Brevet FR3029746A1 — publié le 20160617

DESCRIPTION La présente invention est du domaine des machines agricoles et concerne un dispositif de découpe de la coque de fruits à coque qui est particulièrement adapté aux noix. Pour extraire leurs parties consommables, les fruits à coque sont traditionnellement cassés en les exposant à un ou plusieurs chocs. Ces impacts ont la particularité d'entraîner la casse de la coque mais aussi, quelque fois, celle d'une partie de la graine située à l'intérieur. Cette invention permet de découper la coque sans produire de chocs et de ce fait de conserver in- demne l'intérieur du fruit. Elle assure donc une meilleure valorisation des fruits à coque . A titre d'exemple, en ce qui concerne la noix(1), le demi-cerneau entier est beaucoup mieux valorisé que sa brisure. Cette invention a pour objet deux procédés majeurs (figure 1) : Tout d'abord, cette invention a pour objet un procédé de contrôle mécanique de profondeur de découpe de la coque de fruits à coque(1) caractérisé en ce qu'il met en oeuvre ,lors de la découpe, un ou plusieurs lamiers (chaque lamier étant composé d'un axe(4) sur lequel sont empilés un ou plusieurs galets-palpeurs de profondeur de découpe en forme d'étoile (2) entre lesquels sont intercalées une ou plusieurs lames circulaires(3)), c'est la forme de la périphérie du galet en forme d'étoile par rapport au diamètre extérieur de la lame qui détermine la profondeur de découpe (h) et qui permet aux zones saillantes de la coquille (zone de soudure des deux hémisphères d'une coque de noix par exemple) de s' insérer dans les espaces creux du palpeur lors de la compression du fruit par le ou les axes d' entraînement ou par le ou les galets-palpeurs. Ces galets permettent ainsi une profondeur de découpe contrôlée, plus profonde dans les zones où la coquille est plus épaisse . Le second procédé est un procédé de maintien et de mise en rotation de la coque de fruits à coque durant sa découpe caractérisé en ce qu'un fruit à coque compressé entre trois pièces (deux axes d'entraînement(7) et un module de découpe de la coque) est maintenu en position stable lors de sa mise en rotation sur lui même et durant la découpe. C'est l'action conjuguée de la rotation des deux axes d'entraînement (dans le même sens) et de la pression exercée, par le ou les axes d' entraînement et par le ou les galets-palpeurs, sur le fruit 3029746 2 qui permettent le maintien et la mise en rotation du fruit sur lui même durant la découpe de la coque par la ou les lames circulaires sur toute ou partie de sa circonférence . La figure 1 représente une vue en coupe de la coque d'un fruit à coque (noix) en situation 5 de découpe. Cette vue met en évidence le procédé de contrôle mécanique de profondeur de découpe de la coque (avec l'utilisation du galet-palpeur de découpe en forme d'étoile(2) ) et celui du maintien et de mise en rotation de la coque durant sa découpe. Les flèches circulaires représentent les sens de rotation des axes entraîneurs(7), de la noix(1) et de la lame(3). Les trois flèches droites convergentes représentent les forces de compression 10 exercées sur la noix . Ces procédés sont détaillés dans la description qui va suivre. La figure 2 représente un exemple de lamier de découpe simplifié. Cette vue permet de mettre en évidence le fonctionnement et la structure d'un lamier. Ainsi on y voit un axe(4) sur lequel sont fixés une lame circulaire(3) et un galet-palpeur en forme d'étoile(2). Une rondelle d'espacement (non visible sur cette vue) dont le diamètre extérieur est inférieur ou 15 égal à la partie alésée (bague intérieure) du roulement à billes du galet est intercalée entre la lame et le galet-palpeur afin de désolidariser la partie périphérique du galet en forme d'étoile lors de la découpe grâce au chemin de billes du roulement. Sur cette vue , on voit une zone saillante (zone de soudure des deux hémisphères) de coque de noix s' insérer dans un creux de l'étoile du galet-palpeur permettant ainsi une découpe plus profonde sur cette 20 zone. La figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention. Cette vue met notamment