Brevet FR2855448A1 — publié le 20041203

L'invention se base sur un dispositif destiné à la coupe d'un produit, notamment la coupe d'un tapis de produit, 5 comprenant au moins une lame de coupe précontrainte axialement, reliée à une unité d'actionnement plus particulièrement piézoélectrique, qui engendre des vibrations longitudinales de la lame de coupe. Un tel dispositif est connu dans la pratique et sert par exemple de dispositif de coupe à ultrasons, destiné à la coupe d'un tapis de produit constitué d'un produit alimentaire. Le tapis de produit, qui représente une couche de grande surface du produit alimentaire et 15 repose sur une bande de transport, est découpé transversalement à sa direction de transport, au moyen dudit dispositif. Le dispositif connu est d'une construction telle qu'il 20 comporte une lame de coupe qui est disposée dans un châssis et est précontrainte axialement. La mise en précontrainte de la lame de coupe est effectuée au moyen d'un dispositif de mise en tension agissant à une extrémité de la lame de coupe. A l'autre extrémité de la 25 lame de coupe, agit un dispositif d'actionnement piézoélectrique au moyen duquel la lame de coupe est excitée en vibrations longitudinales pour couper le tapis de produit. Les vibrations longitudinales ont une fréquence qui se situe dans le domaine des ultrasons, 30 avec par exemple une valeur d'environ 40 kHz. Sur une telle lame de coupe se forment d'une manière équidistante, lors de la vibration, des noeuds de vibration. Les noeuds de vibration constituent des zones 35 libres de vibrations, dans lesquelles des particules de produit, notamment dans le cas de produits collants ou adhérents, peuvent localement se déposer ou s'accumuler sur la lame de coupe. Ces dépôts peuvent désavantageusement entraver la qualité du processus de coupe. Pour cette raison, les lames de coupe par ultrasons sont utilisées, dans le domaine des produits alimentaires ou produits de consommation de luxe, essentiellement pour couper des produits présentant un potentiel d'adhérence 10 relativement faible, tel que par exemple pour couper des pâtisseries et des produits surgelés. Pour couper des masses plus collantes ou adhérentes, l'utilisation de lames de coupe par ultrasons a, jusqu'ici, été problématique, en raison du potentiel d'adhérence 15 évoqué. L'invention vise à réaliser un dispositif destiné à la coupe d'un produit, du type de celui mentionné en introduction, qui remédie au problème évoqué plus haut. 20 L'on y parvient grâce à un dispositif destiné à la coupe d'un produit, notamment la coupe d'un tapis de produit, comprenant au moins une lame de coupe précontrainte axialement, reliée à une unité d'actionnement plus 25 particulièrement piézoélectrique, qui engendre des vibrations longitudinales de la lame de coupe, et caractérisé, conformément à l'invention, par au moins un générateur de vibrations destiné à engendrer des vibrations transversales de la lame de coupe; ce 30 dispositif présente l'avantage suivant par rapport à celui existant, à savoir qu'il permet de couper également des masses collantes ou adhérentes, sans dépôts de résidus, parce que l'on superpose aux noeuds de vibrations apparaissant sur la lame de coupe suite aux 35 vibrations longitudinales, une vibration dirigée transversalement à ladite vibration longitudinale et empêchant le dépôt et l'accumulation de produit sur la lame de coupe. Des résidus de produits s'accrochant ou adhérant éventuellement, sont immédiatement à nouveau éliminés par les vibrations transversales s'effectuant transversalement à la direction de coupe. D'après un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, le générateur de vibrations comprend un entraînement piézoélectrique. En service, l'entraînement piézoélectrique est simplement alimenté par une tension alternative haute-fréquence, de sorte qu'une vibration ainsi exercée par un actionneur piézoélectrique est transmise à la lame de coupe. Au moyen de l'entraînement piézoélectrique, il est possible 15 d'atteindre sur la lame de coupe, des valeurs d'accélération d'environ 5000 g, de sorte que des particules de produit ou résidus qui adhèrent éventuellement à la lame de coupe, sont tout bonnement détachés par les secousses. D'après un mode de réalisation favorable du dispositif selon l'invention, l'entraînement piézoélectrique est relié à la lame de coupe par l'intermédiaire d'une sonotrode agissant en tant que convertisseur 25 d'amplitude. La sonotrode garantit également que le système vibre avec sa fréquence propre, de sorte que l'amplitude de la lame de coupe peut prendre une valeur maximale. L'amplitude des vibrations transversales de la lame de coupe vaut par exemple quelques centièmes de 30 millimètre. L'amplitude de la vibration