito) y otra superior (27) en su parte izquierda. Los rodetes de una línea rotan en sentido opuesto a sus enfrentadas, lo cual transmite al fruto una torsión sobre su diámetro ecuatorial que lo hace girar sobre sí mismo, con lo que se modifica físicamente su eje de rotación director que obedece a 15 su momento de inercia durante su transporte y rotación. En una de las líneas de la figura 5 se han aplicado dos guías de fricción (25) en la parte inferior de los rodetes, lo cual provoca en el fruto una rotación en su sentido longitudinal y opuesto a la dirección de tracción de los rodetes.

Así, en función de la posición y longitud de las pistas de fricción y de los diámetros de los 20 rebajes (13) de los rodetes que sustentan la junta que constituye la pista de accionamiento (11), se determina la velocidad y sentido de giro de los rodetes, y con ellos el total control del fruto que sustentan.

El conjunto presenta un sistema de detección del estado de la fruta, de modo que se determine 25 si continúa en la línea de procesado o se retira de ella. El sistema comprende un dispositivo de iluminación (5), y al menos una cámara de detección, que en función de un sistema de proceso de información determina si el fruto es apto o debe ser rechazado.

La máquina, como se ha apuntado, comprende un sistema de extracción de los frutos 30 rechazados. Dicho sistema de extracción comprende mecanismo de retención (3) con un conjunto de elementos de retención de los frutos, que sigue un perfil de leva de doble recorrido, y que se activará cuando el sistema de control determine que el fruto no es apto.

Conforme puede apreciarse en la figura 10, se han montado diez extractores autónomos sobre 35 el piñón de arrastre de la cadena de modo que coinciden con los huecos que forman los alojamientos definidos por los rodetes. Su distribución es radial, de manera que giran solidarios al piñón en cuanto a posición y velocidad.

Cada uno de los elementos de retención comprende un cuerpo fijo que forma una guía de 40 extracción (33) de una pinza de apriete (31) de los frutos; dichos elementos de retención se mueven solidariamente con el piñón, y comprenden un cuerpo extraíble (34) que comprende a su vez el elemento retenedor que es la pinza de apriete (31). El cuerpo extraíble (34) comprende un tetón (38) que sigue un perfil de leva; el perfil de leva tiene un doble recorrido, determinado por la acción de una uña directora (54) como veremos más adelante. 45

La pinza de apriete (31) del elemento retenedor está articulada al cuerpo extraíble (34), y está forzada a una posición inclinada por la acción de un muelle (32), que actúa por apoyo en un eje de contrapresión (36). Está previsto un elemento protector (35) del muelle (32) y de la pinza de apriete (31). Las pinzas comprenden unos largueros paralelos en forma de dedo que son las 50 que oprimen y sujetan el fruto contra los rodetes.

El actuador de los elementos de retención está formado por distribuidor de las pinzas de apriete (43) que comprende un perfil de leva de doble circuito, de modo que cuando el fruto es apto, el recorrido de los actuadores de los elementos de retención es circular (interior), sin que se produzca ninguna retención, mientras que cuando se recibe la señal de no apto, el sistema actúa sobre una uña que obliga al actuador del elemento de retención a seguir un segundo 5 circuito, en el que actúa la pinza de apriete (31) y retención. El conjunto de mecanismos está montado sobre el eje del piñón anterior (44) de arrastre de la cadena en el cabezal anterior de la máquina, pero el distribuidor de las pinzas de apriete está en una posición fija.

La figura 12 muestra el recorrido que adoptan los tetones (38) de los elementos de retención. 10 En ella vemos el recorrido de un tetón, en distintas posiciones, cuando el fruto correspondiente es apto, en el que no hay ningún desplazamiento radial del tetón. La uña directora (54) articulada en el eje (55) está en una primera posición cerrada, de reposo, en que obliga al tetón a seguir el recorrido interior. Con (63) designamos el recorrido del tetón (38), sin desplazamiento radial. La figura 13 muestra el recorrido de un tetón (38) de un elemento de 15 retención, en el que recibida la orden del sistema de control por haberse detectado condiciones de no apto, la uña directora (54) adopta una posición de abierto, obligando al tetón a seguir el perfil de leva exterior (57). Al haber un desplazamiento radial del tetón (38), éste provoca la extracción del cuerpo extraíble (34) del elemento retenedor, y en virtud del muelle (32) se produce un "abrazamiento" del fruto por dicha pinza, por lo que el fruto no será descargado por 20 gravedad en la posición de caída, sino que continuará girando en su alojamiento hasta que se alcanza la posición de una cinta de evacuación (10). Al abrir la uña, se fuerza al tetón (38) a entrar por el surco superior de salida (56), recorrer el perfil de leva exterior (57) y retornar a la posición de reposo o de retraído a través del surco guía (53) determinado por el tope sobre el brazo inferior (50). La apertura de la uña directora (54) tiene lugar por medio de un electroimán 25 (58) o un actuador eléctrico, que mueve un brazo de accionamiento (59), y éste a su vez la uña directora (54).

