Brevet FR2320881A1 — publié le 19770311

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de palettisation automatique d'objets divers, notamment de bouteilles0 D'une manière générale, on connait à l'heure actuelle des palettiseurs semi-automatiques qui nécessitent de nombreuses manipulations ou bien quelques palettiseurs entièrement automatiques qui sont très complexes et d'un coût d'achat très élevé. Tous les palettiseursâlitcomplet utilisent une table d'accumulation ou de rangement des articles à manutentionner. Les systèmes de transfert vers la palette à constituer peuvent être de deux types différents,à savoir, les systèmes de transfert à poussée, ou bien les systèmes de transfert à tête de préhension. Les palettiseurs à poussée utilisent des barres ou des raclettes pour transférer la charge de la table d'accumulation à la palette en cours de constitution. Ces palettiseurs,qui présentent l'avantage de permettre des performances élevées, peuvent être utilisés pour des articles différents sans avoir à modifier les outillages. Les palettiseurs à tête de préhension se prêtent mieux aux opérations de conditionnement des lits d'objets, au cours de leur palettisation. Les têtes de préhension employées dans ces palettiseurs peuvent utiliser des techniques très variées qui font par exemple intervenir des boudins, des pinces, desbarres, des aimants, des ventouses, des plaques à trous, etc... selon les objets. Ces palettiseurs peuvent comprendre, de façon connue, une table d'accumulation, un poste de dépose et de constitution de la palette comportant une tête de préhension, des mécanismes de levage et de transfert, et une hotte mobile verticalement pour le aentrage de la charge et de Ses conditionnements intercalaires qui peuvent par exemple consister en m bact ces éléments sont supportés par une charpente métallique. Le cycle de fonctionnement de ce palettiseur commence tout d'abord par la descente de la tête de préhension au-dessus de la table d'accumulation , pour effectuer la préhension des objets, par exemple des bouteilles qui 8 ty trouvent accumulées, Ensuite, la tête remonte en emportant les objets et se déplace jusqu'à venir à l'aplomb du poste de dépose. La tête de préhension peut alors redescendre pour déposer les objets sur la palette, à la suite de quoi,elle remonte,se déplace pour revenir en position de repos dans l'attente d'un cycle suivant. Au cours de chacun des cycles de fonctionnement, l'opérateur doit effectuer à la main un certain nombre d'opérations principalement pour effectuer le conditionnement intercalaire des objets, conditionnement qui est indispensable si l'on dispose plusieurs couches superposées d'objets tels que, par exemple, des bouteilles. En effet, dés que la tête de préhension a dégagé le poste de dépose, l'opérateur doit intervenir s - soit pour mettre en place une palette, base de la charge, ainsi qu'une feuille d'étanchéité, généralement une feuille en polyéthylène t - soit pour mettre en place une plaque intercalaire horizon- tale sur le lit d'objets qui vient d'être déposé t - soit pour mettre en place un bac uniques A chacune de ces opérations, l'opérateur doit dégager la hotte de guidage vers le haut pour lui permettre d'effectuer sa manipulation,puis la ramener au niveau du lit précédemment constitué. Ces opérations pénibles restent possibles jusqu a concurrence de une couche par minute, et encore, à cette cadence, les matériaux de conditionnement doivent être parfaitement prêts à l'utilisation (par exemple les bacs doivent être agrafés). En conséquence l'invention a pour but, d'une part, de supprimer les susdites manipulations, et, d'autre part, d'augmenter les cadences de fonctionnement du palettiseur et ce, sans augmentation du cotit de main d'oeuvre. Elle propose tout d'abord un procédé de palettisation automatique, à l'aide d'un palettiseur à tête de préhension du type de celui précédemment me ntionné, qui consiste essentiellement, d'une part, à utiliser la hotte mobile de centrage comme matrice de formage du matériau de conditionnement, par exemple d'un flan en matériau semi-rigide, et comme poinçon, le lit d'objets transporté par la tête de préhension, d'autre part, à incorporer à la susdite hotte un système de pliage et de mise en forme du matériau de conditionnement, de préférence un système pneumatique utilisant des boudins gonflables simulant le renforcement manuel du pli et éventuellement un système de collage rapide (hot melt) ou d'agrafage, et enfin, à utiliser la susdite hotte comme support du système de transfert permettant a propre alimentation en matériaux de conditionnement. Bien entendu l'invention concerne également un palettiseur automatisé utilisant le procédé qui vient dtêtre décrit. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels t La figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un palettiseur à tate de préhension classiaue t La figure 2 est une vue en perspective d'un palettiseur automatisé selon 1'invention t La figure 3 est une perspective schématique de la hotte mobile du palettiseur représenté figure 2 t La figure 4 est une coupe transversale de la hotte représentée figure 3 au-dessus de laquelle est disposé un lit de bouteilles porté par la tête de préhension t Les figures 5 et 6 sont des coupes schématiques permettant d'illustrer le principe de fonctionnement de la hotte représentée figures3 et 4 t La figure 7 représente, en perspective, le bac obtenu au moyen de la hotte représentée figures 3 et 4 t Les figures 8, 9 et 10 représentent, en coupe transversale schematique, le palettiseur représenté figure 2, respectivement au cours de trois phases essentielles de son fonctionnement, dans le cas od la pile de flans a une hauteur supérieure à celle des objets déjà déposés sur la palette t Les figures 11, 12 et 13 sont des vues respectivement analogues à celles des figures 8, 9 et 10, mais dans le cas où la pile de flans a une hauteur inférieure à celle des objets disposés sur la palette. Avec référence à la figure 1, le palettiseur 1 se compose essentiellement d'une charpente 2 sur laquelle peuvent se déplacer, d'une part, horizontalement (flèche 3), une tête de préhension 4 et, d'autre part, verticalement, une hotte mobile 5. ia hotte 5 est située à la verticale du poste de dépose et de constitution 6 de la palette 7 qui consiste au départ en une palette proprement dite sur laquelle on a disposé une feuille d'étanchéité 8. La tête de préhension 4 est dotée, en plus de son mouvement horizontal, d'un mouvement vertical, grâce à une liaison articulee 9, par exemple à double parallélogramme. Ainsi la tête de préhension 4 peut venir prendre les objets,par exemple les bouteilles 11 qui sont accumulées sur la table d'accumulation 12, et les disposer ensuite, convenablement centrées par la hotte 5,sur la palette 7. Il convient de mentionner à ce sujet nue, dans le cas ou les objets sont des bouteilles Il, il importe que, pour obtenir un bon fonc tionnelllent de la tête te préhension 4, les bouteilles 11 se disposent en quinconce sur la table d'accumulation 12. A cet effet, il est prëzwreble de disposer à l'extrémité antérieure de la table d'accumulation un listeau échancré 13,qui permet d'obtenir une répartition parfaite de la première rangée de bouteilles 11, et, en conséquence, de toutes les autres rangées, Le cycle de fonctionnement de ce palettiseur 1 est le même que celui qui a été précédemment mentionné pour illustrer l'état de la technique et, en conséquence, il ne sera pas décrit à nouveau0 Avec référence à la figure 2, le palettiseur automatisé selon l'invention présente une structure de base, analogue à celle du palettiseur 1 représenté figure 1. I1 est à noter que dans ce palettiseur il n'a été représenté,pour plus de clarté,aue la partie correspondante à la dépose des lits d'objets, leur conditionnement, et à la constitution de la palette 7, et ce à l'exclusion de la table d'accumulation 12 et de la tête de préhension 4o Ce palettiseur comprend une hotte 5 dont la commande de positionnement a été automatisée au préalable, notamment au moyen d'un palan 14 à deux vitesses. L'invention utilise avantageusement le support mobile 15 de la hotte de centrage S qui constitue aussi la matrice de formage et de pliage des lits de bouteilles 11, comme support du mécanisme de transfert des matériaux de conditionnement qui consistent, dans l'exemple représenté,en des flans 16 de carton. Ce mécanisme de transfert se compose essentiellement dgune poutre horizontale 17 débordant de chaque côté du poste de dépose pour constitution de la palette 7. Cette poutre 17, rendue ainsi solidaire de la hotte 5, sert de chemin de roulement à un chariot 18 mobile guidé par rails et galets et ma par un moteur électrique et une channe, Ce chariot 18 porte une perche 19 porte-ventouses 21 qui peut s'effacer légèrement vers le haut autour d'un axe 20. Le vide dans les ventouses 21 peut entre provoqué soit par air comprimé au moyen d'un venturi, soit directement par raccordement sur un réseau, ou par pompe individuelle. Ainsi déplacée par le chariot 18, la perche 19 porte-ventouses peut venir se disposer au-dessus de