transversale est d'un ordre de grandeur de l'amplitude des vibrations longitudinales qu'effectue la lame de coupe. La fréquence des vibrations transversales avec 35 lesquelles le générateur de vibrations excite la lame de coupe, se situe par exemple dans une plage entre 30 kHz et 50 kHz, de préférence à environ 40 kHz. Selon un mode de réalisation particulièrement simple du dispositif conforme à l'invention, le générateur de 5 vibrations est fixé directement sur la lame de coupe. Cela peut par exemple être effectué par une liaison à vis. Ce mode de configuration peut être réalisé par l'équipement ultérieur d'un dispositif de coupe par ultrasons d'une configuration usuelle, avec une lame de 10 coupe modifiée en conséquence. En variante, le générateur de vibrations peut toutefois également être fixé sur un châssis destiné à recevoir la lame de coupe. Dans ce cas, seule la sonotrode, qui est 15 en liaison avec l'entraînement piézoélectrique, est reliée par adhérence à la lame de coupe. D'autres avantages et configurations avantageuses de l'objet de l'invention apparaîtront dans la description 20 qui va suivre, et dans les dessins annexés. Trois exemples de réalisation du dispositif selon l'invention sont représentés de manière schématique, simplifiée, sur les dessins annexés, et vont être 25 explicités plus en détail dans la description qui va suivre. Les dessins montrent: Fig. 1 une vue en perspective fortement schématisée d'un dispositif de coupe par ultrasons pour 30 un tapis de produit constitué d'une masse collante ou adhérente; Fig. 2 une variante de mode de réalisation d'un dispositif de coupe par ultrasons pour un tapis de produit constitué d'une masse 35 collante, selon une représentation en perspective, simplifiée; et Fig. 3 un troisième mode de réalisation d'un dispositif de coupe par ultrasons pour un tapis de produit constitué d'une masse collante, selon une représentation correspondant à celle des figures 2 et 3. Sur la figure 1 est représenté un dispositif de coupe par ultrasons 10, qui sert à couper un tapis de produit 12 de grande surface, en portions individuelles. Le 10 tapis de produit 12 est constitué dans le cas présent, d'une masse sucrée collante, qui repose sur un dispositif de transport ici non représenté plus en détail, en étant transporté sur celui-ci dans la direction d'une flèche X. Le tapis de produit 12 comporte un grand nombre de bandes individuelles 14 orientées parallèlement les unes aux autres, qui ont été engendrées au moyen d'un dispositif de coupe à roulettes usuel, à partir d'un 20 tapis de produit continu. Le dispositif de coupe par ultrasons 10 coupe les bandes de produit individuelles 14 déplacées en continu, perpendiculairement à leur direction de transport X. Pendant l'opération de coupe, en vue de réaliser une coupe propre, perpendiculaire, le dispositif de coupe par ultrasons 10 est déplacé, au moyen d'un entraînement approprié, de manière synchronisée avec le tapis de produit 12, c'est à dire avec la même vitesse que le 30 tapis de produit 12 dans la direction de transport X, tel que cela est indiqué à l'aide de la flèche Y. Par ailleurs, pour effectuer l'opération de coupe, le dispositif de coupe par ultrasons 10 peut être déplacé au moyen d'un autre entraînement, perpendiculairement au 35 tapis de produit 12, selon la flèche double Z. Le dispositif de coupe par ultrasons 10 comprend un châssis ou chassis de mise en tension 16, stable, sensiblement en forme de U, qui sert à recevoir une lame de coupe 18 ou lame tranchante. A une extrémité 5 latérale, la lame de coupe est reliée, par exemple par une liaison à vis, avec un dispositif de mise en tension 20, qui traverse une aile 17 du châssis de mise en tension 16, et assure une précontrainte de la lame de coupe 18. A son autre extrémité latérale, la lame de 10 coupe 18 est ici reliée à une unité d'actionnement 22 fonctionnant dans le cas présent par voie piézoélectrique, et traversant l'autre aile 19 du châssis de mise en tension 16 en forme de U. La liaison entre l'unité d'actionnement piézoélectrique 22 et la 15 lame de coupe 18 est ici effectuée par l'intermédiaire d'une liaison par vis 24. L'unité d'actionnement piézoélectrique 22 comprend un actionneur piézoélectrique en couches céramiques 20 piézoélectriques, ainsi qu'une sonotrode, au moyen de laquelle des vibrations axiales de l'actionneur sont transmises à la lame de coupe 18, de sorte que l'on confère des vibrations longitudinales à la lame de coupe 18. Sur la lame de coupe 18 est disposé, transversalement à la direction de coupe, un générateur de vibrations 26, qui comprend un entraînement de préférence piézoélectrique avec une un empilement de couches 30 céramiques piézoélectriques. L'entraînement est relié à la lame de