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Dispositif de chargement pour machine de tri d'objets plats tels que
plis de courrier
La présente invention se rapporte à un dispositif de chargement
d'une machine de tri d'objets plats comportant au moins une antenne
d'entrée des objets un à un et un certain nombre de godets où les
objets sont chargés verticalement pour être transportés et déchargés
dans des conteneurs de sortie, le dispositif de chargement permettant
le convoyage des objets un à un de l'antenne d'entrée vers un godet
vertical et comprenant un ~lle o~"vuy~r ~n~ihl~ L ~k~ licu-
laire ~ la trajectoire des godets e~ d~u~e ~ un ~ ;l;f de LL~ISrt ~ L
vertical vers le bas des objets dans un godet.
Une telle machine de tri d'objets plats, en particulier d'objets
postaux, se compo~e :
- d'un carrousel de tri comportant un certain nombre de godets
véhiculés sur des rails de guidage,
- une ou plusieurs antennes d'entrée où les objets sont
alimentés, manuellement ou automatiquement, un à un après saisie du
code postal, pour être chargés dans les godets grâce à un dispositif
de chargement,
- un certain nombre de sorties où les plis de même destination
sont déchargés et empil~s dans un même bac ou équivalent.
Une telle machine de tri est décrite dans le brevet français
FR - 2 454 338 où le chargement des objets est assuré par des rubans
de convoyage horizontaux alternant avec des galets pouvant être
relevés grâce à un vérin pour diriger les objets dans le sens de la
trajectoire des godets et les insérer dans un couloir pouvant pivoter
grâce à un moteur entre une position sensiblement horizontale qui lui
permet de recevoir l'objet à charger et une position sensiblement
verticale qui permet de décharger cet objet dans le godet
30 correspondant. Ce couloir comporte une goulotte de sortie fermée par
un portillon pivotant commandé par un levier actionné par un
dispositif d'actionnement.
L'invention propose un dispositif de chargement plus performant,
qui permet une cadence particulièrement élevée tout en étant simple,
peu encombrant et adapté pour un large spectre de courrier.
*
a
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Ce dispositif de chargement est en particulier destiné à équiper
une machine de tri comportant un carrousel, alimenté par plusieurs
antennes d'entrée, servant jusqu'à 180 directions de tri et capable
d'un débit minimal de six objets par seconde. Pour limiter la vitesse
du carrousel, les objets sont véhiculés dans des godets selon une
direction normale à leur surface. Le pas entre godets du carrousel
étant d'environ 90 mm, le flux d'objets est obtenu avec une vitesse de
transfert minimale de 0,54 m/s.
Le nombre d'antennes d'entrée q~i ~ql est tel qu'il demeure
compatible avec le flux minimal de six objets par seconde. Compte tenu
des flux pratiques dont sont capables trois types d'antennes d'entrée
envisagées ( à présentation et codage manuels : environ 0,7
objet/seconde, à présentation automatique et codage manuel : environ
1,1 objet/seconde, à présentation automatique et lecture optique :
environ 1,8 objet/seconde), on peut associer les antennes, en nombre
et en type tels que leur débit cumulé n'excède pas le débit du
convoyeur.
Ladite machine de tri permet le traitement d'un spectre de
courrier particulièrement large. A titre indicatif, la surface L x h
peut varier entre 145 mm x 250 mm et 225 mm x 353 mm, l'épaisseur
entre 0,5 et 20 mm et la masse entre 10 g et 500 g. De plus, le
dispositif de chargement doit convenir pour tout état de ce courrier,
quelle que soit sa rigidité ou sa flexibilité, quel que soit son
emballage (carton rigide ou plastique souple).
