FR3070131A1 - Machine de tri de pieces ferromagnetiques et non-ferromagnetiques - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une machine (1) de tri de pièces ferromagnétiques et non-ferromagnétiques, comprenant : - des moyens de convoyage des pièces à trier, et - un dispositif magnétique positionné sous les moyens de convoyage, caractérisée en ce que la machine (1) comprend des moyens de guidage des pièces coopérant avec les moyens de convoyage, lesdits moyens de guidage définissant au moins une première voie destinée à être empruntée par les pièces ferromagnétiques et une deuxième voie destinée à être empruntée par les pièces non-ferromagnétiques, et en ce que le dispositif magnétique (1) comprend : - un rouleau monté à pivotement sur un axe, et - au moins une rangée de bobines électriques montée à l'intérieur du rouleau, le long de l'axe selon un profil hélicoïdal, les bobines formant un chemin magnétique lors de la rotation du rouleau pour séparer les pièces, et diriger uniquement les pièces ferromagnétiques vers la première voie.

Description

Machine de tri de pièces ferromagnétiques et non-ferromagnétiques
Le domaine de l’invention est celui des machines de tri. Plus précisément, l’invention concerne la conception et la fabrication d’une machine de tri pour séparer les pièces ferromagnétiques des pièces non-ferromagnétiques.
Par définition, des pièces ferromagnétiques sont des pièces qui présentent des caractéristiques telles qu’elles réagissent au magnétisme et les pièces nonferromagnétiques (telles que les pièces minérales ou les pièces organiques) présentent des caractéristiques telles qu’elles sont inertes au magnétisme.
Le bricolage requiert souvent l’utilisation d’éléments de fixation de différents types tels que les clous, les vis, les écrous, les rondelles, ..., communément regroupés sous le nom général de quincaillerie.
Ces différents éléments de fixation sont réalisés dans des matériaux différents selon leur utilisation. Ainsi, on trouve des éléments en plastique, en métaux ferreux ou encore en métaux non ferreux par exemple.
Dans les caisses à outils ou sur les établis des professionnels ou des particuliers, il est fréquent que les éléments de fixation ne soient pas triés, que ce soit par leur type ou par leur matériau.
Ainsi, lorsqu’il doit utiliser un élément de fixation d’un matériau particulier, le professionnel ou le particulier doit rechercher l’élément souhaité parmi les autres.
Cette étape de recherche peut être longue et fastidieuse.
En effet, dans un premier temps il faut identifier le type d’élément parmi tous les autres. Une fois le type d’élément identifié, il faut alors identifier celui qui est du matériau nécessaire.
Le tri du type d’éléments peut être réalisé à l’œil préalablement au tri par matériau. On remarque d’ailleurs, que dans les caisses à outils ou sur les établis, la quincaillerie est souvent répartie par type. Par exemple, toutes les vis sont dans un premier contenant, les écrous sont dans un deuxième contenant, les rondelles sont dans un troisième contenant et les clous sont dans un quatrième contenant.
Il existe donc un besoin de pouvoir trier les éléments de fixation selon leur matériau afin de réduire, voire supprimer, les phases de recherche.
Différentes techniques sont connues pour trier des pièces de différentes formes et/ou matériaux.
Une première technique consiste à utiliser une détection optique pour trier des pièces selon leur forme. Cette technique met notamment en œuvre des moyens de détection optique pour détecter des pièces circulant sur un convoyeur. Ces moyens de détection optique sont généralement couplés à des moyens d’éjection qui éjectent les pièces qui ne répondent pas aux critères choisis ou, au contraire, les pièces répondant aux critères choisis.
Toutefois, de tels éléments ne permettent pas de trier les pièces selon leur(s) matériau(x).
Une seconde technique connue consiste à trier les pièces en fonction de leurs dimensions. On utilise pour cela des rampes de calibration le long desquelles les pièces glissent. Les rampes sont pourvues d’orifices de différentes tailles dans lesquels les pièces peuvent ou non pénétrer en fonction de leur taille.
