Brevet FR2788713A1 — publié le 20000728

MACHINE A TRANCHER La présente invention a pour objet une machine à trancher, notamment des produits alimentaires, destinée en particulier, mais non exclusivement, à couper du pain et un dispositif de protection optoélectronique sélectif pour une telle machine. Certaines de ces machines destinées à couper les pains de forme allongée, en tranches d'épaisseur réglable, présentent une zone de risques particulière pour l'utilisateur au niveau de la goulotte d'évacuation. En effet, la nature, la forme et les dimensions très variables des tranches de pains conduisent à l'élaboration d'une goulotte ou trémie d'évacuation très ouverte et aussi rectiligne que possible pour garantir une éjection régulière et sans blocage des tranches coupées. Cette contrainte fonctionnelle rend alors possible l'accès de la main de l'utilisateur à la lame de coupe par la goulotte d'évacuation. Cette action pourrait être tentée par exemple lors d'un blocage des tranches coupées ou lors de tout autre incident. Afin de limiter ce risque, certaines solutions, s'appuyant soit sur une construction en forme de chicane de la goulotte d'évacuation, soit sur la présence d'un rideau de doigts partiellement mobiles, soit sur une combinaison des deux, sont connues et acceptées sur le plan normatif mais présentent de graves inconvénients. La première solution utilisant l'effet chicane peut réellement interdire l'accès de la main jusqu'à la lame de coupe mais, dans ce cas, il est très difficile de garantir une évacuation régulière des tranches de pains et les risques de blocage de la goulotte sont plus importants. Le fonctionnement de la machine n'est alors pas satisfaisant. La seconde solution utilisant un rideau de doigts mobiles ne constitue pas une barrière efficace et l'utilisateur peut, 2 2788713 pour libérer un blocage, introduire une main dans la chambre de coupe en retenant ou soulevant avec l'autre main une partie des doigts mobiles. Il court alors le risque de se faire couper les doigts. Cette solution n'est donc pas davantage satisfaisante. De la même façon toutes les solutions connues à ce jour sur ce type de machines présentent l'un ou l'autre inconvénient car le besoin fonctionnel, ouverture grande et la plus droite possible pour l'évacuation, est antagoniste avec le besoin de sécurité (barrage de la main). De plus, aucune machine connue à ce jour n'est en mesure de s'arrêter automatiquement dès qu'un bourrage se produit, c'est-à-dire avant même que l'utilisateur ne soit tenté de mettre sa main dans la goulotte d'évacuation pour débloquer les tranches coincées. Le but de la présente invention est de remédier de manière globale à l'ensemble de ces inconvénients. Selon l'invention, la machine à trancher comprenant une goulotte d'entrée et une goulotte de sortie entre lesquelles est disposée une lame rotative entraînée par un moteur est caractérisée en ce que la goulotte de sortie présente un détecteur de passage des tranches coupées. Selon une autre caractéristique de l'invention, le détecteur est constitué par un rideau optoélectronique temporisé. Le dispositif selon l'invention utilise le principe d'une barrière immatérielle de type infrarouge pour fournir un ordre d'arrêt à la machine lorsqu'une partie du corps d'une personne pénètre ou se trouve dans la zone de détection située à l'extrémité aval de la goulotte d'évacuation. Ce type de barrières est une des solutions utilisées pour la mise en sécurité de certaines machines dangereuses. Le principe est connu mais il n'est pas applicable en son état pour une protection sélective dans laquelle la main de l'opérateur conduit à un ordre d'arrêt, alors qu'en 3 2788713 fonctionnement normal, les tranches du produit coupé ne doivent pas arrêter la machine. En effet un tel dispositif comprend généralement un boîtier émetteur, un boîtier récepteur et un module de commande. Le barrage est réalisé par un certain nombre de faisceaux lumineux parallèles émis par le boîtier émetteur en direction du boîtier récepteur. Le nombre de faisceaux et la distance entre deux faisceaux consécutifs, appelée ci- après résolution, 1o sont fonction de la partie du corps à détecter (doigt, main, bras, torse, etc.) et de la largeur de la zone de détection. La coupure d'un seul faisceau est détectée par l'unité de commande qui donne alors l'ordre d'arrêt à la machine. Dans l'exemple cité plus haut, d'une machine à couper le pain, la main de l'opérateur mais aussi chaque tranche de pain conduirait