Brevet FR2938462A1 — publié le 20100521

Machine de découpe de produits agroalimentaires Domaine technique : La présente invention concerne une machine destinée à assurer une découpe de différents 5 produits alimentaires. Des produits alimentaires par exemple du fromage, du pain, des tartes, des gâteaux et préparés principalement sous la forme conique, cylindrique ou polygonale régulier. Pour permettre la vente de ces produits sous forme de blocs ou de tranches, dans les centres de 10 distribution et les grandes surfaces, il est nécessaire de découper chaque cône ou chaque cylindre en tranches afin de procéder au conditionnement de ces tranches, par paquets individuels ou par paquets de plusieurs tranches en respectant la notion de valeur pondérale fixe c'est à dire que chaque tranche ou lot de tranches correspondent à la même masse fixée à l'avance et suivant des tolérances fixées par la loi. D'autre types de produits 15 peuvent aussi être découpés comme des mousses et corps divers. Techniques antérieures : Assez souvent, dans le cas de produits cylindriques, ce découpage est assuré en plaçant ce 20 cylindre, cône, polygone sur un plateau lui même posé sur un convoyeur. Le convoyeur ayant pour fonction de présenter le cylindre sur un dispositif de pesage pour connaître son poids puis corréler ce poids à un volume obtenu par un dispositif de vision ou de scannage. En fonction du poids et du volume, une division du cylindre en portions à angle variable permet d'obtenir le dit poids fixe en plaçant le produit sous une lame ayant un 25 mouvement vertical qui permet une coupe dite au rayon, la dernière portion correspondant à la masse restante du fait que le produit n'est pas divisible en un nombre entier de portions de valeur pondérale fixe. Une autre technique pour éviter cette fausse portion est de répartir la masse représentée par celle ci sur l'ensemble des portions tout en restant dans les tolérances légales. La coupe au rayon s'obtient en alignant parfaitement un des 30 bords de la lame au centre du cylindre sachant que l'autre bord déborde du pourtour du cylindre. Cette technique de coupe se fait soit en permettant au cylindre de tourner autour de son axe centrale par l'intermédiaire d'un support tournant soit en permettant à la lame de tourner sur un axe passant par une de ses extrémité pour les produits directement posés sur un convoyeur. 35 L'inconvénient de cette technique réside dans le fait que lors de chaque coupe, le cylindre puis les portions, ont tendance à bouger sous l'effet de pénétration de la lame. Ce phénomène étant d'autant plus important que la lame est épaisse. Ainsi la précision de la machine est masquée par les mouvements successifs des portions et ne permet pas d'obtenir un grand nombre de portions de valeur pondérale identique ou similaire dans 40 des tolérances fixées par la loi. Souvent il reste une portion finale cumulant les imprécisions de toutes les coupes précédentes d'autant plus important que le nombre de portions à réaliser est important. D'autre part lorsque le produit tourne sur son axe, une limitation de vitesse est nécessaire pour éviter une centrifugation des portions et la perte de position de celles ci. 45 On connaît certain artifices permettant de limiter ces mouvements et notamment des presseurs sur mouvement verticaux venant maintenir les produits sur leur support au moment de la descente et de la remontée de la lame. Ces presseurs ont une efficacité limitée en déformant et marquant les produits sous l'effort de pressage. Une autre technique utilise des bras latéraux pour ramener les portions pendant la coupe 50 ou après un certain nombre de coupes avec l'inconvénient de marquer les produits tout en assurant un résultat plutôt aléatoire. D'autre part, cette technique ne peut être mise en oeuvre avec une lame tournante sur un axe au risque de rencontrer un bras avec un angle de coupe correspondant à la position du bras. Certaines machines permettent de confiner les produits dans un volume déterminé par des bras au moment de la coupe. Les bras ou étaux ferment le volume en laissant sur le pourtour du cylindre ou du cône, un passage pour la lame. La lame est mobilisée soit verticalement du haut vers le bas soit latéralement de l'extérieur vers le centre du produit. L'inconvénient réside dans le fait que le passage entre les bras ou étaux doit obligatoirement revenir en face de l'axe de mouvement de la lame. Ainsi après chaque coupe, les bras s'ouvrent, tournent à la position du nouvel angle calculé