en évidence le positionnement automatique du fruit (1) qui s'opère grâce à la convergence des rouleaux d'entraînement(7) et du module de découpe à deux lamiers(9). Le fruit tombe au centre de ces trois pièces formant un entonnoir et, du fait de la rotation des rouleaux, se 25 stabilise automatiquement en rotation sur lui même au point où son diamètre est le plus étroit. Le module de découpe en rotation rapide compresse alors le fruit sur les rouleaux pour commencer la découpe. Les lamelles des rouleaux assurent une adhérence optimale du fruit (dont la coque est de forme irrégulière) sur les rouleaux lors de la rotation du fruit sur lui même pendant la découpe. Chaque lamier est composé d'un axe sur lequel sont em- 30 pilés un ou plusieurs galets-palpeurs de profondeur de découpe en forme d'étoile (2) entre lesquels sont intercalées une ou plusieurs lames circulaires(3). La longueur de ces lamiers permet de découper plusieurs calibres de noix. En effet, une petite noix tombe plus bas qu'une noix plus grosse mais, lorsque le fruit est stabilisé, il y a toujours des lames en face 3029746 3 du fruit pour assurer sa découpe. La découpe convergente des deux lamiers permet l'auto maintien du fruit durant la découpe. La figure 4 présente le système de translation du module de découpe ainsi que l'axe d'articulation(13) qui permet une meilleure efficacité de chaque lamiers en situation de découpe. 5 Dans cet exemple, ce sont des vérins pneumatiques qui assurent le positionnement du fruit de telle manière que le module et les rouleaux forment un entonnoir. Ensuite, ces vérins assurent la compression contrôlée du fruit durant la découpe. Les vérins présentés sont fixés sur un support fixe de manière à ce que le module de découpe translate sur un plan fixe équidistant de chaque rouleaux d'entraînement. Lorsque la découpe est terminée,les vérins 10 se rétractent et laisse tomber le fruit. Dans l'exemple décrit sur la figure 1 (avec un seul lamier de découpe) le sens de rotation de la lame n'a pas d'importance. En revanche, lorsque on utilise deux lamiers parallèles (comme sur la figure 3 ) les sens de rotation doivent être convergents pour assurer l'auto maintien de la noix pendant la découpe. 15 Les figures 3 et 4 illustrent le mode de réalisation de l'invention détaillé dans la description qui va suivre. Ainsi, afin de mieux comprendre les détails du fonctionnement de cette invention et à titre d'exemple non limitatif, l'invention peut être réalisée de la manière suivante (Fig 2 et 3) . 20 Ce dispositif de découpe de la coque fonctionne grâce à la mise en rotation de deux rouleaux d'entraînement(7) (qui positionnent le fruit, le stabilise puis le mettent en rotation sur lui même) ainsi qu'un module de découpe de la coque. Dans cet exemple, c'est la rotation, la gravité ainsi que la position convergente de ces trois pièces qui assure le positionnement automatique du fruit puis la stabilité du mouvement rotatif du fruit sur lui-même lors de la 25 découpe de sa coque. Le premier système, que l'on appellera l'entraîneur, est le dispositif qui permet de toujours positionner le fruit(1) de la même manière puis d'entraîner le fruit en rotation sur lui-même afin de réaliser la découpe de sa coque. 30 Pour se faire les fruits tombent un à un (grâce à un système de distribution existant dans le commerce) dans un entonnoir d'acheminement(8) puis débouche par gravité au centre de trois axes convergents formant un entonnoir . Deux de ces axes sont matérialisés par deux rouleaux d'entraînement(7), le troisième étant le module de découpe(9). Lorsque la noix tombe entre les rouleaux d'entraînement et le module de découpe, elle vient toujours se po- 3029746 4 sitionner (grâce à l'effet conjugué de la gravité, de la rotation des rouleaux d'entraînement et de la rotation rapide de l'outil de découpe) au point le plus bas correspondant à sont diamètre propre le plus étroit. Les axes des deux rouleaux d'entraînement et de l'outil de découpe sont tous les trois équi5 pés de dispositifs permettant de régler leurs écartements mais aussi leurs inclinaisons. C'est l'inclinaison ainsi que la longueur du module de découpe et des rouleaux d'entraînement, qui permettent de régler l'amplitude des calibres de coques à découper. Ce système permet donc de découper plusieurs calibres de fruit sans modifier de réglages lorsque la longueur des rouleaux d'entraînement et du module de découpe le permettent. 