avec un tel système, à l'arrêt de la machine. Celle-ci n'aurait donc plus sa raison d'être car elle serait incapable de couper le pain en continu. Par ailleurs, les réalisations connues de telles barrières immatérielles sont telles qu'un boîtier émetteur, ne comportant que des éléments émetteurs de lumière infrarouge, éclaire un boîtier récepteur ne comportant que des éléments photorécepteurs. Dans une telle disposition, séparation totale des émetteurs et des récepteurs, et en fonction de la résolution souhaitée ainsi que la longueur de la zone de détection, il arrive le plus souvent qu'un seul émetteur éclaire plusieurs récepteurs simultanément, car en pratique, les émetteurs infrarouges n'éclairent pas dans une seule et unique direction mais selon un cône d'émission. Dans ces conditions, il est possible d'interrompre le faisceau d'un seul émetteur sans que cela génère un ordre d'arrêt, car le récepteur associé reçoit encore suffisamment d'éclairement en provenance des émetteurs contigus à celui qui est masqué. Mais la résolution du barrage immatériel ne correspond plus à 4 2788713 la distance entre deux faisceaux d'émission consécutifs et l'objectif de sécurité n'est pas rempli. Une telle disposition ne peut donc être utilisée que si les faisceaux coniques sont focalisés par un système optique pour n'éclairer qu'un seul récepteur. Cette solution présente l'inconvénient d'être coûteuse. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque boîtier comprend, à la fois et alternativement, des éléments photoémetteurs et des éléments photorécepteurs. Cette disposition constructive à l'avantage de permettre un fonctionnement dans lequel chaque élément émetteur n'éclaire qu'un seul et unique élément photorécepteur sans avoir recours à un système optique pour focaliser son faisceau lumineux et en tout point de la zone de détection, la résolution du barrage correspond effectivement à la distance entre deux faisceaux lumineux consécutifs. Le caractère sélectif du dispositif de protection est obtenu grâce au principe utilisé pour la coupe du produit. Celui-ci est coupé tranche par tranche par une lame en rotation. Dans son mouvement la lame entraîne le morceau coupé et lui donne une vitesse initiale. Il est ensuite accéléré par la pesanteur de sorte que lorsqu'il arrive dans la zone de détection, il traverse celle-ci avec une vitesse suffisante pour que la durée d'interruption du rideau infrarouge, en fonctionnement normal, reste inférieure à une valeur prédéterminée, appelée par la suite dO. Ainsi, dans ces conditions, toute interruption d'un faisceau quelconque du rideau infrarouge pendant une durée inférieure à dO et à un rythme égal au rythme de rotation de la lame, sera considéré comme étant le passage d'une tranche de produit coupé et ne générera pas d'ordre d'arrêt. A l'opposé, toute interruption du rideau pendant une durée supérieure ou égale à dO sera considérée comme anormale par l'unité de commande qui donnera immédiatement l'ordre d'arrêt. 2788713 La durée dO, qui définit le temps de réponse de la barrière, doit être choisie la plus faible possible pour être compatible avec les objectifs de sécurité (distance de la zone de détection à la zone dangereuse, possibilité d'accès de la main, etc.). Connaissant la plus grande dimension des tranches du produit coupé, on en déduit alors la vitesse minimale à laquelle elles doivent traverser la zone de détection. On peut alors choisir la distance de chute et la vitesse initiale des tranches coupées. Ainsi le dispositif selon l'invention présente des fonctionnalités particulièrement intéressantes: - Toute intrusion de la main dans la zone d'éjection arrête la machine. Cette fonctionnalité libère de nombreuses contraintes de forme sur la goulotte d'éjection. Celle-ci peut donc être conçue pour permettre la meilleure évacuation possible des morceaux coupés ce qui confère à la machine la meilleure productivité et la possibilité pour l'opérateur d'intervenir en toute liberté et en toute sécurité. - Tout fonctionnement anormal, coincement ou mauvaise éjection des tranches, conduit immédiatement à l'arrêt de la machine avant même que l'utilisateur ait eu le temps de réagir à l'anomalie. - Toute absence d'interruption de la barrière immatérielle pendant une certaine durée reflète l'absence de passage de tranches coupées et permet d'arrêter automatiquement la machine en fin de travail. - L'expérience de sécurité nécessite un temps de réponse relativement court. Le besoin de performances