Brevet FR2762530A1 — publié le 19981030

DISPOSITIF DE TRI AUTOMATIQUE DE PASTILLES CYLINDRIQUES La présente invention concerne le tri automatique de pastilles cylindriques en fonction de leurs défauts de surface, notamment de pastilles cylindriques de combustible nucléaire utilisées dans les crayons de combustible pour réacteurs nucléaires. Il existe déjà des dispositifs permettant de trier les pastilles et de les affecter à des classes différentes suivant la nature et l'importance des défauts qu'elles présentent. Le document EP A-605 316 décrit un dispositif comportant des moyens permettant de saisir les pastilles à un poste de déchargement et de présentation et de les regrouper en colonnes de n pastilles (n étant un nombre entier supérieur à 1) dans un barillet de contrôle. Le barillet amène les n pastilles simultanément à un poste de contrôle où elles sont mises en rotation pendant qu'un bloc d'examen optique examine simultanément les n pastilles. Un ensemble de prise individuelle de pastilles les répartit en lots suivant l'affectation donnée par le bloc d'examen optique. Ce dispositif ne permet que d'inspecter la surface latérale des pastilles. Au surplus, les moyens particuliers décrits dans le document EP-A-0 605 316 imposent aux pastilles un cheminement relativement complexe. La présente invention vise à fournir un dispositif de tri automatique permettant de tenir compte à la fois des défauts éventuels des extrémités et de la surface latérale des pastilles, en n'imposant toutefois à ces dernières qu'une cinématique relativement simple. Dans ce but l'invention propose notamment un dispositif de tri automatique comprenant - un faisceau de guides vibrants de réception de pastilles, destinés chacun à amener des pastilles jusqu'à un poste de transfert, - un jeu de convoyeurs parallèles et écartés les uns des autres, en nombre égal à celui des guides, munis d'entraîneurs répartis à un pas au moins égal au diamètre des pastilles, à avance pas à pas, - des moyens de transfert destinés à prélever une à une les pastilles depuis les guides vibrants et à les placer entre des entraîneurs respectifs des convoyeurs, - des moyens de contrôle optique des deux extrémités des pastilles, placés de part et d'autre du trajet de chaque convoyeur, - des moyens de transfert à des moyens d'inspection optique simultanée de la surface latérale d'un nombre de pastilles égal à celui des convoyeurs, lesdits moyens d'inspection étant prévus pour faire tourner les pastilles contrôlées de 3600 au moins dans le champ d'un bloc d'examen optique suivant une génératrice à la fois, et - des moyens de répartition des pastilles inspectées en au moins deux lots, suivant la nature et l'importance des défauts relevés sur les pastilles. Les moyens d'inspection optique de la surface latérale peuvent avoir diverses constitutions. Ils peuvent notamment être du genre décrit dans la demande de brevet déposée le même jour que la présente demande et au nom du même titulaire, ayant pour titre "Dispositif d'inspection optique de pastilles cylindriques" ; ils peuvent également comporter une source lumineuse pour focaliser un faisceau sous forme d'une raie suivant une génératrice d'une pastille à inspecter, placée à un poste d'inspection, un capteur de lumière sur lequel est formée l'image de la génératrice éclairée de la pastille, et des moyens pour faire tourner la pastille sur elle-même autour de son axe pendant quelle est au poste d'inspection, comprenant un plan d'appui fixe et un organe cylindrique sur lequel repose la pastille, entraîné en rotation. Dans un mode particulier de réalisation, de tels moyens de mise en rotation ont un barillet annulaire ayant plusieurs lumières radiales réparties régulièrement à la périphérie du barillet, un cylindre rotatif dans le barillet et constituant un fond pour les lumières, des moyens d'avance pas à pas du barillet permettant de faire passer chaque lumière à son tour dlun emplacement de chargement des pastilles par les moyens de transfert à un poste de contrôle où le dispositif d'examen optique d'une génératrice illumine et contrôle une génératrice à la fois, et des moyens d'avance du cylindre permettant de faire tourner le cylindre d'un angle suffisant pour provoquer une rotation de 3600 au moins des pastilles pendant qu'elles sont au poste d'inspection. