Brevet FR2851886A1 — publié le 20040910

MACHINE DE DÉCOUPE DE PRODUITS AGROALIMENTAIRES La présente invention concerne une machine destinée à assurer une découpe de différents produits agroalimentaires. Des produits agroalimentaires, par exemple du pain, des fromages, des tartes, des pâtés, des pâtés en croûte, des gâteaux, et d'autres encore, sont réalisés dans des moules de grandes dimensions, et sont préparés principalement sous la forme de 10 parallélépipèdes ou sous forme de cylindres. Pour permettre la vente de tranches de ces produits agroalimentaires dans les centres de distribution et dans les grandes surfaces, il est nécessaire de découper chaque parallélépipède ou chaque cylindre en tranches avant de procéder au conditionnement de ces tranches, par paquets individuels ou par paquets de plusieurs tranches. Etat de la technique Assez souvent et dans le cas de produits en parallélépipèdes, ce découpage est assuré en disposant le parallélépipède transversalement sur un convoyeur l'amenant contre des lames de découpage verticales et parallèles qui font partie d'un peigne 20 mobile verticalement. Les lames sont en même nombre que le nombre de découpes devant être réalisées dans le parallélépipède. Après découpage, les tranches sont conduites au poste de conditionnement. Cependant, cette technique de découpage, avec une lame complexe et un effort de coupe qui va être multiplié par le nombre de lame, va générer une compression du 25 produit entre les lames, ce qui entraîne une déformation du produit découpé. Un autre inconvénient résulte de la structure du peigne multilames qui impose de découper des tranches d'épaisseurs constantes. Cela ne permet pas d'ajuster aisément cette épaisseur, soit à la demande du client, soit pour obtenir des tranches de valeur pondérale voisine, par exemple, en compensant les variations de masse par différentes épaisseurs. On connaît d'après le document US- 5.163.865 une machine de découpe comprenant un convoyeur, sur lequel sont posés les produits à découper, à déplacement continu, ainsi qu'une lame connectée à un générateur d'ultrasons, généralement appelé sonotrode. La lame se déplace verticalement et est portée par une structure déplaçable longitudinalement pour suivre les produits à découper pendant la découpe. Cependant, les découpes se font uniquement dans une direction perpendiculaire au sens de défilement du convoyeur, ce qui limite les possibilités d'utilisation et d'adaptation de la machine à tout type de produit à découper. On connaît d'après le document FR-2.726.779 une machine comprenant un convoyeur entraîné avec un mouvement pas à pas réglable, entre un poste amont de chargement, o chaque produit est disposé longitudinalement, et un poste aval de tranchage. Des moyens d'entraînement latéraux synchronisés avec le convoyeur portent 10 des traverses aptes à venir en contact avec l'arrière du produit. Des crochets articulés pénètrent dans l'arrière du produit en l'immobilisant contre une traverse. Un poste de tranchage est composé d'une lame à sonotrode reliée à des moyens aptes à lui communiquer un déplacement vertical, accéléré puis décéléré, dans un plan vertical passant par l'axe longitudinal du rouleau aval du convoyeur. Cependant, cette machine est uniquement adaptée à la découpe transversale de produits sous forme de pains parallélépipédiques, c'est-à-dire une découpe perpendiculaire à l'avance des produits. Aucune adaptation de la découpe à d'autres formes de produits à découper ne pourra être possible. On connaît d'après le document US- 6.032.561 une machine de découpe 20 comprenant un convoyeur transportant les produits à découper au niveau d'une surface au-dessus de laquelle se déplace une lame de découpe. Des premiers moyens à glissière posés sur un bâti font coulisser la lame de découpe selon un axe longitudinal par rapport à la direction de transport du convoyeur. Des deuxièmes moyens à glissière maintenus par les premiers moyens font coulisser la lame de découpe selon un axe latéral 25 perpendiculaire à la direction de transport du convoyeur. Des troisièmes moyens à glissière maintenus par les deuxièmes moyens font coulisser la lame de découpe du haut vers le bas selon un axe perpendiculaire au plan du convoyeur pour assurer le tranchage. Des moyens de rotation maintenus par les troisièmes moyens sont prévus pour faire pivoter la lame par rapport à un axe vertical passant par son centre. Cependant, cette machine de découpe ne peut pas s'adapter à n'importe quelle ligne de convoyage, en raison de la présence des premiers moyens à glissières qui présentent une largeur limitée, définie à l'avance et qui enjambe le dispositif d'amenage des produits à découper. Cette machine nécessite la présence d'un bâti imposant disposé au-dessus du convoyeur. De plus, trois déplacements et quatre axes sont nécessaires pour obtenir toutes