El distribuidor está colocado en un plano paralelo al piñón de arrastre de la cadena soportado al eje principal mediante un rodamiento de bolas (52). La uña directora (54) se accionará en 30 una u otra posición para el paso de cada tetón (38).

Unos sensores de posición (49), fotocélulas o inductivos determinarán la posición de los buIones, y si estos han pasado ya por la leva o no. Así, por medio de la actuación conjunta de los sensores de posición (49) y la uña directora (54) se logra desviar los sistemas de retención 35 hacia el recorrido de captura de los frutos indicados por el sistema con precisión y velocidad.

Los tetones (38) están normalmente roscados al cuerpo extraíble del conjunto retenedor.

Como vemos en la figura 14, cuando un fruto llega al cabezal de salida, puede quedar alojado 40 libremente en el alojamiento de los rodetes, sin retener (73) cuando no ha de ser rechazado, por lo que en su caída por gravedad pasa a un transportador de recogida de frutos sin defectos (78), que lo conduce a un proceso posterior en la línea de tratamiento. Por el contrario, cuando el fruto ha de ser rechazado, queda retenido (71) por las pinzas (31), por lo que no caerá, quedando sujeto al cabezal. Solo cuando los tetones (38) de los elementos retenedores 45 retornan a la posición interior de la leva, la pinza es retraída liberando así el fruto, que caerá a un cinta de evacuación de frutos rechazados (10).

Finalmente la invención se refiere también a un procedimiento de individualización, transporte y exhibición y selección de frutos, en la máquina de la reivindicación 1, que comprende el volteo 50 del fruto mediante la variación de la velocidad o la inversión del sentido del movimiento de unos rodetes respecto de otros, conforme se ha explicado anteriormente, imprimiendo así ese movimiento al fruto por el contacto entre las respectivas superficies.

Además, el procedimiento comprende en la fase de evacuación de los frutos, la caída libre a una cinta de recogida de los frutos aceptados, y la sujeción por medio de unas pinzas de apriete de los rechazados para evitar esa caída libre, de modo que tan solo son liberados por dichas pinzas, que actúan siguiendo un perfil de leva, cuando alcanzan la posición de una cinta 5 de evacuación de los frutos rechazados.

Claims (1)

1. 
   
   REIVINDICACIONES
   1.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, integrable en una línea de tratamiento de centrales de procesado de cítricos y otros frutos, que comprende 5
   
   . unos elementos de transporte de los frutos siendo dichos elementos de transporte un conjunto de parejas de rodetes (1), montados sobre ejes paralelos que permiten su giro libre e independiente, en los que cada dos parejas de rodetes determinan un alojamiento para el fruto a transportar; 10
   
   · al menos una cadena de transporte (2) de los ejes portadores de los rodetes;
   
   · en la que los rodetes adoptan posiciones fijas y a distancias regulares sobre la cadena de transporte; 15
   
   · un dispositivo de iluminación (5) de los frutos a lo largo del recorrido de exhibición; y
   
   · un mecanismo de separación selectiva y evacuación de los frutos;
   20
   Caracterizada por comprender además
   
   · un conjunto de elementos de control que determinan el sentido de giro de cada uno de los rodetes así como su correspondiente velocidad, y consecuentemente del movimiento imprimido sobre los frutos desde dichos rodetes. 25
   
   2.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según la reivindicación 1, caracterizada por que la superficie de los rodetes comprende unas zonas o pistas de accionamiento (11), y porque el bastidor comprende unas pistas de fricción (25, 27) montadas 30 longitudinalmente, en las que se imprime a cada rodete el movimiento deseado, estando dispuestas las pistas de fricción en posiciones inferior (25) y superior (27) respecto al eje de los rodetes (1).
   
   3.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su 35 valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que los rodetes presentan forma de semiesferas o troncos de cono de sección variable
   
   4.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su 40 valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que los rodetes son de un material rugoso alimentario tal como caucho.
   
