FR3085947A1 - Dispositif d'individualisation, d'orientation et de guidage d'objets en vrac - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) d'individualisation, d'orientation et de guidage d'objets en vrac comprenant au moins un organe d'alimentation (2) des objets en vrac, un organe d'individualisation (3) des objets, un organe d'orientation des objets individualisés, un organe de guidage (4) des objets individualisés en direction d'un organe de traitement (5) des objets individualisés, caractérisé en ce que l'organe de guidage (4) comprend au moins un organe d'accélération (6) des objets individualisés et un organe d'alignement (7) des objets individualisés selon une direction donnée, ledit organe d'alignement (7) étant courbe (72) et situé entre l'organe d'accélération (6) et l'organe de traitement (5) des objets.

Description

DISPOSITIF D’INDIVIDUALISATION, D’ORIENTATION ET DE GUIDAGE D’OBJETS EN VRAC

La présente invention concerne un dispositif d'individualisation, d’orientation et de guidage d’objets en vrac.

L’expression « objets en vrac >> désigne ici tout objet, quelles que soient sa forme, ses dimensions, sa constitution et/ou son utilisation. A titre d’exemples non limitatifs, on peut citer des récipients, des tiges ou barres, des vis, des bouchons, des capsules, des gélules, des légumes, des végétaux, des fruits, des crayons ou d’autres objets naturels ou manufacturés.

Selon les domaines techniques, ces objets se présentent à un moment donné en vrac. Cela se produit, par exemple, en fin de production, lors de leur collecte lorsqu’il s’agit d’objets destinés au recyclage ou bien encore lors de leur stockage ou de leur transport. Ces objets, pour la suite de leur utilisation et/ou fabrication, doivent être individualisés, orientés et guidés, par exemple en vue de leur comptage, d’une inspection visuelle, d’une prise d’échantillons, d’un traitement physico-chimique, d’un conditionnement, d’un tri ou pour tout autre besoin nécessitant un positionnement précis et individuel de chaque objet.

Lors de ce guidage et/ou de cette individualisation et/ou orientation, outre le fait que les objets concernés ne sont pas tous identiques, notamment dans le cas d’objets dits naturels non travaillés tels que des végétaux, des fruits ou des légumes, il est souvent nécessaire d’effectuer le guidage et/ou l’orientation de chaque objet individualisé, à une cadence relativement élevée, typiquement de plusieurs objets par seconde. Ainsi, on connaît de l’état de la technique des machines ou dispositifs permettant soit une orientation d’objets individualisés de formes et/ou de dimensions complexes et non uniformes, comme par exemple l’appareil décrit dans US-A-3 605 983 qui permet une orientation individuelle d’épis de maïs selon une même direction, par passage sur des convoyeurs à bande équipés de reliefs d’orientation de chaque épi.

On connaît également des dispositifs d’orientation et d’individualisation d’objets basés sur des tapis ou trémies vibrantes également nommées trémies secoueuses ou oscillantes. De manière générale, les dispositifs connus assurent une individualisation de l’objet mais sont peu précis en termes d’orientation et/ou de guidage, surtout à cadence élevée. De plus lorsqu’un guidage précis de chaque objet est nécessaire, les dispositifs connus sont inadaptés.

C’est dans ce contexte que le demandeur a développé un dispositif d’individualisation, d’orientation et de guidage d’objets en vrac, à même d’orienter et de guider avec précision tout type d’objets, notamment des objets de formes et/ou de dimensions hétérogènes, cela à des cadences élevées.

A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’individualisation, d’orientation et de guidage d’objets en vrac comprenant au moins un organe d’alimentation des objets en vrac, un organe d’individualisation des objets, un organe d’orientation des objets individualisés, un organe de guidage des objets individualisés en direction d’un organe de traitement des objets individualisés, caractérisé en ce que l’organe de guidage comprend au moins un organe d’accélération des objets individualisés et un organe d’alignement des objets individualisés selon une direction donnée, ledit organe d’alignement étant pourvu d’au moins une section courbe et situé entre l’organe d’accélération et l’organe de traitement des objets.

