Brevet FR2598223A1 — publié le 19871106

Cette invention concerne un système de pesée automatique pour délivrer des quantités de produits dont le poids est mesuré de manière à maintenir à la fois le poids et le volume de chaque quantité délivrée, dans des domaines admissibles respectifs. Un exemple d'un tel type de système de pesée est décrit dans le brevet américain N' 4 548 286. Le système décrit dans cette publication antérieure était destiné à l'emballage de produits tels que des flocons de céréales (généralement désignés par le terme anglais de "cornflakes") ou de "chips" de pommes de terre, qui présentent de grandes variations de dimensions et de formes et, par 10 conséquent, de leur densité apparente ou de leur poids spécifique, de manière qu'à la fois le volume et le poids de chaque paquet soient situés dans des limites admissibles prédéterminées, respectives. Dans ce but, le sustème met en oeuvre un dispositif de pesée de combinaison qui comprend une pluralité de balances pour peser des fractions de produits délivrés respectivement, pour 15 engendrer des combinaisons de poids fractionnées et pour comparer les poids combinés à un poids cible prédéterminé afin de choisir une combinaison qui satisfait une condition de poids prédéterminée et, & commander le poids cible en fonction d'une densité moyenne des produits mesurée par un détecteur de densité apparente associé. Dans ce système la densité moyenne mesurée est comparée à une densité de seuil supérieure prédéterminée. Le poids cible (poids de consigne) est maintenu lorsque la densité mesurée est inférieure à la densité de seuil supérieure. - Cependant, lorsque la densité mesurée excède la densité de seuil supérieure, on corrige le poids cible en calculant une différence entre les 25 densités moyennes et le seuil et en ajoutant un produit de la différence et d'une valeur prédéterminée au poids cible. Dans le système mentionné ci-dessus, le poids cible est maintenu lorsque la densité moyenne est inférieure à la densité de seuil. Par conséquent, lorsque la densité apparente moyenne devient considérablement faible, c'est à dire 30 lorsque la dimension du produit devient très importante, il y a un risque de débordement du produit hors de son emballage. Bien que le brevet oité décrive également un système de conditionnement pour assurer la régulation du volume de chaque délivrance de produits, il ne permet pas d'éviter un tel débordement étant donné qu'il n'agit pas en réponse à la densité moyenne apparente. En conséquence, cette invention se propose d'apporter un système automatique de pesée perfectionné qui est conçu de manière à éviter les problèmes mentionnés ci-dessus résultant des débordements et en outre & maintenir le volume de chaque emballage à une valeur bien supérieure à un niveau admissible. Cette invention a donc pour objet un dispositif automatique de pesée pour délivrer des quantités de produits présentant des variations relativement importantes de densité apparente, chaque quantité ayant une valeur de poids égale ou proche d'un poids cible, ce dispositif comprenant des moyens pour peser lesdites quantités de produits, des moyens pour mesurer une densité apparente des 10 produits délivrés auxdits moyens de pesée et des moyens pour commander ledit poids cible en se basant sur la densité apparente mesurée, ce dispositif automatique de pesée étant caractérisé en ce que lesdits moyens de commande de poids cible comprennent: - des moyens pour calculer un rapport de la densité apparente mesurée à 15 une densité de référence; - des moyens pour multiplier ledit poids cible par le rapport calculé afin de fournir un poids cible corrigé, et - des moyens pour comparer ladite densité apparente mesurée à une densité de seuil inférieur prédéterminée et à ladite densité de référence, pour actionner 20 des moyens d'alarme lorsque ladite densité apparente mesurée est inférieure & ladite densité de seuil inférieur, afin de délivrer le poids cible non correct aux moyens de pesée lorsque la densité apparente mesurée est comprise entre -ladite densité de seuil inférieur et ladite densité de référence et pour délivrer ledit poids cible corrigé auxdits moyens de pesée lorsque ladite densité 25 apparente mesurée est supérieure à la densité de référence. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins - La figure I est une vue schématique représentant un mode de réalisation 30 d'une machine de pesée de combinaison associée à un exemple de réalisation du dispositif de mesure de densité selon cette invention; - La figure 2 est une vue schématique en élévation latérale et en coupe représentant une structure mécanique du dispositif de mesure de densité illustré par la figure 1; - La figure 3 est une vue partielle en plan et en coupe selon III-III de la figure 2; - La figure 4 est une vue partielle en plan et en coupe selon IV-IV de la figure 2; - La -figure 5 est une vue partielle en plan et en coupe selon V-V de la figure 2; - La figure 6 est une vue en plan représentant la configuration de rails de guidage du dispositif de la figure 2 et - La figure 7 est une vue schématique par blocs illustrant un arrangement de circuits d'un système de commande de poids cible auquel le dispositif de mesure de densité objet de l'invention est efficacement applicable. Sur toutes les figures des dessins on a utilisé les mênes références pour désigner des composants identiques ou similaires. En se référant à la figure 1, on voit qu'un dispositif de mesure de densité apparente 4 est muni d'une trémie 2 pour maintenir un lot de produits devant être pesé et d'un transporteur à vibrations classique 6 entrainé par un 15 système vibrant approprie 8, de manière à transporter les produits de la trémie 2 au dispositif 4. Le dispositif 4 a pour fonction d'échantillonner un volume spécifique connu de produits provenant du convoyeur 6 et de le peser afin de délivrer le poids mesuré à une unité de commande de poids cible 10 qui sera décrite ci-après. Une machine de pesée de combinaisons classique ou balance de combinaison 12 est disposée au dessous du dispositif de mesure de densité apparente 4 pour recevoir les produits déchargés du dispositif. 4. La balance de combinaison 12 comprend un système d'alimentation par dispersion 14, pour recevoir les produits provenant du dispositif 4, pour les disperser radialement et finalement pour les 25- distribuer vers une pluralité de goulottes de transporteur radiales 16. De façon bien connue dans cette technique, le système d'alimentation par dispersion 14 et les goulottes de transporteur 16 sont entrainés en vibrations par des moyens connus, non représentés, de manière à délivrer un quantité sélectionnée de produits à chacune des trémies réceptrices sous jacentes 18. Chaque trémie 30 réceptrice 18 retient temporairement la quantité de produits et elle le fait tomber dans une trémie de pesée sous Jacente 20 en réponse à un signal de commande. Les produits contenus dans chaque trémie 20 sont pesés par des balances associées 21 qui délivrent le poids associé à une unité arithmétique de combinaison 22. Cette unité 22 effectue une opération de sélection de combinaison 35 avec les poids mesurés par les balances respectives 21 et un poids cible délivr& par l'unité de commande de poids cible 10 et elle décharge les produits des les trémies de pesée sélectionnées 20 dans une goulotte de recueil 24 pour/délivrer à une étape suivante telle qu'une étape d'emballage. On ne décrira pas davantage la machine et le procédé de pesée de combinaison étant donné qu'ils sont bien connus et qu'ils ne concernent pas directement l'invention. On se réfère maintenant aux figures 2 à 6 qui illustrent un mode de réalisation préféré du dispositif de mesure de densité apparente 4. Comme on le voit sur la figure 2, l'extrémité de sortie du transporteur à vibrations 6 s'étend dans la partie inférieure du dispositif 4 et elle est divisée en une surface supérieure 7 et une surface inférieure 9. Comme on le voit sur la figure 10 3, la surface inférieure 9 s'élargit vers l'avant et la largeur de sa partie d'embase n'occupe qu'une partie de la largeur totale du transporteur 6, de manière qu'une partie des produits convoyés par le transporteur 6 arrive sur la surface supérieure 7 et que l'autre partie descend sur la surface inférieure 9. Les produits tombent des surfaces supérieure 7 et inférieure 9 sur une 15 goulotte de fond 11 du dispositif 4, pour être délivrés à la machine de combinaison sous-jacente 12 (figure 1). Une auge d'échantillonnage 25 est disposée immédiatement en dessous de l'extrémité antérieure de la surface supérieure 7 du transporteur 6 et elle présente une largeur inférieure à celle de l'extrémité antérieure de la surface 20 supérieure 7, pour échantillonner une partie de produits tombant à partir de cette extrémité, comme on le voit sur la figure 3. Comme on l'a représenté par une flèche sur la figure 3, l'auge d'échantillonnage 25 est entraînée en rotation autour d'un arbre rotatif 28 d'un mécanisme d'entraînement 26 et elle reçoit les produits pendant leur passage sous l'extrémité antérieure de la surface 25 supérieure 7. Bien que le débit des produits sur le transporteur 6 soit déterminé par les exigences de la machine de pesée- de combinaison associée, il doit être suffisant pour provoquer un débordement de l'auge 