10 A titre d'exemple non limitatif, le paragraphe suivant décrit un mode de réalisation des rouleaux d'entraînement. Ainsi, Les deux rouleaux d'entraînement tournent dans le même sens et à la même vitesse. 15 Chaque rouleau d'entraînement est constitué d'un empilement de zones entraînantes et de zones en creux. Chaque rouleau peut être constitué d'un axe métallique sur lequel sont compressés (entre une buté et un écrou de serrage) un empilement de disques d'entraînement (dont la périphérie constitue les zones d'entraînantes) entre lesquels sont intercalées des rondelles d'espacement. 20 Les disques d'entraînement peuvent être en matériau souple de type caoutchouc et entaillés de manière à obtenir de petites lamelles dont les arrêtes sont parallèles à l'axe du rouleau afin d' augmenter l'adhérence sur le fruit. Les zones de creux désolidarisent les lamelles de chaque disque pour que les disques soient libres les uns des autres afin d'améliorer encore l'adhérence du fruit sur les rouleaux. De même, cet espace en creux stabilise le fruit lors- 25 qu'il tombe entre les rouleaux et le module de découpe en créant un effet anti rebond obtenu grâce aux arrêtes perpendiculaires à l'axe du rouleau. Lorsque la noix tombe entre les rouleaux d'entraînement et l'outil de découpe, elle vient toujours se positionner (grâce à l'effet conjugué de la gravité et de la rotation des lamelles j au point le plus bas correspondant à sont diamètre propre le plus étroit. 30 Le fait de faire faire une rotation dans le même sens des deux rouleaux d'entraînement va engendrer une rotation de la noix sur l'outil de découpe. Elle va tomber jusqu'au point où son diamètre est le plus étroit. La noix se trouve alors en rotation sur elle même, elle ne peut plus remonter grâce aux arrêtes mise en évidence par les zones de creux. Sa position est stable car elle ne peut pas passer entre les espaces vides situés entre les rouleaux d'en- 3029746 5 traînement et les espaces situés entre les rouleaux et le module de découpe (ces espaces étant plus étroits qu'une noix). Les deux rouleaux d'entraînement peuvent par exemple être mis en mouvement par un moto-réducteur électrique dont la rotation est contrôlée de manière à pouvoir régler le début, 5 la vitesse et la fin de la rotation ( ce qui correspond au nombre de tours de découpe). En résumé, la disposition convergente ,en forme d'entonnoir, des deux rouleaux d'entraînement et du module de découpe ainsi que la mise en rotation de deux rouleaux d'entraînement du fruit situé face au module de découpe de la coque de ce même fruit permet le positionnement, la stabilisation puis la mise en rotation du fruit sur lui même. C'est la rotation 10 des deux rouleaux d'entraînement, la gravité ainsi que la position convergente de ces trois pièces (les deux rouleaux d'entraînement et le module de découpe) qui assure le positionnement automatique du fruit ainsi que la stabilité du mouvement rotatif du fruit sur lui même lors de la découpe de la coque. 15 Le second système concerne le module de découpe de la coque. Il peut être constitué d'un ou plusieurs lamiers (axes sur lesquels sont empilés des lames circulaires entre lesquelles sont intercalés des galets-palpeurs). En ce qui concerne la découpe des noix, l'utilisation d'un module de découpe de la coque 20 constitué de deux lamiers à rotation inversée et d'un moteur entraînant l'un des lamier permet une plus grande efficacité. Ce dispositif consiste à entraîner à grande vitesse deux lamiers de découpe parallèles dont la rotation du premier est inversée par rapport à la rotation du second de manière à ce que les deux sens de découpe convergent entre les lamiers(figure 3). 