de la machine oblige à un débit de coupe relativement élevé. Dans la présente invention ces deux exigences ne sont plus contradictoires puisqu'un débit élevé est obtenu par une vitesse de rotation de la lame élevée qui accélère davantage 6 2788713 la tranche coupée et réduit en conséquence la durée nécessaire à la tranche pour traverser le plan de la zone de détection, donc le temps de réponse. - La nature immatérielle (lumière infrarouge) de la barrière permet une encapsulation totale de l'ensemble des composants électroniques dans leur boîtier respectif dont la matière peut même être opaque à la lumière visible pour autant qu'elle reste transparente aux rayons infrarouges. Cette construction garantit la meilleure fiabilité des composants électriques (étanchéité à l'eau) et offre l'avantage de ne présenter aucun interstice. Cette caractéristique est particulièrement appréciable pour respecter les contraintes d'hygiène propres à toute machine de traitement des aliments. La fonction première du dispositif selon l'invention est d'assurer la protection de l'utilisateur. Celle-ci doit être garantie en toutes circonstances et en particulier dans le cas du défaut d'un des composants qui participent à la fonction de sécurité. A cet effet, le dispositif selon l'invention utilise le principe d'une scrutation cyclique permanente et individuelle de chaque groupe de composants récepteurs, alternativement dans la situation éclairée et non éclairée par le composant émetteur associé. Ainsi tout défaut d'un seul composant est immédiatement détecté et conduit à la mise hors service de la machine. L'intervention d'un personnel qualifié pour remplacer le composant défaillant est nécessaire pour pouvoir utiliser à nouveau la machine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent: 7 2788713 - Fig. 1, une vue en coupe d'une machine à couper le pain; - Fig. 2, une vue en perspective de la lame de coupe; - Fig. 3, une vue de dessus d'une machine à couper le pain sans son couvercle; - Fig.4, une vue de dessus en coupe longitudinale des deux boîtiers émetteurs / récepteurs; - Fig. 5, une vue en coupe transversale selon la ligne V-V de la figure 4 des deux boîtiers émetteurs / récepteurs. Sur l'ensemble des figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments. Sur la figure 1, la lame de coupe (1) tourne autour de l'axe (2). Elle coupe une tranche de pain (3). Un plateau réglable en hauteur ( non référencé) permet de régler la distance entre la lame (1) et l'avant du pain, c'est à dire l'épaisseur des tranches (3). La flèche en trait pointillé (5) représente la trajectoire de la tranche (3) qui va interrompre au moins un des faisceaux lumineux (6) situés dans le plan de la zone détection (7). Cette dernière est définie par le rectangle situé entre les deux boîtiers émetteurs / récepteurs (8) et (9) comme représenté sur les figures 3 et 4. Au moins un récepteur infrarouge (10) associé au faisceau lumineux (6) interrompu va passer à l'état inactif au moment o la tranche (3) pénètre dans le plan de la zone de détection. L'unité de commande (non représentée) est constituée par un circuit logique et, par exemple, par un microprocesseur cadencé qui lit en permanence et en parallèle l'ensemble des émetteurs (11), et des récepteurs (10) et détecte les changements d'état de ceux-ci. Lorsque la tranche quitte la zone de détection (7), les récepteurs (10) reviennent à l'état actif (passage de l'état " 0 " à l'état " 1 "), et ce nouveau changement d'état est également détecté par l'unité de commande. La durée entre les deux changements d'états qui a été mesurée par l'unité de commande, est comparée à la durée programmée dO pour décider s'il convient de générer ou non l'ordre d'arrêt. Bien entendu, le moteur comporte un frein qui permet son arrêt instantané. 8 2788713 La figure 2 montre le bord plié de la lame formant une surface verticale (4) qui va, dans le mouvement de rotation de la lame, éjecter la tranche (3) et lui donner une certaine vitesse initiale. Dans l'exemple de réalisation, la surface (4) fait partie intégrante de la lame, ce qui a pour avantage de ne pas présenter d'interstice. Ceci permet de satisfaire plus facilement aux exigences d'hygiène liées à toute machine traitant les aliments. Sur un plan purement fonctionnel, il est évident que la surface (4) pourrait être celle d'une pièce rapportée soit à la lame, soit à son moyeu. Sur les figures 3 et 4, le plan de détection 7 a été matérialisé par des hachures, mais bien entendu, la