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. L'inscription se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de dessus montrant la disposition générale des composants d'un dispositif de tri automatique des pastilles - la figure 2 est une vue de détail destinée à montrer des moyens de transfert d'un guide vibrant à un convoyeur - les figures 3A et 3B sont des vues de détail, dans la direction de la flèche III de la figure 2, montrant les moyens de transfert dans deux états successifs de fonctionnement - la figure 4 est une vue de dessus schématique, montrant la disposition des moyens d'inspection des faces terminales - la figure 5 est une vue de détail, en direction de la flèche V de la figure 4, montrant les miroirs de renvoi d'image vers les caméras des moyens d'inspection - la figure 6 est une vue schématique montrant une constitution possible des moyens d'inspection de la surface latérale des pastilles - la figure 7 est une vue schématique en élévation destinée à montrer le montage du barillet et du rouleau du dispositif de la figure 6 - la figure 8 est un schéma destiné à montrer des moyens de maintien de chaque pastille individuellement sur le barillet - les figures 9A et 9B montrent, en élévation, des moyens de transfert sur clayette des pastilles reconnues satisfaisantes, à la sortie des moyens d'inspection de la surface latérale - les figures lOA et lOB sont une vue de dessus des moyens montrés en figures 9A et 9B, montrant la disposition relative des différents composants, à deux stades successifs de fonctionnement. Le dispositif dont la constitution générale est montrée en figure 1 peut être regardé comme comprenant, dans l'ordre, dans le sens de cheminement de pastilles - un jeu de guides vibrants 10 de réception des pastilles provenant de la dernière machine de finition, généralement une rectifieuse - des premiers moyens de transfert - un jeu de convoyeurs 12 qui reçoivent les pastilles transférées par les premiers moyens de transfert, à un poste de transfert - des moyens 14 de contrôle optique des extrémités des pastilles, placés sur le trajet des convoyeurs - des seconds moyens de transfert à partir des convoyeurs - des moyens 16 d'inspection optique de la surface latérale des pastilles ; et - des moyens de répartition des pastilles, commandés par un circuit de traitement de signal. A ces composants est associé un ensemble de circulation 18 permettant d'amener des clayettes 20 portant des colonnes de pastilles à inspecter et de reprendre, sur les clayettes, les pastilles reconnues satisfaisantes. Guides vibrants Les guides vibrants 10, au nombre de six dans le cas illustré sur la figure 1, reçoivent les pastilles disposées en colonnes successives parallèles sur les clayettes. Leurs entrées sont réparties à intervalles égaux à celui des couloirs de réception des colonnes de pastilles sur la clayette placée en face. Ces guides vibrants permettent de déplacer les pastilles progressivement dans un sens orthogonal au sens de circulation des clayettes. Ils se terminent chacun à un poste de transfert sur une courroie sans fin respective 22 du jeu de convoyeurs 12. Les guides vibrants, en forme de rails, constituent une zone tampon permettant de faire avancer les pastilles vers le convoyeur au fur et à mesure des besoins et de compenser la discontinuité d'approvisionnement par les clayettes. Convoveurs et movens de transfert des Dastilles et de disposition des Dastilles à un pas déterminé (fiaures 1. 