Encore une autre technique de tri connue est l’utilisation du courant de Foucault. Cette méthode, notamment décrite dans la demande de brevet Européen EP 2 289 628, met en œuvre l’utilisation d’un champ magnétique pour trier les pièces circulant sur un convoyeur, en fonction de leur composition. Le convoyeur présente généralement une forme de boucle en étant replié sur lui-même et en s’enroulant autour d’une roue d’entrainement pourvue d’aimants permanents qui forment le champ magnétique. La boucle définit ainsi une portion supérieure et une portion inférieure sur lesquelles les pièces peuvent circuler.
Lors de leur passage dans ou à proximité du champ magnétique, et en fonction de leur(s) matériau(x) constitutif(s), les pièces peuvent :
être repoussées par le champ magnétique pour être collectées dans la portion supérieure du tapis, suivre le convoyeur en passant de la portion supérieure à la portion inférieure par l’attraction du champ magnétique puis tomber du convoyeur généralement par gravité dans la portion inférieure lorsque l’attraction magnétique n’est plus assez puissante, ou traverser le champ magnétique puis être éjecté du convoyeur par leur vitesse propre, en bout de celui-ci, c’est-à-dire en fin de la portion supérieure du convoyeur.
Une telle machine a pour principal inconvénient son encombrement. En effet, pour pouvoir trier efficacement les différents matériaux ferromagnétiques des autres, il est nécessaire d’utiliser des roues magnétiques portant des aimants de grande taille. En effet, plus les aimants sont de grandes dimensions et plus le champ magnétique est grand, au bénéfice de l’efficacité de tri.
Dès lors, pour trier des pièces de grandes dimensions et de grande masse, il est nécessaire de disposer d’un champ magnétique puissant qui ne peut être obtenu qu’au moyen d’aimants de grandes dimensions, ce qui augmente encore la taille de la machine de tri.
En revanche, si une telle technique est utilisée dans des machines de petite taille, tous les matériaux ne pourront pas être triés.
L’encombrement est d’autant plus important qu’il est nécessaire d’utiliser différents aimants permanents pour créer différents champs magnétiques et ainsi diriger les pièces à trier en fonction de leur composition.
L’invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients précités de l’art antérieur.
Plus précisément, l’invention a également pour objectif de proposer une solution permettant de trier de la quincaillerie en fonction des matériaux.
L’invention a en outre pour objectif de proposer une telle solution qui présente un encombrement réduit.
Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l’invention qui a pour objet une machine de tri de pièces ferromagnétiques et non-ferromagnétiques, comprenant :
des moyens de convoyage des pièces à trier, et un dispositif magnétique positionné sous les moyens de convoyage, caractérisée en ce que la machine comprend des moyens de guidage des pièces coopérant avec les moyens de convoyage, lesdits moyens de guidage définissant au moins une première voie destinée à être empruntée par les pièces ferromagnétiques et une deuxième voie destinée à être empruntée par les pièces nonferromagnétiques, et en ce que le dispositif magnétique comprend :
un rouleau monté à pivotement sur un axe, et au moins une rangée de bobines électriques montée à l’intérieur du rouleau, le long de l’axe selon un profil hélicoïdal, les bobines formant un chemin magnétique lors de la rotation du rouleau pour séparer les pièces ferromagnétiques des pièces non-ferromagnétiques et diriger uniquement les pièces ferromagnétiques vers la première voie.
Le positionnement des bobines selon un profil hélicoïdal permet de créer un chemin magnétique, par courant de Foucault, dirigeant les pièces ferromagnétiques vers la première voie. Ainsi, à la rencontre du chemin magnétique, les pièces ferromagnétiques s’écartent de leur trajectoire initiale pour atteindre la première voie alors que les pièces non-ferromagnétiques gardent leur trajectoire initiale pour atteindre la deuxième voie.
Avantageusement, les moyens de convoyage comprennent un plateau vibrant, incliné par rapport à un plan de pose de la machine, sur lequel les pièces à trier sont destinées à glisser.
Le plateau vibrant permet de faire glisser les pièces à trier vers le dispositif magnétique.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens de guidage comprennent une paire de guides destinés à former une route pour diriger les pièces à trier vers le dispositif magnétique.
Les moyens de guidage permettent de canaliser le flux de pièces à trier en les dirigeant vers le dispositif magnétique.
De préférence, les moyens de guidage comprennent au moins un séparateur pour séparer physiquement la première voie de la seconde voie.