la pile de flans 16 servant au conditionnement qui est située d'un côté du poste de dépose 6, descendre avec la poutre pour prélever un flan 16, remonter puis venir se situer au droit du poste 6 pour y déposer le flan 16, puis éventwellement venir en position de repos de l'autre côté du poste 6. Pour permettre un fonctionnement entièrement automatique du palettiseur, deux capteurs sont associés à la poutre 17, å savoir un capteur 22 détectant le niveau de la pile de matériau de conditionnement (flans 16) et un capteur 23 détectant la position haute ou basse de la perche 19 porte-ventouses. De mEme, la hotte 5 de centrage et de mise en forme du conditionnement comprend un capteur 24 détectant le niveau du dernier lit d'objets (bouteilles 11) en place sur la palette 7. Atea référence aux figures 3 et 4, on décrira d'abord le système de mise en forme et de pliage incorporé à la hotte mobile 5. On rappellera tout d'abord que les appareils actuellement utilisés pour le conditionnement intermédiaire emploient du carton microcannelé propice au formage et au pliage. Ces appareils recourent habituellement s - soit au principe classique poinçon-matricew t - soit au principe cosmunément appelé Zwrap-around" consistant à utiliser un conditionnement qui enveloppe le périmètre du lit d'objets au moins sur un axe. Dans ce dernier cas, on ne rencontre, en conséquence, aucun inconvénient lié à la résistance au pliage ou à l'élasticité permanente. Par contre, pour le formage des bacs par le principe poinçon-matrice, on rencontre des difficultés créées par cette élasticité. Celles-ci s'accroissent encore si l'on utilise du carton compact.En effet, les parois latérales des bacs tendent à bailler extérieurement et l'ensemble du bac est évasé vers sa partie supérieure ouverte. L'invention a donc pour objet un système de mise en forme et de pliage d'un baa qui permet de supprimer ces inconvénients et qui soit incorporé à la hotte de centrage 5. A cet effet,la hotte de centrage 5 sert en même temps, par sa surface latérale interne, de matrice de poinçonnage. Cette surface latérale interne comprend, en conséquence, à sa partie supérieure,un double évasement 27 pour permettre un centrage et un pliage progressif du flan et, à sa partie inférieure, une forme 28 correspondant à la forme du bac que l'on désire réaliser. Le poinçonnage du matériau de conditionnement (du flan 16 dans l'exemple représenté) est effectué par le lit d'objets 11 (de bouteilles) porté par la tête de préhension 4. Pour éviter le gauchissement des parois latérales du flan 16 aux au phénomènes d'élasticité, la paroi interne de la partie inférieure 28 de la hotte 5 comprend un évidement périphérique 24, par lequel peut déborder un boudin de ceinture gonflable 31. retenu à l'opposé dudit évidement 29 par une face de contre-réaction 32. Les figures S, 6 et 7 permettent d'illustrer le principe de fonctionnement de ce système de formage. Avec référence à la figure 5, un flan de carton 16 (ou en un autre matériau semi-rigide d'emballage) est présenté, comme précédemment décrit, au-dessus de la hotte 5 servant de matrice de formage. Le lit de bouteilles (ou d'autres objets 11) supporté par la tête de préhension 4, qui fait office de poinçon, descend et emboutit le matériau 16 à (former par enfoncement (figure 6). Lorsque le fond du bac 33 ainsi formé est arrivé un peu audessous de l'axe des boudins 31, ceux-ci sont gonflés et pénètrent dans les intervalles situés entre les bouteilles (ou les objets), renforçant ainsi le pliage et ondulant légèrement le bord du bac ce qui le force à épouser le contour de la charge au lieu de bail ler. Pendant cette opération de gonflage, qui ne dure que quelques seccndes, il est possible de coller, d'agrafer ou de clipser les angles du bac 33. L'ensemble est prêt c être évacuéesoit en continuant la course de descente du lit d'objets 11, soit par montee d'un fond mobile 34, soit encore, si la charge doit rester en place, par remontée de la hotte 5. Le système de formage est ainsi prêt pour un nouveau cycle. La figure 7 représente un bac 33 terminé dont les bords latéraux sont légèrement ondulés pour épouser la forme périphérique du lit d'objets 11 (bouteilles). Il apparatt donc que ce système permet avantageusement l'utilisation de matériaux d'emballage ou de conditionnenent semi-rigides minces ayant une certaine tenacité, dont ltempld, à l'aide des procédés de formage connus, est actuellement limité, tels que poinçon et matrice habituels. Les figures 8, 9 et 10 permettent d'illustrer le fonctionnement du palettiseur dans