Ainsi, par la présence de l’organe d’accélération combiné à l’organe d’alignement courbe, on utilise au moins la force centrifuge pour guider et aligner, avec précision, les objets individualisés. Le guidage et l’alignement sont optimisés, cela indépendamment de la forme et/ou des dimensions de l’objet.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel dispositif peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:

- l’organe d’accélération comprend au moins un tapis mobile en translation configuré, en section transversale en V.

- Au moins les parois constitutives du V du tapis sont formées par des tapis mobiles en translation se déplaçant à la même vitesse.

- Au moins les parois constitutives du V du tapis sont formées par des tapis mobiles en translation se déplaçant à des vitesses différentes.

- L’organe d’alignement est une goulotte dont la section transversale est configurée en V.

- L’organe d’alignement est une goulotte dont la section transversale est configurée en U.

- L’organe d’individualisation des objets en vrac est une trémie dite vibrante, également nommée trémie oscillante ou secoueuse, configurée en entonnoir entre son entrée et sa sortie.

- La trémie est inclinée par rapport à l’horizontal et formée d’au moins deux sections à pente différente.

- La trémie est inclinée par rapport à l’horizontale et avec une pente constante.

L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de l’invention, donnée à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins suivants dans lesquels:

- La figure 1 est une vue de côté, simplifiée, d’un dispositif conforme à un mode de réalisation de l’invention, des éléments associés au dispositif étant schématiquement illustrés,

- la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1,

- la figure 3 est une vue en perspective, à une autre échelle, d’un dispositif conforme à un autre mode de réalisation de l’invention,

- la figure 4 est une vue en coupe, selon le plan IV-IV et à une autre échelle du dispositif de la figure 1, des éléments non présents à la figure étant ici illustrés,

- la figure 5 est une vue de côté, à plus grande échelle d’une partie du dispositif et

- la figure 6 est une vue en coupe, selon le plan VI-VI du dispositif de la figure 1.

Le dispositif 1 illustré à la figure 1 est un dispositif adapté à des objets longs, de formes et/ou de dimensions non uniformes et en un matériau naturel, périssable et présentant une fragilité aux chocs. A titre d’exemple non limitatif, ici les objets sont des végétaux tels que des épis de maïs. En variante il s’agit d’autres végétaux, par exemple des tubercules, des carottes, des courgettes, des aubergines, des noix, des graines ou autres. Dans tous les cas, un tel type d’objets a non seulement une hétérogénéité de forme et/ou de dimensions mais est également constitué d’un matériau sensible aux chocs et/ou conditions de traitement.

En d’autres termes, l’exemple illustré ici correspond à une utilisation d’un dispositif 1 conforme à l’invention présentant un maximum de contraintes du fait de la nature de l’objet. On conçoit aisément que le dispositif 1 est facilement adaptable à d’autre types d’objets, par exemple lorsque ces derniers sont des objets de formes et/ou de dimensions uniformes, connus et /ou contrôlés. Ainsi, la présente description concerne un mode de réalisation de l’invention dans lequel les difficultés d’orientation, d’individualisation et de guidage sont maximales, du fait de la géométrie des objets. En conséquence, on conçoit aisément qu’une telle solution est aisément applicable à des objets présentant des géométries moins complexes, de formes et/ou de dimensions uniformisées.

A droite, en regardant la figure 1, un entonnoir 2, schématiquement illustré, illustre un organe d’alimentation des objets en vrac. En variante, cet organe 2 est d’un autre type, par exemple une goulotte, un tapis d’alimentation ou autre. De même, plusieurs organes 2, de nature identique ou non, peuvent être prévus. Dans tous les cas, dans le ou les organe(s) 2, les objets sont en vrac, c’est-à-dire qu’ils ne sont ni orientés ni individualisés et qu’ils sont éventuellement en plusieurs couches superposées.