   5.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su 45 valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por disponer de un sistema de visión artificial, provisto de emisores de luz en distintas longitudes de onda, que escanea los frutos en movimiento en observación cenital y determina si el fruto ha de ser aceptado o rechazado, y porque comprende medios de identificación de la posición del fruto examinado. 50
   
   6.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende un mecanismo de separación de frutos en el cabezal anterior de la máquina, que comprende a su vez un conjunto elementos retenedores de giro concordante con el de los rodetes y que en su giro en el cabezal anterior 5 de la máquina se sitúan en las zonas de los alojamientos de los frutos, de modo que un elemento retenedor se activa cuando el fruto que corresponde a su posición ha de ser rechazado, sujetando el fruto a rechazar hasta una posición de descarga de frutos rechazados, y que no se activa cuando el fruto ha de ser aceptado, permitiendo su caída por gravedad a una cinta de descarga. 10
   
   7.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según la reivindicación 6, caracterizada porque los elementos retenedores se disponen en un conjunto distribuidor (43), correspondiendo cada elemento retenedor que presenta un doble perfil de leva que determina 15 un doble recorrido, un primer recorrido circular interior, cuando el fruto es aceptado, y un perfil variable exterior, que activa una pinza de apriete (31) cuando el fruto es rechazado.
   
   8.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según cualquiera de las 20 reivindicaciones 6 a 7, caracterizada por que los elementos retenedores están formados por una guía de extracción (33) cuya posición radial de giro es fija, y por un cuerpo extraíble (34) portador de una pinza de apriete (31), cuya posición radial es variable, con una posición retraída en que no actúa, y una posición extendida de sujeción del fruto, en la que la pinza de apriete oprime desde fuera o lateralmente el fruto contra el alojamiento formado por los rodetes 25 por efecto del muelle (32).
   
   9- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según la reivindicación 8, caracterizada por que la pinza de apriete (31) está provista en su extremo de una porción 30 articulada tendente a quedar girada por efecto del muelle (32) respecto al cuerpo extraíble cuando dicha pinza de apriete está situada fuera de la guía de extracción (33), en posición activa, y obligada a quedar en posición alineada cuando dicho cuerpo extraíble está dentro de la guía de extracción, en posición pasiva.
   35
   10.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada por que el cuerpo extraíble (34) de los elementos retenedores está provisto de un tetón (38) que constituye un elemento seguidor del perfil de leva del conjunto distribuidor (43), y que en función de la posición radial de dicho tetón en el 40 perfil de leva determina el estado de extracción o retracción de la pinza de apriete (31).
   
   11.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada por que el perfil de leva comprende un circuito o 45 recorrido interior y un circuito o recorrido exterior, disponiéndose una uña directora (54) actuada por un elemento electromecánico que adopta una posición cerrada, en que el tetón (38) del cuerpo extraíble recorre un circuito interior o inactivo sin desplazamiento radial, y una posición abierta, en que el tetón (38) del cuerpo extraíble es forzado a seguir el circuito exterior con desplazamiento radial y apertura de la pinza. 50
   
   12.- Máquina automática para la inspección, detección y separación de frutos en fresco en su valoración cualitativa relativa al podrido y defectos externos, según la reivindicación 11,
   caracterizada por que el conjunto distribuidor comprende un brazo inferior que define un tope de desplazamiento del tetón (38), y una ranura o surco de reentrada de los tetones (38) al circuito interior.
   
   13.- Procedimiento de individualización, transporte y exhibición y selección de frutos, en la 5 máquina de la reivindicación 1, que comprende el transporte del fruto sobre alojamientos formados por parejas de rodetes (1), en el que se realizan tomas de imágenes desde una posición cenital, caracterizada porque en la fase de exhibición se produce el volteo del fruto para la exhibición total de la superficie por la variación y de velocidad de los rodetes que sustentan el fruto y la inversión del sentido de giro de al menos uno de dichos rodetes. 10
   
   14.- Procedimiento, según la reivindicación 13, caracterizado porque comprende la separación selectiva de los frutos que deben ser rechazados, en la que dicha separación se realiza por medio de la retención de dichos frutos en su alojamiento mediante pinzas de apriete durante una porción del recorrido de salida, de modo que para los frutos seleccionados la sujeción del 15 fruto mediante dichas pinzas de apriete impide la caída de los frutos por gravedad a una primera cinta de recogida, liberándose dicha sujeción al alcanzar la posición de una segunda cinta de recogida a la que caen por gravedad.