2 3A et 3B Les courroies sans fin 22 sont munies de saillies constituant des entraîneurs 24 qui délimitent des logements de longueur légèrement supérieure au diamètre des pastilles 26. Les courroies sans fin 22 sont parallèles et écartées les unes des autres pour laisser la place requise pour linspec- tion optique des extrémités des pastilles au cours de leur déplacement dans le sens des flèches fl, orthogonal au sens d'amenée des pastilles par les rails vibrants. Des moyens d'entraînement permettent de faire avancer pas à pas les courroies dans le sens indiqué par les flèches fl et de placer une pastille à la fois dans chaque logement, au moment où le logement est à l'emplacement approprié. Les courroies sont avantageusement crantées sur leur face interne pour éviter leur glissement sur leurs moyens de déplacement. Dans le cas illustré sur les figures 2, 3A et 3B, chaque rail vibrant se termine à un niveau supérieur à celui de la courroie correspondante et juste avant celle-ci. Les moyens de transfert comprennent, dans le prolongement de chaque rail, un godet constitué de deux mors 30 ayant chacun une butée terminale 32. L'emplacement occupé par les dernières pastilles avant celle engagée dans le godet est surmonté d'un tampon de pression 34 déplaçable entre une position où il freine les pastilles (figure 3B) et une position où il les laisse avancer (figure 3A). Lorsque le tampon 34 est levé, la pastille de tête peut librement s'engager entre les mors 30, dont l'écartement est prévu à cet effet. Au moment où la courroie est arrêtée par les moyens de transfert, un logement étant alors sous les mors, le tampon 34 est appuyé sur les pastilles et les mors 30 sont ouverts pour lâcher la pastille sur la courroie (figure 3B). Les pastilles sont ainsi séparées les unes des autres sur la courroie suffisamment pour permettre le contrôle de leurs extrémités. Les entraîneurs peuvent être revêtus d'une équerre en acier inoxydable pour faciliter le glissement des pastilles. Les courroies seront généralement légèrement penchées pour que les pastilles occupent une position bien déterminée dans les logements. Cela permet également de rattraper les différences d'altitude entre l'entrée et la sortie du dispositif. Movens de contrôle optique des extrémités Les moyens de contrôle optique 14 montrés en figures 4 et 5 inspectent les deux extrémités de chaque pastille l'une après l'autre. A un premier emplacement, chaque pastille 26 est amenée dans une position transversale déterminée, en appui contre une butée fixe 36, par exemple par un jet d'air provenant d'une buse 38. Puis, après avance d'un pas, la pastille est placée dans le champ d'une caméra 40 associée à un circuit d'analyse d'image et de reconnaissance de défauts, qui peut être d'un type connu. Pour permettre de placer une caméra, un coin réfléchissant 42 est disposé entre deux courroies adjacentes. Ainsi une même caméra, placée à un niveau différent de celui des courroies, forme simultanément limage de deux pastilles. Les mêmes opérations sont répétées sur l'autre extrémité, par des buses 38a, des butées 36a, et des caméras 40a. Les pastilles jugées défectueuses peuvent être rejetées hors des courroies 22 par des buses à air comprimé 44 et recueillies dans un bac. Movens de transfert et movens d'inspectlon optique de la périphérie des pastilles Les moyens 16 d'inspection de la paroi latérale peuvent être regardés comme comprenant un bloc optique et des moyens d'entraînement en rotation des pastilles pendant qu'elles sont à un emplacement d'examen dans le bloc optique. La constitution du bloc optique et de l'ensemble de traitement associé peut être celle décrite dans le document EP-A-0 605 317. Le bloc optique est représenté, sur la figure 6, comme ayant une source de lumière, constituée par des diodes laser 50 alignées, associées à une optique non représentée de focalisation suivant une ligne 54, et une caméra linéaire 52, généralement à barrette CCD. Les moyens d'entraînement des pastilles en rotation comportent, dans le mode de réalisation illustré, en figures 6 et 7, un barillet 56 muni de moyens d'entraînement pas à pas dans le sens indiqué par la flèche f2. Dans le barillet 56 sont ménagées des lumières 58 délimitées par des parois sensiblement radiales, destinées chacune à recevoir une file de pastilles 26. Les moyens d'avance pas à pas du barillet