Brevet FR2664463A1 — publié le 19920117

APPAREIL RECOLTEUR DE FRUITS La présente invention a trait à un appareil pour récolter, en particulier, des fruits sur des arbres, cet appareil étant sélectif, portatif et autonome. Tous les fruits provenant d'arbres, de buissons ou de plantes, tels que des fruits séchés, des olives, des baies, du café, du raisin, et ainsi de suite, entrent dans le champ d'application de cet appareil de récolte. CARACTERISTIQUES COMPARATIVES DES PROCEDURES CONVENTIONNELLES DEJA CONNUES Par percussion : les fruits tombent des plantes quand les branches qui les portent sont cognées, ou au moyen de divers objets tels que des roseaux, des bâtons, etc. Par impulsion : les fruits sont saisis sur la plante par la main de l'homme, au moyen de râteaux, de peignes ou autres outils. Par coupure : les fruits sont détachés de la plante par l'action d'un élément muni d'une lame, ciseaux, cisailles, scies, etc. Par secouage : dans ce cas, les fruits tombent par l'effet de l'action manuelle de secouage de la plante par un opérateur. Méthode artisanale : elle exige beaucoup de main d'oeuvre, ce qui accroit considérablement le coût de production des fruits faisant l'objet de la récolte. Elle provoque de graves dommages aux branches et aux bourgeons, en endommageant les arbres et en diminuant largement la récolte de Pannée suivante. Du fait du grand nombre de blessures subies par les plantes, plusieurs maladies sont transmises par l'action d'insectes, de parasites divers et de champignons, etc. Les conditions de travail sont déplorables, de telle sorte que le rendement diminue à cause de la fatigue et de la monotonie du travail. Chaque tige tombée doit être replantée ou régénérée, ce qui entraîne des dépenses pour l'achat d'engrais et de produits phytosanitaires, pour la main d'oeuvre et pour l'outillage mécanique, etc. Méthode motorisée : il existe quelques appareils destinés à cueillir les fruits. Ces appareils ont comme caractéristiques communes leurs grandes dimensions et leur poids, ce qui exige de les remorquer au moyen d'un tracteur ou autre véhicule similaire d'autres appareils représentent au contraire l'application mécanique minimale au travail exécuté par des personnes, mais ils souffrent d'une technologie démodée et les résultats obtenus avec leur application sont plutôt déficients. Méthode par vibration mécanique : l'achat et l'entretien de ce matériel nécessitent un investissement important, et du fait qu'il n'a qu'une brève période d'utilisation, on peut considérer qu'il n'est pas possible d'en amortir le coût dans la plupart des exploitations agricoles. L'objectif principal de cette méthode par vibration mécanique repose sur le fait que la vibration est appliquée directement au tronc ou aux branches maitresses, ce qui fait que la vibration diminue proportionnellement à son éloignement de sa source de puissance. I1 en résulte qu'une grande partie de la puissance déployée est perdue et ne produit aucun effet. Bien plus, cette méthode n'est pas applicable aux fruits précoces ou aux arbres précoces, à cause des traumatismes infligés à l'écorce des arbres ou arbustes. Son maniement complexe sur des terrains inégaux, sur des plantations denses, ou quand le sol est mou, rend cette méthode très difficile et compliquée à pratiquer. Pour faire fonctionner ce type de matériel, il faut plusieurs personnes pour compléter le travail manuellement pour faire tomber un plus grand pourcentage de fruits. En regard des résultats obtenus par cette méthode, elle prend beaucoup de temps, et les ' coûts de fonctionnement et de réparations éventuelles sont très élevés. A cause du fait qu'il s'agit d'un système de récolte très compliqué, il n'est possible de faire qu'une seule passe au cours de laquelle on cherche à faire tomber tous les fruits, ce qui affecte directement la qualité organoleptique du produit final. Sur des terrains ayant des couches sous-jacentes de cultures rares, ce système a même pour effet de déraciner les arbres. La présente invention a pour but de proposer un appareil autonome, sélectif, individuel et portatif, capable de produire des vibrations multidirectionnelles dont le résultat est la chute de fruits. L'invention a pour objet un appareil récolteur de fruits portatif, sélectif, autonome et individuel, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de convertir un mouvement oscillant alternatif de faible