sortie des tranches est libre, cette barrière étant immatérielle. L'unité de commande réalise également la fonction d'autodiagnostic des composants participant à la chaine de sécurité. Pour cela, les émetteurs (11) ne sont pas alimentés en continu mais de manière impulsionnelle à une fréquence très supérieure à celle qu'il convient d'utiliser pour mesurer la durée dO avec une précision suffisante. Dans ces conditions l'unité de commande vérifie en permanence que le récepteur (10) passe bien à l'état inactif lorsque son émetteur (11) n'est pas alimenté. Un état actif du récepteur (10) en absence d'éclairement révélerait une défaillance de celui-ci. La même séquence détecte en fait la défaillance d'un élément émetteur (11) car l'unité de commande vérifie si l'état de chaque récepteur (10), actif ou inactif, correspond bien respectivement à l'état alimenté ou non alimenté de l'émetteur associé au récepteur considéré(10). Il en va de même pour tout autre composant participant à la chaîne de sécurité car le signal alternatif particulier que l'unité de commande envoie aux émetteurs (11) doit produire, dans un délai au plus égal à dO, un signal similaire au niveau de chaque récepteur considéré individuellement. 9 2788713 L'unité de commande réalise en permanence un test de chaque composant participant à la chaîne de sécurité et met la machine hors service en cas de défaillance d'un composant. Dans l'hypothèse d'une défaillance d'un élément du dispositif de protection tel qu'un des composants optoélectroniques, l'unité de commande met la machine hors service. Dans l'exemple représenté, ceci est réalisé par la destruction commandée d'un fusible situé dans le circuit d'alimentation de l'élément de commande de la machine. Bien que l'exemple donné ci-dessus se rapporte à la coupe d'un pain, la présente invention peut être appliquée dans tous les cas o les tranches coupées sont évacuées à un rythme régulier et discontinu, la durée de passage dans le plan de détection, c'est à dire la période d'interruption des faisceaux lumineux, étant petite par rapport à la durée d'un cycle cadencé par la vitesse de rotation de la lame. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. o0 2788713 REVENDICATIONS 1) Machine à trancher comprenant une goulotte d'entrée et une goulotte de sortie entre lesquelles est disposée une lame rotative (1) entraînée par un moteur électrique, caractérisée en ce que la goulotte de sortie inclût un détecteur de passage des tranches coupées (3). 2) Machine à trancher selon la revendication 1, caractérisée en ce que le détecteur est constitué par un rideau optoélectronique (7) connecté à une unité de commande temporisée. 3) Dispositif de protection optoélectronique sélectif pour une machine à trancher des aliments selon la revendication 2, caractérisé en ce que la durée d'interruption d'un faisceau lumineux, entre au moins un émetteur (11) et au moins un récepteur infrarouge (10), est transmise à l'unité de commande qui la compare à une durée programmée (dO) et arrête le moteur si la durée est égale ou supérieure à (do). 4) Dispositif de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que plusieurs émetteurs (11) et plusieurs récepteurs (10) de lumière infrarouge sont utilisés pour protéger la zone (7) d'éjection des aliments coupés. ) Dispositif de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce que les émetteurs (11) et les récepteurs (10) sont disposés en alternance de chaque côté de la zone de détection. 6) Dispositif de protection selon les revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'état de chaque récepteur (10) est traité individuellement par l'unité de commande. 1 2788713 7) Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de commande réalise en permanence un test de chaque composant participant à la chaîne de sécurité et met la machine hors service en cas de défaillance d'un composant. 8) Dispositif de protection selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'absence totale d'interruption de chacun des faisceaux lumineux (6) pendant une certaine durée génère automatiquement un ordre d'arrêt de la machine. 9) Dispositif de protection selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la défaillance due à un composant électronique provoque la destruction d'un fusible du circuit d'alimentation de l'unité de commande. ) Machine à trancher selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lame rotative (1) présente un rebord rabattu (4) d'éjection de la tranche coupée.