Brevet FR2814718A1 — publié le 20020405

"Procédé pour répartir des objets en vrac dans un emballage, dispositif mettant en oeuvre un tel procédé et machine de conditionnement incluant un tel dispositif" DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé pour répartir des objets en vrac dans un emballage. Elle concerne également un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé, ainsi qu'une machine de conditionnement incluant un tel dispositif. Des objets en nombre sont souvent transportés en vrac dans des emballages. Il peut s'agir, par exemple, d'objets manufacturés issus d'une fabrication industrielle en série, tels des produits de décolletage, ou d'objets issus d'une production agro-alimentaire, telles des pommes de terre. Les emballages peuvent être souples, rigides ou semi-rigides. Dans l'industrie agro-alimentaire de nombreux produits, notamment des fruits ou des légumes, sont transportés en vrac dans des emballages, par exemple des caisses en carton, depuis leur lieu de production vers un lieu de distribution ou de stockage. L'industrialisation de l'agriculture impose l'utilisation de machines ou d'un ensemble de machines qui permettent entre autres opérations le lavage, le tri, le calibrage ou l'emballage de ces produits. La mécanisation de ces opérations est particulièrement adaptée aux produits les moins fragiles telles les pommes, les pommes de terre ou les carottes. Un opérateur qui remplit un emballage d'objets en vrac souhaite généralement que ces objets soient convenablement répartis dans l'emballage. En effet, l'opérateur peut souhaiter optimiser l'utilisation de l'espace disponible dans l'emballage, c'est-à-dire pour un emballage donné le remplir d'un maximum d'objets ou pour un nombre d'objets donné utiliser le plus petit emballage possible. L'opérateur peut aussi souhaiter pouvoir fermer l'emballage et/ou l'empiler avec plusieurs autres emballages sans être gêné par les objets qu'il contient. Préalablement à leur introduction dans l'emballage, les objets sont généralement évalués, c'est-à-dire que par exemple on les compte ou on les pèse, afin de ne mettre dans l'emballage que la quantité d'objets souhaitée. Une fois évalués les objets sont amenés jusqu'à l'emballage, par exemple, à l'aide d'une trémie ou d'une bande transporteuse à partir de laquelle ils sont déversés dans l'emballage. Les objets en vrac dans l'emballage forment un dôme dont une base, limitée par des flancs de l'emballage, a une altitude nettement inférieure à l'altitude d'un bord supérieur des flancs de l'emballage, c'est-à-dire qu'il existe un espace vide d'objets entre le dôme et les flancs de l'emballage. De plus, l'altitude du sommet du dôme peut être plus élevée que celle du bord supérieur des flancs de l'emballage, c'est-à-dire qu'il est alors difficile, voire impossible, de fermer ou d'empiler l'emballage. Une opération supplémentaire est alors nécessaire pour répartir convenablement les objets dans l'emballage afin de faire sensiblement coïncider le plus haut des objets dans l'emballage avec le bord supérieur de l'emballage. On profite généralement du déplacement de l'emballage entre un poste de remplissage et un poste de fermeture et/ou un poste de palettisation de l'emballage pour réaliser cette opération supplémentaire. Le déplacement de l'emballage s'effectue sur une bande transporteuse qui est maintenue en vibration dans un plan sensiblement parallèle à un plan d'appui de l'emballage sur ladite bande transporteuse, plan qui est généralement horizontal ou peu incliné. Ce procédé est faiblement efficace et doit donc durer suffisamment longtemps, c'est-à-dire que la bande transporteuse et vibrante doit mesurer plusieurs mètres, par exemple dix mètres, pour garantir une répartition convenable des objets dans l'emballage. L'opération est donc longue et le dispositif pour la réaliser est encombrant. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé simple et efficace ainsi qu'un dispositif associé peu encombrant pour répartir convenablement des objets en vrac dans un emballage. Selon l'invention, un procédé pour répartir des objets en vrac dans un emballage est caractérisé en ce que l'on agite l'emballage selon au moins un mouvement cyclique principalement vertical, reproduit un nombre de périodes prédéterminé. Le nombre de cycles, leur amplitude et leur fréquence sont déterminés en fonction des objets à répartir, par exemple de leur taille, de leur forme, de leur poids ou de leur fragilité. De préférence on appliquera un premier mouvement de va-et-vient à un premier côté de l'emballage et un second mouvement de va-et-vient à un second côté opposé au premier côté dudit emballage. Ces premier et second mouvements peuvent être cycliques et suivre des cycles sensiblement identiques mais décalés dans le temps, par exemple d'un demi cycle. Il peut être particulièrement avantageux, au cours d'un mouvement de va-et-vient, d'entraîner une partie au moins de l'emballage jusqu'à une position haute puis de la laisser redescendre librement jusqu'à une position basse. L'agitation de l'emballage permet de transmettre une énergie cinétique, en particulier l'énergie d'une action agissant sur la partie de l'emballage qui redescend librement à sa position basse, aux objets qui se déplacent alors naturellement vers une position de moindre énergie potentielle. Ainsi, les objets se répartissent dans l'emballage en minimisant les espaces vides entre les objets ou entre les objets et les parois de l'emballage et que le dôme s'efface pour laisser la place à une surface sensiblement arasée avec le bord supérieur du carton. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non limitatifs. Aux dessins annexés : - la figure 1 est une représentation simplifiée d'un mode de réalisation d'une machine selon l'invention, - les figures 2A à 2F sont l'illustration schématique d'une décomposition d'un cycle pour agiter un emballage, compatible avec le mode de réalisation de la figure 1, et, - la figure 3 est une représentation en perspective d'un mode de réalisation possible d'une machine selon l'invention. La figure 1 représente une machine 1 qui peut être intégrée dans une chaîne pour emballer des fruits et/ou des légumes, par exemple des pommes de terre. Le châssis 10 (voir figure 3) de cette machine n'est pas représenté à la figure 1 afin d'améliorer la clarté du dessin. Ce châssis, outre des moyens de structure et de support pour la machine 1, comprend aussi des moyens 41 pour soutenir l'emballage et des moyens 42 pour éviter que l'emballage et/ou ce qu'il contient ne tombe de la machine. La machine comprend principalement un mécanisme d'entraînement 5 et trois postes successifs qui sont, de l'amont vers l'aval de la machine relativement à un sens de déplacement A défini par ledit mécanisme 5 : un poste 2 d'attente pour un emballage vide, ici un carton 6, un poste 3 pour remplir un carton avec des pommes de terre 7 et un poste 4 pour répartir les pommes de terre dans un carton. Dans une phase de fonctionnement courant de la machine 1, chaque poste 2,3, 4 est occupé simultanément par un carton différent. Le déplacement d'un carton au sein de la machine est assuré par le mécanisme d'entraînement 5. Ce mécanisme comprend principalement 2 chaînes jumelles 8 dont le trajet est défini par trois paires de roues. Une première paire de roues 16, à l'aval de la machine, est fixée sur un arbre 26 entraîné en rotation par un moteur électrique 19. La périphérie des roues 16 est dentée et les dents 21 engrènent avec les chaînes 8 qu'elles entraînent, par exemple à la vitesse de 25 mètres par minute, selon le sens de déplacement A. L'axe de rotation des roues 16 est fixe par rapport au châssis de la machine 1. Une deuxième paire de roues 17, à l'amont de la machine, est en rotation autour d'un axe fixe par rapport au châssis et sert de guide aux chaînes 8. La paire de roue 16 et la paire de roues 17 définissent avec les chaînes 8 un plan de déplacement pour les cartons 6 entre les postes 2,3, 4. Ce plan est suffisamment