Les objets arrivent, ici par gravité, depuis l’organe d’alimentation 2 sur un organe d’individualisation des objets 3. A la figure 1, l’organe 3 est du type trémie, en l’espèce une trémie dite vibrante, avantageusement une trémie de secouage multi-pente. Une telle trémie est également nommée trémie oscillante ou secoueuse. Pour faciliter la lecture, le terme « vibrante » sera utilisé préférentiellement. Par la suite, on utilisera le terme trémie pour désigner l’organe d’individualisation. Il s’agit d’un organe dont l’entrée est plus large que la sortie et dans lequel circule un objet selon la définition retenue dans la présente description.

La trémie 3 est divisée en au moins deux segments, ici trois segments 30, 31, 32. L’inclinaison P30, P31, P32 des segments 30 à 32 par rapport à l’horizontale est croissante à partir de la zone de rencontre entre les organes 2 et 3. Typiquement, P30 est compris entre 0° et 30°, P31 entre 5° et 40° et P32 entre 10° et 90°.

Outre une pente variable entre les segments, chaque segment 30 à 32 comprend des parois, ici identiques, 300, 301,310, 311,320, 321 délimitant entre elles, en coopération avec le fond 302, 312, 322 de respectivement chaque segment 30 à 32 un volume d’individualisation des objets. Pour cela, les parois 300, 301, 310, 311, 320, 321 sont disposés angulairement par rapport aux fonds 302, 312, 322 des segments 30 à 32, faisant avec ces derniers un angle compris entre 10° et 90°, avantageusement voisin de 50°.

Comme cela ressort particulièrement à la figure 4, les parois 300, 301,310,311, 320, 321 sont, par paire, disposées angulairement. Selon un mode de réalisation, les parois 300, 301 ou 310, 311 ou 320, 321 d’une même paire sont réglables angulairement par rapport au fond 302, 312, 322 respectivement de chaque segments 30 à 32. En variante, chaque paroi 300, 301, 310, 311, 320, 321 est réglable angulairement par rapport au fond 302, 312, 322 et/ou par rapport à la verticale.

Une telle disposition permet de définir, sur toute la longueur de l’organe 3, un volume V en forme d’entonnoir dans lequel se déplacent les objets. Le fait que l’organe 3 soit incliné par rapport à l’horizontale facilite le déplacement, par gravité, des objets. Le fait d’avoir une pente non uniforme, en l’espèce croissante le long de l’organe 3 entre l’entrée du volume V formée par le segment 30 et sa sortie définie par le segment 32, permet, avec un débit d’entrée et de sortie dans l’organe 3 identique, d’accélérer le déplacement de chaque objet dans le volume V, donc de facto d’augmenter la distance séparant les objets et d’optimiser leurs individualisations. Par ailleurs, le fait que la trémie 3 est de type vibrante, participe à l’individualisation des objets.

En variante, illustrée à la figure 3, la pente de la trémie 3A est constante, que cette trémie 3A soit en un ou en plusieurs segments. Dans ce cas, l’individualisation des objets est obtenue essentiellement par les vibrations et la valeur de la pente, les débits d’entrée et de sortie étant plus faibles que dans le cas d’une trémie multi-pentes.

L’organe d’individualisation 3 peut, en variante, être réalisé par d’autres types de trémies, par exemple une trémie avec une pente faible ou nulle, le fond étant alors en lui-même mobile. Il s’agit par exemple d’un fond formé par au moins un tapis roulant, ou au moins une vis dite d’Archimède ou tout autre type de trémie connue en soi.

En sortie du segment 32, les objets sont globalement individualisés, même si la distance entre deux objets voisins n’est pas uniforme et constante. La configuration géométrique de l’organe 3 est adaptée pour induire une orientation optimale des objets. En d'autres termes, on oriente les objets entre les parois 300 à 321 de sorte que leur plus grande dimension soit sensiblement parallèle avec l’axe longitudinal A3 de la trémie

3. Ainsi, dans ce mode de réalisation les organes d’individualisation et d’orientation sont confondus.

Dans d’autres modes de réalisation non représentés, lorsque cela est nécessaire compte tenu de la configuration géométrique des objets et/ou du cahier des charges, l’orientation des objets est poursuivie en aval de la trémie 3, par exemple par une autre trémie non vibrante mais avec des parois parallèles.

