FR3045272A1 - Machine recolteuse de fruits - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une machine récolteuse de fruits comprenant une structure porteuse motorisée sur laquelle est montée une unité de récolte (2) présentant un châssis (6) qui délimite un tunnel de récolte (7) dans lequel des pieds de plantation à récolter sont destinés à être introduits successivement, ladite unité de récolte comprenant deux systèmes de secouage disposés respectivement d'un côté dudit tunnel, chaque système de secouage comprenant un tambour (8) monté en rotation par rapport audit châssis pour détacher la récolte des pieds de plantation introduits dans le tunnel (7), et un mécanisme d'entraînement en rotation dudit tambour, ladite machine étant équipée de moyens d'asservissement de la vitesse d'entraînement en rotation des tambours (8) à la vitesse d'avancement de ladite structure porteuse.

Description

L’invention concerne une machine récolteuse de fruits comprenant une structure porteuse motorisée et une unité de récolte montée sur ladite structure. L’invention s’applique en particulier pour la récolte mécanisée de fruits poussant sur des arbres ou des arbustes plantés en rangées, tels que des olives, du raisin, des baies, des grains de café, des amandes, des oranges, des agrumes, et d’autres fruits.

De façon conventionnelle, les fruits sont récoltés par enjambement d’au moins une rangée de plantation par l’unité de récolte qui est déplacée le long de ladite rangée. Pour ce faire, l’unité de récolte comprend généralement un châssis délimitant un tunnel de récolte dans lequel des pieds de plantation sont introduits successivement pour défiler dans ledit tunnel entre une ouverture respectivement avant et arrière dudit tunnel.

Pour détacher la récolte des pieds de plantation, l’unité de récolte présente un ou plusieurs systèmes de secouage disposés dans le tunnel de récolte. Par ailleurs, une machine récolteuse peut comprendre un système de récupération qui permet le convoyage du flux de récolte obtenu afin, éventuellement après nettoyage et/ou triage, de pouvoir le stocker dans au moins une benne prévue à cet effet ou dans une remorque annexe.

On connaît par exemple du document US-3 344 591 une machine récolteuse de baies présentant deux systèmes de secouage disposés respectivement d’un côté d’un tunnel de récolte, chaque système comprenant un tambour monté en rotation autour d’un axe vertical et équipé de multiples tiges métalliques qui pénètrent dans le feuillage et agissent sur les pieds de plantation pour détacher la récolte.

En particulier, chaque tambour selon le document US-3 344 591 est monté en rotation libre par rapport au châssis de l’unité de récolte, la coopération des tiges dudit tambour avec les pieds de plantation entraînant la mise en rotation dudit tambour lors de l’avancement de la machine. En outre, chaque système de secouage comprend des moyens d’entraînement en oscillation des tambours pour induire une vibration de leurs tiges afin de favoriser le détachement des baies.

Toutefois, cette réalisation ne donne pas entière satisfaction en ce que les tambours exercent un effort sur les pieds de plantation qui n’est pas contrôlé ni modulable selon le type, la taille ou la maturation des plantes, pouvant ainsi les endommager et nuire aux productions futures. En outre, les risques de détérioration de la machine récolteuse, notamment des systèmes de secouage soumis à des contraintes mécaniques inappropriés par l’intermédiaire des tiges, restent importants. D’autre part, la rotation libre du tambour peut diminuer l’efficacité du système d’oscillation utilisé pour détacher des baies. L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant une machine récolteuse de fruits agencée pour permettre un contrôle optimal du secouage en vue de limiter les efforts potentiellement endommageant qui pourraient être appliqués aux pieds de plantation lors de la récolte des fruits et d’améliorer l’efficacité du détachement des baies, permettant ainsi d’accroître très sensiblement la vitesse de récolte. A cet effet, l’invention propose une machine récolteuse de fruits comprenant une structure porteuse motorisée sur laquelle est montée une unité de récolte présentant un châssis qui délimite un tunnel de récolte dans lequel des pieds de plantation à récolter sont destinés à être introduits successivement, ladite unité de récolte comprenant deux systèmes de secouage disposés respectivement d’un côté dudit tunnel, chaque système de secouage comprenant un tambour monté en rotation par rapport audit châssis pour détacher la récolte des pieds de plantation introduits dans le tunnel, et un mécanisme d’entraînement en rotation dudit tambour, ladite machine étant équipée de moyens d’asservissement de la vitesse d’entraînement en rotation des tambours à la vitesse d’avancement de ladite structure porteuse. D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - les figures 1 sont des représentations schématiques d’une architecture de motorisation de la structure porteuse d’une machine selon l’invention, intégrant des moyens d’asservissement de la vitesse de rotation des tambours de l’unité de récolte selon respectivement un premier mode de réalisation (figure 1a) et un deuxième mode de réalisation (figure 1b) ; - la figure 2 est une représentation schématique partielle et en perspective d’une unité de récolte comprenant deux systèmes de secouage selon un mode de réalisation de l’invention ; - les figures 3 sont des représentations schématiques partielles et en perspective d’un mécanisme d’entraînement d’un système de secouage selon la figure 2, respectivement en vue de dessus (figure 3a) et en vue de dessous (figure 3b).