25 afin que le volume des produits échantilloné par l'auge 25 soit déterminé par l'angle de glissement inhérent au produit instantané. Par conséquent, les dimensions de l'auge et la 30 vitesse de rotation doivent être choisies de façon appropriée. Comme on le voit également sur la figure 5, l'arbre de rotation 28 est couplé à un pilier de suspension d'auge 32 par l'intermédiaire d'un mécanisme de bifilettes de couplage parallèles 30 et l'auge 25 est couplée à un pilier 32 par l'intermédiaire de deux paires de plaques de couplage 34 et 36, comme on peut 35 également le voir sur la figure 4. Comme illustré par cette figure, les plaques de couplage 36 fixées au pilier 32 comportent des fentes incurvées 37 et les plaques de couplage 34 fixées à l'auge 25 comportent des broches de guidage 38 logées dans les fentes 37 pour permettre une modification, sur demande, de l'inclinaison de l'auge 25. Comme on le voit sur la figure 2, les parois latérales de l'auge d'échantillonnage 25 sont de forme triangulaire et cette 5 forme ainsi que l'inclinaison variable de l'auge 25 permet de faire varier le contenu volumétrique de cette auge 25. L'arbre rotatif 28 est entraîné en rotation continue par un moteur 40, par l'intermédiaire de pignons 22 et 44 et deux plaques de came 46 et 47 sont fixées à cette arbre 28 pour actionner des micro-commutateurs 49 et 50, 10 respectivement. Le rôle de ces cames et des micro-commutateurs sera décrit ciaprès. Comme on le voit sur la figure 6, quatre rails 52, 54, 56 et 58, en forme d'arcs circulaires sont disposés coaxialement à l'arbre de rotation 28. Le rail 52 est disposé immédiatement au-dessus de l'extrémité antérieure de la surface 15 supérieure 7 du transporteur comme on l'a représenté en traits mixtes sur la figure 6. Comme on le voit sur la figure 2, ce rail 52 présente une épaisseur relativement importante et il est fixé sur un élément mobile 53, qui est supporté à l'aide de ressorts à lame 60 et 62, par un support 66. L'élément 53 et le rail 52 peuvent être soumis à des vibrations à l'aide d'un électro-aimant 64 excité 20 par une source de courant alternatif. Les autres rails 54, 56 et 58 sont relativement minces. Le rail 56 est supporté par une cellule de charge 68 alors que les rails 54 et 58 sont fixés directement sur l'embase de la machine. Un galet 70 est fixé sur le pilier de suspension 32 de manière à rouler sur les rails 52, 54, 56 et 58. Par conséquent, la cellule de charge 68 est 25 soumise au poids total du pilier de suspension 32 de l'auge d'échantillonnage 25 et similaire, pour détecter le poids des produits dans l'auge 25. Un autre galet 72 est supporté par un arbre pouvant pivoter en 74 sur le pilier de suspension 32 et il est sollicité vers la surface inférieure du rail 52 par un ressort 76, comme représenté sur la figure 2. Par conséquent, le pilier de suspension 32 et 30 l'auge d'échantillonnage 25 sont fixés verticalement par rapport à l'élément vibrant 53, de manière à vibrer avec ce dernier, pendant que le galet 70 roule sur le rail 52. Cependant, lorsque le galet 52 est sur les autres rails, le galet inférieur 72 est maintenu écarté des rails à l'aide d'une butée 78, comme représenté en traits interrompus sur la figure 2. L'auge d'échantillonnage 25 possède une porte 80 pour obturer son ouverture inférieure en position normale. La porte 80 est articulée à l'aide d'une tige de liaison 82, sur un levier 84 muni d'un petit galet 86 pivotant' à son extrémité la plus éloignée. Un autre rail incurvé 88 est disposé coaxialement aux rails 52 à 58 mentionnés ci-dessus, comme représenté sur la figure 6, afin de repousser le galet 86 pour ouvrir la porte 80, comme représenté en traits interrompus, pour décharger le contenu de l'auge 25. Comme décrit ci-dessus, l'auge d'échantillonnage 25 est entraînée en rotation sous la surface supérieure 7 du transporteur 6, comme représenté par la flèche sur la figure 3. La plaque de câme 46 mentionnée ci-dessus est conformée et disposée de manière à actionner le micro-commutateur associé 49, de la 10 position A à la position B de l'auge 25, de façon que l'électro-aimant 64 soit excité pour appliquer une vibration verticale à l'auge 25, pendant cet intervalle de temps. Après l'arrêt des vibrations, les produits sont encore délivrés à l'auge 25 Jusqu'à ce qu'ils débordent de ce dernier. Par ailleurs, une autre plaque de came 47 est conformée et disposée de façon à actionner le micro15 commutateur 50, lorsque le galet 70 passe un point pour lequel le signal de poids de la cellule de charge 68 devient stable. Le commutateur 50 sert à transmettre le signal de poids à l'unité de commande de poids cible 10. Comme