Brevet FR2708488A1 — publié le 19950210

DISPOSITIF INJECTEUR D'OBJETS DANS UNE MACHINE DE TRI POSTAL La présente invention appartient au domaine du tri postal. Elle concerne un dispositif dit injecteur servant à transférer des objets à traiter dans une machine de tri. Cette machine comporte essentiellement un carrousel de conteneurs dits godets tournant à vitesse constante et desservant une pluralité de sorties correspondant à des destinations. Le code postal des objets est transcrit en langage machine avant qu'ils ne soient chargés un par un dans les godets qui les transportent à la sortie de leur destination. Les godets sont des bacs relativement étroits, mais suffisamment larges et hauts pour admettre des plis jusqu'à des formats de 30X40 cm. Ils sont chargés par le haut, tandis que leur fond est une trappe qui s'ouvre pour laisser échapper les objets par gravité. Le codage en langage machine des objets s'effectue en des postes qui se trouvent le long de la partie amont de la machine, et qui y sont reliés par des moyens de convoyage. Etant donné que les godets sont chargés en mouvement, que leur dimension dans le sens de ce mouvement est réduite et qu'ils avancent à une vitesse relativement élevée puisque supérieure à 0,5 m/s, un moyen appelé injecteur est nécessaire pour assurer le transfert dans les godets. Dans sa forme connue, l'injecteur est une boite rectangulaire fixée au-dessus de la trajectoire des godets. Ses grandes dimensions sont sensiblement les mêmes que celles de ces derniers, sa tranche faisant de 3 à 4 cm. L'introduction des objets dans la bote se fait par un coté ouvert, tandis que son fond est escamotable pour leur évacuation. Elle comporte intérieurement un système de presseur qui prend l'objet chargé dans la boîte et l'accélère fortement pour le propulser vers le bas pendant la fenêtre de passage d'un godet. Ce système d'injection n'est pas sans présenter quelques inconvénients. Tout d'abord au niveau du spectre des objets à traiter, sa fiabilité s'avère insuffisante pour les grands formats ; pour les objets présentant des surépaisseurs que le système presseur peut endommager ou dévier de la trajectoire normale ; pour les objets mous qui, sous l'effet de l'accélération, sont enclins à se redresser en sortant de la boîte, au risque de ne pas entrer dans le godet qui leur a été affecté ; ou encore pour les objets recouverts d'un film lisse sur lesquels le système presseur , en patinant, peut faillir à produire l'accélération désirée. Par ailleurs, d'une manière générale, cette accélération est génératrice de chocs en fond de godets qui sont néfastes tant pour ces derniers que pour les objets traités. L'invention a été réalisée dans le but de pallier ces inconvénients et consiste en un dispositif injecteur perfectionné, simple de conception et offrant une même fiabilité sur l'ensemble du spectre du courrier actuel de type lettre. Plus précisément, l'invention est un dispositif injecteur pour machine de tri postal, du type comprenant un carrousel de godets se déplaçant continûment à vitesse constante pour transporter un par un des objets en des sorties correspondant à leur destination, lequel dispositif injecteur sert au chargement en mouvement des godets et comprend une boîte plate disposée debout ou légèrement inclinée au-dessus de la trajectoire des godets, présentant un côté ouvert d'admission des objets, et une trappe de fond s'ouvrant pour permettre le transfert des objets dans les godets, et est caractérisé en ce que ladite boîte a une aptitude de déplacement en translation vers l'avant au-dessus des godets à partir de sa position de chargement, et en ce que des moyens entraînent la boîte en déplacement aller et retour lors du transfert des objets dans les godets, pour augmenter la fenêtre temporelle de passage desdits godets sous la boîte jusqu'à une valeur supérieure au temps de transfert par gravité des objets. En choisissant cette fenêtre temporelle sensiblement supérieure au temps de descente des objets combinant les paramètres de format et de légèreté les plus défavorables, on obtient un système parfaitement fiable sur la totalité du spectre. D'autre part, plutôt que d'engendrer des chocs brutaux en fond de godet, le système de l'invention joue un certain rôle d'amortisseur de chute des objets, puisque du fait du déplacement en avant de la boîte, leur accélération est inférieure à la gravité, de l'ordre de 7m/s2. Un développement de l'invention concerne l'admission des objets dans l'injecteur. Les objets sont en effet amenés par un convoyeur dont la vitesse est généralement insuffisante pour les propulser convenablement à l'intérieur de la