Brevet FR2566742A1 — publié le 19860103

Installation de Palettisation automatique à outils préhenseurs interchangeables. La présente invention a pour but de réaliser une installation de palettisation automatique du type programmé susceptible de palettiser des objets de formes diverses avec changement de l'outil préhenseur en fonction de la série d'objets à palettiser. Dans le type le plus courant d'installations de palettisation automatique, par exemple dans celle décrite dans FR-A-l.395#649, les palettes circulent sur un transporteur et les sacs ou caisses à palettiser sont amenés sur un second transporteur parallèle au premier transporteur, le dispositif de manutention comportant un cadre supérieur avec deux rails perpendiculaires à la direction des transporteurs, rails sur lesquels circule un chariot en forme de cadre formant chemin de circulation, parallèlement aux transporteurs, pour un chariot de manipulateur qui porte par un arbre la pince ou outil de préhension qui peut recevoir un mouvement de montée ou de descente et une rotation autour de l'axe de l'arbre.Le cadre supérieur est porté par un bâti vertical constitué par deux poteaux situés sensiblement à l'aplomb des rails du cadre supérieur entre les deux transporteurs. Il en résulte que le dispositif de manutention travaille en porte-à-faux, ce qui entratne une structure lourde et un encombrement important transversalement aux directions de circulation des transporteurs. Il est très difficile d'avoir accès à la pince de préhension et on ne peut envisager le changement automatique de celleci pour permettre la palettisation par la même installation d'objets divers. La présente invention a pour but de réaliser une installation de palettisation automatique dans laquelle toutes les manutentions se font avec des déplacements d'amplitude réduite de l'objet à palettiser, le dispositif de manutention étant d'une construction plus légère et l'installation permettant l'échange des outils préhenseurs ou d'outils divers pouvant intervenir au cours de l'opération de palettisation comme la pose et l'agrafage,voire le soudage de plaques de protection latérales et supérieure, l'enveloppement dans des films ou matériaux d'emballage et autres. De plus l'installation doit pouvoir être utilisée pour la dépalettisation, toutes les opérations s'effectuant sans nécessiter d'interventions humaines dans l'espace de manutention qui peut être isolé matériellement de l'environnement. L'installation de palettisation automatique conforme à l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti en caisson dont le cadre supérieur forme voie de circulation pour le chariotde manutention, le caisson étant traversé selon une première direction par le transporteur des palettes et le transporteur d'amenée des objets à palettiser pénétrant transversalement à ladite première direction à l'intérieur du bâti en caisson. Le bâti en caisson comporte quatre poteaux d'appui et forme pont au-dessus des deux transporteurs. Le chariot de manutention est d'un type classique et comporte un châssis roulant sur les traverses hautes du bâti en caisson, de préférence les traverses parallèles à la direction du transporteur d'amenée des objets à palettiser de façon à en réduire la portée, un chariot mobile le long dudit châssis et une tête d'adaptation des outils de préhension portée par un arbre vertical pour recevoir un mouvement de montée et de descente et une rotation autour de l'axe de cet arbre. Selon une autre caractéristique la tête d'adaptation des outils de préhension est réalisée sous la forme d'un poignet de robot de manière à pouvoir donner à l'outil une inclinaison par rapport à l'axe de l'arbre vertical et éventuellement une rotation autour de son propre axe. Selon un mode de réalisation l'outil de préhension est monté amovible sur la tête d'adaptation de l'outil de préhension éventuellement le poignet de robot et un magasin à outils de préhension ou autres outils utilisables dans l'installation est monté du côté opposé au transporteur d'amenée des objets à palettiser avec un dispositif pour venir en position, sous l'aire d'évolution de la tête de préhension à l'intérieur du bâti en caisson, pour retirer l'outil monté sur ladite tête et amener et monter sur cette dernière l'outil-sélec tionné. Selon un mode de réalisation le magasin est constitué par un bâti rotatif comportant à sa périphérie des fourches radiales d'accrochage des outils. La commande des outils de préhension et/ou du poignet de robot est de préférence hydraulique, pneumatique ou électrique avec raccordement-des circuits par raccords rapides. D'autres caractéristiques de l'invention sont indiquées dans la description d'un mode de réalisation faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective schémati que de l'installation de palettisation