Le séparateur assure qu’une fois dans la première voie, les pièces ferromagnétiques ne puissent pas retourner avec les pièces non-ferromagnétiques.
Avantageusement, la machine comprend un carter à l’intérieur duquel sont logés les moyens de convoyage, les moyens de guidage et le dispositif magnétique.
Le carter permet de protéger les utilisateurs de toute interaction avec le dispositif magnétique, notamment le carter permet d’éviter que les boucles de ceinture, bijoux et tout autre vêtement ou accessoire ne soit attiré par le dispositif magnétique.
Selon un mode de réalisation avantageux, la machine comprend une trémie d’alimentation des moyens de convoyage en pièces à trier.
L’utilisateur de la machine peut ainsi déposer toutes ses pièces d’un seul coup dans la trémie, la trémie pouvant notamment limiter le débit de pièces atteignant les moyens de convoyage.
Selon un aspect particulier, la machine comprend au moins un casier de récupération apte à recevoir les pièces ferromagnétiques et au moins un casier de récupération apte à recevoir les pièces non-ferromagnétiques.
Ainsi, l’utilisateur peut récupérer distinctement les pièces ferromagnétiques et les pièces non-ferromagnétiques pour les ranger séparément.
Avantageusement, la machine comprend une interface homme machine pour commander les moyens de convoyage, les moyens de guidage et le dispositif magnétique.
Cette interface permet notamment à l’utilisateur de choisir entre plusieurs programmes de tri et de suivre en temps réel l’avancement du tri.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation préférentiel de l’invention, donné à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective de dessus d’une machine de tri de quincaillerie selon l’invention ;
la figure 2 est une vue en perspective de dessus d’une forme de réalisation de moyens de convoyage et d’un dispositif magnétique de la machine de tri de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue en perspective de dessus avec arrachement partiel du rouleau du dispositif magnétique de la figure 2, et la figure 4 est une vue schématique montrant des moyens de guidage de la machine de tri de la figure 1, selon une forme de réalisation.
Par convention, les termes « amont » et « aval », s’entendent selon le sens d’écoulement des pièces à trier sur les moyens de convoyage.
Tel que représentée sur la figure 1, une machine 1 de tri de pièces ferromagnétiques et non-ferromagnétiques selon l’invention comprend un carter 2 à l’intérieur duquel sont logés des moyens de convoyage 3 des pièces à trier, et un dispositif magnétique 4.
Les moyens de convoyage 3, illustrés en figure 2, comprennent un bâti 5 supportant un plateau vibrant 6.
Le bâti 5 comprend une paire de pieds 51 à une extrémité desquels est situé un cadre 52 sur lequel repose le plateau vibrant 6. Les pieds 51 comprennent également des semelles 53 situées à l’opposé du cadre 52 pour assurer la stabilité du bâti 5, et des supports 54 sur lesquels sont montés des cylindres 7.
Des moyens de vibration (non représentés) sont montés entre le cadre 52 et le plateau vibrant 6.Le plateau vibrant 6 présente une surface de glissement 61, opposée au bâti 5, et sur laquelle les pièces à trier sont aptes à glisser.
Le plateau vibrant 6 est en outre légèrement incliné vers l’aval, et par rapport à un plan de pose de la machine, de sorte à favoriser l’écoulement des pièces à trier par gravité.
Le dispositif magnétique 4 est positionné sous les moyens de convoyage 3, plus précisément entre les pieds 51 du bâti 5 et sous le plateau vibrant 6.
Le dispositif magnétique 4, particulièrement visible sur la figure 3, comprend : un rouleau creux 41 ;
un axe 42 autour duquel est monté à rotation le rouleau creux 41, et au moins une rangée de bobines électriques 43.
L’axe 42 est monté sur le bâti 5 entre les deux pieds 51.
Le rouleau creux 41 s’étend ainsi le long de l’axe 42, c’est-à-dire selon une direction perpendiculaire à la trajectoire des pièces à trier qui glissent sur le plateau vibrant 6.
Sur le bâti 5, le rouleau 41 repose sur les cylindres 7 pour être guidé en rotation.