permettent de faire passer chaque lumière à son tour d'un emplacement de chargement des pastilles par les seconds moyens de transfert à un poste de contrôle où le bloc de contrôle optique illumine et contrôle une génératrice 54 à la fois. Le poste de contrôle est à un emplacement tel que le poids des pastilles les maintient contre la face avant de la lumière, qui constitue alors un plan de référence. Un plan de référence à 1050 du plan horizontal passant par le centre du tambour a donné de bons résultats. Dans le barillet est placé un cylindre 60 constituant, pour les lumières, un fond sur lequel reposent les pastilles 26. Des moyens d'avance du cylindre 60 permettent de le faire tourner d'un angle suffisant pour provoquer une rotation de 3600 au moins des pastilles pendant qu'elles sont au poste de contrôle. A titre d'exemple, on peut indiquer qu'un dispositif a été réalisé avec un tambour dont la périphérie comporte six lumières 58. Pour éviter l'engagement d'éclats entre le barillet et le rouleau des racleurs souples peuvent être installés sous le barillet et frotter contre le rouleau. Pour retenir les pastilles 26 au-delà du poste de contrôle, un carter 62 enveloppe le barillet 56 sur une partie de sa périphérie, jusqu'à un bac 64 de réception des pastilles rebutées. Le carter 62 comporte, au-dessus de ce bac, des trappes 66 commandées par les moyens de traitement des signaux fournis par la caméra 52. Un convoyeur à cordon 68 (figures 1 et 6) reçoit les pastilles jugées satisfaisantes, cest-à-dire celles qui n'ont pas été évacuées par les trappes 66. Un aspirateur 70 est avantageusement placé de façon que sa bouche d'entrée enveloppe une fraction de la périphérie du tambour, en aval du convoyeur à cordon 68. Cet aspirateur permet de collecter les poussières et les éclats qui peuvent rester dans les lumières. Le barillet 56 et le cylindre 60 doivent être maintenus concentriquement avec une précision élevée. Pour cela ils peuvent être montés sur un bâti comportant un socle et deux flasques verticaux 72 (figure 7 > . Le barillet 56 tourne dans des roulements 74 placés dans les flasques et il est relié par un soufflet d'accouplement 76 ayant une forte rigidité en torsion à un plateau de sortie 78 d'un indexeur rotatif 80. Le cylindre 60 est muni de deux tourillons tournant l'un dans un des flasques 72, l'autre dans le fond du barillet 56. Le tourillon qui traverse un flasque est relié à un moteur 82 d'entraînement continu. Pour que chaque pastille ait une position bien déterminée dans la direction de l'axe de rotation du barillet, elle peut être retenue entre deux pinces ou clips 84 agrafés sur le créneau séparant deux lumières successives (figure 8). Le fonctionnement des moyens de transfert et d'inspection optique est le suivant. Les seconds moyens de transfert placent une file de pastilles 26 dans la lumière vide qui est amenée par l'indexeur 80 dans l'orientation montrée en figure 6. Le poste est placé de façon que les parois sur lesquelles repose la file de pastilles sont inclinées. Le barillet tourne ensuite (de 600 si le barillet comporte six rainures) pour amener la file de pastilles qui vient d'être déposée au poste de contrôle. Cette rotation peut durer par exemple 0,5 seconde. Le barillet s'immobilise alors, par exemple pendant 0,5 seconde, et la pastille tourne en glissant contre le plan de référence. Après trois rotations successives de 600 du tambour, les pastilles rejetées sont évacuées par les trappes respectives 66. A la rotation suivante, les pastilles jugées satisfaisantes sont déposées sur le convoyeur à cordon 68 en vue de constituer une colonne qui sera amenée sur des clayettes, comme on le verra plus loin. On voit que les trappes, commandées par un circuit de traitement non représenté, constituent un système de répartition des pastilles. Ensemble de circulation des clavettes Le dispositif décrit jusqu'ici est associé à un ensemble de circulation 18 permettant de reprendre les pastilles reconnues satisfaisantes sur les clayettes 20 qui ont servi à les amener. Les