décrit ci-dessus, l'auge d'échantillonnage 25dudispositif selon l'invention, est remplie de produits de façon aussi uniforme que possible, à 20 l'aide de vibrations et finalement les produits débordent pour former un angle de glissement. On a découvert que ce procédé peut réduire de façon substantielle les variations de mesure. L'opération d'échantillonnage peut être réalisée périodiquement ou sur demande. Le micro-commutateur 50 peut être interverrouillé avec le transporteur 6, afin d'empêcher une délivrance du signal de poids 25 lorsqu'aucun produit n'est délivré à l'auge 25. Sur la figure 7, on a représenté un arrangement préféré de circuit de l'unité de commande de poids cible. Le signal de poids provenant de la cellule de charge 68 (figure 2) est rendu numérique par un convertisseur analogique/ numérique (A/D) 100 et il est appliqué à un soustracteur 102. Ce soustracteur 102 30 reçoit également un signal numérique de tare provenant d'un registre de tare 101, ce signal correspondant à la charge qui est appliquée à la cellule de charge 68, lorsque l'auge d'échantillonnage 25 est vide, et le soustracteur 102 soustrait ce signal du signal de poids provenant du convertisseur A/D 100 afin de délivrer un signal de sortie, indiquant le poids des produits dans l'auge 25, à 35 un diviseur 104. Un registre de volume de référence 103 est préalablement chargé à l'aide d'une valeur de volume prédéterminée, qui correspond & un volume moyen de produits remplissant l'auge d'échantillonnage 25. Le diviseur 104 divise le signal de poids d'entrée par un signal de volume de référence provenant du 5 registre 103 pour délivrer un signal de densité apparente. Si l'on adopte un volume unitaire comme volume de référence, on peut utiliser le signal de sortie du soustracteur 102 comme signal de densité apparente. Le signal de densité apparente est appliqué à un circuit de calcul de moyenne 106. Le circuit 106 est conçu de manière à toujours stocker un nombre N 10 de signaux de densité d'entrée, -en éliminant le signal le plus ancien dès réception d'un nouveau signal et en effectuant la moyenne par N des signaux stockés, N étant préétabli dans un registre N, 107 ce qui fournit un signal de densité moyenne pour la commande de la valeur cible. Les raisons pour lesquelles on utilise une telle densité moyenne au lieu de la densité courante fournie par 15 le diviseur 104 dans ce but, est que l'on veut empêcher une réponse excessive du système de commande. Par conséquent, ce procédé de calcul de moyenne peut être omis dans certaines circonstances. Le signal de densité moyenne 106 est appliqué àA un comparateur 108 et ii est comparé à une densité de seuil inférieur admissible qui est préétablie dans 20 un registre de-densité de seuil inférieur 110. La densité de seuil inférieur est déterminée en prenant en considération le volume des produits pouvant être. emballé dans un conteneur spécifié, sans débordement et du plus faible volume de produitsqui doit être emballé dans le conteneur. Le comparateur 108 est conçu et réalisé de façon à fournir un signal à un dispositif d'alarme approprié (non 25 représenté) pour actionner ce dernier lorsque la densité moyenne est inférieure à la densité de seuil inférieur, ce qui informe l'opérateur d'un débordement possible des produits hors des emballages. Le signal de densité moyenne provenant du circuit de calcul de moyenne 106 est également appliqué à un autre comparateur 112 et il est comparé à une 30 densité nominale qui est préétablie dans un registre de densité nominale 114. La densité nominale est déterminée à partir du poids normal et du volume des produits, de préférence conditionnés dans chaque emballage. Le comparateur 112 est conçu et réalisé de manière à délivrer un signal de commutation à un commutateur de mise en service 116 de manière & faire tourner son bras mobile 35 vers le bas, en regardant le dessin, lorsque la densité moyenne est supérieure à la densité nominale. Par conséquent, lorsque la densité moyenne n'est pas plus grande que la dens#té nominale, un poids cible prédéterminé établi dans un registre de poids cible 118 est appliqué par le commutateur 116 à l'unité arithmétique de combinaison 22 (figure 1) pour une sélection de combinaison. Par conséquent, le poids cible pour l'unité 22 demeure inchangé et la machine de 5 pesée de combinaison poursuit son fonctionnement tant que la densité moyenne courante se situe entre le seuil inférieur préétabli et la valeur nominale. La densité moyenne est en outre appliquée à un autre diviseur 120 qui divise la densité moyenne par la densité nominale provenant du registre 114 afin de fournir un coefficient de