Brevet FR2610786A1 — publié le 19880819

L'invention se rapporte à un dispositif de préhension de matériaux qui, tout en présentant une certaine cohésion, se prêtent a la pénétration d'un corps perforant. Le dispositif est plus particulièrement mais non exclusivement destiné à l'horticulture ou il permet notamment la prehension d'une motte de matériau tendre tel de la terre et de produits associés à celle-ci tels des jeunes plants et ce pour les déplanter ou les replanter. Dans ce domaine, il est en effet fréquent de deplanter des jeunes plants poussés dans des petites mottes de substrat logées dans des cellules, telles celles aménagees dans des plateaux alvéolaires contenant par exemple plusieurs centaines de ces cellules, pour les replanter dans des cellules qui, par exemple par la taille, sont identiques ou différentes des cellules d'origine. Généralement, les flancs des mottes ne sont pas accessibles. Aussi, classiquement on prévoit de saisir les mottes par le dessus. Pour y accéder, on connaît (FR-2.580.457) un extracteur formé de multiples poussoirs pénétrant chacun dans l'une des alvéoles par un trou prévu à cet effet au fond de chacune d'elles mais ce dispositif ne résoud pas le problème de leur saisie qui s'opère ensuite par le dessus géneral ament manuellement. En outre, il extrait sans distinction toutes les mottes du plateau. Or, toutes les mottes du plateau ne sont pas toujours à manipuler. Par exemple, afin d'augmenter le rendement des cellules, on procède aussi à l'enlèvement des mottes de substrat où aucun plant n'a pousse et, à l'endroit libere, on replace un jeune plant, ce qui ne necessite évidemment pas d'agir sur les autres plants du plateau dont ltextraction pourrait freiner la croissance. Pour améliorer le rythme de remplacement et/ou de deplacement des plants, plutôt que de procéder manuellement avec ou sans le dispositif précité, on utilise aujourd'hui des ensemble-s mécaniques automatises comprenant un dispositif de préhension associé à un mécanisme de transfert en divers points au dessus du plan de travail, sur lequel sont disposés les produits. On connait déjà un tel ensemble (FR-A-2.571.208) qui comprend, d'une part, le mecanisme de transfert avec ses organes moteur et de commande de son deplacement en translation et/ou normale au plan de travail, une platine et, d'autre part, associé à cette platine, le dispositif de préhension qui consiste alors en deux aiguilles dont les axes convergent vers le centre de la motte et qui, par un organe moteur, sont commandes chacune en translation au long de leur axe. Pour la préhension d'un produit en motte avec cet ensemble après avoir amene le dispositif de préhension à l'aplomb de la motte, il suffit de descendre la platine pour amener les aiguilles sensiblement au contact de la motte puis d'enfoncer les dites aiguilles dans cette dernière et après cela de relever le dispositif. Si ce dispositif donne de bons résultats pour des substrats à forte cohesion, il s'avère inapplicable à des substrats plus friables. De plus, compte tenu de l'inclinaison et du debattement des aiguilles de préhension, il est tres encombrant latéralement ce qui exclut de pouvoir juxtaposer plusieurs de ces dispositifs en vue de permettre la préhension simultanée d'un groupe de produits en mottes également juxtaposes. Un des resultats que vise à obtenir l'invention est un dispositif de prehension du type précité qui soit applicable au substrat moyennement friable et qui ait un faible encombrement. D'autres résultats de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre. A cet effet, ce dispositif de préhension objet de l'invention est notamment caractérisé en ce qu'il comprend un outil - d'une part, compose d'au moins deux enroulements coaxiaux globalement hélicordaux, à spires non jointives et de même sens, en fil au moins semi-rigide, ces enroulements ayant sensiblement une même enveloppe, compatible avec la taille de la motte de matériau à saisir et, d'autre part, a l'une de ses extrémités qui est associée à un élément qui, par un moyen moteur réversible, est commandé au moins en rotation autour de l'axe longitudinal des enroulements, tandis qu'à son autre extrémité, les extrémités des enroulements sont libres et situees globalement dans un même plan orthogonal à l'axe de rotation où elles forment les parties actives de l'outil. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui represente schematiquement - figure 1: une partie d'une installation horticole équipee d'un dispositif selon l'invention, - figure 2 : un dispositif d'assistance à l'extraction des plants, - figures 3 à 6 : le dispositif de préhension selon l'invention avec ses organes vus dans des phases differentes de son procédé d'utilisation, - figure 7 : vue en coupe longitudinale, une forme preferee de realisation du dispositif de préhension, - figures 8 et 9 : plusieurs dispositifs reliés entre eux. En se reportant au dessin, on voit un dispositif de préhension 1 de matériaux 2 qui, tout en presentant une certaine cohesion, se prêtent à la pénétration d'un corps perforant 3. De manière non limitative, le substrat 4 qui porte un plant 5 satisfait aux conditions ci-dessus enoncees. De manière également non limitative, le substrat 4 est représenté comme formant une motte 6 autour des racines d'un plant 5 mais il pourrait également constituer un lit commun à plusieurs plants 5 et on reviendra plus après sur ce point important. Classiquement, le dispositif de prehension 1 est, par un support associe à un mécanisme de transfert 8 qui peut être de tout type, pourvu qu'il permette d'amener le dispositif de prehension 1 sensiblement à l'aplomb de la motte 6 de substrat à prendre. Le mecanisme 8 n'est donc pas représenté en detail mais simplement symbolise. Dès que le dispositif de préhension est à l'aplomb de la motte 6 à prendre, il doit saisir la dite motte 6. Selon l'invention, ce dispositif de préhension comprend un outil 9 - d'une part, composé d'au moins deux enroulements 10 coaxiaux globalement helicoldaux, à spires non jointives et de même sens, en fil au moins semi-rigide, ces enroulements 10 ayant sensiblement une même enveloppe, compatible avec la taille de la motte 6 de matériau à saisir et, - d'autre part, à l'une 11 de ses extrémités qui est associée à un élément 12 qui, par un moyen moteur réversible, est commande au moins en rotation autour de l'axe longitudinal 13 des enroulements, tandis qu'à son autre extrémite 15, les extrémites 17 des enroulements 10 sont libres et situées globalement dans un même plan orthogonal à l'axe de rotation 13 ou elles forment les parties actives 16 de l'outil. De préférence les enroulements 10 sont cylindriques de révolution et de même diamètre mais il n'est pas exclu qu'ils aient une certaine conicité négative ou positive. Bien entendu, le mecanisme support 8 du dispositif 1 le présente dans une orientation telle que l'axe longitudinal 13 de l'outil 9 est approximativement normal à la surface superieure 18 de la motte 6 à saisir. Avantageusement, le support 7 par lequel le dispositif de préhension 1 est relié au mécanisme de transfert 8 comprend un moyen moteur réversible de déplacement en translation selon une direction globalement parallele à l'axe longitudinal 13 de l'outil 9. De maniere à équilibrer les efforts de pénétration de l'outil 9, les parties extrêmes 17 des fils qui constituent sa partie active 16 sont diametralement opposées. De préférence les extrémités 17 des fils d'enroulement 10 qui constituent la partie active 16 de l'outil 9 sont acerees mais en fait la forme de ces extrémités depend surtout de la matière à pénétrer et l'homme de l'art est à même de determiner leur forme. Dès que le dispositif de préhension est disposé à l'aplomb de la motte 6, il suffit de commander sa descente de manière à amener la partie active de l'outil 9 au contact de la surface supérieure 18 de la motte à saisir et au moins, des cet instant, d'entraîner en rotation cet outil en autorisant sa descente dans la motte. Dans une forme avantageuse de réalisation, les enroulements 10 sont purement hélicoldaux de même pas et de même sens. Lors de la descente de l'outil 9, tant dans sa trajectoire d'approche de la surface supérieure 18 de la motte 6 que, dans sa trajectoire de