En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous une machine récolteuse de fruits destinée en particulier à la récolte mécanisée de fruits poussant sur des arbres ou des arbustes plantés en rangées, tels que du raisin, des baies, des grains de café, des olives, des amandes, des oranges, des agrumes, et d’autres fruits.

Plus particulièrement, la machine récolteuse est destinée à la récolte des olives, ladite machine étant notamment destinée à être adaptée à un mode de plantation des oliviers dit intensif.

La machine récolteuse comprend une structure porteuse mobile, notamment en étant motorisée et équipée de roues 1, sur laquelle une unité de récolte 2 peut être montée de manière permanente ou de manière amovible pour pouvoir être remplacée par d'autres équipements et accessoires, par exemple des équipements de pulvérisation, des équipements de taille des pieds, ou encore des équipements de travail du sol.

La machine récolteuse peut comprendre au moins un moteur hydraulique 3 permettant l’avancement de la structure porteuse. En relation avec les figures 1, la structure porteuse peut être un tracteur équipé de quatre roues 1 motrices et/ou directrices qui sont chacune couplées à un moteur hydraulique 3 alimenté par un circuit de transmission hydrostatique 4 en boucle fermée.

Le circuit de transmission 4 comprend au moins une pompe hydraulique 5 qui peut être à débit variable, ladite pompe étant destinée à alimenter en fluide chacun des moteurs hydrauliques 3. En particulier, le débit de fluide dans le circuit de transmission 4 est proportionnel à la vitesse d’avancement de la structure porteuse.

La pompe hydraulique 5 peut être alimentée par un générateur thermique ou électrique de la structure porteuse, ladite pompe et ledit générateur pouvant chacun être pilotés par un boîtier de commande de ladite structure. Les cylindrées des moteurs hydrauliques 3 peuvent être fixes ou réglables selon la roue 1 à laquelle ils sont reliés.

En particulier, la vitesse de rotation des moteurs 3 peut être régulée par un système de régulation à débit proportionnel à l’avancement (DPA) pouvant être électronique et permettant de corriger ladite vitesse de rotation en fonction des variations d’avancement (ralentissement, vitesse en montée différente de la vitesse de descente, patinage).

La machine récolteuse peut comprendre un système de récupération de la récolte détachée par l'unité de récolte 2, ledit système étant monté sur la structure porteuse de ladite machine récolteuse. Le système de récupération peut être pourvu de deux convoyeurs à godets, à écailles, ou autres systèmes agencés pour récupérer, sous l'unité de récolte 2, la récolte détachée et pour convoyer ladite récolte en partie supérieure de la machine récolteuse.

En outre, la machine récolteuse peut être équipée d’un système de nettoyage et/ou de tri du flux de récolte amené par les convoyeurs, de sorte à éliminer les composants dépourvus de fruits, notamment les feuilles et les morceaux de bois. L'unité de récolte 2 comprend un châssis 6 qui peut être monté sur la structure porteuse de façon fixe ou de façon pendulaire autour d'un axe horizontal et longitudinal, ledit châssis délimitant un tunnel de récolte 7 dans lequel les pieds de plantation à secouer sont destinés à être introduits successivement pour défiler dans ledit tunnel entre une ouverture respectivement avant et arrière dudit tunnel.