25 Le premier lamier est mis en mouvement par un moteur (on peut choisir une turbine pneumatique pour la souplesse de ses démarrages et sa vitesse de rotation). Ce moteur transmet son mouvement par l'intermédiaire de deux engrenages(18) fixés sur l'axe(4) des lamiers(10) de manière à obtenir la rotation inversée du second lamier. La découpe convergente de deux lamiers parallèles améliore la stabilité du fruit lors de la 30 découpe en ajoutant un point de maintient supplémentaire du fruit. Le fruit est maintenu au sein d'un trapèze formé par quatre points (deux galets-palpeurs et deux rouleaux d'entraînement). De plus, l'utilisation de deux lamiers permet la convergence des forces de découpe vers l'axe médian des deux axes des lamiers ce qui crée un phénomène d'auto-maintien du fruit sur le module de découpe durant la découpe. 3029746 6 Chaque lamier de découpe est constitué d'un empilage de lames(3) de faible épaisseur entre lesquelles sont intercalés des galets-palpeurs de découpe(2) dont le rôle est de limiter la profondeur de découpe de la coque du fruit à coque(1). Chaque galet-palpeur de profondeur de découpe est constitué d'un galet en forme d'étoile à 5 l'intérieur duquel est emboîté un roulement à billes(19). La découpe de la périphérie du galet en forme d'étoile permet aux zones saillantes de la coque (zone de soudure des deux hémisphères d'une coque de noix par exemple) de s' insérer dans les creux du galet-palpeur lors de la compression du fruit entre le module de découpe et les rouleaux d'entraînement. Les terminaisons des dents(5) des galets-palpeurs (situées en périphérie) sont arrondies car 10 lors de la compression du fruit par le module de découpe sur les rouleaux d'entraînement, les parties saillantes du fruit sont poussées au fond des creux .Cette forme arrondie des terminaisons des dents permet de favoriser le glissement des dents sur la coque de manière à toujours avoir, en situation de découpe, deux dents de chaque galet-palpeur en compression. 15 En d'autre termes, la compression du lamier en rotation sur le fruit découpe la coquille jusqu'à ce que le palpeur soit en butée, c'est la forme en étoile du galet-palpeur qui permet une découpe plus profonde dans les zones où la coquille est plus épaisse de manière à découper toute ou partie de la circonférence de la coque et à conserver la partie interne intacte. Ce type de lamier permet de réaliser des découpes partielles de l'épaisseur de la coque. En 20 effet, en modifiant la longueur des dents des galets-palpeurs de manière à réduire la profondeur de découpe(h), le lamier de découpe peut être utilisé pour réaliser des découpes partielles de l'épaisseur de la coque pour fragiliser sa coque et facilité dans un second temps, le décorticage mécanique ou manuel du fruit. Chaque lame(3) s'intercale sur le lamier entre deux rondelles(6) dont le rôle est de suppri25 mer, lors de la découpe, la vibration des lames et de ce fait, d'éviter la casse de la coque. Elles permettent aussi de faire une découpe plus nette. L'épaisseur ou la superposition des différentes rondelles permettent de régler l'espace entre les lames. Sur cet exemple, les lames et les palpeurs de chaque lamiers sont disposées en quinconce 30 (les lames du premier lamier sont fixées en face des palpeurs du second lamier et vice versa) de manière à ce que la découpe suive au plus près la courbe de la coque. En effet, lors de la découpe de zones courbes, le fruit est maintenu en compression sur les rouleaux d'entraînement par trois galets-palpeurs différents(deux situés sur un des lamiers, l'autre situé sur le second lamier). 3029746 7 Chaque galet-palpeur de profondeur de découpe est lui aussi intercalé entre deux rondelles d'espacement dont le diamètre extérieur est inférieur à la partie alésée (bague intérieure) des roulements de galets-palpeurs afin que cette partie devienne solidaire des lames. De ce fait, lors de la compression du fruit entre le module de découpe et les rouleaux d'entraîne- 5 ment, les lames découpent la coque jusqu'au point de contact de la partie périphérique des palpeurs. Cette partie en étoile est désolidarisée des lames grâce au chemin de billes du roulement. L'étoile, au contact du fruit, tourne à la vitesse (lente) de rotation du fruit alors que