de coupe, se referment et reviennent en face de l'axe du mouvement de la lame en faisant tourner le produit. Le produit tourne entre chaque coupe et génère des frottements sur le support qui engendre une dégradation de la surface du produit et un encrassement accéléré du support. D'autre part l'effort de serrage qui doit permettre au produit de tourner peut générer des déformations et marques sur les produits. La réalisation avant la découpe des portions d'une carotte centrale cylindrique ou carrée perturbe fortement la tenue des portions lors du serrage. Le déplacement des portions rend difficile une extraction automatique de celle ci, leur position variant de façon plus ou moins aléatoire durant la phase de découpe et notamment de connaître la position de l'éventuelle fausse tranche pour la séparer du lot réalisé. Résumé de l'invention : Un premier problème que se propose de résoudre l'invention est d'obtenir une machine permettant la découpe de portions à valeur pondérale fixe ou similaire dans les produits alimentaires cylindriques ou coniques quelque soit leur forme extérieure et quelque soit la forme du carottage central. Un deuxième problème posé est de permettre à l'ensemble des bras de maintien et de la lame de tourner sur un axe correspondant parfaitement à l'axe du cylindre ou du cône afin de laisser le produit immobile pendant toute la durée de la coupe dans le but de ne plus laisser le produit subir des accélérations menaçant son intégrité. Un troisième problème est de pouvoir accepter une grande variation dans les diamètres de chaque type de produits ou même entre les produits de même type avec ou sans carotte centrale en les maintenant durant les phases de descente et de remontée de la lame. Un quatrième problème est de rendre immobile les portions afin de pouvoir extraire ces dites portions avec un système automatique en connaissant au préalable leur position. Un cinquième problème est de permettre un accès facilité pour les opérations de maintenance et de nettoyage des organes de maintien et de coupe. Un sixième problème est de concevoir une machine de découpe correspondant aux normes en vigueur dans l'industrie agroalimentaire. Description sommaire des figures : Une machine de découpe utilisée notamment pour assurer une découpe de produits agroalimentaires, les produits agroalimentaires devant êtres découpés étant déposés sur un convoyeur équipé d'un V de centrage (M2) placé à l'axe du convoyeur et permettant de faire correspondre l'axe du produit à l'axe du convoyeur. Le produit étant pesé sur (C2) est placé sur un deuxième convoyeur lui même rotatif (M3) et permettant d'être parcouru sur sa surface d'un ou plusieurs faisceaux laser (C3) permettant par lecture au moyen d'une caméra (M4) ou passage sous un scanner de lire les déformations surfaciques et éventuellement les irrégularités internes du produit. La corrélation du poids et du volume, éventuellement des variations densimétriques permet de positionner les axes de coupe pour obtenir des masses pondérales identiques ou similaires. Un chariot mobile (M14) suivant un axe vertical et venant chapeauter le produit 5 pour le maintenir durant les coupes successives puis se relever pour permettre l'évacuation des portions. Un dispositif de centrage et de maintien composé de mâchoires convexes, concaves, ou semi cylindriques fixées sur un patin (M9), se déplacement linéairement suivant un axe radial (M 10), et équipées de crémaillères permettant 10 un mouvement synchronisé au moyen de pignons (Mll) et d'une couronne à denture (M12) de telle sorte que par rotation de cette couronne dentée (M12) et au moyen d'un moteur électrique (M13) ou d'un vérin pneumatique, toutes les mâchoires sont mobilisées de façon uniforme. Le nombre de mâchoires pouvant être compris entre une et l'infini. 15 Une couronne rotative (M8) et dentée sur l'extérieur permettant d'accueillir les guidages linéaires (M10) avec des patins (M9) et des mâchoires (M17) fixées sur les patins et équipé d'un support de lame et d'une lame (M7) dont l'axe de rotation correspond à une extrémité ou au bord de celle ci. La couronne (M8) étant mobilisée grâce à un pignon (M16) entraîné en rotation par un moteur électrique 20 (M15). D'une lame (M7), montée sur un système de guidage linéaire qui permet sa mobilisation verticale. Le mouvement de la lame étant assuré par un actionneur électrique ou pneumatique et avantageusement être composé d'un ensemble bielle-manivelle. D'une ouverture dans la couronne permettant le passage de la 25 lame au travers de celle ci. D'un chariot (M14) composé de bras et permettant la montée et la descente de l'ensemble de la tête de coupe pour enserrer le produit et permettre sa libération après découpe. Le chariot (M14) étant guidé linéairement et mobilisé par un actionneur électrique ou pneumatique. 