correction à un multiplicateur 122. Le 10 multiplicateur 122 multiplie le poids cible provenant du registre de poids cible 118 par le coefficient de correction, pour fournir un poids cible corrigé. En d'autres termes, le-poids cible est augmenté lorsqu'augmente la densité moyenne, lorsque la densité moyenne est supérieure à la densité nominale et indique une diminution du volume d'emballage indépendamment du poids acceptable. Dans ce cas, 15 le commutateur 116 est actionné par le signal de commutation provenant du comparateur 112, de la manière décrite ci-dessus, de façon à appliquer le poids cible augmenté corrigé à la machine de pesée de combinaison, ce qui augmente le poids et, par conséquent, le volume de chaque paquet. Le signal de densité moyenne peut être délivré & un broyeur (non 20 représenté) afin d'en commander la vitesse de broyage et, par conséquent, de régler la densité apparente. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ou de mise en oeuvre décrits et/ou représentés mais qutelle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1- Dispositif automatique de pesée pour délivrer des quantités de produits présentant des variations relativement importantes de densité apparente, chaque quantité ayant une valeur de poids égale ou proche d'un poids cible, ce dispositif comprenant des moyens pour peser lesdites quantités de produits, des 5 moyens pour mesurer une densité apparente des produits délivrés auxdits moyens de pesée et des moyens pour commander ledit poids cible en se basant sur la densité apparente mesurée, ce dispositif automatique de pesée étant caractérisé en ce que lesdits moyens de commande de poids cible (10) comprennent: - des moyens (120) pour calculer un rapport de la densité apparente 10 mesurée à une densité de référence; - des moyens (122) pour multiplier ledit poids cible par le rapport calculé afin de fournir un poids cible corrigé, et - des moyens (108) pour comparer ladite densité apparente mesurée à une densité de seuii inférieur prédéterminée et à ladite densité de référence, pour 15 actionner des moyens d'alarme lorsque ladite densité apparente mesurée est inférieure à ladite. densité de seuil inférieur, afin de délivrer le poids cible non correct aux moyens de pesée lorsque la densité apparente mesurée est comprise entre ladite densité de seuil inférieur et ladite densité de référence et pour délivrer ledit poids cible corrigé auxdits moyens de pesée lorsque ladite densité 20 apparente mesurée est supérieure à la densité de référence. 2- Dispositif de pesée selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de densité apparente (104) comportent des moyens (106) pour échantillonner et peser un volume prédéterminé desdits produits avant leur alimentation vers les moyens de pesée. 3- Dispositif de pesée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour broyer lesdits produits en fonction de ladite densité apparente mesurée avant que lesdits produits soient délivrés aux moyens de pesée. 4- Procédé de pesée automatique pour délivrer des quantités de produits qui présentent des variations relativement importantes de densité apparente, 30 chaque quantité ayant une valeur de poids qui est égale ou proche d'un poids cible, ce procédé consistant à mesurer une densité apparente dudit produit et à commander ledit poids cible en se basant sur ladite densité apparente mesurée et étant caractérisé en ce que l'étape de commande de poids cible comprend les sous étapes qui consistent à: calculer un rapport de la densité apparente mesurée à une densité de référence; - multiplier ledit poids cible par ledit rapport calculé de manière à obtenir un poids cible corrigé et, - comparer ladite densité apparente mesurée à une densité de seuil inférieur prédéterminéeet à ladite densité de référence, afin de déclencher une alarme lorsque ladite densité apparente mesurée est inférieure à ladite densité 10 de seuil inférieur et à peser les produits en fonction du poids cible incorrect lorsque la densité apparente mesurée est comprise entre ladite densité de seuil inférieur et ladite densité de référence et, en fonction du poids cible corrigé lorsque ladite densité apparente mesurée est supérieure à ladite densité de référence. 5- Procédé de pesée selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de mesure de densité apparente est exécutée en réalisant un échantillonnage et une pesée d'un volume prédéterminé de produits, avant de délivrer les produits au dispositif de pesée. 6- Procédé de pesée selon la revendication 4, caractérisé en ce que les 20 produits délivrés au dispositif de pesée sont broyés en fonction de ladite densité apparente mesurée.