les lames tournent à grande vitesse . Le module de découpe translate sur un plan équidistant de chaque rouleau sans pouvoir se 10 décaler vers l'un ou l'autre des rouleaux. Le module de découpe, constitué des deux lamiers(10), de leur support(11) et de la turbine(12) est toutefois articulé sur un axe (13) équidistant des axes des lamiers de découpe. Il est mis en compression et articulé sur le fruit par l'intermédiaire de deux articulations de type rotule, la première(14) est située en face de la partie supérieure du lamier, 15 l'autre(15) se trouve en face de sa partie inférieure. La noix lors de sa rotation sur elle même, pendant la découpe, est parfois amenée à se décaler légèrement vers l'un ou l'autre des rouleaux du fait de sa forme irrégulière. Cette articulation assure alors une répartition égale de la compression des deux lamiers sur la coquille en situation de découpe en s'adaptant en permanence à la forme irrégulière de la noix et de ce fait en permettant une 20 meilleure efficacité de découpe de chaque lamier . De plus, en ce qui concerne la stabilité du module de découpe, deux butées réglables ou un ressort(16) de rappel peuvent permettre de contrôler l'amplitude d'oscillation du module de découpe sur son axe d'articulation précédemment cité et de le maintenir dans l'axe de découpe lorsque le module n'est pas en compression. 25 Dans l'exemple décrit dans la figure 3, le module est articulé sur deux rotules (14)et(15) fixé au bout de deux vérins pneumatiques(17) dont la pression est réglable. Lorsque le fruit est en rotation, la variation de la pression de ces vérins permet au module de réaliser plusieurs traits de découpe sur une zone courbe plus grande. En effet, lorsque le vérin du bas se rétréci et que, dans le même temps, celui du haut se déploie (tout en conservant la même 30 pression sur le fruit) le module de découpe pivote sur le fruit. La zone de découpe se trouve agrandie, il est alors plus facile de décortiquer le fruit. Lorsque la découpe est terminée, les vérins se rétractent automatiquement, le fruit n'étant plus maintenu, il chute dans un récipient pour être décortiqué soit manuellement, soit mécaniquement par des systèmes existants 3029746 8 Ainsi, ce dispositif est particulièrement adapté aux particuliers et aux industriels qui transforment les fruits à coque. REVENDICATIONS1) Système de découpe de coque de fruits à coque comportant un dispositif de mise en rotation de la coque du fruit à coque et un module de découpe du fruit à coque ,figure 1, 5 ayant pour avantage de maintenir en position stable le fruit lors de sa mise en rotation sur lui même durant la découpe, caractérisé en ce que le dispositif de mise en rotation se compose de deux axes d'entraînement (7) tournant dans le même sens, et que le module de découpe se compose d'au moins un lamier composé d'un axe(4) sur lequel sont empilés un ou plusieurs galets-palpeurs (2) entre lesquels sont intercalées une ou plusieurs lames circu10 laires(3), et que c'est l'action conjuguée de la rotation des deux axes d'entraînement et de la pression exercée par translation, d'un ou des axes d'entraînement ou par le ou les lamiers de découpe (9) sur le fruit, qui permet le maintien et la mise en rotation du fruit sur lui même durant la découpe de la coque par la ou les lames circulaires sur toute ou partie de sa circonférence. 15 2) Système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module de découpe peut-être constitué de deux lamiers (10) ,figure3, parallèles à rotation inversée et convergente permettant de maintenir le fruit au sein d'un trapèze formé par quatre points, constitué par les deux lamiers et les deux axes d'entraînement, l'utilisation de deux lamiers à rotation inversée permet la convergence des forces de découpe 20 créant un phénomène d'auto-maintien du fruit sur le module de découpe durant la découpe. 3) Système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication 1 caractérisé en ce que la disposition convergente, en forme d'entonnoir ,figure 3, des deux rouleaux d'entraînement(7) et du module de découpe(9) ainsi que la mise en rotation des deux rouleaux d'entraînement du fruit(1) situé face au module de découpe de la coque de ce même fruit, 25 combiné à la gravité, permet le positionnement, la stabilisation puis la mise en rotation du fruit sur lui même lors de la découpe de la coque. 