les positions de la lame de découpe. En outre, les premiers, deuxième et troisièmes moyens à glissières ne sont pas prévus pour être utilisés dans le domaine de la production agroalimentaire, en raison des normes actuelles pour 5 l'obtention d'une qualité bactériologique et de propreté optimale. Enfin, l'accès à la lame de découpe, pour des raisons de nettoyage et de maintenance, s'avère difficile en raison du châssis entourant complètement la machine de découpe. Résumé de l'invention Un premier problème que se propose de résoudre l'invention est d'obtenir une machine de découpe qui puisse facilement s'adapter à tous types de forme de produits devant être découpés. Un deuxième problème posé est de permettre à la lame de découpe de se déplacer afin de pouvoir atteindre la totalité de la surface sur laquelle sont posés les produits devant être découpés. Un troisième problème est de prévoir des 15 moyens simplifiés permettant un déplacement de la lame de découpe dans de nombreuses directions au-dessus du support. Un quatrième problème est de pouvoir réaliser de très nombreuses formes pour les produits divisés, après une ou plusieurs passes de la lame de découpe. Un cinquième problème est de réaliser une machine de découpe présentant un accès facilité à la fois au niveau de la zone de découpe et aux 20 organes chargés de la découpe, tels que la lame de découpe. Un sixième est de prévoir une machine de découpe pouvant s'adapter à différents supports, sur lesquels sont posés les produits devant être découpés, en fonction de la production souhaitée. Un septième problème est de concevoir une machine de découpe répondant aux normes en vigueur dans l'industrie agroalimentaire. Une machine de découpe, utilisée notamment pour assurer une découpe de produits agroalimentaires, les produits agroalimentaires devant être découpés étant posés sur un support, le support définissant un plan présentant une direction d'entrée des produits devant être découpés et une direction latérale perpendiculaire à la direction 30 d'entrée, comprend: une lame de découpe, se déplaçant linéairement au-dessus du support selon la direction d'entrée, se déplaçant linéairement au-dessus du support selon la direction latérale, se déplaçant linéairement en va-et- vient vers le support pour assurer la découpe des produits selon une direction de découpe perpendiculaire au plan du support, et pivotant par rapport à un axe orienté selon la direction de découpe, et - des moyens pour faire déplacer la lame de découpe. Conformément à un premier aspect de l'invention, la machine de découpe est caractérisée en ce que les moyens pour faire déplacer la lame de découpe comprennent des moyens uniques de déplacement linéaire faisant déplacer la lame de découpe audessus du support à la fois selon la direction d'entrée et selon la direction latérale. Autrement dit, avec des moyens uniques assurant un déplacement linéaire de la lame de découpe, la machine peut assurer simultanément deux directions de découpe à angle droit l'une de l'autre, ces deux directions étant situées dans le plan formé par le support des produits devant être découpés. Les découpes usuelles sont réalisées avec seulement trois axes asservis. Les moyens pour faire déplacer la lame de découpe peuvent en outre préférentiellement comprendre des moyens de rotation faisant pivoter les moyens uniques de déplacement linéaire. Ces moyens uniques peuvent pivoter par rapport à l'axe orienté selon la direction de découpe. Les moyens de rotation peuvent ainsi faire passer les moyens uniques de déplacement linéaire de la direction d'entrée vers la 20 direction latérale et réciproquement en passant par des directions intermédiaires. Grâce à ces moyens de rotation, ces directions intermédiaires de découpe en biais, ayant une composante selon la direction d'entrée et une composante selon la direction latérale, sont également possibles. Avec la combinaison des mouvements de rotation et de translation, la mécanique de la machine est simplifiée. De manière avantageuse, les moyens uniques de déplacement linéaire de la lame de découpe peuvent comprendre un bras portant la lame de découpe. Cette lame peut être positionnée perpendiculairement ou axialement, par rapport audit bras et se déplacer linéairement le long dudit bras. Les moyens uniques de déplacement linéaire peuvent en outre favorablement comprendre un moteur linéaire. De part sa conception, 30 le moteur linéaire peut coulisser sur une tige fixée sur le bras et qui est parallèle au bras. La lame de découpe peut être montée sur le moteur linéaire. Les moyens pour faire déplacer la lame de découpe peuvent en outre préférentiellement comprendre en outre des moyens de déplacement linéaire faisant déplacer la lame de découpe en va-et-vient vers le support selon la direction de découpe. Ces moyens pour obtenir le déplacement alternatif