Le dispositif 1 comprend, en aval de l’organe d’individualisation et d'orientation 3, un organe de guidage 4 des objets en direction d’un organe de traitement des objets 5. Ici, l’organe 5 est schématiquement illustré sous la forme d’un cylindre à base octogonale. En variante il a une autre forme et/ou il est composé de plusieurs éléments.

Un tel organe 5 est, par exemple, un appareil de comptage d’objets, de tri, de reconnaissance visuelle, de pesée ou autre. Dans l’exemple décrit ici, avec des épis de maïs, l’organe 5 est un appareil d’imagerie adapté à l’identification de caractéristiques morphologiques des épis de maïs.

Outre une vitesse de fonctionnement élevée et constante afin de traiter de grande quantité d’épis de maïs, l’organe 5 nécessite une position précise des épis lors de leurs passages dans l’organe 5. Ici encore, l’exemple retenu réunit des conditions de fonctionnement particulièrement contraignantes qui sont aisément respectées par le dispositif objet de l’invention.

L’organe de guidage 4, selon l’invention, comprend au moins deux parties distinctes, à savoir une première partie 6 située dans le prolongement de l’organe 3, avant la seconde partie 7 qui est en contact avec l’organe 5.

La première partie 6 est un organe d’accélération des objets individualisés lorsque ces derniers sortent du dernier segment 32 de l’organe 3, selon le sens de déplacement des objets représenté par la flèche F aux figures 1 et 2.

L’organe 6 est un organe d’accélération des objets jusqu’à une vitesse donnée et constante, les objets étant maintenus dans une position donnée, à savoir la position qu’ils ont en sortie du segment 32 de l’organe d’individualisation et d'orientation 3. En l’espèce, comme cela ressort notamment de la figure 2, l’organe 6 est un tapis avec des parois latérales 60, 61 positionnées angulairement par rapport à la verticale, au-dessus du fond 62 de l’organe 6. Ici, le fond 62 n’est pas plein mais défini par un espace libre entre les parois latérales 60, 61. En variante, le fond 62 est pourvu de découpes ou d’orifices. Dans un autre mode de réalisation, le fond est plein sans ouverture.

Un fond 62 ouvert au moins partiellement permet l’évacuation d’éventuels éléments indésirables présents sur l’organe 6, tout en étant adapté pour retenir les objets que l’on souhaite déplacer sur l’organe 6. En d'autres termes, en section transversale le tapis est configuré en V. Les parois 60, 61, et éventuellement le fond 62 lorsque ce dernier est plein avec ou sans orifices ou découpes, sont formés par des tapis mobiles en translation, à la même vitesse. En variante, les vitesses relatives des tapis mobiles constitutifs des parois 60, 61 et/ou du fond 62 sont différentes.

L’angle formé par les parois 60, 61 et le volume défini par les parois 60, 61 et le fond 62 sont adaptés, en termes de dimensions, pour assurer un maintien en une position donnée des objets lors de leurs déplacements sur le tapis 6, tout en respectant l’individualisation des objets. Un tel tapis 6 assure le déplacement des objets à des vitesses comprises entre 0,5 m/s et 4 m/s, avantageusement à une vitesse voisine de 2 m/s.

Dans un autre mode de réalisation non illustré, l’angle formé par les parois 60, 61 avec la verticale est réglable, typiquement compris entre 75° et 180°, avantageusement voisin de 90°. Une telle configuration permet, si besoin, de finaliser et/ou d’optimiser l’individualisation des objets. On conçoit aisément que le tapis 6 peut combiner des parois inclinées à angle variable individuellement ainsi que des vitesses de déplacements des tapis constitutifs des parois également variables individuellement.

La longueur du tapis 6 est adaptée à la vitesse et/ou au débit des objets à entrainer en translation. De même, en variante, l’organe 6 est d’un autre type, par exemple un tapis plat avec un guidage latéral ou autre.