Pour ce faire, selon la présente invention,
- le module convoyeur comporte au moins deux barrières d'arrêt
espacées d'une distance supérieure à la longueur maximale des objets,
- un module accélérateur est disposé entre le module convoyeur et le
dispositif de transfert vertical et comprend, en aval, une barrière
d'arrêt,
- le dispositif de I~ r~- ~ vertical est oonstitué d'un mDdule
injecteur,
ces modules étant pourvus d'organes d'entrainement
positif actionnés en continu et les barrières d'arrêt étant
escamotables et gérant le déplacement des objets
$
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grâce à des détecteurs disposés sur la trajectoire des objets.
De préférence, les trois modules sont alignés et comprennent une
surface d'appui des objets inclinée par rapport au plan vertical.
Selon un mode de réalisation préférée, chaque barrière d'arr8t
est constltuée d'un doigt escamotable servant de butée. Ce doigt
traverse la surface d'appui en position active et il est solidaire
d'un levier pivotant autour d'un axe horizontal. Il est actionné par
un électro-aimant.
De préférence, les modules convoyeur et accélérateur comportent
10 une surface de support perpendiculaire à la surface d'appui.
Selon un mode de réalisation préféré, la surface d'appui et la
surface de support du module convoyeur sont équipées de bandes de
convoyage actionnées en continu.
De plus, le module convoyeur peut être équipé, à proximité de
chaque h~ re d'arrêt, d'un galet ~.~ r, l;bre en rotation, mDnté 3
l'extrémité d'un levier pivotant autour d'un axe perpendiculaire à la
surface de support et sollicit;é par ressort.
Selon un mode de réalisation préféré, le module accélérateur
comporte un moyen de transfert et un moyen d'accélération pivotant
20 d'une po6ition de repos à une position active où l'objet est enserré
entre ces deux moyens qui sont actionnés en rotation continue.
De préférence, le moyen de transfert est constitué d'au moins
une paire de poulies montées respectivement sur deux arbres parallèles
à la surface d'appui, au moins une courroie sans fin étant montée sur
ces poulies.
Selon un mode de réalisation préféré, le moyen d'accélération
est constitué d'au moins une courroie sans fin tendue sur au moins une
paire de poulies montées sur deux arbres solidaires, dont l'un est
pivotant et actionné par un électro-aimant.
De préférence :
- le module injecteur comprend un moyen de transfert vers le bas
tangentiel à la surface d'appui, un moyen de pression pivotant autour
d'un axe horizontal et un volet d'obturation escamotable formant
surface de support perpendiculaire à la surface d'appui.
- le moyen de transfert vers le bas est constitué d'un rouleau
,"~
-,,~
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rotatif autour d'un axe horizontal actionné en continu.
- le moyen de pression est contitué d'au moins deux galets
libres en rotation selon un axe horizontal montés sur un cadre
pivotant autour d'un axe horizontal et actionné par un électro-aimant.
L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre du
dispositif de chargement selon lequel des capteurs photoélectriques
sont dispo6és sur la trajectoire des objets afin de gérer le
déplacement de ceux-ci et :
- les barrières d'arrêt du module convoyeur sont
10 normalement ouvertes et sont fermées lorsqu'un pli arrive, si un pli
est présent en butée sur la barrière d'arrêt suivante,
- la barrière d'arrêt du module accélérateur est
normalement fermée et est ouverte après l'arrivée d'un pli, si aucun
pli n'est détecté dans le module injecteur,
D'autres fonctions et avantages des caractéristiques de
l'invention appara~tront à la lecture de la description suivante d'un
mode de réalisation préféré.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de
figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré.
La figure 1 est une vue de face du dispositif.
La figure 2 est une vue de face du module convoyeur.
La figure 3 est une vue en coupe selon III - III de la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe selon IV - IV de la figure 2.
La figure 5 est une vue de face du module accélérateur.
La figure 6 est une vue en coupe selon VI - VI de la figure 7.
La figure 7 est une vue de dessus du module accélérateur.
La figure 8 est une vue de face du module injecteur.
La figure 9 est une vue de dessus du module injecteur.
La figure 10 est une vue de côté du module injecteur.