prehension de cette motte, le sens et la vitesse de rotation ainsi que la vitesse de translation sont choisis non seulement pour qu'au contact de la surface supérieure 18 de la motte 6, l'outil 9 adopte une trajectoire engageante mais également pour que, lors de sa trajectoire d'approche, il préserve les feuilles de plants 5 qui se trouvent sur son passage avant de pénétrer dans le substrat et qu'il le supporte. Notamment, les sens et vitesses de rotation et de translation de l'outil sont choisis de manière que les parties extrêmes des enroulements décrivent une trajectoire hélicoîdale de même pas et de même sens que celui des enroulements 10. Lorsque l'outil 9 est suffisamment engagé dans la motte 6, sa rotation est stoppée et le mouvement de translation de l'outil 9 est inversé de manière à obtenir le dégagement de la motte 6 de son support 19 tel un plateau alvéolaire 36. Il peut également se produire que les plants 5 à transplanter ne soient pas pousses dans des mottes isolées 6, mais dans un substrat sensiblement continu qui constitue un lit commun à plusieurs plants. Dans ce cas, il faut pouvoir isoler une motte 6 du substrat qui porte le plant à transplanter avant de le dégager du lit de plantation. Contrairement, aux dispositifs classiques de prehension connus dans ce domaine, l'invention permet cette isolation d'une motte 6 de substrat portant un plant 5. En d'autres termes, la prehension d'un plant ne nécessite pas de préparation. En effet, au lieu de stopper la rotation de l'outil 6 au terme de sa pénétration dans le substrat, seul le mouvement de translation peut être arrêté et on obtient alors un effet de sectionnement du substrat par rapprochement des spires des enroulements. Afin de situer l'effet de sectionnement, à la périphérie extérieure des enroulements, les fils qui les constituent ont avantageusement une section plus haute extérieurement qu'intérieurement mais pour travailler dans un matériau dont la cohésion est faible l'effet de sectionnement n'exige pas une section de cette nature. Ainsi, le maintien de la motte dans l'enroulement est préservé. De préférence, l'outil est dans ce cas préalablement engagé sur toute l'épaisseur du substrat. Plus généralement, le dit effet de sectionnement et/ou de tassement peut être obtenu au moment de l'engagement de l'outil dans le substrat et ce en lui imprimant une vitesse de translation et/ou de rotation differente de celle initialement souhaitée pour l'obtention d'une trajectoire hélicoidale de ses extrémités actives selon un pas identique à celui des enroulements. La motte 6 ainsi isolée peut être ensuite dégagée du substrat puis transferée comme cela a été expliqué plus haut. Pour déposer la motte 6 sur son nouveau support, il suffit de descendre l'outil pour amener la motte au contact du dit support puis de commander tant la rotation de l'outil 9 dans le sens inverse de celui ayant permis la préhension que sa translation dans le sens de sa remontée. En cas de culture en pleine terre, si cette terre est légère, le dispositif avec enroulements souples et indépendants fonctionne parfaitement. Si au contraire la terre est lourde et tasse, on prévoit des enroulements liés radialement par un tube mobile extérieur mais serré sur ceux-ci. Ce tube est en matériau élastique ferme, par exemple d'une dureté Shore de 50 au moins. Sa fonction est, sans rendre les enroulements complètement dépendants les uns des autres, de les maintenir ensemble radialement. Cela permet une pénétration plus sûre des parties actives dans la terre et une fatigue moins grande de celles-ci, sans pour autant, exclure, pour l'une d'elles, la possibilité d'un mouvement independant par rapport à l'autre. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend au moins un moyen 20 qui, par rapport à l'outil 9, immobilise en rotation la masse de matériau 2 cernée par les enroulements 10 du dit outil. Dans une forme de réalisation, le moyen d'arrêt en rotation 20 consiste en au moins une tige rigide disposee sensiblement parallèlement à l'une des génératrices internes des enroulements 10 et dont l'une (21) de ses extrémites 21, 22 est immobilisée au moins en rotation par rapport à l'outil tandis que son autre extrémite 22 descend au moins jusqu'au voisinage du plan des parties actives du dit outil 9 afin de venir au contact du materiau au plus tard en même temps que l'outil 9. Ce moyen d'arrêt en rotation 20 facilite grandement tant l'engagement que le degagement de l'outil dans les matériaux 2. L'arrêt en rotation peut être obtenu par frottement de l'extrémité du moyen 20 sur le matériau mais, de préférence, il s'obtient par ancrage résultant d'un enfoncement au moins partiel dans le matériau dès l'engagement de l'outil dans celui-ci. Avantageusement, le moyen d'arrêt en rotation comprend deux tiges parallèles et diamétralement opposees à l'intérieur des enroulements. Les extrémités de ces tiges convergent légèrement vers l'axe de l'outil et de préférence elles dépassent largement son extrémité active et ce d'une valeur par exemple sensiblement egale à l'épaisseur du matériau à prendre. Dans une forme avantageuse de réalisation, les tiges qui constituent le moyen d'arrêt en rotation sont mobiles en translation selon leur axe longitudinal et un moyen élastique 27 les sollicite dans leur position active. On peut aussi concevoir qu'elles servent dans des applications particulières si un mouvement lateral ou radial leur est communiqué (par les enroulements en phase de descente ou tout autre procédé) c'est à dire qu'elles permettent de couper, voire de sectionner une plante en vue de la cueillette de celle-ci, et cela notamment en complément d'un dispositif de rassemblement des feuilles. Selon une forme avantageuse de realisation, le dispositif de préhension 1 de l'invention comprend un moyen moteur réversible 14 qui, non seulement, commande la rotation de l'outil 9 autour de son axe longitudinal 13 mais également en combinaison avec cette rotation, la translation du dit outil 9 selon son axe 13 et ce en corrélation avec son sens de rotation de maniere à imprimer à ses parties actives 16 une trajectoire engageante lorsque ce dernier doit penétrer dans le matériau et inversement une trajectoire degageante lorsqu'il doit en être extrait. Dans un mode preféré de réalisation, le moyen moteur 14 comprend, solidaire du bâti du dispositif, un guide central 141 extérieurement filete et cooperant avec ce guide un écrou 12 qui, d'une part, porte l'outil 9 et, d'autre part, porte les moyens 121 coopérant avec un organe moteur réversible 142 d'entrainement en rotation et ce quelle que soit la position sur le guide fileté 141. Bien entendu, le guide fileté 141 comporte des butées qui délimitent la course de l'écrou 12. Suivant l'invention, le guide central 141 est tubulaire et le conduit 23 qu'il comprend, debouche au moins à son extrémité située en regard des produits à prendre. L'usage du conduit 23 du guide peut être très différent selon les problèmes souleves par les plants. On peut cependant lui prévoir les usages suivants - permettre par micro-caméra CCD matricielle ou par tout autre moyen, la visée de la plante à saisir par contraste avec le support et permettre éventuellement le centrage de l'outil par rapport à la cellule du logement ou même par rapport à l'axe de la plante elle-même ce qui parait plus Intéressant pour éviter son endommagement, - permettre d'alimenter la plante en produits agricoles, engrais, ou en produits de traitement des maladies et ce même pendant le transport de la motte par l'outil, - permettre, par succion au travers de cet orifice, de nettoyer la plante de la terre, de la poussière ou des insectes qui s'y trouveraient, - permettre l'extraction plus aisée du plant par aspiration de ses feuilles dans le conduit du guide, - permettre le logement d'un organe 30 de regroupement des feuilles et d'introduction de celles-ci dans le conduit. - permettre le logement de capteurs de toutes natures, en particulier des capteurs de proximité (capacitifs par exemple) et des capteurs optiques, qui peuvent s'y loger sans problème pour que la détection de la plante et de sa position par rapport à l'outil puisse se faire avant que le moyen de blocage en rotation 20 ne vienne en contact -avec la