En sortie du tapis 6, selon la flèche F, les objets individualisés et accélérés à la vitesse définie arrivent dans la seconde partie 7 de l’organe de guidage 4. La seconde partie 7 forme un organe d’alignement des objets. Ici, compte tenu de la disposition du tapis 6 par rapport à la partie 7, le mouvement des objets utilisent la force centrifuge et la gravité. Selon d’autres dispositions, le déplacement des objets se fait en combinant la force centrifuge avec, par exemple, une force électromagnétique, une dépression, un courant d’air ou autre.

La seconde partie 7 est formée par une goulotte ayant au moins une section courbe. La goulotte 7 est montée de manière réglable, au moins en hauteur, avantageusement également en translation par rapport au tapis 6, sur un châssis 8 supportant également le tapis 6, comme cela apparaît à la figure 5. Dans un autre mode de réalisation, la goulotte 7 est fixe, c’est le tapis 6 qui est mobile, de manière réglable, selon au moins une autre direction.

La goulotte 7 comprend, dans ce mode de réalisation, deux sections rectilignes 70, 71 reliées entre elles par une section courbe 72. La section 70 est positionnée en sortie du tapis 6, selon le sens F de déplacement des objets, au-dessus du tapis 6. Cette section 70 rectiligne est inclinée par rapport à la verticale d’un angle I70 compris entre 45° et 110°, avantageusement compris entre 75° et 85°, préférentiellement voisin de 80°.

En variante, la section 70 est, par exemple, télescopique afin d’avoir une longueur variable. Dans un autre mode de réalisation, la section r70 est supprimée, seule la section courbe 72 est présente en sortie du tapis 6.

ici, la partie 70 est reliée par son extrémité opposée à celle située au voisinage du tapis 6 à la section courbe 72. Le rayon R de courbure de cette section est compris entre 50 mm et 300 mm, avantageusement voisin de 110 mm. La section rectiligne 71 prolonge la section courbe 72. Elle a une longueur telle qu’elle pénètre dans l’appareil de traitement 5 des objets, par une ouverture 9 visible à la figure 2. La longueur de la section 71 présente dans l’appareil 5 est adaptée au type de traitement des objets. Pour cela, elle est télescopique. Dans tous les cas, elle est suffisante pour que l’objet, en sortie de cette section 71, soit aligné selon une direction donnée, par exemple selon un axe longitudinal central de l’appareil 5.

La section transversale de la goulotte 7, sur toutes ses sections 70 à 72, est configurée dans cet exemple en V. En variante non illustrée, la section transversale de la goulotte est en U. Ici, les parois 7A, 7B et les parois 7C, 7D constitutives respectivement des sections 70, 72 forment entre elles, pour chaque section 70, 72, un angle G compris typiquement entre 45° et 180°, avantageusement voisin de 90°. En d'autres termes, l’angle G est ici voisin de celui formé par les parois 60, 61 du tapis 6. De manière similaire, dans un mode de réalisation non illustré, les parois des sections 70 à 72 sont mobiles de sorte à faire varier la valeur de l’angle G entre les parois. Dans un autre mode de réalisation, l’angle du V formé la goulotte 7 et celui du V formé par le tapis 6 sont différents.

Grâce à l’organe de guidage 4, en particulier de l’organe d’alignement 7, on utilise la force centrifuge pour guider précisément les objets. Par la vitesse obtenue sur le tapis 6, l’objet arrive dans la goulotte courbe 7 avec une vitesse telle qu’il est centrifugé et se retrouve en appui sur le fond de cette dernière. La forme en V ou en U de la section transversale de la goulotte 7 permet de guider l’objet en maintenant son orientation initiale. L’objet poursuit son déplacement en translation, en maintenant son orientation, par la section rectiligne 71 jusque dans l’appareil de traitement 5. La vitesse d’entrée des objets dans la goulotte 7 doit être suffisante pour que la centrifugation soit optimale mais pas trop élevée pour que l’appareil de traitement 5 de l’objet puisse effectuer le traitement de manière efficace. Pour cette raison, une vitesse de déplacement de l’objet voisine de 2 m/s est préférée.