boite. De plus, il est important que le temps du transfert soit le plus court possible. On a donc recours à un dispositif d'interface ou dispositif de pré-injection entre le convoyeur et l'injecteur, lequel dans sa forme connue est un presseur accélérant fortement les objets pour les projeter à vitesse élevée dans la boîte de l'injecteur. Pour leur indexation dans la boîte, on compte sur le rebondissement du front avant des objets contre le côté de la boîte opposé au côté d'entrée. Bien entendu, on retrouve là encore le problème des chocs déjà évoqué relativement à l'injection dans les godets. De plus, le rebond , et donc l'indexation, n'est pas uniforme : les objets mous, par exemple, s'écrasent et se déforment au lieu de rebondir. Dans le cadre de l'invention, le dispositif de pré-injection associé à l'injecteur comprend un presseur, un détecteur de front avant et de front arrière d'objet et des moyens de commande de la vitesse dudit presseur pour accélérer le presseur suite à la détection du front avant d'un objet arrivant, et décélérer ledit presseur suite à la détection du front arrière dudit objet, afin que celui-ci soit lâché à une vitesse choisie de telle façon que ledit front arrière s'arrête légèrement au-delà du côté d'admission dans la boîte de l'injecteur. On n'opère donc plus une indexation du front avant des objets dans l'injecteur par rebondissement résultant d'une vitesse d'entrée élévée, mais une indexation du front arrière par le contrôle de cette vitesse d'entrée. Pour autant, le temps de transfert n'est pas augmenté, du fait que la vitesse peut s'élever fortement pendant le passage des objets dans le presseur. Par ailleurs , en aménageant les rampes d'accélération et de décélération du presseur, on peut arriver à un temps de transfert quasiment constant, indépendamment de la longueur des objets. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif de pré-injection, le presseur comporte un ou plusieurs rouleaux tournant autour d'un axe fixe, sur lesquels viennent s'appuyer élastiquement au moins deux galets distants dans la direction dudit axe, lesquels galets sont portés par des bras articulés indépendants, des moyens entraînant les galets et les rouleaux en rotation à une même vitesse périphérique. Le fait que les galets soient portés par des bras articulés indépendants améliore la tenue des objets dans le presseur, surtout si ces objets ne sont pas d'épaisseur homogène. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la decription suivante, faite en relation avec les dessins annexés, dans lesquels les Figs. 1 et 2 sont respectivement une vue en perspective et une vue de côté schématique d'une forme de réalisation préférée d'injecteur, les Figs. 3a à 3e illustrent le fonctionnement de l'invention, la Fig. 4 est une vue schématique en plan d'un dispositif pré-injection prévu pour le chargement en objets de l'injecteur proprement dit, et la Fig. 5 est une vue en élévation d'une forme de réalisation préférée de ce dispositif de pré-injection. Dans l'ensemble de ces dessins, les mêmes références désignent partout les mêmes éléments. Comme élément principal, un dispositif d'injection conforme à l'invention comporte une boîte rectangulaire plate 3 venant prendre place au-dessus des godets 1 d'une machine de tri de type carrousel. La boîte 3 a des dimensions lui permettant d'admettre tous les formats du spectre. En pratique, ses dimensions intérieures sont d'environ 40 cm pour son grand côté, de 30 cm pour son petit côté et de 3 cm pour sa profondeur. La boite est ouverte sur un de ses petits côtés pour l'admission des objets, tandis que son fond est constitué par une trappe 4. Dans une forme simple représentée dans les dessins, il s'agit d'un volet articulé le long du bord inférieur 31 de sa paroi arrière 30. Au lieu d'être disposée debout verticalement au-dessus des godets 1, la boîte 3 est légèrement inclinée, descendante vers l'avant (soit dans le sens de déplacement des godets 1), cette inclinaison étant avantageusement de l'ordre de 20 par rapport à la verticale. De ce fait, la paroi arrière 30 de la boite forme un plan de référence pour les objets, ainsi qu'un appui empêchant l'avachissement des objets mous. Comme l'illustrent schématiquement les Figs. 2 et 3a à 3e, la dimension des godets 1 dans la direction de leur trajectoire se limite à un peu plus de deux fois celle de la boite 3, soit 7 à 8 cm. Dans ces conditions, étant donné la vitesse de défilement des godets 1, la fenêtre temporelle durant laquelle ils passeraient sous la boîte 3 immobile serait nettement insuffisante pour que le transfert des objets par gravité soit possible. C'est