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CA 02510671 2005-06-27
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ROBOT PLAN Ä AXES PARALL~LES ET MOTEURS FIXES POUR UNE
COUPE Ä L'EAU
Domaine de l'invention
La présente invention a pour objet un robot plan.
Plus précisément, elle a pour objet un robot plan spécialement adapté pour
une coupe d'objets se déplaçant sur un convoyeur.
Arrière-plan technolo iqaue
II existe dans l'art antérieur des systèmes de coupe de produits se déplaçant
le long d'un convoyeur.
Ainsi, par exemple, le brevet canadien no. 1,307,719 au nom de DSI décrit
un appareil et une méthode de coupe automatique de produits alimentaires.
L'appareil déplace le produit avec un convoyeur et comprend des moyens
pour déterminer les dimensions du produit à couper. L'appareil comprend en
outre un outil de coupe pouvant se déplacer de manières transversale par
rapport au déplacement du convoyeur.
Les appareils de l'art antérieur ont souvent des inerties importantes dans
leurs mécanismes de coupe transversale. Les dimensions des mécanismes
rendent également difficile leur disposition en série lorsqu'on veut utiliser
plusieurs mécanismes sur un même convoyeur.
De plus, les mécanismes de coupe de l'art antérieur ne sont pas capables
d'effectuer des déplacements avec les accélérations, vitesses, positions et
précisions nécessaires pour procéder à la coupe de produits à des vitesses
importantes. Ces mécanismes sont difficiles aussi à nettoyer.
Objet et résumé de l'invention
Un objet de la présente invention est de fournir un robot plan avec un
mécanisme de coupe mécaniquement simple à moteurs fixes avec des bras
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ayant des formes qui permettent d'emboîter les mécanismes de façon plus
rapprochée.
Un autre objet de l'invention est de fournir un système mécanique capable de
procéder à la coupe de pièces de viande de forme variable sur un convoyeur
en mouvement continu.
Plus précisément, l'invention a pour objet un robot plan pour couper des
produits, du type comprenant
(a) une structure de support ayant une entrée et une sortie ;
(b) un convoyeur traversant la structure de support pour transporter les
produits à couper de l'entrée vers la sortie, ledit convoyeur ayant un premier
côté et un deuxième côté opposé au premier côté ; et
(c) au moins un module de coupe:
caractérisé en ce que chaque module de coupe comprend
(i) une première membrure ayant une forme générale en " L " et qui s'étend
au dessus du convoyeur et comprend
- une première extrémité montée de façon pivotante sur une première
base mobile, la première base mobile étant reliée à la structure de
support sur le premier côté du convoyeur ; et
- une deuxième extrémité ;
(ü) une deuxième membrure ayant une forme générale en « L » et qui
s'étend au dessus du convoyeur et comprend
- une première extrémité montée de façon pivotante sur une deuxième
base mobile, la deuxième base mobile étant reliée à la structure de
support sur le deuxième côté du convoyeur ; et
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- une deuxième extrémité reliée de manière pivotante à la deuxième
extrémité de la première membrure autour d'un axe de jonction
perpendiculaire au convoyeur;
(iii) un outil de coupe fixé sur ou près de l'axe de jonction pour couper sur
le
convoyeur les produits déplacés sur celui-ci;
(iv) un premier actionneur linéaire relié à la première base mobile pour
déplacer cette première base mobile selon un premier axe généralement
parallèle au déplacement des produits sur le convoyeur ;
(v) un deuxième actionneur linéaire relié à la deuxième base mobile pour
déplacer la deuxième base mobile selon un deuxième axe parallèle au
premier axe ; et
(vi) un système de contrôle pour activer le premier et le deuxième
actionneur ;
le premier actionneur et le deuxième actionneur lorsque activés, transmettant
des mouvements linéaires respectivement à la première base mobile et à la
deuxième base mobile pour déplacer le module de coupe dans un plan
bidimensionnel au dessus du convoyeur pour couper les produits sur le
convoyeur.
L'appareil selon l'invention offre les avantages suivants
~ Le système est mécaniquement simple.