sans le magasin à outils de préhension; la figure 2 en est une vue en plan; la figure 3 une vue en élévation par III-III de figure 2 et la figure 4 une vue en élévation par Iy-Iv de figure 2; la figure 5 est une vue en plan du palettiseur avec le magasin porte-outils; la figure 6 en est une vue schématique en élévation par VI VI de figure 5 et la figure 7 une vue en élévation schématique par Vil-Vil de figure 6: la figure 8 est.une vue de détail en plan et coupe partielle d'une pince support du porte-outils; la figure 9 est une vue de détail en coupe de l'arbre de manutention; la figure 10 est une vue en plan de sa pièce d'extrémité et la figure 11 est une vue en élévation de cette dernière par XI-XI de figure 10; la figure 12 est une vue en plan du support d'outil; la figure 13 en est une vue en coupe par XIII-XIII de figure 12; la figure 14 une vue en élévation et la figure 15 une vue en coupe par XV-XV de figure 12; la figure 16 est une vue en élévation frontale d'un poignet de robot formant tête d'adaptation des outils et la figure 17 en est une vue en élévation à 900. L'installation de palettisation automatique conforme à l'invention telle que schématisée à la figure 1 comprend essentiellement un bâti en caisson désigné par la référence générale 1 qui est constitué par une plate-forme de base 2 de forme rectangulaire dont les dimensions résulteront de la description faite ci-après avec, aux quatre coins de celle-ci, des poteaux verticaux 3 supportant le cadre supérieur 4. Les deux grands côtés du cadre 4 portent des rails avec crémaillères schématisés en 5 sur lesquels se déplace un chariot en forme de cadre 6 dont les deux grands côtés sont constitués par des rails avec crémaillère 7 sur lesquels se déplace le chariot de manipulateur 8. Ce chariot de manipulation 8 porte par une tête 9 de type connu des moyens d'entratnement qui peuvent donner à un arbre vertical 10 des mouvements vertical et de rotation. Ce bâti caisson 1 qui est caractéristique de l'invention est combiné avec un magasin à palettes 11 de type connu dans lequel sont empilées des palettes 12 qui sont amenées successivement, par un dispositif connu non décrit plus en détail, sur la plate-forme 2 où elles sont chargées puis évacuées en ligne droite, après chargement, sur un transporteur 13. La direction de ce transporteur 13 est perpendiculaire au grand côté du caisson 1. Un tapis transporteur 14 pour les objets 15 à charger est disposé perpendiculairement au petit côté du bâti caisson 1 et pénètre au-dessus de la plate-forme 2 pour se trouver dans la zone dans laquelle peut se déplacer l'arbre vertical 10. Il est évident que l'installation peut fonctionner à l'inverse pour la dépalettisation,les palettes chargées étant amenées sur le transporteur 13, les objets déchargés étant évacués par le tapis transporteur 14 et les palettes stockées dans un magasin ou évacuées. Avec cette constitution et comme indiqué par des fléches dans les figures 2 à 4 une tête portée par l'extrémité de l'arbre 10 peut se déplacer à l'intérieur du bâti en caisson 1, au-dessus de la table plate-forme 2 selon les deux directions horizontales X et Y, et selon la direction verticale Z et elle peut en outre recevoir une rotation B autour de l'axe.Pour saisir un objet 15 arrivant sur la bande transporteuse 14 et le déposer sur la palette dans la position voulue déterminée de façon connue par un ordinateur, il suffit que l'amplitude du déplacement Y, parallèlement au petit côté du bâti en caisson, soit supérieure à la largeur d'une palette 12 et que l'amplitude du déplacement X selon le grand côté du bâti en caisson soit égale à la longueur de la palette augmentée du débord du transporteur 14 à l'intérieur du bâti en caisson, débord qui peut être réduit à sensiblement la demi-longueur du plus grand objet à palettiser. On voit donc que les dimensions horizontales du bâti en caisson donc la portée des rails crémaillères 5 et la portée du cadre 6,sont réduites à un minimum, ce qui autorise une construction plus légère.La hauteur de levée Z reste par contre analogue à celle des autres installations de palettisation. L'ensemble de l'installation peut être entouré par une grille de protection 16. Pour pouvoir manutentionner et palettiser des objets divers, il faut pouvoir adapter l'outil de manutention à l'objet à manipuler. Il peut en outre être utile de pouvoir remplacer l'outil de manutention par d'autres types d'outils pour réaliser des opérations d'emballage, de soudure ou autres sur l'objet se trouvant sur la palette. Le remplacement de ces outils doit pouvoir être réalisé automatiquement sous le contrôle de l'ordinateur qui contrôle en fonction d'un programme et/ou d'une détection de forme des objets 15 les déplacements selon les axes X, Y et Z et la rotation B de l'outil de manutention. Dans