pourquoi, conformément à l'invention, il a été prévu d'agrandir sensiblement cette fenêtre en prévoyant pour la boite 3 une course L d'accompagnement des godets 1. A cet effet, à partir de sa position de chargement, la boite 3 a une capacité de déplacement en translation horizontale vers l'avant, parallèlement à la trajectoire des godets 1. Elle est entraînée en déplacement le long de sa course L de façon à ce que son fond reste le plus longtemps possible en surplomb d'un godet 1 vers lequel doit s'opérer le transfert, tandis que la trappe 4 doit s'ouvrir très rapidement au début du cycle. Par ailleurs, pour une question de cadence, il est important que le retour de la boîte soit lui aussi très rapide. Un cycle de fonctionnement de la boite 3 est illustré en détail aux Figs. 3a à 3e. A la Fig. 3a, un godet 1 arrivant a été affecté par l'unité de commande de la machine pour recevoir l'objet contenu dans le bote 3. Un capteur, non montré, situé au niveau du bord inférieur arrière 31 de la boîte 3, détecte l'arrivée du front avant la du godet 1 pour initier le mouvement en avant de celle-ci. Lors de la phase d'accélération de la boîte 3 au démarrage, Fig. 3b, le front avant la du godet avançant plus rapidement arrive au niveau de son bord inférieur avant 32 tandis que la trappe 4 est déjà ouverte et que l'objet 5 a donc commencé à descendre. Comme représenté, en position ouverte, la trappe 4 est de préférence alignée avec la paroi arrière 30 : le plan de glissement défini par cette dernière est ainsi prolongé jusqu'à l'entrée dans les godets, ce qui améliore le transfert, notamment des objets légers, du fait qu'ils sont protégés contre les turbulences dans la zone intermédiaire. A partir de l'état de la Fig. 3b, la boite 3 est sensiblement en iso-vitesse avec le godet 1 et reste donc en surplomb de son ouverture, de sorte que le transfert peut se poursuivre. Il peut durer encore lorsque la boite 3 décélère en fin de course, Fig. 3d, et même au-delà, tant que le front arrière lb du godet 1 n'a pas rattrapé le bord inférieur de la trappe 4. La Fig. 3e illustre le retour de la boite 3. Pour des raisons de cadence, il doit s'effectuer rapidement. A noter que la totalité du temps de retour est disponible pour la fermeture de la trappe 4. En pratique, il s'est avéré lors d'essais qu'une course de 12 cm, environ, pour la boîte 1 était suffisante pour permettre un transfert sûr d'objets de la totalité du spectre, alors que la vitesse de défilement de godets était sensiblement supérieure à leur vitesse usuelle, puisque de 0,72 m/s au lieu de 0,54 m/s. Une durée totale de cycle de 440 ms a donné satisfaction, se décomposant en un temps aller correspondant au temps maximal de chute des objets de 270 ms, et un temps de retour de 170 ms, le temps d'ouverture de la trappe étant de 70 ms. Les Figs.l et 2 représentent une forme de réalisation préférée d'injecteur selon l'invention, comprenant un bâti 2 sur lequel est montée la boîte 3 avec ses moyens d'entraînement et les moyens d'ouverture et de fermeture de sa trappe 4. Par rapport au bâti 2, la boite 3 est montée mobile au moyen de tiges 6 fixées à sa paroi arrière 30, lequelles tiges 6 sont coulissantes dans des glissières 7. En position de chargement, la boite 3 vient s'appuyer par sa paroi arrière 30 sur des butées 8, Fig. 1. La boîte 3 est entraînée en déplacement aller et retour par un système de bielle-manivelle qui a été retenu plutôt que d'autres moyens tels que moteurs linéaires pour des raisons de simplicité, de fiabilité, de robustesse et de parfaite adéquation à la situation. Ledit système comprend un volant 9 entraîné par un moteur électrique 10 via un réducteur et un embrayage rapide à ressort. Le moteur 10 tourne à vitesse constante et un volant d'inertie 11 permet de lisser son couple utile. Sur le volant 9, est monté un manneton excentré par rapport à l'axe, manneton qui comporte un galet roulant dans une gorge longitudinale d'une biellette 12. Celle-ci est articulée en un point 13 du bâti sous le volant 9, et par son extrémité supérieure à une biellette 14 de liaison avec l'arrière de la boite 3. Un cycle aller-retour de la boite 3 correspond donc à un tour du volant 9, tandis que le rapport entre le temps aller et le temps retour est simplement fonction de la position de l'articulation en 13 par rapport au cercle décrit par le manneton. A noter que l'embrayage travaille dans les meilleures conditions puisqu'il s'enclenche sur une plage de rotation du manneton pour laquelle le pivotement résultant de la biellette 12 est minimal. Par ailleurs, la vitesse de déplacement de la boîte est quasiment uniforme sur la plus grande partie