La figure 11 est une vue de dessus schématique du dispositif
installé dans une machine de tri.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif de
chargement est contitué d'un module convoyeur 100, d'un module
accélérateur 200 et d'un module injecteur 300 alignés.
L'ensemble de ces ~~ comporte une ~ul~ac~ d'appui 2
~`~
_ ~,
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inclinée par rapport à un plan vertical (d'environ 20) et les modules
convoyeur et accélérateur comportent une surface de support 3
perpendiculaire à la surface d'appui 2. Les objets sont donc disposés
avec leur bord le plus long posé sur la surface de support 3 et leur
surface appuyée sur la surface d'appui 2.
Le module convoyeur 100 est équipé de trois barrières d'arrêt
BA1, BA2 et BA3, tandis que le module accélérateur est équipé d'une
barrière BA4. Le module convoyeur permet donc un stockage tampon de
trois objets 1. A proximité de chaque barrière d'arrêt, le module
convoyeur 100 est pourvu d'un galet presseur 110.
Le module convoyeur 100 est pourvu de deux bandes de convoyage
102, 103 sur sa surface d'appui 2 et d'une bande de convoyage 104 sur
sa surface de support 3. En amont de chaque barrière et entre les
bandes de convoyage 102, 103 sont disposées des lames souples 105 qui
réduisent l'effort de contact du pli sur les bandes 102, 103 lorsque
les barrières BA1, BA2, BA3 sont fermées.
Le module accélérateur est pourvu d'un moyen de transfert et
d'un moyen d'accélération 210, 220.
Le module injecteur est pourvu d'un moyen de transfert vers le
20 bas (non visible), d'un moyen de pression 320 et d'un volet
d'obturation 330 escamotable.
Les organes d'entra~nement positif que sont les bandes 102, 103,
104, les moyens de transfert 210 et d'accélération 220 et le moyen de
transfert vers le bas du module injecteur sont actionnés en continu.
Le déplacement des objets 1 est géré par les barrières d'arrêt BA1 à
BA4 grâce à des détecteurs disposés sur la trajectoire des objets 1
comme il sera vu plus précisément plus loin.
Le module convoyeur va maintenant être décrit plus précisément
en référence aux figures 2, 3 et 4.
Chaque galet presseur 110 est libre en rotation autour d'un axe
111 perpendiculaire à la surface de support 3 et monté sur un bras 112
pivotant autour d'un axe 113 solidaire d'une pièce support 114 fixe.
Des ressorts 115 sollicitent le levier pour que le galet 110 soit
presseur contre la surface d'appui 2. La pièce support 114 porte
également une cellule photoélectrique émettrice C1 non représentée sur
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la figure 4 associé à un récepteur 155 fixé sur la 6urface d'appul 2.
Le bord avant de la bande de convoyage 104 est recouvert d'une
bande de butée 116.
La barrière d'arrêt BAl est particulièrement visible sur la
figure 4. Les barrières BA2 et BA3 sont identiques.
La barrière d'arrêt BAl se compose d'un doigt de butée 120 fixé
sur un levier 121 articulé en pivotement autour d'un axe horlzontal
122. Le levier 121 est actionné par un électro-aimant 123 à simple
effet, son rappel étant réalisé par un ressort 124. La barrière
d'arrêt BAl est représentée en position escamotée. En position active,
le doigt 120 vient former butée en traversant l'orifice 125 et
repousse le galet presseur 110 en faisant pivoter le bras 112 autour
de l'axe 113.
Le module accélérateur 200 est décrit ci-dessous en référence
aux figures 5, 6 et 7.
La figure 5 est une vue de face où les surfaces d'appui et de
support 2 et 3 ont été démontées pour une meilleure visiblité.
Ce module 200 comprend un moyen de transfert tangentiel à la
surface d'appui 2 et un moyen d'accélération supporté par la surface
20 de support 3.