proche de l'horizontale pour éviter le renversement du carton lors de ses déplacements. Une troisième paire de roues 18/est reliée par son axe de rotation à un dispositif pour mettre en tension les chaînes 8, non représenté. En amont de la machine 1 et du poste d'attente 2 se situe une machine, non représentée, pour approvisionner la machine 1 en cartons vides. En aval de la machine et du poste de répartition 4 se situent un ou plusieurs postes, non représentés, pour la fermeture des cartons et leur palettisation. Lorsqu'un carton 6, vide et ouvert dans sa partie supérieure, est approvisionné dans la machine 1 en amont du poste 2, la face inférieure 9 du carton 6 vient reposer par l'effet de la pesanteur sur les chaînes 8. le contact des chaînes 8 avec la face inférieure 9 permet d'entraîner le carton 6 en déplacement de l'amont vers l'aval de la machine 1. Lorsqu'au cours de son déplacement le carton 6 interrompt un premier faisceau lumineux 11 émis par une source lumineuse 14 il signale ainsi sa présence dans la zone réservée au poste d'attente 2. L'interruption du faisceau lumineux déclenche, grâce à des dispositifs électromécaniques non représentés, le déplacement d'une baguette 22 selon la direction B depuis une position de repos vers une position active dans laquelle la baguette 22 est en contact avec une face interne 23 d'un flanc du carton 6. Ainsi, les chaînes 8 entraînées continûment par le moteur 19 glissent sur la face inférieure 9 tandis que le carton 6 est retenu au poste 2 par la baguette 22. Lorsque le poste de remplissage 3 est rendu disponible, la baguette 22 reprend sa position de repos et le carton 6 se déplace de nouveau vers l'aval de la machine 1 alors que simultanément un premier carton suivant, approvisionné depuis l'amont de la machine 1, pénètre au poste 2. Lorsqu'au cours de son déplacement le carton 6 interrompt un deuxième faisceau lumineux 12 émis par une source lumineuse 14 il signale ainsi sa présence dans la zone réservée au poste de remplissage 3. L'interruption du faisceau lumineux déclenche le soulèvement par un vérin pneumatique 24, selon la direction sensiblement verticale C, d'un plateau 25 sensiblement horizontal. Le plateau 25 vient en contact avec la face inférieure 9 du carton 6 et continuant son déplacement selon la direction C soulève le carton 6 au-dessus des chaînes 8. Ainsi, le déplacement du carton 6 est interrompu alors que les chaînes 8 poursuivent leur mouvement continu selon la direction A et le carton 6 est approché d'une trémie 27 située verticalement au-dessus de la partie supérieure ouverte du carton 6. Une quantité voulue de pommes de terre 7 provenant d'une chaîne de tri, de lavage et de pesage est déversée au travers de la trémie 27 à l'intérieur du carton 6. Le tas de pommes de terre dans le carton a sensiblement la forme d'un dôme 28 qui, si les pommes de terre ne sont pas convenablement réparties dans le carton 6, empêche la fermeture de ce dernier. Le remplissage étant terminé, le plateau 25 s'abaisse et la face inférieure 9 du carton 6 reprend contact avec les chaînes 8 dès que le poste de répartition 4 est rendu disponible. Le carton 6, entraîné par les chaînes 8, se déplace de nouveau vers l'aval de la machine alors que simultanément le premier carton suivant pénètre au poste 3 et un second carton suivant pénètre au poste 2. Lorsqu'au cours de son déplacement le carton 6 interrompt un troisième faisceau lumineux 13 émis par une source lumineuse 14 il signale sa présence dans la zone réservée au poste 4. Le poste 4 comprend un dispositif 30 selon l'invention pour répartir les pommes de terre 7 en vrac dans le carton 6. Le dispositif 30 est principalement composé de deux patins 31,32 montés aux extrémités de tiges de deux vérins pneumatiques 33,34 respectivement. L'interruption du troisième faisceau lumineux déclenche le soulèvement simultané, depuis une position de repos, des patins 31, 32 par les vérin 33, 34 selon une direction D sensiblement verticale. Au cours du soulèvement