Sur la figure 2, le châssis 6 de l’unité de récolte 2 comprend un ensemble de tubes, pouvant être mécanosoudé, qui est formé notamment de plusieurs longerons latéraux respectivement supérieurs et inférieurs, de traverses respectivement avant et arrière, ainsi que de deux piliers verticaux avant respectivement gauche et droit et deux piliers verticaux arrière respectivement gauche et droit. L'unité de récolte 2 présente deux systèmes de secouage disposés en vis-à-vis dans le tunnel de récolte 7, lesdits systèmes étant disposés respectivement d'un côté dudit tunnel de manière à délimiter transversalement une partie dudit tunnel. Chaque système de secouage comprend un tambour 8 qui est monté en rotation par rapport au châssis 6 et qui est agencé pour détacher la récolte des pieds de plantation introduits dans le tunnel de récolte 7.

Selon le mode de réalisation représenté, le châssis 6 est équipé de deux jeux de platines respectivement supérieure 9a et inférieure 9b, entre lesquelles un tambour 8 est monté en rotation. En particulier, en relation avec les figures 2 et 3, chaque tambour 8 comprend un arbre vertical 10 de part et d’autre duquel est disposé un palier 11 agencé pour le montage en rotation dudit arbre sur respectivement une platine 9a, 9b.

Les platines 9a, 9b sont montées en rotation substantiellement verticale sur le châssis 6 pour pouvoir adapter la dimension transversale du tunnel 7, un jeu de platines 9a, 9b étant monté sur un pilier avant gauche dudit châssis, le second jeu de platines 9a, 9b étant monté sur un pilier avant droit dudit châssis.

Les mouvements de rotation des platines 9a, 9b permettent ainsi de disposer chaque tambour 8 entre une position d’ouverture dans laquelle ledit tambour est écarté du tambour opposé, et une position de fermeture dans laquelle lesdits tambours sont rapprochés, afin d’ajuster la largeur du tunnel de récolte 7 selon l’épaisseur de végétation. La rotation des platines 9a, 9b peut être assurée par exemple par une commande électro-hydraulique.

Les tambours 8 présentent une géométrie générale cylindrique et comprennent chacun une pluralité d’organes secoueurs 12 qui s'étendent transversalement en étant espacés verticalement les uns des autres le long de l’axe de rotation du tambour 8 en étant entraînés en rotation par l’arbre 10.

En particulier, les organes secoueurs 12 s’étendent sur sensiblement toute la hauteur du tambour 8, afin d'optimiser la hauteur de secouage, ce qui permet de récolter de façon satisfaisante les fruits présents sur l’ensemble de la hauteur des pieds de plantation.

En outre, chaque organe secoueur 12 peut être fixé à l’arbre 10 du tambour 8 de manière réversible afin de pouvoir être remplacé par un organe secoueur par exemple de forme et/ou de taille différentes selon le type de récolte à détacher.

En relation avec les figures 2 et 3, les organes secoueurs 12 sont empilés verticalement sur l’arbre de rotation 10 de chaque tambour 8. Chaque organe secoueur 12 présente une bague 13 fixée autour de l’arbre de rotation 10 et sur laquelle s’étendent radialement et circonférentiellement des tiges 14.

Chaque tige 14 est agencée pour exercer un effort de secouage sur les pieds de plantation indépendamment des autres tiges, ladite tige comprenant une extrémité fixée à une bague 13 et une extrémité libre qui est opposée à l’arbre de rotation 10.

Les tiges 14 peuvent présenter une faible section par rapport à leur longueur et peuvent être fabriquée dans une matière flexible, par exemple à base d'une résine polyester armée de fibres de verre, ou à base d'un polyamide, ladite matière présentant un compromis flexibilité / rigidité optimal pour un secouage efficace des pieds de plantation tout en assurant leur préservation. On peut également prévoir de réaliser les tiges 14 à partir d’une matière plus souple telle que du polyuréthane.