Le moyen de transfert se compose de deux courroies sans fin 201
et 202, tendues sur des poulies 203, 204, 205 et 206, montées par
paire sur deux axes 207, 208 parallèles à la surface d'appui 2 et
perpendiculaires à la surface de support 3. L'axe 208 est entra~né en
rotation en continu par un moteur 209 par l'intermédiaire d'une
courroie 210. Les courroies 201 et 202 viennent tangenter la surface
d'appui 2 par des fentes 211, 212.
Le moyen d'accélération se compose également de deux courroies
sans fin 213, 214 tendues sur des poulies 215, 216, 217 et 218 montées
30 par paire sur deux axes 219, 230 parallèles à la surface d'appui 2 et
perpendiculaires à la surface de support 3. L'axe 230 est entra~né en
rotation en continu par le moteur 209 par l'intermédiaire de la
courroie 210.
Il faut remarquer que ce même moteur 209 peut également
entra~ner les bandes de convoyage 102, 103, 104 du module convoyeur
r
.. ..
-7~ 2 07 1~85
100 .
Les poulies actives 203 à 206 et 215 à 217 sont de
même diamètre. Les poulies d'entraînement 213, 214 sont de
diamètre inférieur.
Le moyen d'accélération est pivotant d'une position
de repos représentée en traits sur la figure 7 à une position
active où il vient enserrer l'objet qui est alors accéléré par
la coopération des courroies 201, 202 du moyen de transfert
et des courroies 213, 214 du moyen d'accélération, la barrière
d'arrêt BA4 éant alors escamotée.
Pour ce faire, l'axe 219 est solidaire de l'axe 230
par un bras 231. Ce bras 231 est de plus maintenu par une
tige 232 articulée par une articulation rotative 233 et une
articulation à rotule 234 reliée à un électro-aimant 235 qui
actionne le pivotement. La barrière d'arrêt BA4, figure 6,
est formée par deux doigts 220A et 220B fixés sur un levier
221, lequel est monté pivotant autour d'un axe horizontal 222.
Le levier 221 est déplacé en rotation dans un sens par un
élément électromagnétique 223 et dans l'autre sens par un
20 ressort 224.
Le module injecteur 300 va maintenant être décrit
en référence aux figures 8, 9 et lo.
Ce module comprend un moyen de transfert vers le
bas, un moyen de pression et un volet d'obturation escamotable
formant surface de support perpendiculaire à la surface
d'appui 2.
Le moyen de transfert vers le bas est constitué d'un
rouleau 301 entraîné en rotation continue par un moteur 302
par l'intermédiaire d'une courroie 303. Ce rouleau 30~ est
30 tangent à la surface d'appui 2 par une ouverture 304.
Le moyen de pression est constitué de trois galets
305 montés libres en rotation autour d'un axe horizontal
commun 306 lui-même monté sur un cadre 307 pivotant autour
d'un axe horizontal 308. Ce cadre 307 est actionné par un
électro-aimant 309 à simple effet par l'intermédiaire d'une
~7 '
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double articulation à rotule 310 et rappelé par un ressort
314.
Le volet d'obturation comprend un profilé 311
articulé autour d'un axe horizontal 312. En position active,
il prolonge la surface de support 3. Ce volet est actionné
par un électroaimant 313. En position escamoté, il libère le
passage vers le bas pour le pli 1.
Le module injecteur est par ailleurs pourvu d'un
déflecteur 315 destiné à orienter correctement les objets
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courbe. Ce déflecteur est escamotable et active, lors de son
débattement, un détecteur qui commande l'arrêt immédiat du carrousel
si un objet se met de travers lors de sa descente.
Le procédé de mise en oeuvre du dispositif de chargement décrit
ci-dessus va maintenant être précisé en référence à la figure 11.
Cette dernière est une vue schématique de dessus du dispositif
installé sur une machine de chargement.