le cas où le niveau des objets déposés sur la palette 7 est inférieur ou égal au niveau de la pile de matériaux de conditionnement (flans 16 > . Avec référence à la figure 8, la tête de préhension 4 du palettiseur 1 dépose sa charge sur la palette 7, remonte et revient au-dessus de la table d'accumulation 12 (figure 1). Le chariot 18 et la perche 19 porte-ventouses qui lui est associée, sont situés en position de repos (à gauche dru poste de dépose 6 > . La hotte 5 se trouve au niveau du lit d'objets il qui vient d'être déposé. Dès le dégagement de la tête de préhension 4, l'ensemble hotte 5 - poutre 17 monte en vitesse rapide jusqu a ce que le capteur 24 ait repéré le niveau haut du lit d'objets 11 déposés0 Si le niveau de la pile de matériau 16 de conditionnement est supérieur au niveau du dernier lit d'objets 11 déposés sur la palette 7, le capteur 22 assure le relai et recherche le niveau supérieur de la pile de matériaux 16 de conditionnement (si les niveaux sont équivalents, la montée de l'ensemble hotte 5 - poutre 17 s'arrête), L'atteinte du susdit niveau supérieur stoppe le mouvement vertical et commande le transfert du chariot 18 qui, de sa position de repos (figure 8) vient se placer au-dessus de la pile de matériaux 16 de conditionnement. Un contact de fin de course commande un petit mouvement de descente lent du bras 17 destiné à mettre les ventouses 21 en contact avec le matériau 16 à distribuer. La descente est coupée, dès pivotement du bras 19 porte-ventouses, par la cellule 23 de contrôle du positionnement de celui-ci, qui met aussi sous vides les ventouses 21 (figure 9). Le niveau de vide atteint (contrôle par vacuostat), l'ensemble hotte 5 - poutre 17 remonte en vitesse rapide jusqu a ce que le capteur 22 ait retrouvé le niveau maximum des matériaux de conditionnement 16. Ce mouvement est important t par sa rapidité,il permet de séparer les matériaux de conditionnement et en particulier les flans, et évite que plusieurs ne soient entraSnés à la fois par exemple, dans le cas des flans, en raison de 1' exis- tence des découpes nécessaires pour le pliage des rabats.Ensuite le chariot 18 se déplace (figure 10) avec sa charge au-dessus de la hotte 5. Un capteur 26 commande l'arrAt du chariot 18 en position intermédiaire (au droit du poste de dépose 6), de même que la descente de l'ensemble hotte 5 - chariot 18 en vitesse rapide. Le capteur 24 repère le niveau du lit d'objets 11 précédent, stoppe la descente de l'ensemble hotte 5-chariot 18, et coupe le vide des ventouses 21, laissant chuter le matériau de conditionnement 16 de quelques centimètres. Une temporisation commande la mise en position de repos du chariot 18 après dépose, et un nouveau cycle peut alors commencer. Les figures 11, 12 et 13 permettent d'illustrer le fonctionnement du palettiseur, dans le cas où le niveau de la palette 7 est supérieur au niveau de la pile de matériaux 16 de conditionne mento Au début du cycle, comme précédemment décrit, la tête de préhension 4 dépose la charge sur la palette 7, figure 11, remonte et revient au-dessus de la table d'accumulation 120 Dès le dégagement de la tête 4,1'ensemble hotte 5 poutre 17 monte en vitesse rapide jusqu'à ce matériauxde conditionnement 16o Le positionnement du chariot 18 en fin de course commande la descente rapide de l'ensemble hotte 5 - poutre 170 Le capteur 22 commande alors le passage en vitesse lente à l'approche des ventouses 21 sur le matériau 16. Le capteur 23 commande l'arr8t du mouvement dès pivotement du bras 19, ainsi que le vide sur les ventouses 21 (figure 12). Uhe fois le vide établi (contr8le par vacuostat), l'ensemble remonte en vitesse rapide avec le matériau 16 jusqu a ce que le capteur 24 ait repéré le niveau supérieur du lit d'objets llc kfec référence à la figure 13, l'ensemble arrêté en position haute commande le transfert du chariot 18 avec le matériau 16 au-dessus de la hotte 5. Le capteur 26 stoppe le chariot 18 et coupe le vide sur les ventouses 21, ce qui provoque la chute du matériau 16 de conditionnement de quelques centimètres. Uhe temporisation commande enfin la mise en place du chariot 18 en position de repos (figures 8 et 11). On notera que, si la tête de préhension 4 est de dimensions supérieures à celles de la hotte 5, elle ne peut pas la traverser, En conséquence, une commande d'accompagnement de la tête de préhension 4 par la hotte 5 ajustable lors de la dépose a été prévue pour les cas ou la hotte 5 a une épaisseur supérieure à la hauteur des objets 11 à palettise; afin de permettre de déposer ceux-ci sans les lâcher en