En outre, les tiges 14 peuvent être creuses ou pleines, ou peuvent avoir une structure avec un noyau présentant les caractéristiques de flexibilité désirées et enrobé dans une couche formée dans une matière d'usure différente de celle de la matière dans laquelle est fabriqué ledit noyau.

Chaque système de secouage comprend un mécanisme d’entraînement en rotation de son tambour 8, ladite machine étant équipée de moyens d’asservissement 15 de la vitesse d’entraînement en rotation des tambours 8 à la vitesse d’avancement de la structure porteuse.

Cet asservissement permet ainsi de contrôler de manière continue et optimale le secouage des pieds de plantation, en particulier au niveau de l’effort exercé par les tiges 14 sur lesdits pieds, permettant une récolte des fruits efficace tout en préservant l’intégrité desdits pieds.

Les mécanismes d’entraînement en rotation des tambours 8 peuvent être actionnés au moyen d’un moteur d’entraînement 16 commun ou propre à chaque mécanisme. En particulier, le ou les moteurs d’entraînement 16 peuvent être un moteur hydraulique qui est intégré au circuit de transmission hydrostatique 4 dédié à l’avancement de la structure porteuse, ledit moteur étant alimenté en fluide par la pompe hydraulique 5 au moyen de liaisons hydrauliques.

Le circuit de transmission 4 intègre les moyens d’asservissement 15 de la vitesse d’entraînement en rotation des tambours 8, lesdits moyens étant agencés sur ledit circuit pour réguler automatiquement l’alimentation du ou des moteurs d’entraînement 16 hydrauliques afin d’adapter la vitesse de rotation desdits moteurs à la vitesse d’avancement de la structure porteuse selon l’effort de secouage souhaité.

En relation avec les figures 1, le circuit hydrostatique 4 intègre deux moteurs hydrauliques 16 destinés à la rotation respectivement d’un tambour 8, la vitesse de rotation de chaque moteur hydraulique 16 étant régulée par des moyens d’asservissement 15 intégrés au circuit hydrostatique 4.

En variante, les moteurs d’entrainement 16 peuvent avoir un circuit de transmission indépendant et parallèle au circuit hydrostatique d’avancement 4, ce circuit parallèle étant alimenté par la pompe hydraulique 5 pour notamment maintenir l’asservissement desdits moteurs. L’asservissement des moteurs 16 est alors assuré par un contrôle de débit proportionnel à l’avancement (DPA).

Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1a, les moyens d’asservissement 15 sont agencés au niveau de chaque moteur d’entraînement 16 de manière similaire, les moyens d’asservissement 15 comprenant au moins une vanne by-pass 15a pour ouvrir / fermer l’alimentation des moteurs d’entraînement 16.

Lorsque la vanne 15a est ouverte, cette réalisation permet d’entraîner les tambours 8 en rotation avec une vitesse qui est déterminée par le débit de fluide dans le circuit de transmission 4 et donc de la vitesse d’avancement. En particulier, les moyens d’asservissement 15 peuvent être agencés pour que la vitesse tangentielle des tambours 8 soit égale à la vitesse d’avancement de la structure porteuse. Ainsi, la vitesse relative entre l’extrémité des tiges 14 et les pieds de plantation est sensiblement nulle, ce qui limite les effets de frappe desdites tiges sur lesdits pieds.

Selon le mode de réalisation de la figure 1b, les moyens d’asservissement 15 sont agencés pour entraîner les tambours 8 en rotation avec une vitesse tangentielle qui est proportionnelle à la vitesse d’avancement de la structure porteuse. Ainsi, la vitesse relative entre l’extrémité des tiges 14 et les pieds de plantation est adaptable en fonction des contraintes de la récolte, pouvant notamment être ajustée autour de la vitesse d’avancement de la structure porteuse.

Selon une réalisation, la vitesse tangentielle des tambours 8 est accélérée par rapport à la vitesse d’avancement lors de la disposition desdits tambours en position de fermeture et/ou d’ouverture pour contourner le pied à secouer, et égale à ladite vitesse d’avancement entre ces deux dispositions.