amplitude et de fréquence élevée en un mouvement vibratoire multidirectionnel transmis à une perche flexible destinée à venir au contact des branches des végétaux afin de secouer celles-ci, ce mouvement vibratoire étant produit en effectuant des oscillations optimales comprises entre 200 et 14000 périodes par minute, avec une amplitude de 25 à 120 mm, ces deux grandeurs pouvant être adaptées au type de fruits et de végétaux auquel il s'applique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la perche est reliée à un crochet destiné à constituer un élément de liaison entre la machine et le végétal, la perche et le crochet constituant ensemble un élément flexible apte à produire une action vibratoire efficace à partir d'une longueur d'onde appropriée; - la perche est formée de matériaux simples ou composites de mélanges naturels ou synthétiques en utilisant des matériaux tels que - des matériaux naturels : bois, bambou ou autre matériaux d'origine végétale, simples ou agglomérés - des matériaux synthétiques - des matériaux à base d'alliages métalliques ou non des plastiques, de matériaux thermoplastiques et leurs dérivés - des matériaux régénérés - des matériaux obtenus par fusion ou frittage - des matériaux céramiques et graphitiques - des matériaux composites (fibre + résine) ; fibres de verre, fibres de carbone, fibres de bore, fibres de boro-silicium, fibres céramiques, fibres de carbure de silicium, fibres de quartz, fibres d'alumine, fibres d'arylamines et leur diverses combinaisons, Kevlar - résines ; polyester, époxy, phénol, mélanines, silicones ou polyamides; - le matériau dont est faite l'embrasure permet des températures de fonctionnement supérieures à 150. C de manière à permettre à l'arbre d'entraînement de l'appareil de fonctionner avec frottement, sans avoir besoin de paliers ou de bagues, le matériau étant lui-même, ensemble avec des canaux usinés dans son intérieur, capable d'assurer un refroidissement thermodynamique des éléments supportant le mouvement coulissant de l'arbre; - la longueur de la perche est comprise entre 500 et 5000 mm, et elle présente une section circulaire, polygonale ou une combinaison des deux, son diamètre extérieur étant de 6 à 100 mm avec une épaisseur de 1/4 mm à 30 mm, selon l'application particulière;; - le mécanisme de transmission de vibrations comporte un premier mécanisme à plateau oblique, un second mécanisme à noyau rotatif oblique et un troisième mécanisme à vilebrequin/bielle; - le moteur utilisé est un moteur à explosion ou un moteur électrique. Le présent appareil de récolte est composé de quatre parties essentielles constituant un ensemble homogène Unité et embrayage - Transmission et réduction - Unité à perche - Boîtier ou châssis multitubulaire et accessoires. L'unité motrice est un moteur à explosion à deux temps, de 15 à 75 cm3 de cylindrée, tournant jusqu'à 14 000 tours/minute, ayant une puissance de 0,5 à 6 CV, son arbre moteur étant relié à un embrayage centrifuge. A partir de l'arbre de l'embrayage et au moyen d'un accouplement flexible qui corrige les éventuels défauts d'alignement ou les variations de la charge, la rotation engendrée par le moteur est communiquée directement à l'arbre d'entrée d'un groupe réducteur compact, avec une sortie par l'arbre vertical ou par l'arbre horizontal, selon le cas. Le rapport de transmission est variable selon l'utilisation de l'appareil, entre un/un et un/cinquante de réduction. Le réducteur est fixé au boîtier ou au châssis au moyen de supports en caoutchouc ou en autre matériau capable d'absorber les vibrations affectant l'appareil. Sur l'arbre de sortie, vertical ou horizontal, du réducteur, est monté un volant d'inertie de diamètre variable, selon l'utilisation de l'appareil, ayant un diamètre de 25 à 125 mm et dont la masse est répartie de manière à compenser les vibrations provoquées par les divers mécanismes. Le volant d'inertie est relié à une bielle dont l'extrémité est munie d'un joint à rotule sphérique qui porte intérieurement, en venant en contact avec un boulon, un roulement à aiguilles. Ce mécanisme de double palier est important pour assurer un bon fonctionnement et pour corriger des défauts d'alignement, des chocs soudains ou des torsions.Sur l'autre extrémité de la bielle, dont la tige peut avoir une longueur variant de 30 mm à 500 mm, selon la taille et l'utilisotion de l'appareil, est relié un arbre