Une antenne d'entrée 4 est disposée perpendiculairement au
carrousel de godets verticaux 6, 7. Elle est reliée au dispositif par
10 un convoyeur auxiliaire 5 pourvu d'une barrière d'arrêt BAO et d'un
capteur CO, tel qu'une cellule photoélectrique.
A proximité des barrières d'arrêt BAl à BA3 sont également
disposés des capteurs Cl à C3.
La barrière BAO est normalement fermée, les barrières BAl, BA2,
15 BA3 normalement ouvertes.
A la présence d'un objet plat, en particulier d'un pli de
courrier en butée sur la barrière BAO détecté par CO, cette barrière
est ouverte et le pli est transféré jusqu'au module accélérateur.
Si d'autres objets sont amenés avant l'évacuation de ce pli du
20 module accélérateur les barrières BA3, puis BA2, puis BAl sont
fermées.
Ceci est une fonction importante du module convoyeur. Chaque
antenne d'entrée doit assurer l'arythmie de la saisie du code postal
du courrier lorsque celle-ci est réalisée par un opérateur, que la
présentation des plis soit assurée par l'opérateur ou par un dépileur
automatique. Cette arythmie qui caractérise le flux d'entrée des
objets, nécessite l'interposition de moyens permettant de réaliser un
stock tampon d'objets avant de transférer ceux-ci dans le carrousel
animé d'un mouvement uniforme.
Pour les antennes d'entrée munies d'un système de reconnaissance
et d'indexation automatiques, l'arythmie résiduelle se situe au niveau
du dépileur pour lequel la cadence de deux objets par seconde est une
valeur moyenne susceptible de fluctuer, rendant utile l'existence d'un
stock tampon.
Enfin, lorsque la port~on de convoyeur au voisinage des antennes
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d'entrée est occasionnellement et momentanément saturée, l'existence
d'un stock tampon permet aux opérateurs de s'affranchir de cette
saturation.
Une fois arrivé au module accélérateur l'objet est arrêté par la
barrière BA4 qui est normalement fermée. Le procédé de mise en oeuvre
est alors le suivant :
- le capteur C4 détecte un pli sur le module accélérateur
, autorise l'ouverture de la barrière BA4 si le capteur C6 est
désocculté, actionne l'électro-aimant 235 et donne l'ordre de
fermeture de la barrière BA4 après désoccultation.
- le capteur C5 détecte le front arrière de l'objet et
autorise la commande d'injection après temporisation (en actionnant
les électro-aimants 309 et 313) ; il faut et il suffit que la cellule
C5 soit désoccultée une fois pour autoriser l'injection ; si elle est
15 réoccultée suite à un rebond, l'ordre est déja transmis.
- le capteur C6 détecte la présence d'un pli dans le
module injecteur.
- le capteur C7 détecte le front arrière d'un pli dans le
module injecteur et donc le transfert de ce pli et donne alors
20 l'autorisation de mise en condition initiale du module injecteur ; si
l'occultation est trop longue (par rapport à une temporisation), un
coincement du pli est détecté et la machine de tri est arrêtée ; si un
retard de l'occultation est détecté (il peut détecter le front avant
du pli), l'information que l'objet est ralenti est donnée ; si
l'occultation est intempestive, il détecte une fausse direction.
- le capteur C8, sur la trajectoire des godets, permet la
synchronisation et détecte la position correcte du godet pour son
chargement.
A titre indicatif pour un carrousel convoyant un débit de six
30 objets par seconde, la période de passage d'un godet sous le module
injecteur est T sensiblement égal à 0,166 seconde. Les objets doivent
être transférés dans le module injecteur à une cadence ~;lale
compatible avec leur insertion dans les godets. Ce transfert doit donc
s'effectuer avec une période égale à T ou à un multiple de T.
Ainsi, si tous les godets successifs sont alimentés par une même
lO 207168S
entrée, celle-ci doit assurer une périodicité d'alimentation de
166 ms ; si un godet sur deux est alimenté par entrée, la période
d'alimentation est de 333 ms ; et de 500 ms, si un godet sur trois est
alimenté.