ce cas et comme illustré dans les figures 5 a 7 dans lesquelles les mêmes références sont utilisées pour désigner les m- mes éléments ou les éléments équivalents, on a schématisé en 17 et 18 respectivement une roue calée sur l'arbre 10 et un moteur d'entralnement pour faire tourner l'arbre 10 autour de son axe. Un arbre 42 transmet directement le mouvement au porte-outil 38 carme cela sera exposé ci-après. En fait la tête 9 est de tout type connu par semple à guide tubulaire avec transmission du mouvement par une crémaillère taillée dans l'arbre 10 pour assurer le déplacement de l'arbre 10 selon l'axe Z en combinaison avec un dispositif d'entraînement en rotation tel que 17, 18. On a schématisé en 20 un dispositif d'alimentation en fil de soudure d'une torche à souder qui peut être montée sur le poignet de robot qui sera décrit ci-après mais cette alimentation en produits divers tels que fil de soudure, agrafes ou autres peut être associée à l'outil qu'elle alimente et amovible avec ledit outil, le rechargement pouvant être effectué pendant que l'outil se trouve stocké dans le magasin décrit ci-après. L'installation à palettiser représentée dans ces figures comporte un magasin à outils désigné dans son ensemble par la référence 21 disposé à l'opposé du tapis transporteur 14 par rapport au bâti caisson 1. Ce magasin a pour but de maintenir en stock les outils de préhension ou autres qui peuvent être montés à l'extrémité de l'arbre 10 ou du poignet de robot qui sera décrit ci-après et qui peut constituer ladite extrémité et de les amener sous le contrôle d'un ordinateur ou autre appareil de commande, à l'intérieur de l'aire du déplacement de l'arbre 10 pour permettre le changement des outils. Le magasin est constitué par une embase 22 située latéralement au bâti-caisson 1 et sur le petit côté opposé au tapis transporteur 14, cette embase étant surmontée par un fût 23 qui porte à rotation une table 24. La rotation de la table est commandée par un moteur, non représenté, sous le contrôle d'un ordinateur pour fixer avec précision la position angulaire des fourches porte-outil 25 fixées à la périphérie de ladite table. Comme illustré à la figure 8 chaque fourche comporte une embase 26 avec deux bras parallèles 27 constitués par des plaques verticales.A la base de ces plaques est fixée une plaque formant fourrure horizontale 28 dont les bords avant 29 sont en coin et se prolongent par un logement 30 réalisé sur la face supérieure de la plaque 28 pour servir d'appui à un collet, et emboiter ce collet 31 représenté en traits tiretés qui est une partie de la tête porte-outil qui sera décrite ci-après. Dans' les deux flasques 27 sont montés en opposition deux ergots 32 qui sont poussés par des ressorts 33 pour venir en saillie au-dessus du tracé du collet 31 et qui peuvent être rappelés contre l'action des ressorts 33 par envoi, par le raccord 34, de la pression dans la chambre 35 délimitée par un piston 36 solidaire de l'ergot 32 pour former un vérin pneumatique. A l'extrémité de l'arbre 10 (Figure 9) est montée à rotation par un roulement à rouleaux 37, une tête de fixation d'outil désignée dans son ensemble par la référence 38 (figures 10 et 11). Cette pièce 38 est destinée à recevoir de manière amovible une tête d'outil 39 représentée en tiretésà la figure 9 et qui sera décrite plus en détail avec référence aux figures 12 à 15. Cette piè#ce 38 est maintenue appuyée contre le roulement à rouleau 37 par son chemin de roulement 40 par le collet d'extrémité 41 d'un arbre intérieur 42 logé dans l'arbre creux 10. La solidarisation à la rotation avec l'arbre 42 est assureepar un clavetage 43. Dans l'arbre 42 sont réalisées les canalisations telles que 44 pour l'alimentation des fluides moteurs et de commande aux différents outils et éventuellement l'alimentation d'un fil de soudure comme proposé ci-dessus.Le corps de la tête 38 comporte une chambre 45 qui débouche radialement d'un côté pour former un logement pour le collet 31 de la tête d'outil, cette chambre étant délimitée vers le bas par une portée de même forme 46 qui vient s'embotter dans une gorge 47 de la tête d'outil 39. Un logement 48 est prévu dans la face inférieure du flasque circulaire supérieur de la chambre 45 pour recevoir l'ergot de blocage 49 de la tête d'outil qui sera décrite ci-après. La tête d'outil 39 a en plan une forme circulaire (Fig. 12) et comporte un corps 50 dans lequel sont fraisés deux méplats 51 diamétralement opposés qui viennent dans une fourche 25 s'emboîter sur les deux parties opposées du logement 30 de la fourche avec au-dessus de ces méplats des encoches 52 pour l'engagement des ergots éclipsables 32 de la fourche. La partie supérieure du corps présente la gorge 47 qui est semi-circulaire avec les deux extrémités se prolongeant par des faces parallèles