Des essais avec divers objets ont montrés que le poids et/ou la longueur et/ou le diamètre de l’objet, donc plus généralement ses caractéristiques géométriques et/ou dimensionnelles n’ont que peu d’effet sur le guidage des objets. En revanche, le frottement de l’objet sur la paroi interne de la goulotte 7 influence le guidage, par ralentissement de l’objet lors de son déplacement dans la goulotte 7. Pour cela, cette dernière est avantageusement réalisée en un matériau peu adhérent, avec une paroi interne lisse. Avantageusement, elle est métallique ou en PTFE (Polytétrafluoroéthylène).

Afin de limiter autant que possible les frottements, quel que soit le matériau constitutif de la goulotte 7, la différence de hauteur entre l’entrée de l’objet au niveau de la section 70 et sa sortie par la section 71 permet d’obtenir, par gravité, une augmentation de la vitesse de déplacement de l’objet dans la goulotte 7 qui compense, au moins en partie, les frottements de l’objet dans la goulotte 7. En d'autres termes, la vitesse de déplacement de l’objet dans la goulotte 7 est sensiblement constante.

Dans d’autres modes de réalisation, les frottements sont diminuer par d’autres moyens, par exemple par un champ électromagnétique lorsque l’objet est en métal ou par un courant d’air si le poids de l’objet le permet.

Dans d’autres modes de réalisation, la section transversale de la goulotte est en U à fond plat ou arrondi, selon l’objet à guider. De même, la goulotte peut être télescopique ou à longueur variable. Les sections de l’organe 7 peuvent être chacune en un matériau différent et/ou avec une configuration différente facilitant le déplacement, donc limitant les frottements.

En variante, plusieurs tapis 6, disposés angulairement sur un même plan ou disposés les uns au-dessus des autres alimentent au moins une goulotte 7. Dans un autre mode de réalisation, la goulotte est double, donc globalement en Y, chaque petite branche du Y, correspondant à une goulotte 7 telle que décrite ci-dessus.

En variante, la configuration de la section transversale de la ou de chaque goulotte peut varier selon la longueur.

Dans d’autres modes de réalisation, le dispositif peut comporter d’autres éléments, par exemple, des arroseurs, des aimants situés au-dessus du tapis 6 pour retirer des parties métalliques non désirées ou tout autres éléments connus en soi.

Un tel dispositif trouve son application autant dans une installation fixe que mobile, par exemple sur un véhicule automoteur ou un container.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. - Dispositif (1) d’individualisation, d’orientation et de guidage d’objets en vrac comprenant au moins un organe d’alimentation (2) des objets en vrac, un organe d’individualisation (3 ; 3A) des objets, un organe d’orientation des objets individualisés, un organe de guidage (4) des objets individualisés en direction d’un organe de traitement (5) des objets individualisés, caractérisé en ce que l’organe de guidage (4) comprend au moins un organe d’accélération (6) des objets individualisés et un organe d’alignement (7) des objets individualisés selon une direction donnée, ledit organe d’alignement (7) étant pourvu d’au moins une section courbe (72) et situé entre l’organe d’accélération (6) et l’organe de traitement (5) des objets.
2. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’organe d’accélération comprend au moins un tapis (6) mobile en translation configuré, en section transversale, en V.
3. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’au moins les parois (60, 61) constitutives du V du tapis (6) sont formées par des tapis mobiles en translation se déplaçant à la même vitesse.
4. 4. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’au moins les parois (60, 61) constitutives du V du tapis sont formées par des tapis mobiles en translation se déplaçant à des vitesses différentes.
5. 5. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’organe d’alignement est une goulotte (7) dont la section transversale est configurée en V.
6. 6. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’organe d’alignement (7) est une goulotte dont la section transversale est configurée en U.
7. 7. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’organe d’individualisation des objets en vrac est une trémie dite vibrante (3) également nommée oscillante ou secoueuse et configurée en entonnoir entre son entrée et sa sortie.
8. 8. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la trémie (3) est inclinée par rapport à l’horizontale et formée d’au moins deux sections (30, 31, 32) à pentes (P30, P31, P32) différentes.
9. 9. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la trémie (3A) est inclinée 5 par rapport à l’horizontale et avec une pente constante.