30 Afin d'obtenir une qualité de découpe, la lame de découpe (M7) peut être une lame de découpe connectée à un générateur à ultrasons. Le support de coupe peut être un plateau fixe ou rotatif, un convoyeur défilant ou asservi (C5) et permettre une intégration dans une ligne de production. La machine peut être transférée d'un poste de travail à l'autre en fonction des 35 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 40 réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue de face de la machine avec la tête de découpe (M6). -la figure 2 représente une vue 3D latérale droite de la tête de découpe (M6). - la figure 3 représente une vue 3D latérale gauche de la tête de découpe (M6). 45 Description détaillée : Une machine de découpe (Ml) composée d'un convoyeur d'introduction (Cl) équipé d'un V de centrage (M2). Un système de pesage (C2) permettant de déterminer la masse du produit. Un convoyeur monté sur pivot (M3) et doté d'un mouvement vertical 50 permettant de réaliser un tour de 360° sous un système de vision composé d'un ou plusieurs faisceaux lasers (C3) et d'une caméra (M4). Un convoyeur support (C5) permettant de positionner le produit sous la tête de découpe (M6). Une tête de découpe (M6) mobile suivant un axe vertical venant se poser sur le produit et qui comprend une lame de découpe (M7) mobile au dessus d'une couronne dentée (M8). La lame est guidée verticalement par des patins et un rail linéaire (M4). Un bord de la lame est placé pour être alignée sur à l'axe de rotation de la couronne dentée (M8). On peut aussi si nécessaire créer un désaxage du bord de la lame par rapport à l'axe de rotation de la couronne (M8). Le mouvement vertical de montée et de descente de la lame par rapport à son support est assurée par un moteur électrique (M5) et un ensemble bielle-manivelle (M6). Une ouverture dans la couronne dentée (M8) permet le passage de la lame. L'ensemble moteur électrique et bielle manivelle peuvent être remplacés par un actionneur pneumatique. De même l'angle de descente de la lame (M7) peut être réalisé oblique par rapport à l'axe de rotation de la couronne (M8). La lame (M7) peut être à ultrasons ou classique. De même on peut réaliser le mouvement de la lame non pas suivant un axe vertical par rapport à la couronne dentée (M8) mais radialement par rapport à cette même couronne (M8). Sur la couronne dentée sont positionnés des patins mobiles (M9) sur rails linéaires (M10), sur lesquels sont fixés les mâchoires (M17) de forme concave, convexe, ou portion de cylindre. Des lumières réalisées dans la couronne (M8) et parallèles à l'axe des rails linéaires (M10) permettent de déporter la partie de la mâchoire en contact avec le produit sous l'ensemble tête de découpe (M6). Les rails linéaires (M10) sont fixés suivant un axe passant par le centre de la couronne (M8). On peut dans certaines applications créer un angle entre les rails linéaires (Ml0) et un axe caractérisé par les rayons de la couronne (M8). Il est possible de fixer 1 à x ensembles patin (M9), rails linéaires (M10). X n'étant pas limitatif. Une crémaillère (M18) fixée sur le patin (M9) et entraînée par un pignon (Mll) permet la mobilisation des patins (M9). Une deuxième couronne dentée (M12) rotative par rapport à la couronne (M8) est entraînée en rotation par un moteur électrique équipé d'un pignon denté (M13) et permet la rotation des pignons (Ml i) qui transmettent le mouvement de manière synchronisé aux patins mobiles (M9) suivant la direction des rails linéaires (M10). La denture de la couronne peut être intérieure et/ou extérieure si l'on positionne les pignons (M11) à l'extérieure de (M12). Le même mouvement synchronisé peut être obtenu avec un système de lumières obliques réalisées dans la couronne (M12) avec un axe coulissant dans ces lumières obliques et fixé sur les patins (M9). On pourrait imaginer le mouvement de rotation de la couronne (M12) réalisé par un vérin pneumatique ou tout autre actionneur permettant la rotation de cette couronne (M12). Les mâchoires (M17) définissent un volume précis permettant de contenir les glissements des portions susceptible de se produire durant la phase de coupe, le volume étant prédéterminé à l'avance ou