chute libres Ce système 8 'adapte automatiquement à toutes les formes de charges, meme les plus tourmentées et peut être utilisé sur des matrices de formes géométriques très diverses Un autre avantage de ce système consiste en ce qu'il permet de doser l'effort de serrage en réglant la pression admise dans les boudins 31 et selon la nature des objets ll faisant office de poinçon. I1 peut, en conséquence, être également utilisé pour exécuter le resserrage d'objets 11 se trouvant dans un emballage souple. Ces avantages combinés à ceux du système de transfert de matériaux de conditionnement et ceux de la tête de préhension 4 font du palettiseur selon l'invention un appareil de performances élevées et de construction simple et peu coateuse. REVENDICATIONS 1.- Procédé de palettisation automatique d'objets tels que, par exemple, des bouteilles, à l'aide d'un palettiseur à fonctionnement semi-automatique comprenant une table d'accumulation, un poste de dépose et de constitution de la palette, Comportant une tête de préhension, des mécanismes de levage et de transfert, et une hotte mobile verticalement pour le centrage de la charge, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement 2 - d'une part, à utiliser comme matrice de formage du matériau de conditionnement, par exemple d'un flan en matériau semirigide, la hotte mobile de centrage et, comme poinçon, le lit d'objets transportés par la tête de préhension t - d'autre part, à -incorporer à la susdite hotte un système de pliage et de mise en forme définitive du matériau de conditionnement, de préférence un système pneumatique utilisant des boudins gonflables simulant le renforcement des plis, auquel peut être annexé un système de collage, d'agrafage ou de clipsage rapide. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise la susdite hotte comme support d'un système de transfert permettant sa propre alimentation en matériaux de conditionnemit. 3.- Palettiseur automatique appliquant le procédé selon la revendication 1, comprenant une charpente sur laquelle peuvent se déplacer, d'une part, horizontalement, une tête de préhension, ladite texte de préhension étant dotée, en plus de son mouvement horizontal, d'un mouvement vertical, par exemple grSce à une liaison articulée à double parallélo-rame et, d'autre -part, verticalement,au-dessus du poste de depose et de constitution des palettes, une hotte de centrage,caractérisé en ce que ladite hotte est rigidement solidaire d'une poutre servant de chemin de guidage à un chariot qui porte un organe de préhension(par exemple de ventouses) amenant les matériaux de conditionnement au-dessus de ladite hotte. 4.- Palettiseur automatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la susdite hotte de centrage, qui sert en même temps de matrice de poinçonnage, présente une surface latérale interne évasée vers l'extérieur, dans sa partie supérieure, et, dans sa partie inférieure, une forme dont les dimensions sont celles du bac que l'on désire baliser, e en ce que ladite partie inférieure comprend un évidement périphérique vers l'intérieur duquel peut déborder un boudin de ceinture gonflable retenu à l'extérieur par une face de contre-réaction. 5.- Palettiseur automatique selon l'une des revendications 3 et 4 destiné à la palettisation d'objets tels que des bouteilles et caractérisé en ce que la table d'accumulation comprend son extrémité antérieurs un listeau échancré permettant une repartition en quinconce des bouteilles. 6.- Palettiseur automatique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, solidaire de la susdite poutre, un capteur détectant le niveau haut des matériaux de conditionnement empilés et, associé à la susdite hotte, un capteur détectant le niveau maximum du dernier lit d'objets déposés sur la palette. 7.- Palettiseur automatique selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend, associé à la susdite poutre, un capteur détectant la position du susdit chariot, pour l'arrêter en position intermédiaire exactement au-dessus de la hotte et de la palette. 8.- Palettiseur automatique selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le mouvement vertical de la hotte est assuré par un palan à deux vitesses, à savoir une vitesse lente et une vitesse rapide. 9.- Palettiseur selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que ledit organe de préhension et ledit chariot sont solidaires l'un de l'autre par l'intermédiaire d'une perche oscillante. 10.- Palettiseur selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur repérant la position de la susdite perche.