fait d'un matériau ayant une haute résistance aux chocs, et à la fatigue due au frottement, ce matériau étant traité de manière appropriée à cet effet. I1 s'agit d'un arbre qui communique, au moyen du mécanisme d'entraînement à bielle, mentionné ci-dessus, un mouvement linéaire alternatif qui sera utilisé pour être transmis aux branches d'un arbre. Ce même arbre de transmission est guidé par des paliers linéaires dont les douilles sont logées dans l'embrasure de support ou constituent la matière de cette dernière, qui sert de glissière pour le coulissement de la tige. La transmission du mouvement alternatif de l'arbre antérieur jusqu'aux branches d'un arbre est réalisée au moyen d'une perche flexible. Cette perche est l'élément interchangeable couplé à l'arbre vibrant, et il résulte de ce mouvement et des caractéristiques techniques de la perche que le mouvement vibratoire est transformé en forces multidirectionnelles et en des mouvements de l'extrémité de la perche, mouvements de faible amplitude et de fréquence rapide. Cette innovation est combinée avec le mouvement oscillant transmis à la perche par le moteur, ce qui communique un mouvement à la branche, ce qui accélère le fruit en créant ainsi la force d'inertie nécessaire pour faire tomber le fruit.En outre, la souplesse de la perche met en jeu une longueur d'onde qui imprime au fruit un mouvement vibratoire multidirectionnel sur la perche, et par suite avec une faible usure des pièces mobiles de l'appareil, un effort minimum et, par conséquent, moins de feuilles tombées, de tiges cassées, et sans aucun traumatisme pour le végétal. En outre, la souplesse de la perche diminue la fatigue de l'opérateur en absorbant l'énergie qui résulte de la décélération de la branche. Les formes des perches sont en polyèdres, tronconiques, cylindriques ou en pyramide tronquée et, à l'occasion, elles peuvent adopter des formes composites. Leurs dimensions sont comprises entre 500 et 5000 mm de longueur, ave( un diamètre entre 6 et 100 mm, la section étant circulaire, polygonale, ou une combinaison des deux ; leur épaisseur est entre 1/4 mm et 300 mm, selon l'utilisation de l'appareil. La perche est composée de - le corps de la perche - le sommet et le crochet - la jonction entre la perche et l'arbre d'entraînement. Le corps de la perche est fait de matériaux simples ou composites de mélanges naturels ou synthétiques utilisant des matériaux tels que - des matériaux naturels : bois, bambou ou autre matériaux origine végétale, simples ou agglomérés - des matériaux synthétiques ; - des matériaux à base d'alliages métalliques ou non ; des plastiques, des matériaux thermoplastiques et leurs dérivés - des matériaux régénérés - des matériaux obtenus par fusion ou frittage - des matériaux céramiques et graphitiques - des matériaux composites (fibre + résine) 2 fibres de verre, fibres de carbone, fibres de bore, fibres de boro-silicium, fibres céramiques, fibres de carbure de silicium, fibres de quartz, fibres d'alumine, fibres d'arylamines et leurs diverses combinaisons Kevlar - résines 2 polyester, époxy, phénol, mélanines, silicones ou polyamides. L'extrémité libre de la perche peut adopter plusieurs configurations, selon les besoins, et se termine par un crochet recouvert d'un matériau protecteur. Le manchon d'accouplement coulisse sur l'embrasure et relie l'arbre vibrant à la perche. L'extrémité du manchon est un élément interchangeable et fileté, fixé sur l'arbre oscillant. L'extrémité libre ou le crochet et le raccord peuvent être reliés directement au moyen du manchon ou d'autres systèmes appropriés. Tout l'ensemble précité est contenu dans un boîtier auto-porteur dans un châssis multitubulaire. Le matériau utilisé pour le boîtier est en feuille de métal ou de matériaux nonmétalliques, moulés par estampage à froid, par injection ou par thermoformage. Ce boîtier, à son tour, est démontable par rapport au moteur, ayant une ouverture de montage qui permet aussi l'entretien de l'appareil. Cette ouverture, à son tour, est recouverte d'un couvercle pour protéger l'ensemble de l'appareil quand il est en service. De même, il est équipé d'un système de ventilation. Le réservoir de carburant peut être en plastique injecté ou en métal, avec une capacité entre 500 et 5000 cm3, et il contient un mélange d'huile et d'essence en proportion appropriée. Le poids de l'appareil est supporté par l'opérateur au