déterminé par la mise en contact des mâchoires sur le produit avant l'opération de découpe grâce au contrôle du couple appliqué sur le moteur (M13). La couronne dentée (M8) est posée sur les bras latéraux (M14) une couronne rotative entre les bras latéraux et la couronne dentée (M8) permet la rotation de (M8) grâce à un moteur électrique (M15) lui même équipé d'un pignon (M16). La rotation de la couronne dentée (M8) permet de positionner la lame (M7) à n'importe quel angle compris entre 0 et 360°. On peut aussi imaginer réaliser plusieurs tours avec la couronne (M8). Les bras latéraux sont mobiles verticalement. Le mouvement vertical est réalisé par un moteur électrique. Le mouvement peut aussi être réalisé par un actionneur pneumatique. L'ensemble de la tête de découpe est soit en position haute pour permettre l'introduction du produit sous celle ci. Soit en position basse lors de la phase de coupe composant un volume confiné pour le produit. La dimension du volume confiné déterminé par les mâchoires (M17) fixées sur les patins (M9) est obtenu par limitation du couple exercé sur le moteur (M13). Le convoyeur support (C5) peut également être remplacé par un plateau fixe pour d'autres types applications. Les positions angulaires successives de la couronne (M8) sont déterminées à l'avance par intégration du poids corrélé au volume ou au variation de densité du produit (MO) et calculé avant la découpe des portions pour obtenir un nombre de portions de valeur pondérale similaires. La présente innovation n `est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré, de nombreuses modifications peuvent êtres réalisées sans pour autant sortir du cadre défini par la portée du jeu de revendications. 10 D'autres entraînements peuvent êtres prévus pour les translations de la lame (M7), pour la rotation de la couronne (M12), pour la translation des patins (M9), pour la rotation de la couronne (M8), pour la translation verticale de la tête de découpe, pour la présentation des produits sous la tête de découpe (M6). La forme inférieure des mâchoires (M17) peut être adaptée à la forme initiale et finale du produit. 15 20 25 30 35 40 45 50 Revendications: 1. -Machine de découpe (Ml), utilisée notamment pour assurer une découpe de produits alimentaires (MO), les produits alimentaires devant être découpés sont positionnés sur un support (C5), puis découpés à poids fixe au moyen d'un système de découpe (M6) monté sur un axe linéaire vertical permettant de coiffer le produit à découper et comprenant : - Des mâchoires (M17) traversant (M8) et venant enserrer le produit (MO) positionné sous la tête de découpe (M6), mâchoires avec un mouvement synchronisé au moyen de rails de guidage (M10) guidant des patins (M9) eux mêmes mobilisés par une crémaillère (M18) fixée sur le patin (M9) et entraîné par un pignon (Mil), lui même entraîné par une couronne (M12) au moyen d'un moteur (M13). - Une couronne dentée (M8) supportant l'ensemble des mâchoires (M17), la lame de découpe (M7) ayant un axe de rotation perpendiculaire au support (C5) et entraînés en rotation par un ensemble pignon (M16) et moteur (M15). - Une lame de découpe (M7), se déplaçant linéairement au dessus de la couronne (M8), dont une des extrémités est alignée sur l'axe de rotation de (M8) et effectuant un mouvement de va et vient suivant l'axe centrale de (M8) et traversant (M8) dans une ouverture pour assurer la découpe des produits (MO) situés sur un support (C5) placé sous la tête de découpe (M6). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les mâchoires (M17) définissent un volume précis permettant de contenir les glissements des portions susceptible de se produire durant la phase de coupe, le volume étant prédéterminé à l'avance ou déterminé par la mise en contact des mâchoires sur le produit avant l'opération de découpe grâce au contrôle du couple appliqué sur le moteur (M13). 3. Machine selon la revendication 1, 2 caractérisée en ce que les moyens de découpe (M6) sont montés sur un axe linéaire perpendiculaire au support (C5) afin de coiffer le produit à découper, puis de se relever suivant un axe vertical afin de libérer les produits découpés. 4. Machine selon la revendication 3 caractérisée en ce que les positions angulaires successives de la couronne (M8) sont déterminées à l'avance par intégration du poids corrélé au volume ou au variation de densité du produit (MO) et calculé avant la découpe des portions pour obtenir un nombre de portions de valeur pondérale similaire. Déposant : ERMATEC 6 50