Cette dernière cadence de deux obiets par seconde a été retenue
pour assurer notamment la fiabilité de l'injection, une durée de vie
et un niveau sonore satisfaisants. Ce cycle de 500 ms part de
l'instant du déclenchement de la commande permettant de créer
l'impulsion qui va propulser l'objet contenu dans le module
accélérateur et se termine à l'instant où sa sortie complète du module
injecteur est détectée. On peut alors autoriser l'objet suivant à
pénétrer dans le module injecteur.
En amont du module accélérateur, le déplacement des objets a
lieu à la vitesse de 1,3 m/s. Cette valeur est un compromis assurant
15 leur comportement correct et la cadence de 2 objets/s.
Pour entrer dans le module injecteur, on peut prévoir deux
solutions :
- le module injecteur étant libre, la pénétration est
réalisée par l'impulsion communiquée à l'objet déjà en mouvement
(barrière d'arrêt escamotée à la sortie du module accélérateur).
- le module injecteur étant occupé par l'objet précédent,
l'objet à transférer est provisoirement immobilisé par la barrière
d'arrêt BA4 en sortie du module accélérateur puis subira l'impulsion
au moment où celle-ci s'effacera.
Pour éviter une cause supplémentaire de dispersion de la loi du
mouvement des objets, les mêmes conditions de mise en vitesse sont
systématiquement appliquées à tous les objets.
La solution où ceux-ci sont accélérés à partir d'un état initial
de repos imposé par la fermeture de la barrière d'arrêt BA4 a donc été
30 retenue.
Pour que le transfert de l'objet dans le module injecteur soit
satisfaisant quel que soit son type (compris dans le spectre de
courrier à traiter) les moyens de transfert et d'accélération du
module accélérateur sont animés d'une vitesse 1,8 m/s. Cette vitesse
assure en effet une pénétration complète dans le module injecteur, les
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rebonds éventuels pouvant être absorbés par exemple par un amortisseur
que le front avant de l'objet vient heurter.
L'instant d'arrivée du bord inférieur de l'objet au niveau de
l'entrée d'un godet présente un retard vis à vis de l'instant de
l'ordre d'injection, du fait :
- du temps de réponse après cet ordre d'injection
(ouverture du volet d'obturation et mise en action du moyen de
pression du module injecteur),
- du temps de parcours des 50 mm environ qui séparent le
le bord inférieur du module injecteur du bord d'entrée du godet.
Ce temps est variable car il dépend de la masse de l'objet ;
celle-ci accroît le temps d'injection d'autant plus qu'elle est plus
élevée.
Il faut donc donner l'ordre d'injection alors que le godet
15 destinataire n'est pas arrivé à l'aplomb du module injecteur. Cette
distance doit être telle que l'objet le plu8 rapide ne butera pas sur
la face avant (dans le sens du déplacement) du godet.
Mais il faut aussi que l'objet le plus lent et le plus épais (en
général le plus lourd) puisse pénétrer encore dans le godet et que,
20 ceci étant réalisé, le frottement de l'objet sur la face interne de la
paroi arrière du godet ne concerne qu'une faible fraction de sa
hauteur.
Le retard pris par un objet lourd par rapport à un objet léger a
pour conséquence que, pour l'épaisseur o~; -1e, le remplissage du
godet doit avoir lieu pendant que celui-ci se déplace d'environ 35 mm
soit pendant une durée d'environ 85 ms.
Une vitesse d'injection de 3,8 m/s satisfait cet objectif
sachant qu'un objet parcourt une distance de l'ordre de 250 mm à cette
vitesse, ce qui correspond à la hauteur ox; a1e des objets à traiter.
La vitesse de 1,8 m/s c~ ~n;quée par le module accélérateur et
la vitesse de 3,8 m/s communiquée par le module injecteur satisfont un
cycle de 500 ms.