~ Les moteurs sont fixes, ce qui diminue de façon substantielle
l'inertie du mécanisme, diminue la charge des composantes et
élimine la fatigue infligée aux fils électriques.
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~ La forme des bras permet d'emboiter les systèmes de façon
rapprochée.
Le système est plus sanitaire qu'un système conventionnel
puisque les éléments mécaniques sont disposés
majoritairement de chaque côté du convoyeur. De plus, le
système comporte peu de pièces difficiles à nettoyer.
~ La grande force axiale générée par la vis nous permet, à l'aide
des bras, d'obtenir les accélérations, vitesses, positions et
précisions requises pour procéder à la coupe de la pièce de
viande à la vitesse demandée.
~ Le système a une faible masse en mouvement (inertie), ce qui
favorise les grandes accélérations nécessaires à la coupe.
~ Le système offre une grande surface de travail par rapport à
l'encombrement.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non limitative
qui va suivre de modes de réalisation préférés de l'invention, faite en
référant
aux dessins annexés.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 est une vue en perspective d'un robot spécialement adapté pour
une coupe à l'eau d'une pièce de viande telle qu'une côtelette de porc.
La Figure 2 est une vue de dessus du robot similaire à celui illustré sur la
Figure 1 et illustrant une trajectoire de coupe.
La Figure 3 (A) à (F) sont des vues de dessus montrant la façon dont la buse
de coupe montée à la jointure des bras peut être déplacée en fonction du
déplacement donné à ces bras.
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La Figure 4 est une illustration de la trajectoire que se doit d'avoir la buse
si
le convoyeur est à l'arrêt et s'il est en marche, pour éliminer le gras autour
d'une côtelette.
5 La Figure 5 est une vue de dessus d'une côtelette et de la trajectoire de
coupe qui se devrait d'être suivie pour couper le gras d'un côté de celle-ci ;
et
Les Figures 6, 7, 8 et 9 sont des vues en perspective, de dessus, de côté et
de face d'un système comprenant cinq robots montés en ligne sur un même
convoyeur.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Le robot plan 10 pour couper des produits ainsi illustré dans la Figure 1
comprend une structure de support ayant une entrée et une sortie.
Le robot comprend un convoyeur 12 traversant la structure-support pour
transporter un produit 14 de l'entrée vers la sortie. Le convoyeur 12 a un
premier côté 16 et un deuxième coté 18 opposé au premier côté 16.
Le robot comprend au moins un module de coupe 20. Chaque module de
coupe 20 comprend une première membrure 22 ayant une forme générale
en " L " et qui s'étend au dessus du convoyeur 12.
La première membrure 22 comprend une première extrémité 24 montée de
façon pivotante sur une première base mobile 26, la première base mobile
26 étant reliée à la structure de support sur le premier côté 16 du convoyeur
12. La première membrure 22 comprend aussi une deuxième extrémité 28.
Le module de coupe 20 comprend une deuxième membrure 30 ayant une
forme générale en « L » et qui s'étend au dessus du convoyeur 12.
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La deuxième membrure 30 comprend une première extrémité 32 montée de
façon pivotante sur une deuxième base mobile 34, la deuxième base mobile
34 étant reliée à la structure de support sur le deuxième côté 18 du
convoyeur 12.
La deuxième extrémité 36 de la deuxième membrure 30 est reliée de
manière pivotante à la deuxième extrémité 28 de la première membrure 22
autour d'un axe de jonction 38 perpendiculaire au convoyeur.
Le module comprend aussi un outil de coupe 40 fixé sur ou près de l'axe de
jonction 38 pour couper sur le convoyeur 12 les produits déplacés sur celui-
ci.
Le module comprend aussi un premier actionneur linéaire 42 et un deuxième
actionneur linéaire 44 reliés respectivement à la première base mobile 26 et
à la deuxième base mobile 34 pour déplacer la première base mobile 26 et la
deuxième base mobile 34 selon des axes parallèles au déplacement du
produit 14 sur le convoyeur 12.
Le module comprend aussi un système de contrôle 46 pour activer le premier
42 et le deuxième actionneur 44.