L’un au moins des cylindres 7 est couplé à un moteur 8 qui l’entraîne en rotation. La rotation du cylindre 7 couplé au moteur 8 entraîne la rotation du rouleau 41 par friction.
Les bobines électriques 43 sont montées par paire sur un support 44 s’étendant à l’intérieur du rouleau 41 perpendiculairement à l’axe 42.
Dans le rouleau, les supports 44 sont disposés côte à côte le long de l’axe 42.
Deux supports 44 contigus sont décalés angulairement l’un par rapport à l’autre de sorte que le long de l’axe 42, les bobines décrivent une ellipse. Plus précisément, les bobines 43 étant montées par paires sur un support 44, le dispositif magnétique 4 comprend deux ellipses le long de l’axe 42.
Les deux ellipses du dispositif magnétique 4 forment alors deux chemins magnétiques dont le rôle sera décrit ci-après, l’un des chemins étant schématiquement représenté et référencé par la lettre C sur la figure 2.
Les supports 44 présentent un trou 45 traversé par l’axe 42 de sorte que la rotation du rouleau 41 entraîne les bobines 43 et leur support 44 respectif en rotation.
En outre, le dispositif magnétique 4 comprend des aimants permanents 46 montés sur le rouleau 41, à l’intérieur de celui-ci. Les aimants permanents 46 sont également montés selon un profil hélicoïdal dans le rouleau 41.
Avantageusement, et tel que cela est représenté sur la figure 3, chaque aimant 46 est positionné en regard d’un trou 45 d’un support 44. Ainsi, une droite passant par ledit aimant 46 et ledit trou 45, forme, avec une droite passant par deux bobines 43 portées par le support 44 et portant ledit trou 45, un angle sensiblement droit.
Les aimants 45 forment entre eux un troisième chemin magnétique, non illustré sur les figures.
Enfin, le dispositif magnétique 4 comprend des moyens d’alimentation électrique (non illustrés) pour alimenter électriquement les bobines 43.
La machine 1 comprend également des moyens de guidage 9 coopérant avec les moyens de convoyage 3.
Les moyens de guidage 9 comprennent une paire de guides 91 et au moins un séparateur 92 situé entre les deux guides 91.
Les guides 91 sont montés sur la surface de glissement 61 du plateau vibrant.
Le séparateur 92, monté entre les guides 91, délimite alors une première voie 10 destinée à être empruntée par les pièces ferromagnétiques et une deuxième voie 11 destinée à être empruntée par les pièces non-ferromagnétiques.
Bien entendu, d’autres séparateurs 92 pourraient être montés entre les guides 91 de sorte à former d’autres voies, pour réaliser un autre tri des pièces ferromagnétiques par exemple.
La combinaison du carter 2, de l’inclinaison du plateau vibrant 6 et des guides 91 permet de contenir les pièces à trier dans un environnement de travail déterminé. Cette contention des pièces à trier est accentuée par l’absence d’éjection des pièces hors du chemin magnétique. En effet, les pièces ferromagnétiques suivent le chemin magnétique pour être orientées vers la première voie.
La machine 1 comprend en outre :
une trémie d’alimentation 12 ;
une zone 13 de récupération des pièces triées ;
une zone 14 de récupération des pièces non triées ;
un distributeur de sachets 15 permettant à l’utilisateur de ranger ses pièces triées et non triées, et une interface de communication 16.
La trémie 12 est intégrée au carter 2 et forme un récipient dans lequel l’utilisateur dépose, en vrac, ses pièces à trier.
La zone 13 de récupération des pièces triées comprend au moins un casier de récupération 131 apte à recevoir les pièces ferromagnétiques et au moins un casier de récupération 132 apte à recevoir les pièces non-ferromagnétiques.
De préférence, la machine 1 comprend plusieurs casiers de récupération 131 de pièces ferromagnétiques, et plusieurs casiers de récupération 132 des pièces nonferromagnétiques.
L’interface de communication 16 se présente sous la forme d’un écran sur lequel l’utilisateur sélectionne un programme de tri de ses pièces.
A titre d’exemple, l’utilisateur peut notamment choisir entre :
un tri par matériaux, permettant de séparer les pièces à trier en un groupe ferromagnétique et en un groupe non-ferromagnétique, un tri au mieux, permettant de trier les pièces selon leur matériau à l’intérieur du groupe ferromagnétique, et un tri par référence dans lequel les pièces sont triées selon leur type.