moyen de courroies ou de sangles qui servent à répartir le poids de l'appareil sur la personne, de telle sorte que l'effort est réparti sur les diverses parties de l'anatomie. A son tour, le matériau constituant l'appareil est choisi de manière à absorber les vibrations de l'appareil, ce qui rend son maniement plus confortable. Une fois que l'appareil a été adossé contre un arbre, son poids se répartit entre l'opérateur et la plante, l'opérateur ne supportant le poids total que lorsqu'il porte l'appareil jusqu'au site de travail. La jonction des courroies sur la machine porte un ressort qui amortit les chocs et les vibrations transmises à l'opérateur. Il y a lieu de souligner que tout le mécanisme de transmission, jusqu'au raccord avec la perche, peut être constitué par un premier, second et troisième mécanismes dans un bain d'huile, passant aussi d'un mouvement de rotation circulaire à un mouvement alternatif d'oscillation. Premier mécanisme à plateau oblique La perche A est entraînée par l'intermédiaire du galet F, par le plateau oblique B qui est entraîné par l'arbre D au moyen du boulon C, le contact entre le plateau B et le galet F étant réalisé par un ressort. La course de la perche A est délimitée par l'inclinaison du plateau B et se situe entre 100 et O mm, son amplitude étant réglée par déplacement de l'écrou N et de la bielle M (voir Figure 1). Second mécanisme à noyau rotatif oblique Cette unité oscillante est composée d'un noyau A ayant une gamme de liberté par rapport à l'arbre D, et d'une bague tournant librement avec un goujon N, ces éléments étant attachés coaxialement au moyen du palier R. Le noyau A atteint l'inclinaison délimitant la course de la perche au moyen de l'écrou B et du déplacement de la bielle C, cette dernière tournant librement par rapport à celui-ci, et étant partagée en commun avec le noyau A. L'oscillation ou la course N est réalisée par l'entraînement de l'arbre D et du noyau A par le bouchon E, et la jonction de la perche avec l'unité oscillante est réalisée au moyen du joint coulissant à rotule F, monté coaxialement sur le goujon N. La course variable se situe entre 100 et Omm (voir Figure 2). Troisième mécanisme à vilebreguin/bielle à course variable en marche Le principe de fonctionnement pour faire varier la course repose sur le déplacement du levier oscillant B par rapport au centre d'oscillation C, en allongeant ou en raccourcissant le bras travaillant A au moyen d'un écrou entraîné par des pignons coniques ou par un mécanisme à crémaillère (voir Figure 4A et 4B). Composition et structure de l'embrasure Le matériau dont est constituée l'embrasure permet des températures de fonctionnement supérieures à 1500C. Cette caractéristique permet à l'arbre de travailler par frottement, sans avoir besoin de paliers ou de bagues, le matériau étant par lui-même, ensemble avec des canaux usinés à l'intérieur de cet arbre, apte à permettre un refroidissement thermodynamique de l'appareil qui supporte l'arbre dans son coulissement. Avantages de l'appareil récolteur de fruits Les avantages de l'appareil récolteur de fruits sont déterminés par son caractère sélectif, portatif et autonome, qui n'endommage pas les branches des arbres étant donné que celles-ci ne subissent pas de chocs importants ou de fortes vibrations susceptibles de les endommager, en particulier les jeunes bourgeons. En pratique, un seul opérateur peut effectuer, au moyen de cet appareil récolteur de fruits, le travail de plusieurs opérateurs, d'une manière confortable. En outre, il permet d'améliorer beaucoup, à la fois la quantité et la qualité du produit, en obtenant ainsi un plus grand rendement et un meilleur rendement de la plante, puisque celle-ci est déchargée de son fardeau au moment optimal, en évitant ainsi le gaspillage. L'appareil permet un accès facile aux plantes situées sur des terrains accidentés et il peut parfaitement être utilisé, même dans des conditions métécrologiques ou orographiques défavorables. L'utilité de cet appareil récolteur de fruits est applicable à toutes sortes d'arbres, quel que soit leur âge, leur formation par un système de taille et le type de plantation. L'appareil récolteur de fruits présente de préférence un poids total compris entre 4 et 16 kg. I1 permet de choisir la branche ou le fruit à récolter dans l'ensemble d'un arbre, et selon l'action de l'opérateur sur une pédale d'accélérateur commandant