4) Système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication 2 caractérisé en ce que le module de découpe constitué des deux lamiers de découpe montés sur un support (9) est articulé sur un axe (13) équidistant des axes des lamiers de découpe ,figure 4, cette 30 articulation permet une répartition égale de la compression des deux lamiers sur la coquille en situation de découpe en s'adaptant en permanence à la forme irrégulière de la noix ce qui permet une meilleure efficacité de découpe de chaque lamier. 3029746 10 5) Système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication 2 caractérisé en ce que les lames et les galets-palpeurs de chaque lamier sont disposés en quinconce d'un la- mier par rapport à l'autre, de manière à ce que la découpe suive au plus près la courbe de la coque, une lame circulaire étant ainsi toujours en pleine pénétration de découpe avec le 5 fruit. 6) Système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des vérins (17) supportant le module de découpe qui se déploient, dans un premier temps, pour exercer une pression sur le fruit à coque et permettre la découpe de sa coque durant la rotation du fruit sur lui-même et se rétractent, dans un second temps, pour 10 permettre le dégagement du module de découpe afin de laisser tomber le fruit dont la coque a été découpée. 7) Système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication 1 caractérisé en ce que les galets-palpeurs comportent des terminaisons des dents(5), situées en périphérie, ar- rondies pour permettre le glissement, lors de la compression du fruit, des parties saillantes 15 du fruit au fond des creux des galets-palpeurs de manière à toujours avoir, en situation de découpe, deux dents de chaque galet-palpeur en compression sur le fruit 8)Procédé de contrôle mécanique de profondeur de découpe de la coque de fruits à coque(1) dans un système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il met en oeuvre ,lors de la compression du fruit en situation de dé-20 coupe, un ou plusieurs lamiers constitués d'axes(4) solidaires d'une ou plusieurs lames circulaires assurant la découpe, découpe qui est alors effectuée jusqu'à ce que la périphérie du ou des galets-palpeurs en forme d'étoiles arrivent en buté sur la coque du fruit et se mettent à tourner à la vitesse de rotation du fruit sur lui-même du fait que ce ou ces galets sont désolidarisés des lames grâce au roulement à billes, c'est la forme de la périphérie du 25 galet en forme d'étoile par rapport au diamètre extérieur de la lame qui détermine la profondeur de découpe (h) et qui permet aux zones saillantes de la coquille, zone de soudure des deux hémisphères d'une coque de noix par exemple, de s' insérer dans les espaces creux du palpeur lors de la compression du fruit par le ou les axes d' entraînement ou par le ou les galets-palpeurs, ces galets permettent ainsi une profondeur de découpe contrôlée, 30 plus profonde dans les zones où la coquille est plus épaisse . 9) Procédé de maintien et de mise en rotation de la coque de fruits à coque dans un système de découpe de coque de fruits à coque selon la revendication I caractérisé en ce que lorsque le module de découpe compresse le fruit à coque sur les rouleaux d'entraînement (7) en rotation, constitués d'une superposition de disques en matériau souple de type caou- 3029746 11 tchouc entaillés de manière à obtenir des lamelles dont les arrêtes sont parallèles à l'axe du rouleau, l'adhérence étant améliorée, le fruit se met alors en rotation sur lui même, les zones de creux entre les disques les désolidarisent les uns des autres afin d'améliorer l'adhérence du fruit sur les lamelles, de même, cet espace en creux stabilise le fruit lorsqu'il tombe entre les rouleaux et le module de découpe en créant un effet anti rebond du fruit obtenu grâce aux arrêtes de chaque lamelle souple perpendiculaires à l'axe du rouleau.