Les moyens d’asservissement 15 peuvent comprendre des éléments de commande 15b hydrauliques, mécaniques ou électriques permettant le changement de cylindrée de chaque moteur 16 pour faire varier le ratio entre la vitesse de rotation desdits moteurs et la vitesse d’avancement de la structure porteuse.

Les moyens d’asservissement 15 peuvent comprendre des diviseurs de débit du fluide hydraulique à ratio variable qui sont alimentés par la pompe hydraulique 5 et qui sont réglables hydrauliquement ou électriquement, lesdits diviseurs de débit étant notamment agencés pour corriger en continu la vitesse de rotation des moteurs d’entraînement 16 en fonction de la vitesse d’avancement de la structure porteuse, en particulier relativement aux mouvements en position d’ouverture ou de fermeture des tambours 8.

Selon une réalisation, la machine récolteuse peut comprendre au moins un capteur de mesure de la vitesse d’avancement de la structure porteuse en temps réel, par exemple un capteur disposé au niveau d’une roue 1 et/ou un système de positionnement de type GPS, les moyens d’asservissement 15 permettant d’utiliser ladite mesure pour asservir la vitesse d’entraînement en rotation des tambours 8.

Pour faciliter le détachement des fruits par secouage, l’interaction entre les organes secoueurs 12 et les pieds de plantation peut être augmentée en induisant une vibration des tiges 14 par oscillation des tambours 8. En particulier, l’oscillation peut être superposée au mouvement de rotation des tambours 8, notamment au moyen du mécanisme d’entraînement. A cet effet, chaque mécanisme d’entraînement peut comprendre un train épicycloïdal monté sur le tambour 8 et qui est agencé avec deux entrées pour combiner la vitesse de rotation dudit tambour au mouvement d’oscillation dudit tambour.

Selon une réalisation préférentielle, la vitesse de rotation du tambour 8 peut être asservie à la vitesse d’avancement de la structure porteuse comme décrit ci-dessus. En variante, la vitesse de rotation du tambour 8 peut être fixe et/ou commandée sur la base d’un autre critère que la vitesse d’avancement de la structure porteuse.

En relation avec la figure 3a, le train épicycloïdal présente une couronne 17 qui est disposée sous le palier 11 au niveau de l’extrémité supérieure de l’arbre de rotation 10, et est entraînée en rotation par une courroie de transmission 18 ou une chaîne sans fin reliée au moteur d’entraînement 16. Le moteur d’entraînement 16 peut être monté sous la platine supérieure 9a, la courroie de transmission 18 passant en outre par une poulie de tension 19. Alternativement, la couronne 17 peut être pourvue d’un engrenage extérieur, entraîné par un moteur doté d’une vis.

Le train épicycloïdal comprend un flasque 20 portant à sa périphérie des pignons satellites 21 et qui est solidaire en rotation du tambour 8 en étant fixé sur l’extrémité de l’arbre 10. Le train épicycloïdal comprend également un planétaire oscillant 22 qui est disposé à l’intérieur de la couronne 17.

Le flasque 20 est monté sur l’arbre de rotation 10 de sorte que les pignons satellites 21 dudit flasque soient engrenés entre la couronne 17 et le planétaire 22 qui sont équipés à cet effet respectivement d’une denture interne et d’une denture externe. Cet engrènement permet ainsi de communiquer la rotation et l’oscillation respectivement de la couronne 17 et du planétaire 22 à l’arbre de rotation 10 par l’intermédiaire du flasque 20.

En particulier, le mécanisme d’entraînement permet une oscillation du planétaire 22 qui est indépendante de l’entraînement en rotation du tambour 8 par le moteur 16. Pour ce faire, le mécanisme d’entraînement comprend une bielle 23 dont les extrémités sont montées en excentrique sur respectivement le planétaire 22 et, par l’intermédiaire d’une manivelle 24, sur un disque 25 entraîné en rotation par un moteur 26. Avantageusement, le disque 25 peut constituer un volant d’inertie.