coupe 18, par l'intermédiaire d'une sonotrode intégrée. Par ailleurs, le générateur de vibrations 26 est fixé à la lame de coupe 18 par une liaison à vis. Le générateur de vibrations 26, disposé dans la zone d'extrémité de la lame de coupe 18, qui est voisine de l'unité d'actionnement piézoélectrique 22, sert à produire des vibrations transversales de la lame de coupe 18 avec une fréquence d'environ 40 kHz et une amplitude de quelques centièmes de millimètre. Les 5 vibrations transversales permettent d'empêcher que, lors de la coupe du tapis de produit 12, des particules de produit collent ou adhèrent sur la lame de coupe, dans la zone des noeuds de vibration engendrées par les vibrations longitudinales de la lame de coupe 18. 10 Les unités d'actionnement piézoélectriques 22 et le générateur de vibrations 26 sont reliés respectivement par des conducteurs appropriés, à une source de tension alternative ici non représentée plus en détail. 15 Sur la figure 2 est représentée une variante de mode de réalisation d'un dispositif de coupe par ultrasons 30, dont le mode de construction correspond dans une large mesure à celui du dispositif de coupe par ultrasons 20 selon la figure 1, mais se distingue toutefois de celuici par le fait qu'il présente un premier générateur de vibrations 26A et un second générateur de vibrations 26B, qui servent à produire des vibrations transversales de la lame de coupe 18. Les générateurs de vibrations 26A et 26B sont disposés chacun sur la lame de coupe 18, transversalement à la direction de coupe de celle-ci, et sont pourvus chacun, conformément au générateur de vibrations selon la figure 30 1, d'un entraînement piézoélectrique et d'une sonotrode intégrée. Le premier générateur de vibrations 26A est disposé dans la zone d'extrémité de la lame de coupe 18, qui est voisine de l'unité d'actionnement piézoélectrique 22. Le second générateur de vibrations 35 26B est disposé dans la zone de l'extrémité de la lame de coupe 18, voisine du dispositif de mise en tension 20. Pour le reste, le dispositif de coupe par ultrasons 30 présente le même mode de construction et le même fonctionnement que le dispositif de coupe par ultrasons selon la figure 1. Sur la figure 3 est représenté un autre mode de réalisation d'un dispositif 40 pour la coupe d'un tapis de produit 12 constitué d'une masse collante ou adhérente, telle que par exemple du nougat. Le dispositif 40 est également réalisé en tant que dispositif de coupe par ultrasons, et correspond dans une large mesure au dispositif de coupe par ultrasons selon la figure 2. Il s'en distingue toutefois par le 15 fait qu'il comprend deux générateurs de vibrations 26A et 26B, qui sont fixés sur le châssis de mise en tension 16 recevant la lame de coupe 18. La fixation est effectuée de façon à ce que les entraînements piézoélectriques des générateurs de vibrations 26A et 20 26B traversent des évidements 42A et 42B de pattes 44A et 44B, qui font saillie de la base ou de l'âme du châssis de mise en tension 16 sensiblement en forme de U, en direction du tapis de produit 12, et qui sont orientées perpendiculairement à celui-ci. La sonotrode 25 de chaque générateur de vibrations 26A et respectivement 26B est reliée par adhérence à la lame de coupe 18. Les générateurs de vibrations 26A et 26B sont d'un mode de construction correspondant à celui des générateurs de vibrations du mode de réalisation selon la figure 2. 30 REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à la coupe d'un produit (12), notamment la coupe d'un tapis de produit, comprenant au moins une lame de coupe (18) précontrainte axialement, 5 reliée à une unité d'actionnement (22) plus particulièrement piézoélectrique, qui engendre des vibrations longitudinales de la lame de coupe (18), caractérisé par au moins un générateur de vibrations (26; 26A, 26B) destiné à engendrer des vibrations 10 transversales de la lame de coupe (18). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de vibrations (26; 26A, 26B) comprend un entraînement piézoélectrique. 15 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entraînement piézoélectrique est relié à la lame de coupe (18) par l'intermédiaire d'une sonotrode. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur de vibrations (26; 26A, 26B) est fixé sur la lame de coupe (18). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, 25 caractérisé en ce que le générateur de vibrations (26A, 26B) est fixé sur un chassis (16) destiné à recevoir la lame de coupe (18) . 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, 30 caractérisé en ce que le générateur de vibrations (26; 26A, 26B) excite la lame de coupe (18) selon des vibrations transversales d'une fréquence d'environ kHz à 50 kHz, de préférence d'environ 40 kHz.