des patins la face supérieure de ceux-ci entre en contact avec la face inférieure 9 du carton 6. Les patins 31, 32 entraînent alors le carton dans leur ascension. Le carton 6 n'étant plus en contact avec les chaînes 8 son déplacement est interrompu alors que lesdites chaînes poursuivent leur mouvement continu selon la direction A. L'ascension du carton 6 est poursuivie jusqu'à une altitude HO suffisante pour qu'au cours de la phase suivante du fonctionnement du dispositif de répartition 30 le carton ne vienne jamais en contact avec les chaînes 8. La phase suivante consiste à agiter le carton 6 selon un mouvement cyclique principalement vertical, imprimé par les vérins 33,34, dont un cycle possible est représenté aux figures 2A à 2F. Durant ce cycle l'agitation du carton 6 entraîne l'agitation des pommes de terre 7 qu'il contient, c'est-à-dire que sous l'effet de leur inertie propre, différente de l'inertie du carton 6, les pommes de terre 7 se déplacent dans le carton 6. Les déplacements des pommes de terre 7 sont tels qu'elles se répartissent dans des positions de moindre énergie potentielle, c'est-à-dire que l'espace disponible entre les pommes de terre ou entre les pommes de terre et les faces internes des flancs du carton 6 se réduit, et que le dôme s'efface pour laisser la place à une surface sensiblement arasée avec un bord 36 de l'ouverture dans la partie supérieure du carton. A la fin du cycle de répartition, les patins 31,32 se stabilisent à l'altitude HO avant de redescendre simultanément jusqu'à leur position de repos. Durant cette descente la face inférieure 9 du carton 6 entre en contact avec les chaînes 8. Le carton 6 est donc entraîné vers l'aval de la machine 1 et quitte le poste 4 alors que simultanément le premier carton suivant quitte le poste 3, que le deuxième carton suivant quitte le poste 2 et qu'un troisième carton suivant est approvisionné en amont de la machine 1. On va maintenant décrire un cycle d'agitation en référence aux figures 2A à 2F. Sur chacune de ces figures sont présentés à gauche un premier graphique sur lequel sont tracées deux courbes 101, 103 représentant respectivement l'altitude du dessus 31 a du patin 31 et l'altitude du côté 9a de la face inférieure 9 en fonction du temps, à droite un second graphique sur lequel sont tracées deux courbes 102, 104 représentant respectivement l'altitude du dessus 32a du patin 32 et l'attitude du côté 9a de la face inférieure 9 en fonction du temps. Dans la suite du texte on assimilera l'altitude des patins 31,32 à l'altitude des dessus 31a, 32b des patins 31,32. Entre les deux graphiques un dessin illustre les positions relatives du carton 6 et des patins 31,32 conformément aux premier et second graphiques. Des lignes verticales 111 sont tracées sur les graphiques de sorte qu'elles coupent respectivement les courbes 101,103 et 102,104 à l'instant t illustré par le dessin. Le cycle représenté aux figures 2A à 2F est un cycle courant, c'est- à-dire qu'il est parfaitement établi après une phase d'amorçage. Cette phase d'amorçage débute dans une position pour laquelle les côtés 9a, 9b de la face inférieure 9 et les dessus 31 a, 32a des patins 31,32 ont tous quatre la même attitude HO. Durant la phase d'amorçage les mouvements des patins 31,32 deviennent progressivement les mouvements illustrés par les courbes 101,102 respectivement et les mouvements des côtés 9a, 9b de la face inférieure 9 deviennent progressivement les mouvements illustrés par les courbes 103,104 respectivement. Dans l'exemple illustré les mouvements des patins 31,32 sont sensiblement sinusoïdaux, de même amplitude et de même fréquence. Le mouvement du patin 31 est en avance d'un demi cycle sur le mouvement du patin 32. A l'instant t1 illustré par la figure 2A, le patin 31 est à l'altitude H1 c'est-à-dire au point haut de son mouvement alternatif, et le patin 32 est à l'altitude H4 c'est-à-dire au point bas de son mouvement alternatif. Le côté 9a repose en position haute sur le patin 31 à l'altitude H1 alors