de la course aller, donc facile à faire concorder avec la vitesse de déplacement des godets 1. La trappe 4 de la boite 3 est un volet articulé le long de son bord inférieur arrière 31. Un flasque vertical 40 est fixé à chacune de ses extrémités, qui se prolonge vers l'arrière pour faire contre-poids et servir de butée de pleine ouverture. L'ouverture et la fermeture de la trappe 4 sont commandées par le déplacement de la boîte 3. A cet effet, chaque flasque 40 porte un doigt 41 décalé vers l'avant par rapport à l'articulation de la trappe, et coopérant avec une came 16. La came 16 est un petit bloc triangulaire monté basculant sur le bâti 2. Elle définit une première rampe 16a, Fig. 2, orientée vers l'arrière et fortement inclinée pour commander l'ouverture rapide de la trappe, une seconde rampe 16b dans le prolongement de la première, sensiblement horizontale pour maintenir la trappe ouverte sur toute la course aller de la boîte, et une troisième rampe 16c correspondant au grand côté du triangle, commandant la fermeture de la trappe lors du déplacement de retour de la boite 3. La came 16 a une légère aptitude de pivotement autour de son articulation, étant d'autre part équilibrée de manière à ce que sa partie avant bascule vers le bas en l'absence de toute sollicitation. D'autre part, un appui 17 solidaire du bâti 2 reçoit le doigt 41 échappant de la rampe 16c lorsque la boîte 3 atteint sa position reculée de chargement. Comme le système bielle-manivelle assurant le mouvement de la boîte 3, ce système d'ouverturefermeture de la trappe présente l'avantage d'allier simplicité, précision de fonctionnement et fiabilité. A noter que la fermeture de la trappe 4 s'effectue sur la quasi-totalité du temps de retour de la boite 3, avec pour effet de diminuer le bruit et la fatigue des composants. Le plus souvent, un dispositif d'injection tel que celui qui vient d'être décrit se doit d'être doté d'un moyen d'interface entre le convoyeur en bout duquel il se trouve et l'injecteur proprement dit. Ce moyen d'interface ou dispositif de pré-injection a pour fonction d'assurer un transfert correct et rapide des objets dans l'injecteur. La Fig. 4 représente un dispositif de pré-injection 50 placé en bout d'un convoyeur 20 comportant une bande transporteuse de fond 21 et un flanc incliné de référence 22, pour un transport des objets 5 sur la tranche. Le dispositif 50 comporte un fond 51 et une paroi 52, alignés respectivement avec la bande 21 et le flanc 22 du convoyeur 20. Il comporte également un système presseur 53 destiné à happer les objets arrivants pour les transférer dans la boîte 3 de l'injecteur placée de l'autre côté. Le presseur 53 comporte un rouleau 54 d'un côté, sur lequel viennent s'appuyer élastiquement des galets 55 portés de l'autre côté par des bras articulés 56. Comme le montre la Fig. 5, le rouleau 54 est formé de deux éléments 54a et 54b, portés par un même axe 57 et engagés dans des ouvertures de la paroi 52. Les bras 56 des galets 55 sont également articulés sur un même axe 58, mais indépendamment l'un de l'autre, chacun rappelé par son propre ressort dans le sens de l'appui des galets 55 sur les éléments de rouleaux 54a et 54b. Le rouleau 54 et les galets 55 sont entraînés en rotation de manière à avoir une même vitesse périphérique. Dans l'exemple de la Fig. 5, un unique moteur 59 entraîne un arbre 60 concentrique avec l'axe 58 portant les bras 56 des galets 55. L'arbre 60 entraîne les galets 55 par l'intermédiaire de pignons 61 et de courroies 62. L'axe 57 du rouleau 54 est entraîné par un système de pignons et courroies à partir de l'extrémité supérieure de l'arbre 60. Le dispositif de pré-injection comporte en outre un capteur 63, Fig. 4, pour détecter les fronts avant et arrière des objets arrivants, relié à une unité de commande. Une caractéristique importante du dispositif de pré-injection tient à son mode de fonctionnement. On rappellera en effet que le but recherché est un transfert correct des objets dans un temps très limité pour une question de cadence ; et que les systèmes actuels, pour satisfaire cette exigence de temps, ne font qu'accélérer fortement les objets, dont l'indexation dans l'injecteur se fait au niveau du front avant, en comptant sur son rebondissement contre le côté de l'injecteur. A l'inverse de ces systèmes, le dispositif de pré-injection 50 lâche les objets à une vitesse V1 calculée pour que leur front arrière s'arrête juste au-delà de l'entrée de la boîte de l'injecteur. La vitesse V1 étant quasiment indépendante de la masse des objets, la plage d'arrêt de leur front arrière est en fait très réduite. Cette vitesse limitée de dépose