Les actionneurs 42, 44 lorsque activés transmettent un mouvement linéaire
aux bases mobiles 26, 34 pour déplacer le module de coupe 40 dans un plan
bidimensionnel au dessus du convoyeur 12 pour couper les produits sur le
convoyeur 12.
Préférablement, le robot comprend en outre un détecteur 48 associé à
chaque module de coupe 20 pour déterminer les dimensions du produit 14 à
couper sur le convoyeur 12, ledit détecteur 48 étant relié au système de
contrôle 46 du module de coupe pour lui transmettre des informations sur les
dimensions du produit 14.
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Préférablement, les premier et deuxième actionneurs linéaires 42, 44
comprennent chacun une vis sans fin 50, 52 opérée par un moteur fixe, ladite
vis 50, 52 s'étendant dans l'axe de déplacement de l'actionneur 42, 44, la
première extrémité de la membrure adjacente 22,30 étant montée sur ladite
vis au moyen d'un écrou 54, 56 qui assure son déplacement lorsque le
moteur est activé. Selon un autre mode de réalisation préféré, le système de
vis sans fin est remplacé par un système de courroies ou de crémaillères, ou
tout autre type de mécanisme pouvant générer un mouvement linéaire pour
les bases mobiles.
Préférablement, chaque écrou 54, 56 est relié par la base mobile 26, 34 à un
guide linéaire 58, 60.
Préférablement, l'outil de coupe 40 est constitué par une buse générant un
jet d'eau de coupe. Selon d'autres modes de réalisation du robot, l'outil de
coupe est constitué d'un laser, un outil coupant à ultrasons ou tout autre
type
d'outil similaire.
Préférablement et tel qu'illustré sur les Figures 6 à 9, le robot plan 10
comprend plusieurs modules de coupe (70, 72, 74, 76, 78) disposés en série
l'un après l'autre le long du convoyeur 12.
Préférablement, le produit est un produit alimentaire.
Par exemple, la Figure 5 est une vue de dessus d'une côtelette 62 et de la
trajectoire de coupe 64 qui se devrait d'être suivie pour couper le gras
saturé
66 d'un côté de celle-ci.
Tel qu'illustré sur les figures 3A à 3F, le système régit la position de la
buse
par la conjonction des positions angulaires des deux vis 50, 52 dont les axes
sont parallèles. Les vis 50, 52 sont entraînées indépendamment par leur
moteur respectif. Les écrous transfèrent le mouvement rotatif de la vis en
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mouvement linéaire selon des axes #1 et #2 et sont supportés par les guides
linéaires. Deux bras de transfert, joints par liaison rotoïde dont les axes
sont
perpendiculaires au plan des vis, relient les écrous des vis #1 et #2
correspondant aux axes. Ainsi, pour deux valeurs angulaires de vis (#1, #2)
correspond une position unique de buse en deux dimensions (X, Y).
Les Figures 3A à 3F et 4 illustrent un exemple de trajectoire de coupe.
A la position 3A, la pièce 14 pénètre dans la zone de coupe, la buse déjà
positionnée entreprend la coupe. Les deux axes latéraux se dirigent vers les
Y+. La vitesse de rotation de la vis 52 correspondant à un déplacement selon
l'axe #2 est supérieure à celle de la vis 50 correspondant à un déplacement
selon l'axe #1. La buse se déplace vers X+, Y+.
A la position 3B, la vitesse de rotation de la vis 50 (selon l'axe #1 )
dépasse la
vitesse de rotation de la vis 52 (selon l'axe #2). La buse se dirige
maintenant
vers X-, Y+.
A la position 3C, les rotations des vis 50 et 52 changent de direction et les
écrous se dirigent maintenant vers Y-. La buse se dirige vers X-, Y-
A la position 3D, la vitesse selon l'axe #1 est supérieure à celle selon l'axe
#2. La buse se dirige vers X+, Y-.
A la position 3E, la buse termine sa trajectoire. Les axes #1 et #2 se
dirigent
vers Y+. La buse se dirige vers Y+ pour se positionner en vue de la
prochaine coupe.
Le mécanisme de coupe peut ëtre utilisé avec un convoyeur en mouvement
ou avec un convoyeur demeurant immobile pendant la coupe du produit.