que le côté 9b, qui ne repose pas sur le patin 32, est à une attitude H49 au cours d'un mouvement de chute qui l'entraîne sous l'action de la pesanteur. A l'instant t2 illustré par la figure 2B, le patin 31 entraîné par le vérin 33 est à une altitude H2, nettement inférieure à l'altitude H29 du côté 9a au même instant t2. En effet, à partir de l'instant t1 le patin 31 est entraîné vers le bas par le vérin 33 alors que le côté 9a, du fait de l'inertie du carton et de la résistance de l'air, est entraîné par la pesanteur à une vitesse inférieure à celle du patin 31. Au même instant t2, le côté 9b qui chutait pour les mêmes raisons, vient percuter à l'altitude H5 le patin 32 qui monte sous l'action du vérin 34. L'altitude H5 est une position basse pour un côté 9a, 9b au cours du cycle. Cette percussion contribue à faire déplacer les pommes de terre contenues par le carton 6 dans un sens d'une meilleure répartition. A partir de l'instant t2 et jusqu'à l'instant t4 le côté 9b est entraîné vers le haut par le patin 32 alors que le côté 9a poursuit sa chute sous l'action de la pesanteur. le côté 9a passe ainsi de l'altitude H29 à l'instant t2 à l'altitude H39 à l'instant t3 puis à l'altitude H49 à l'instant t4. A l'instant t3 (voir figure 2C) les patins 31,32 sont à l'altitude H3, à mi parcours de leurs mouvements respectivement descendant et ascendant. Plus tard, à l'instant t4 (voir figure 2D) le patin 32 atteint l'altitude H1, c'est-à-dire le point haut de son mouvement alternatif, et le patin 31 atteint l'altitude H4, c'est-à-dire le point bas de son mouvement alternatif. Après un demi cycle, à l'instant t4, la situation illustrée à la figure 2D est donc symétrique à celle illustrée à la figure 2A. Ainsi, à partir de l'instant t4 le patin 32 débute sous l'action du vérin 34 un mouvement vers le bas plus rapide que la chute du côté 9b sous l'action de la pesanteur. A l'instant t5 le côté 9a termine sa chute, entamée à l'instant t1, en percutant à l'altitude H5 le patin 31 qui remonte depuis l'altitude H4 vers l'altitude H1 sous l'action du vérin 33. A partir de l'instant t5 et jusqu'à l'instant t7 le côté 9a est entraîné vers le haut par le patin 31 alors que le côté 9b poursuit sa chute sous l'action de la pesanteur. le côté 9b passe ainsi de l'altitude H29 à l'instant t5 à l'altitude H39 à l'instant t6 puis à l'altitude H49 à l'instant t7. A l'instant t6 (voir figure 2F) les patins 31,32 sont à l'altitude H3, à mi parcours de leurs mouvements respectivement ascendant et descendant. Plus tard, à l'instant t7, le cycle est terminé et on revient à la situation illustrée par la figure 2A. Il peut être avantageux de faire débuter le mouvement alternatif des patins 31,32 à partir de l'attitude HO=H3 en s'assurant que l'altitude H4 est bien supérieure à l'altitude des chaînes 8 au poste 4. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Ainsi, les mouvements des vérins peuvent être différents d'une sinusoïde, par exemple, ils peuvent comprendre un déplacement à vitesse constante. Le cycle peut ne pas être symétrique et, le temps mis par un patin pour descendre depuis le point haut F jusqu'au point bas peut être plus long que le temps mis par le même patin pour monter depuis le point bas jusqu'au point haut. Le cycle d'un patin peut être différent du cycle d'un autre patin. Par ailleurs, afin de limiter la violence du contact lorsqu'un côté de la face inférieure du carton vient percuter le dessus d'un patin, le cycle peut être calculé afin que le contact ait lieu lorsque le patin descend et non lorsque le matin monte comme illustré précédemment. La vitesse de descente d'un patin peut aussi être inférieure à la vitesse de chute libre du côté correspondant. Au lieu d'être agité par des patins, le carton peut être actionné par d'autres actionneurs, par exemple des cames en rotation. Aussi, le carton peut être maintenu en contact avec les actionneurs pendant tout le temps de fonctionnement du dispositif de répartition. Au lieu de deux actionneurs, tels les