peuvent se présenter sous la forme d'une potence mobile. Le bras peut être est monté pour rotation à l'une des extrémités de la potence. La potence mobile peut être déplacée en va-et-vient vers le support selon 5 la direction de découpe, par exemple par coulissement grâce une glissière, un système de courroie et un moteur tournant alternativement dans un sens puis dans l'autre sens. De préférence, les moyens de rotation peuvent faire pivoter le bras selon un axe perpendiculaire au bras et passant par le centre du bras et orienté selon la direction de découpe. Les moyens de rotation peuvent avantageusement comprendre une poulie 10 solidaire du bras. La poulie peut être montée à l'une des extrémités de la potence. La poulie peut être entraînée en rotation, par exemple par une courroie et un moteur placé à l'autre extrémité de la potence. Afin d'obtenir une découpe de qualité, la lame de découpe peut être une lame de découpe connectée à un générateur d'ultrasons. Pour que la machine puisse être insérée 15 dans une ligne de fabrication de produits agroalimentaires, le support peut se présenter sous la forme d'un convoyeur, défilant ou asservi en positionnement selon la direction d'entrée des produits devant être découpés. La machine peut être transférée d'un poste de travail à un autre poste de travail, en fonction des besoins de l'utilisateur. Description des dessins L'invention sera bien comprise et ses divers avantages et différentes caractéristiques ressortiront mieux lors de la description suivante, de l'exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels - la Figure 1 représente une vue en perspective partielle de la machine de découpe 25 selon l'invention, avec ses capots enlevés; - la Figure 2 représente une vue latérale droite de la machine avec la lame de découpe en position de déplacement; - la Figure 3 représente une vue latérale droite de la machine avec la lame de découpe en position de découpe; - les Figures 4, 6 à 8 représentent une vue avant de la machine avec la lame de découpe dans différentes positions de déplacement; - les Figures 5, 7 et 9 représentent une vue avant de la machine avec la lame de découpe dans différentes positions de découpe, correspondant aux positions respectives de déplacement des Figures 4, 6 et 8; - la Figure 10 représente une vue du dessus simplifiée de la machine avec la lame 5 de découpe dans différentes positions pour une découpe dans la direction d'entrée et dans la direction latérale; - la Figure 11 représente une vue du dessus simplifiée de la machine avec la lame de découpe dans différentes positions pour une découpe en biais; et - la Figure 12 représente une vue latérale gauche de la machine avec capot ouvert. 10 Description détaillée Une machine de découpe (1) comprend une lame de découpe (2) mobile audessus d'un support (3). Sur le support (3) sont positionnés les produits agroalimentaires devant être découpés (4). Les produits peuvent se présenter sous de nombreuses formes 15 (en vue du dessus dans les Figures 10 et 11), par exemple globalement parallélépipédiques (6) ou sensiblement rondes (7). La machine de découpe (1) assure ainsi une découpe en morceaux ou en cubes (8) du produit parallélépipédiques (6) ou une découpe en secteurs (9) du produit rond (7). Le support (3) se présente, dans cet exemple de réalisation, sous la forme d'une 20 plaque plane (11), posée sur des supports (12) qui eux- mêmes reposent sur le piétement (13) de la machine (1). le support (3) définit ainsi un plan (P). Ce plan (P) présente une direction d'entrée (E) des produits devant être découpés (4) et une direction latérale (L) perpendiculaire à la direction d'entrée (E). Dans cet exemple, le support (3) fait partie intégrante de la machine de découpe (1). Mais, le support (3) peut également être séparé de la machine de découpe (1). Dans une autre forme de réalisation, la machine de découpe peut ainsi être positionnée au-dessus d'un tapis de convoyage. Le tapis se déplace selon la direction d'entrée (E), et amène les produits devant être découpés (4) sous la lame de découpe (2) et les sort en morceaux ou en tranches (8 ou 9) en dehors du gabarit de la machine (1). La machine de 30 découpe (1) présente ainsi une souplesse d'utilisation, en pouvant s'adapter au niveau de n'importe quel poste de travail présentant tous supports classiquement utilisés dans l'industrie agroalimentaire. La lam-e de découpe (2) comprend un couteau tranchant de forme rectangulaire (14) cornecté à un générateur d'ultrasons (16). Afin de pouvoir assurer la découpe, la lame de découpe (2) est mobile linéairement en va-et-vient du haut vers le bas, en direction du support (3) selon une direction de découpe (D) perpendiculaire au plan (P) 5 du support (3). La lame de découpe (2) se déplace linéairement au-dessus du support (3) selon la direction d'entrée (E). De plus, la