clayettes sont constituées par des plaques comportant des ondulations définissant des emplacements de réception de colonnes de pastilles. Elles sont chargées par des moyens quelconques. Par exemple les pastilles provenant de la chaîne de fabrication sont regroupées en colonnes et chaque colonne est versée sur un emplacement de réception d'une clayette. Un convoyeur à rouleaux motorisé 86 permet d'amener successi vement les clayettes jusqu'à un poste de prise des pastilles par le dispositif de tri automatique. Par exemple dans le cas d'une clayette destinée à recevoir 24 rangées et d'un jeu de six guides 10, la clayette sera généralement avancée par intervalles correspondant à l'écartement de six rangées. Le transfert des colonnes de pastilles à partir des clayettes sur les rails vibrants peut être effectué en les poussant à laide d'un peigne fixé sur une bande transporteuse transversale. Une fois une clayette 20 complètement vidée, elle est libérée de la dernière butée d'avance pas à pas et elle est entraînée par le convoyeur général de déplacement 86 pour constituer un tampon d'attente de clayettes vides. La clayette de tête 20a du tampon est placée en-dessous du cordon 68 du convoyeur d'évacuation des pastilles jugées satisfaisantes. Pour ce rechargement, la clayette va avancer par pas égaux à l'intervalle entre deux emplacements successifs de réception sur une clayette. Le mécanisme de rangement des pastilles satisfaisantes sur les clayettes peut être du genre montré sur les figures 9 et 10. Ce mécanisme est placé au-dessus du convoyeur d'entraînement des clayettes 20, dont l'avance pas à pas peut être réalisée en la libérant périodiquement pour l'arrêter de nouveau après avance d'un pas. Le mécanisme comprend un bâti 88 sur lequel un volet 90 est articulé autour d'un axe horizontal 95. Ce volet, lorsqu'vil est dans la position fermée montré en figure 9A, retient les pastilles amenées par le convoyeur à cordon 68 dans la direction indiquée par la flèche f3 sur la figure 10A. Au fur et à mesure de leur inspection, les pastilles sont amenées par le convoyeur à cordon 68 en butée contre un vérin à plongeur mobile 92. Un vérin 94 permet de faire passer le volet 90 de la position de fermeture montrée en figure 9A à la position d'ouverture montrée en figure 9B. Dans cette dernière position, les pastilles contenues dans le mécanisme peuvent se déverser sur un emplacement de la clayette, en roulant sur un plan incliné 96 appartenant au bâti. Un vérin de blocage 100 permet de retenir les pastilles suivantes amenées par le convoyeur avant qu'elles ne rentrent dans le mécanisme, lorsque ce dernier est rempli. Le fonctionnement du mécanisme est le suivant. Au cours du remplissage du mécanisme, les éléments sont dans la disposition montrés en figures 9A et 10A. Les pastilles 26 successives sont amenées sur le convoyeur et s'empilent contre le plongeur 92 du vérin de butée. Le vérin de blocage 100 est en position rétractée. Une fois qu'une colonne de longueur correspondant à celle d'un emplacement de clayette est constituée, le vérin 100 est actionné pour retenir les pastilles provenant de moyens 16 d'inspection optique. Puis le plongeur 92 du vérin de butée est rétracté et le vérin 94 est actionné pour ouvrir le volet 90. Les éléments sont alors dans la disposition montrée en figures 9B et 10B. La colonne de pastilles est déposée sur la clayette. Puis la clayette avance d'un pas et le processus reprend. REVENDICATIONS 1. Dispositif de tri automatique de pastilles cylindriques, comprenant un faisceau de guides vibrants (10) de réception de pastilles, destinés chacun à amener les pastilles (26) jusqu'à un poste de transfert, un jeu de convoyeurs (12) parallèles et écartés les uns des autres, en nombre égal à celui des guides, munis d'entraîneurs (24) répartis à un pas au moins égal au diamètre des pastilles, associé à des moyens permettant de faire avancer les convoyeurs pas à pas, des moyens de transfert destinés à prélever une à une les pastilles depuis les guides vibrants et à les placer entre les