Le disque motorisé 25 imprime ainsi un mouvement de va et vient à la bielle 23 pour induire un mouvement d’oscillation du planétaire 22 autour de l’axe de rotation du tambour 8. En outre, l’amplitude d’oscillation du planétaire 22 peut être ajustée notamment en faisant varier la longueur de la manivelle 24, afin de contrôler l’oscillation du tambour 8 indépendamment de sa rotation qui est asservie à la vitesse d’avancement de la structure porteuse. La fréquence d’oscillation du planétaire 22 peut être ajustée en faisant varier la vitesse de rotation du moteur 16.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS

   1. Machine récolteuse de fruits comprenant une structure porteuse motorisée sur laquelle est montée une unité de récolte (2) présentant un châssis (6) qui délimite un tunnel de récolte (7) dans lequel des pieds de plantation à récolter sont destinés à être introduits successivement, ladite unité de récolte comprenant deux systèmes de secouage disposés respectivement d’un côté dudit tunnel, chaque système de secouage comprenant un tambour (8) monté en rotation par rapport audit châssis pour détacher la récolte des pieds de plantation introduits dans le tunnel (7), ladite machine étant caractérisée en ce que chaque système de secouage comprend un mécanisme d’entraînement en rotation du tambour (8), ladite machine étant équipée de moyens d’asservissement (15) de la vitesse d’entraînement en rotation des tambours (8) à la vitesse d’avancement de la structure porteuse.
2. 2. Machine récolteuse de fruits selon la revendication 1, caractérisée en ce que le châssis (6) est équipé de deux jeux de platines (9a, 9b) entre lesquelles respectivement un tambour (8) est monté en rotation.
3. 3. Machine récolteuse de fruits selon la revendication 2, caractérisée en ce que les platines (9a, 9b) sont montées en rotation substantiellement verticale sur le châssis (6) pour pouvoir adapter la dimension transversale du tunnel de récolte (7).
4. 4. Machine récolteuse de fruits selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque tambour (8) comprend des organes secoueurs (12) qui s’étendent transversalement en étant espacés verticalement les uns des autres le long de l’axe de rotation dudit tambour.
5. 5. Machine récolteuse de fruits selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque organe secoueur (12) présente une bague (13) sur laquelle s’étendent radialement des tiges (14).
6. 6. Machine récolteuse de fruits selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les organes secoueurs (12) sont empilés verticalement sur un arbre de rotation (10).
7. 7. Machine récolteuse de fruits selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens d’asservissement (15) sont agencés pour entraîner les tambours (8) en rotation avec une vitesse tangentielle qui est égale à la vitesse d’avancement de la structure porteuse.
8. 8. Machine récolteuse de fruits selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens d’asservissement (15) sont agencés pour entraîner les tambours (8) en rotation avec une vitesse tangentielle qui est proportionnelle à la vitesse d’avancement de la structure porteuse.
9. 9. Machine récolteuse de fruits selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un moteur hydraulique (3) permettant l’avancement de la structure porteuse, ledit moteur étant alimenté par un circuit hydrostatique (4) qui intègre les moyens d’asservissement (15) permettant d’alimenter également au moins un moteur hydraulique (16) d’entraînement en rotation des tambours (8).
10. 10. Machine récolteuse de fruits selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un capteur de mesure de la vitesse d’avancement de la structure porteuse, les moyens d’asservissement (15) permettant d’utiliser ladite mesure pour asservir la vitesse d’entraînement en rotation des tambours (8).
11. 11. Machine récolteuse de fruits selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le mécanisme d’entraînement comprend un train épicycloïdal qui est agencé pour combiner la vitesse de rotation du tambour (8) à un mouvement d’oscillation dudit tambour.
12. 12. Machine récolteuse de fruits selon la revendication 11, caractérisée en ce que le train épicycloïdal comprend un flasque (20) solidaire en rotation du tambour (8), ledit flasque portant des pignons satellites (21) qui sont engrenés entre une couronne (17) et un planétaire (22), ladite couronne étant entraînée en rotation et ledit planétaire étant entraîné en oscillation.
13. 13. Machine récolteuse de fruits selon la revendication 12, caractérisée en ce que le mécanisme d’entraînement comprend une bielle (23) dont les extrémités sont montées en excentrique sur respectivement le planétaire (22) et, par l’intermédiaire d’une manivelle (24), sur un disque (25) entraîné en rotation par un moteur (26).