Dans le cas du tri par référence, la machine intégrera favorablement des moyens optiques de détection 17 éventuellement couplés à des moyens de préhension ou d’éjection 18 pour séparer les pièces selon leur type (voir figure 1).
En fonctionnement, l’utilisateur dépose ses pièces à trier dans la trémie 12 puis sélectionne le programme de tri souhaité sur l’interface 16.
Au démarrage du programme, la trémie 12 libère les pièces à trier qui s’écoulent sur les moyens de convoyage 3 qui les entraîne en direction du dispositif magnétique 4 via les vibrations du plateau vibrant 6.
Le rouleau 41 est entraîné en rotation par le moteur 8, et les bobines sont parcourues par un courant électrique d’excitation de sorte à former les chemins magnétiques C.
Lors de la rotation du rouleau, le chemin magnétique C attire alors les pièces ferromagnétiques vers la première voie 11 tandis que les pièces nonferromagnétiques suivent leur trajectoire initiale vers la seconde voie.
Les pièces triées s’écoulent alors dans leur voie respective jusqu’à atteindre les casiers de récupération 131, 132.
Lorsque le tri est terminé, l’utilisateur, qui est averti par un message affiché sur l’interface, peut retirer les casiers 131, 132 de récupération et récupérer ses pièces triées pour les ranger dans les sachets du distributeur de sachets 15.
La machine 1 de tri de pièces ferromagnétiques et non-ferromagnétiques qui vient d’être décrite permet d’assurer un tri efficace des pièces tout en ayant un encombrement réduit.
En effet, la position légèrement inclinée du plateau vibrant 6 combinée aux vibrations, ainsi que les chemins magnétiques, permettent d’assurer le glissement des pièces à trier sur sa surface de glissement 61 sans pour autant nécessiter une 10 grande inclinaison du plateau vibrant 6, ce qui nuirait à la compacité de la machine 1.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Machine (1) de tri de pièces ferromagnétiques et non-ferromagnétiques, comprenant :
    des moyens de convoyage (3) des pièces à trier, et un dispositif magnétique (4) positionné sous les moyens de convoyage (3), caractérisée en ce que la machine (1) comprend des moyens de guidage (9) des pièces coopérant avec les moyens de convoyage (3), lesdits moyens de guidage (9) définissant au moins une première voie (10) destinée à être empruntée par les pièces ferromagnétiques et une deuxième voie (11) destinée à être empruntée par les pièces non-ferromagnétiques, et en ce que le dispositif magnétique (1) comprend :
    un rouleau (41) monté à pivotement sur un axe (42), et au moins une rangée de bobines électriques (43) montée à l’intérieur du rouleau (41), le long de l’axe (42) selon un profil hélicoïdal, les bobines (43) formant un chemin magnétique lors de la rotation du rouleau (41) pour séparer les pièces ferromagnétiques des pièces nonferromagnétiques et diriger uniquement les pièces ferromagnétiques vers la première voie (11).
  2. 2. Machine (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de convoyage (1) comprennent un plateau vibrant (1), incliné par rapport à un plan de pose de la machine (1), sur lequel les pièces à trier sont destinées à glisser.
  3. 3. Machine (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de guidage (9) comprennent une paire de guides (91) destinés à former une route pour diriger les pièces à trier vers le dispositif magnétique (4).
  4. 4. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de guidage (9) comprennent au moins un séparateur (92) pour séparer physiquement la première voie (10) de la seconde voie (11).
  5. 5. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend un carter (2) à l’intérieur duquel sont logés les moyens de convoyage (3), les moyens de guidage (9) et le dispositif magnétique (4).
  6. 6. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend une trémie d’alimentation (12) des moyens de convoyage (3) en pièces à trier.
  7. 7. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un casier de récupération (131) apte à recevoir les pièces ferromagnétiques et au moins un casier de récupération (132) apte à recevoir les pièces non-ferromagnétiques.
  8. 8. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend une interface (16) homme machine pour commander les moyens de convoyage (3), les moyens de guidage (9) et le dispositif magnétique (4).
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