entraîneurs respectifs des convoyeurs, des moyens (14) de contrôle optique des deux extrémités des pastilles, placés de part et d'autre du trajet de chaque convoyeur, des moyens de transfert à des moyens (16) d'inspection optique simultanée de la surface latérale d'un nombre de pastilles égal à celui des convoyeurs, lesdits moyens d'inspection étant prévus pour faire tourner les pastilles contrôlées de 3600 au moins dans le champ d'un bloc d'examen optique suivant une génératrice à la fois, et des moyens de répartition des pastilles inspectées en au moins deux lots, suivant la nature et l'importance des défauts relevés sur les pastilles. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les convoyeurs sont constitués par des courroies sans fin (22) munies d'entraîneurs (24) délimitant des logements de pastilles, parallèles et écartées les unes des autres, déplaçables pas à pas dans un sens orthogonal au sens d'avance des pastilles sur les guides vibrants. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de transfert comprennent, dans le prolongement de chaque rail, un godet placé au-dessus d'une courroie respective, ledit godet étant constitué de deux mors (30) ayant chacun une butée terminale (32) et associé à des moyens permettant d'ouvrir les mors lorsqu'un logement se trouve au-dessous du godet. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'inspection optique des extrémités des pastilles comportent des caméras placées chacune entre deux courroies et un niveau différent des courroies, et un coin optique de déviation permettant de former simultanément limage des deux faces terminales de deux pastilles adjacentes sur une même caméra. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par des moyens pour amener les pastilles dans une position transversale déterminée avant examen par lesdites caméras. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (16) dinspec- tion optique de la surface latérale des pastilles comprennent une source lumineuse pour focaliser un faisceau sous forme d'une raie suivant une génératrice d'une pastille à inspecter, placée à un poste d'inspection un capteur de lumière sur lequel est formée limage de la génératrice éclairée de la pastille ; et des moyens pour faire tourner la pastille sur elle-même autour de son axe pendant qu'elle est au poste d'inspection, comprenant un plan d'appui fixe et un organe cylindrique sur lequel repose la pastille, entraînée en rotation. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'inspection (16) comprennent un barillet annulaire ayant plusieurs lumières radiales réparties régulièrement à la périphérie du barillet, un cylindre rotatif dans le barillet et constituant un fond pour les lumières, des moyens d'avance pas à pas du barillet permettant de faire passer chaque lumière à son tour d'un emplacement de chargement des pastilles par les moyens de transfert à un poste de contrôle où le dispositif d'examen optique d'une génératrice illumine et contrôle une génératrice à la fois, des moyens d'avance du cylindre permettant de faire tourner le cylindre d'un angle suffisant pour provoquer une rotation de 3600 au moins des pastilles pendant qu'elles sont au poste de contrôle. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par des moyens d'entraînement permanent dudit cylindre en rotation. 9. Dispositif suivant lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un convoyeur d'entraînement des clayettes (20) par pas égaux à l'écartement entre des couloirs de réception de colonnes de pastilles prévus sur les clayettes, et en ce que les moyens de répartition des pastilles comprennent un mécanisme de rangement des pastilles satisfaisantes sur les clayettes, ayant un convoyeur à cordon (68) destiné à recevoir les pastilles satisfaisantes et à les empiler contre une butée sous forme d'une colonne, au dessus d'un convoyeur d'entraînement, et un volet (90) déplaçable entre une position où il relie la colonne sur le convoyeur à cordon et une position où il permet à la colonne de se déverser dans un couloir de clayette.