le moteur, il permet de faire tomber la quantité de fruits désirée, selon leur degré de maturité. Le niveau de bruit en dB de l'appareil suivant l'invention ne dépasse pas les normes autorisées pour des machines de ce type. L'utilisation de l'appareil évite en outre toute maladie provoquée par des tiges cassées, et étant transmise par des insectes, des parasites ou des champignons et cette utilisation améliore en plus, grâce à son caractère ergonomique, les conditions de travail de l'individu. L'application de l'appareil préserve par ailleurs l'équilibre écologique (floraison, etc.). L'appareil récolteur de fruits est très universel puisque son utilisation s'applique à la récolte et à la cueillette de fruits tels que fruits séchés; olives; fruits sucrés et fruits acides; baies; café; raisin; feuilles, etc et tous autres fruits et éléments ou organes sensibles aux vibrations produites par l'appareil suivant la présente invention, pour leur ramassage ultérieur par d'autres procédures complémentaires. Finalement, grâce à cette invention on obtient un appareil hautement compétitif dans son application, tant sur un plan technologique et économique que sur un plan phytosanitaire, productif, écologique et ergonomique. REVENDICATIONS 1. Appareil récolteur de fruits portatif, sélectif, autonome et individuel, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de convertir un mouvement oscillant alternatif de faible amplitude et de fréquence élevée en un mouvement vibratoire multidirectionnel transmis à une perche flexible destinée à venir au contact des branches des végétaux afin de secouer celles-ci, ce mouvement vibratoire étant produit en effectuant des oscillations optimales comprises entre 200 et 14000 périodes par minute, avec une amplitude de 25 à 120 mm, ces deux grandeurs pouvant être adaptées au type de fruits et de végétaux auquel il s'applique. 2. Appareil récolteur de fruits selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perche est reliée à un crochet destiné à constituer un élément de liaison entre la machine et le végétal, la perche et le crochet constituant ensemble un élément flexible apte à produire une action vibratoire efficace à partir d'une longueur d'onde appropriée. & Appareil récolteur de fruits selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la perche est formée de matériaux simples ou composites de mélanges naturels ou synthétiques en utilisant des matériaux tels que - des matériaux naturels : un bois, bambou ou autre matériaux d'origine végétale, simples ou agglomérés - des matériaux synthétiques - des matériaux à base d'alliages métalliques ou non des plastiques, de matériaux thermoplastiques et leurs dérivés - des matériaux régénérés - des matériaux obtenus par fusion ou frittage ; - des matériaux céramiques et graphitiques - des matériaux composites (fibre + résine) ; fibres de verre, fibres de carbone, fibres de bore, fibres de boro-silicium, fibres céramiques, fibres de carbure de silicium, fibres de quartz, fibres d'alumine, fibres d'arylamines et leur diverses combinaisons, kevlar ; - résines ; polyester, époxy, phénol, mélanines, silicones ou polyamides. 4. Appareil récolteur de fruits selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau dont est faite l'embrasure permet des températures de fonctionnement supérieures à 150 C de manière à permettre à l'arbre d'entraînement de l'appareil de fonctionner avec frottement, sans avoir besoin de paliers ou de bagues, le matériau étant lui-même, ensemble avec des canaux usinés dans son intérieur, capable d'assurer un refroidissement thermodynamique des éléments supportant le mouvement coulissant de l'arbre. 5. Appareil récolteur de fruits selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur de la perche est comprise entre 500 et 5000 mm, et en ce qu'elle présente une section circulaire, polygonale ou une combinaison des deux, son diamètre extérieur étant de 6 à 100 mm avec une épaisseur de 1/4 mm à 30 mm, selon l'application particulière. 6. Système et appareil récolteur de fruits selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission de vibrations comporte un premier mécanisme à plateau oblique, un second mécanisme à noyau rotatif oblique et un troisième mécanisme à vilebrequin/bielle. 7. Système et appareil récolteur de fruits, caractérisé en ce que le moteur utilisé est un moteur à explosion ou un moteur électrique.