patins montés sur vérins, il peut y en avoir un seul ou plus de deux. le déplacement de l'emballage dans la machine peut être assuré par d'autres moyens que des chaînes, par exemple par des bandes transporteuses ou des rouleaux formant un plan incliné le long duquel l'emballage peut se déplacer sous la seule action de la pesanteur. L'invention n'est pas limitée à la répartition de pommes de terre ni même de fruits et légumes mais peut aussi concerner la répartition de produits manufacturés dans un emballage. Au lieu de cartons on peut aussi utiliser d'autres emballage rigides, tels des cageots, des emballages souples ou encore semi-rigides. Si cela est nécessaire, une pièce pour soutenir et/ou rigidifier l'emballage, par exemple une charpente ou une coque, peuvent être utilisés au cours de la manipulation l'emballage. Ainsi, c'est la coque ou la charpente qui est agitée et qui transmet le mouvement, par exemple au sac qu'elle soutient. Revendications 1-Procédé pour répartir des objets (7) en vrac dans un emballage (6), au cours duquel on agite un nombre de fois prédéterminé l'emballage selon au moins un mouvement cyclique principalement vertical, caractérisé en ce qu'un premier mouvement de va-et-vient est appliqué à un premier côté (9a) de l'emballage et un second mouvement de va-etvient est appliqué à un second côté (9b) opposé au premier côté dudit emballage. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second mouvements suivent des cycles semblablement identiques mais décalés dans le temps. 3-Procédé selon la revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours d'un mouvement de va-et-vient on entraîne une partie au moins de l'emballage jusqu'à une position haute (H1) puis on laisse redescendre librement ladite partie jusqu'à une position basse (H5). 4-Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 au conditionnement de fruits ou légumes. 5-Dispositif (30) pour répartir des objets (7) en vrac dans un emballage (6), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (31,32, 33,34) pour agiter un nombre de fois prédéterminé l'emballage selon au moins un mouvement cyclique principalement vertical, caractérisé en ce que les moyens pour agiter (31,32, 33,34) comprennent des moyens (31,33) pour appliquer un premier mouvement de va-et-vient à un premier côté (9a) de l'emballage et des moyens (32,34) pour appliquer un second mouvement de va-et-vient à un second côté (9b) opposé au premier côté dudit emballage. 6-Dispositif (30) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour agiter (31, 32, 33, 34) comprennent des actionneurs (33, 34) électropneumatiques. 7-Dispositif (30) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens pour agiter (31,32, 33,34) comprennent des appuis (31,32) au moins temporaires pour l'emballage (6). 8-Dispositif (30) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens pour agiter (31,32, 33,34) comprennent au moins un patin (31,32) formant appui pour l'emballage (6) et un vérin (33,34) pour entraîner ledit patin en mouvement principalement vertical. 9-Dispositif (30) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens pour agiter (31,32, 33,34) comprennent des moyens pour maintenir l'emballage en contact avec certains (31,32) parmi les moyens pour agiter. 10-Dispositif (30) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en les moyens pour agiter (31,32, 33,34) sont agencés pour recevoir une pièce destinée à soutenir et/ou rigidifier un emballage souple ou semirigide. 11-Machine (1) pour conditionner des objets (7) en vrac dans un emballage (6), caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif (30) pour répartir les objets selon l'une des revendications 5 à 10. 12-Machine (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (42) pour éviter la chute de l'emballage ou de son contenu depuis un poste (2,3, 4) de ladite machine. 13-Machine (1) selon l'une des revendication 10 à 12, pour conditionner des objets (7) dans un emballage (6) rigide à flancs sensiblement verticaux.