motte. Conformément à une forme de réalisation, le dispositif de prehension comprend un carter tubulaire 24 qui enveloppe l'outil et son moyen moteur 14. Bien entendu, le carter 24 comporte une ouverture 25 qui permet le passage de l'outil et notamment au niveau de cette ouverture, il comprend un manchon 26 qui porte d'éventuels moyens de nettoyage de spires (non representes). De maniere préférentielle, les tiges qui constituent le moyen d'arrêt en rotation de la motte cernee par l'outil sont logées et coulissent dans une rainure 27 réalisée dans l'épaisseur de la paroi tubulaire du guide fileté 141 de manière que ces tiges n'entravent pas ira rotation de l'écrou sur le dit guide. Suivant une forme de realisation, d'une part, le moyen d'arrêt en rotation de la motte cernée par l'outil comprend trois tiges uniformément réparties à l'intérieur de l'enroulement et, d'autre part, ces tiges sont, vers leur extrémite active, et plus précisément au delà du guide central 141, conformées et notamment courbées de manière à amener chacune une de leur génératrice sensiblement au contact des enroulements qui constituent l'outil de manière à assurer leur relatif centrage tant en rotation qu'en translation et ce, isolément ou en combinaison avec le manchon de guidage 26 precité qui, à cet effet, peut être eclipsable. On notera également qu'en plus de l'effet de cisaillement qui a ete décrit, l'outil permet d'obtenir un simple effet de tassement ou, au contraire, d'allégement. Notamment, l'action qu'oppose le matériau à la pénétration des tiges qui constituent le moyen d'arrêt en rotation, permet lorsqu'elle est combinee à la rotation de l'outil d'obtenir un relatif tassement de la motte de materiau qui a été cernée. Avantageusement, l'outil sera monté de maniere à pouvoir coulisser dans le carter 24 afin que celui-ci puisse isolément, par son engagement à force dans le substrat, être utilisé comme un instrument de decoupage d'une motte improductive. A cet effet, son extrémité inférieure est chanfreinée. Bien entendu, plusieurs dispositifs peuvent être assemblés entre eux, de préférence, par des organes permettant le réglage de leurs écartements tels des polygones déformables 31 afin d'adapter ces écartements à ceux des plants dans le lit de matériau ou dans les alvéoles des plateaux (figure 8). Dans une autre version, le dispositif peut être relié au mécanisme de transfert 8 par l'intermediare d'une tourelle 32 portant au moins un autre instrument 33 (figure 9). Dans tous les cas, dans son travail d'extraction, l'outil peut être assiste par un poussoir 34 agissant sous la motte, par exemple, en traversant l'orifice 35 que presente le fond du plateau 36 (figure 2). Les poussoirs 34 prévus sous chacune des mottes d'un groupe de plants peuvent classiquement agir ensemble ou avantageusement, être pourvus de moyens 37 assurant leur commande en translation indépendamment des autres, tels des électro-aimants ou micro-vérins à commande matricielle. Quant au moyen de motorisation 14 de l'outil, il peut s'agir d'un moteur à courant continu. On sait qu'il. est possible de maîtriser l'effort fourni par l'outil par l'analyse du couple produit par le moteur. L'intensite est en effet proportionnelle au couple moteur. L'analyse de cette donnée permet de limiter les efforts et de prevoir des procedures d'arrêt en cas d'incident. Comme ce type de moteur peut être servo-moteur, un asservissement de position angulaire de l'extrémité des enroulements est possible. Cela peut dans certains cas de développement anisotrope de plantes (il arrive que de jeunes plants possèdent deux feuilles seulement, diamétralement opposes) permettre d'eviter ces feuilles, lors de la penetràtion de l'outil ou des griffes, qui pourraient elles aussi, devenir orientables par le même procédé ou un procéde analogue, puisque leur développement est parfaitement indépendant des enroulements. Dans le cas courant, de simples capteurs doivent limiter la course de part et d'autre de celle-ci On peut aussi, dans ce cas, utiliser un moteur pas à pas, en boucle ouverte, en comptant simplement les tours ou les pas, ou bien en boucle fermee pour s'assurer de la position de l'extrémité des enroulements dans l'outil. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préhension de matériaux qui, tout en présentant une certaine cohésion se prêtent à la pénétration d'un corps perforant, lequel dispositif est notamment destiné à être porté par un ensemble mécanise comprenant un moyen de transfert et au moins un tel dispositif de préhension de produits en mottes de matériau tels des plants disposés dans les alvéoles d'un plateau ou sur un plan de travail, le moyen de transfert permettant le déplacement en translation au moins selon une direction parallèle au dit plan de travail, ce dispositif de préhension étant CARACTERISE en ce qu'il comprend un outil (9) - d'une part, composé d'au moins deux enroulements (10) coaxiaux globalement hélicoidaux, à spires non jointives et de même sens, en fil au moins semi-rigide, ces enroulements (10) ayant sensiblement une même enveloppe, compatible avec la taille de la motte (6) de matériau à saisir et, - d'autre part, à l'une (11) de ses extrémités qui est associée à un élément (12) qui, par un moyen moteur réversible, est commandé au moins en rotation autour de l'axe longitudinal (13) des enroulements, tandis qu'à son autre extrémité (15), les extrémités (17) des enroulements (10) sont libres et situées globalement dans un même plan orthogonal à l'axe de rotation (13) où elles forment les parties actives (16) de l'outil. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen (20) qui, par rapport à l'outil (9), immobilise en rotation la masse de matériau (2) cernée par les enroulements (10) du dit outil. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen moteur réversible (14) qui, non seulement, commande la rotation de l'outil (9) autour de son axe longitudinal (13) mais egalement en combinaison avec cette rotation, la translation du dit outil (9) selon son axe (13) et ce en corrélation avec son sens de rotation de manière à imprimer à ses parties actives (16) une trajectoire engageante lorsque ce dernier doit pénétrer dans le matériau et inversement une trajectoire dégageante lorsqu'il doit en être extrait. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le moyen moteur (14) comprend, solidaire du bati du dispositif, un guide central (141) extérieurement fileté et coopérant avec ce guide un écrou (12) qui, d'une part, porte l'outil (9) et, d'autre part, porte les moyens (121) coopérant avec un organe moteur réversible (142) d'entrainement en rotation et ce quelle que soit la position sur le guide fileté (141). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le guide central (141) est tubulaire et le conduit (23) qu'il comprend, débouche au moins à son extrémité située en regard des produits à prendre. 6. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen d'arrêt en rotation (20) consiste en au moins une tige rigide disposée sensiblement parallèlement à l'une des génératrices internes des enroulements (10) et dont l'une (21) de ses extrémités (21, 22) est immobilisée au moins en rotation par rapport à l'outil tandis que son autre extrémité (22) descend au moins jusqu'au voisinage du plan des parties actives du dit outil (9) afin de venir au contact du matériau au plus tard en même temps que l'outil (9). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les enroulements (10) sont purement hèlicoîdaux de même pas et de même sens. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les extrémites (17) des fils d'enroulement (10) qui constituent la partie active (16) de l'outil (9) sont acérées. 9. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les tiges qui constituent le moyen d'arrêt en rotation de la motte cernée par l'outil sont logées et coulissent dans une rainure (27) realisée dans l'épaisseur de la paroi tubulaire du guide fileté (141) de maniere que ces tiges n'entravent pas la rotation de l'écrou sur le dit guide. 10. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, de manière à équilibrer les efforts de pénétration de l'outil (9), les parties extrêmes (17) des fils qui constituent sa partie active (16) sont diamétralement opposées.