lame de découpe (2) se déplace linéairement au-dessus du support (3) selon la direction latérale (L). Pour assurer ces déplacements, la lame de découpe (2) avec son générateur (16) est montée sur une équerre et un chariot mobile (17) qui se déplace sur un bras (18). La 10 lame de découpe (2) est positionnée perpendiculairement au bras (18). Le chariot mobile (17) est solidarisé à un moteur linéaire (19) qui coulisse sur une tige (21) fixée longitudinalement au bras (18) et parallèle à ce bras (18). Pour assurer les deux directions de déplacement (E et L) de la lame de découpe (2), le bras (18) est monté par son centre (22) à l'extrémité libre d'une potence (23) de 15 manière à pivoter par rapport à un axe (X). La potence (23) est montée sur un bâti (24) perpendiculairement à la direction d'entrée (E). Lorsque le bras (18) est parallèle à la potence (23), la lame de découpe (2) est déplacée selon la direction latérale (L) et les découpes se font selon la direction d'entrée (E). Ensuite lorsque le bras (18) pivote à 900 par rapport à l'axe (X), pour se retrouver perpendiculaire par rapport à la potence 20 (23), la lame de découpe (2) est déplacée selon la direction d'entrée (E) et les découpes se font selon la direction latérale (L). Pour obtenir la rotation du bras (18), la potence (23) comprend à son extrémité libre une poulie (26) solidaire du bras (18). La poulie (26) est entraînée en rotation par une courroie (27), une poulie motrice et un moteur électrique asservi (28). Le moteur 25 (28) est monté sur une équerre dans le bâti (24) de la machine (1). Pour assurer la direction de découpe (D) de la lame de découpe (2), la potence (23) et le bras (18) montent et descendent en va-et-vient du haut vers le bas vers le support (3). Pour ce faire, à l'extrémité opposée de l'extrémité libre, la potence (23) est montée sur une face d'une glissière (29) installée à l'intérieur du bâti (24). Cette 30 glissière coulisse du haut vers le bas selon la direction de découpe (D). Pour assurer la rotation du bras (18) à l'extrémité de la potence (23) simultanément avec le déplacement linéaire selon la direction de découpe (D), le moteur (28) avec son équerre et la courroie (27) sont montés sur une face opposée de la glissière (29). Pour le va-et-vient, la glissière (29) est fixée à deux courroies (31) orientées selon la direction de découpe (D). Les deux courroies (31) se referment chacune sur ellemêmes par rapport à un axe supérieur (32) et par rapport à un axe inférieur (33). L'axe supérieur (32) est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une courroie d'entraînement 5 (34) montée sur une poulie motrice d'un moteur (36). Le moteur (36) effectue des rotations en va et vient de manière alternative entraînant la montée (Flèches M en Figures 3, 5, 7, 9 et 12) et la descente (Flèches N en Figures 2, 4, 6, 8 et 12) des courroies (31), de la glissière (29), de la potence (23), du bras (18) et ainsi de la lame de découpe (2). Les trois moteurs (19, 28 et 36) sont asservis de manière à coordonner l'ensemble des déplacements de la lame de découpe (2) en fonction des produits à découper (4, 6 et 7). Lorsque le bras (18) est perpendiculaire à la potence (23) (voir Figures 2, 3, 4, 5 et 10), la lame de découpe (2) se déplace (Flèches F et G) selon la direction d'entrée (E), grâce au moteur linéaire (19). Le moteur (28) fait pivoter le bras (18) et lorsque le bras 15 (18) est parallèle à la potence (23) (voir Figures 6, 7, 8, 9 et 10), la lame de découpe (2) se déplace (Flèches H et 1) selon la direction latérale (L), grâce au moteur linéaire (19). Le moteur (28) fait pivoter le bras (18) par rapport à l'axe (X) et le bras (18) peut atteindre une position en biais, de manière à pouvoir assurer une découpe des produits de forme ronde (7) (voir Figure 11), ou par exemple pour des découpes en losanges 20 (non représentés). Par rapport à la potence (23), le bras (18) va atteindre un angle prévu en fonction des secteurs (9) devant être découpés. Pour que la machine (1) puisse être insérée dans une ligne de fabrication de produits agroalimentaires en continu ou discontinu, le support (3) peut se présenter sous la fonne d'un convoyeur, défilant selon la direction d'entrée des produits (4, 6 et 7) à 25 découper. L'asservissement de ce convoyeur permet des découpes de formes complexes, voire même des formules de découpes à la volée. La machine de découpe (1) est pilotée par micro-processeur et pupitre de commande à clavier (37), qui va permettre la programmation, le couplage et le positionnement des différents moyens de déplacement de la lame de découpe (2). Un système de maintien et de centrage (non représenté) des produits à découper peut être prévu au niveau du support (3). Il s'avère en effet que les produits peuvent glisser sur le support (3) pendant la ou les opérations de découpe, ce qui peut entraîner des découpes totalement hétérogènes et invendables. Ce système comprend une mâchoire actionnée par vérins. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré, de 5 nombreuses modifications peuvent être réalisées sans pour autant sortir du cadre défini par la portée du jeu de revendications. D'autres entraînements peuvent être prévus pour les translations de la lame de découpe (2), pour les rotations du bras (18) ou pour les montées et descentes de la potence (23). Toutes les formes de lames (2) peuvent être utilisées pour assurer d'autres 10 formes de découpe. Afin d'éliminer de nombreuses vibrations du bras (18), de la potence (23) et de l'ensemble de la machine (1), on pourra également prévoir une deuxième potence mobile du haut vers le bas et située dans la continuité en face de la première potence (23). REVENDICATIONS 1. Machine de découpe, utilisée notamment pour assurer une découpe de produits 5 agroalimentaires (4, 6, 7), les produits agroalimentaires devant être découpés (4, 6, 7) étant posés sur un support (3), le support (3) définissant un plan (P) présentant une direction d'entrée (E) des produits devant être découpés (4, 6, 7) et une direction latérale (L) perpendiculaire à la direction d'entrée (E), comprenant: - une lame de découpe (2), se déplaçant linéairement au-dessus du support (3) 10 selon la direction d'entrée (E), se déplaçant linéairement au-dessus du support selon la direction latérale (L), se déplaçant linéairement en va-et-vient vers le support (3) pour assurer la découpe des produits (4, 6, 7) selon une direction de découpe (D) perpendiculaire au plan (P) du support (3), et pivotant par rapport à un axe (X) orienté selon la direction de découpe (D), et 15 - des moyens pour faire déplacer la lame de découpe (2), caractérisée en ce que les moyens pour faire déplacer la lame de découpe (2) comprenneent des moyens uniques de déplacement linéaire (18, 19, 21) faisant déplacer la lame de découpe (2) au-dessus du support (3) à la fois selon la direction d'entrée (E) et selon la direction latérale (L). 20 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour faire déplacer la lame de découpe (2) comprennent en outre des moyens de rotation (26, 27, 28) faisant pivoter les moyens uniques de déplacement linéaire (18, 19, 21), par rapport à l'axe (X) orienté selon la direction de découpe (D), pour 25 faire passer les moyens uniques de déplacement linéaire (18,19, 21) de la direction d'entrée (E) vers la direction latérale (L) et réciproquement en passant par des directions intermédiaires. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens uniques 30 de déplacement linéaire de la lame de découpe (2) comprennent un bras (18) portant la lame de découpe (2), positionnée perpendiculairement ou axialement par rapport audit bras (18) et se déplaçant linéairement le long dudit bras (18). il 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens uniques de déplacement linéaire comprennent en outre un moteur linéaire (19), coulissant sur une tige (21) fixée et parallèle au bras (18), et sur lequel est montée la lame de découpe (2). 5. Machine selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les moyens pour faire déplacer la lame de découpe (2) comprennent en outre des moyens de déplacement linéaire faisant déplacer la lame de découpe (2) en va-et-vient vers le support (3) selon la direction de découpe (D), se présentant sous la forme d'une 10 potence mobile (23) à l'une des extrémités de laquelle est monté le bras (18) pour rotation. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la potence mobile (23) est déplacée en va-et-vient vers le support (3) selon la direction de découpe (D) 15 par coulissement grâce une glissière (29), un système de courroies (31, 34) et un moteur (36) tournant alternativement dans un sens puis dans l'autre sens. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les moyens de rotation font pivoter le bras (18) selon un axe (X) perpendiculaire 20 au bras (18) et passant par le centre du bras (22) et orienté selon la direction de découpe (D). 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de rotation comprennent une poulie (26) solidaire du bras (18), montée à l'une des extrémités 25 de la potence (23) et entraînée en rotation par une courroie (27) et un moteur (28) placé à l'autre extrémité de la potence (23). 9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la lame de découpe (2) est une lame de découpe connectée à un générateur 30 d'ultrasons (16). 10. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support (3) se présente sous la forme d'un convoyeur, défilant ou asservi en positionnement dans la direction d'entrée (E). Il. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est transférée d'un poste de travail à un autre poste de travail. Déposant Mandataire ERMATEC Cabinet LAURENT & CHARRAS