est rendue possible du fait que pendant qu'ils sont prisonniers du presseur 53, les objets sont accélérés jusqu'à une vitesse V qui peut être très supérieure à V1 pendant la majeure partie du temps, puis décélérés jusqu'à la vitesse V1 juste avant d'être lâchés. Plus précisément, lorsque le front avant d'un objet arrivant est détecté par le capteur 63, le presseur 53 est accéléré dès la saisie de l'objet, jusqu'à détection du front arrière. Alors, le presseur est décéléré de manière à lâcher l'objet à la vitesse V1. Cette gestion du mouvement des objets par le presseur, tout en optimisant très nettement la dépose dans l'injecteur, permet des temps de transfert très performants, étant donné qu'il est possible de monter haut en vitesse de crête V. Au surplus, il est possible de prévoir des rampes d'accélération et de décélération rendant le temps de transfert des objets quasiment constant, indépendamment de leur longueur. REVENDICATIONS 1) Dispositif injecteur pour machine de tri postal, du type comprenant un carrousel de godets (1) se déplaçant continûment à vitesse constante pour transporter un par un des objets en des sorties correspondant à leur destination, lequel dispositif injecteur sert au chargement en mouvement des godets (1) et comprend une boîte plate (3) disposée debout ou légèrement inclinée au-dessus de la trajectoire des godets (1), présentant un côté ouvert d'admission des objets, et une trappe de fond (4) s'ouvrant pour permettre le transfert des objets dans les godets (1), et est caractérisé en ce que la bote (3) a une aptitude de déplacement en translation vers l'avant au-dessus des godets (1) à partir de sa position de chargement, et en ce que des moyens entraînent la boîte (3) en déplacement aller et retour lors du transfert des objets dans les godets (1), pour augmenter la fenêtre temporelle de passage desdits godets (1) sous la boîte (3) jusqu'à une valeur supérieure au temps de transfert par gravité des objets. 2) Dispositif injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement de la boîte sont un système à bielle manivelle (9 à 14). 3) Dispositif injecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la trappe (4) constituant le fond de la boîte (3) est un volet articulé le long du bord inférieur (31) de sa paroi arrière (30), commandé en ouverture-fermeture par le déplacement de la boite (3), via une came basculante (16). 4) Dispositif injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la came (16) a une forme triangulaire, définissant une première rampe (16a) fortement inclinée de commande d'ouverture rapide, une seconde rampe sensiblement horizontale (16b) prolongeant la première pour maintenir la pleine ouverture, et une troisième rampe (16c) de commande de fermeture sur la plus grande partie du temps de retour de la boite. 5) Dispositif injecteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'en position d'ouverture, la rampe (4) est dans le prolongement de la paroi arrière (30) de la boîte (3). 6) Dispositif injecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la boite (3) est inclinée de 20 , environ par rapport à la verticale, en pente descendante dans le sens de déplacement des godets (1). 7) Dispositif injecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de pré-injection (50) pour assurer le transfert des objets dans la boîte (3) de l'injecteur proprement dit à partir des moyens de convoyage (20) amenant lesdits objets, lequel dispositif de pré-injection (50) comporte un presseur (53), un capteur (63) pour détecter les fronts avant et arrière des objets arrivant dans le presseur, et une unité de commande de la vitesse du presseur à laquelle est relié le capteur (63), pour accélérer le presseur (53) suite à la détection du front avant d'un objet arrivant (5), et décélérer le presseur (53) suite à la détection du front arrière de l'objet (5), afin que celui-ci soit lâché à une vitesse (V1) choisie de telle façon que ledit front arrière de l'objet s'arrête légèrement au-delà du côté d'admission dans la boîte (3) de l'injecteur. 8) Dispositif injecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le presseur comprend un rouleau (54) d'un côté, sur lequel viennent s'appuyer élastiquement des galets (55) portés de l'autre côté par des bras articulés (56). 9) Dispositif injecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bras (56) portant les galets (55) sont articulés indépendamment les uns des autres. 10) Dispositif injecteur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le rouleau (54) et les galets (55) sont entraînés en rotation selon une même vitesse périphérique, à partir d'un moteur unique (59).