pour venir emboiter la portée 46 avec un collet supérieur 53 destiné à venir s'engager dans la chambre 45. L'ergot 49 est logé dans un chambrage vertical 54 réalisé dans le corps 50 et il est sollicité dans la-direction correspondant à son éclipsage par un ressort 55 alors qu'il est sollicité à son engagement dans le logement 48 par la mise en pression d'une chambre réalisée entre un piston 56 solidaire de son extrémité inférieure et un bouchon 57 venant boucher l'extrémité du chambrage 54. L'alimentation de la chambre s'effectue par un canal 58 débouchant latéralement entre deux joints coulissants 59 délimitant un chambrage dans lequel débouche le canal 60 de commande de verrouillage. Dans l'alésage central de la tête 39 sont logés les raccords 61 avec les canalisations 44 de l'arbre 42. Le fonctionnement du magasin 21 et de la tête porte outil 38 est le suivant: Un certain nombre d'outils divers, non représentés, sont montés par leurs têtes 39 dans les fourches 25, une fourche au moins étant libre si un outil est monté sur la tête porteoutil 38 de l'arbre 10. Pour échanger un outil, une fourche 25 libre est amenée dans la zone se trouvant à l'intérieur du bâti en caisson 1 et de préférence dans l'axe. L'arbre 10 est alors déplacé en hauteur et suivant les axes X et Y sous le contrôle de l'ordinateur pour venir engager le corps 50 de l'outil qu'il porte dans la fourche de manière que les méplats 51 emboitent le flasque 28 au droit des logements 30 et l'engagement est poursuivi jusqu'à ce que les ergots 32 s'engagent dans les encoches 52. A ce moment la pression dans la chambre entre le piston 56 et le bouchon 57 est supprimée et l'ergot 49 se dégage sous l'action du ressort 55 du logement 48 de sorte que la tête porte-outil 38 est désolidarisée de la tête d'outil 39 et l'arbre 10 peut s'écarter avec la tête 38 dans la direction de l'axe des X. La table 24 tourne alors pour amener dans l'axe la fourche 25 portant l'outil voulu et l'arbre 10 est amené suivant l'axe des X pour emboîter la tête porte-outil 38 sur la tête 39 du nouvel outil. La pression est envoyée dans la chambre derrière l'ergot 49 de la nouvelle tête pour engager l'ergot dans le logement 48 et solidariser la tête 39 avec la tête porte-outil 38 et la pression est envoyée dans les deux chambres 35 de la fourche pour éclipser les ergots' 32, ce qui permet à l'arbre 10 de s'écarter selon l'axe des X en emmenant le nouvel outil. Lorsque l'installation de palettisation doit effectuer d'autres opérations que la simple manipulation d'objets et par exemple l'application de plaques de carton sur les faces de l'empilage avec agrafage sur les palettes, la mise en place et la fermeture de liens, l'enveloppement dans des films d'emballage, etc, il est souvent nécessaire que l'outil qui peut être un rouleau de film, un pistolet à souder, etc. soit orienté par rapport à l'axe du bras 10. Pour obtenir ce résultat la tête porte-outil 38 peut être portée par un poignet de robot désigné par la référence 62. Le poignet de robot est une pièce mécanique bien connue dans la technique et il ne sera pas décrit plus en détail. Il comporte des moteurs 63 susceptibles d'incliner l'axe de la tête 38 par rapport à l'axe du bras 10 et éventuellement de faire tourner la tête 38 autour de son axe. L'échange d'outil se fait exactement de la même manière que ci-dessus décrit, la tête 38 étant placée avec son axe confondu avec l'axe de l'arbre 10 et l'ouverture de la tête 38 dirigée selon l'axe des X. Revendications 1. Une installation de palettisation automatique à outils préhenseurs interchangeables, caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti en caisson (1) dont le cadre supérieur (4) forme voie de circulation (5) pour le chariot de manutention (6), le caisson étant traversé selon une première direction par le transporteur (13) des palettes et le transporteur (14) d'amenée des objets (15) à palettiser pénétrant transversalement à ladite première direction à l'intérieur du bâti en caisson. 2. Une installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bâti en caisson (1) comporte quatre poteaux d'appui (3) et forme pont au-dessus des deux transporteurs (13-14). 3. Une installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le chariot de manutention est d'un type classique et comporte un châssis (6) roulant sur les traverses hautes (4) du bâti en caisson (1), de préférence les traverses parallèles à la direction du transporteur (14) d'amenée des objets à palettiser de façon à en réduire la portée, un chariot mobile (8) le long dudit châssis et une tête (38) d'adaptation des outils de préhension portée par un arbre vertical (10) pour recevoir un mouvement de montée et de descente (Z) et une rotation (B) autour de l'axe de cet arbre, avec transfert de la puissance à la tête porte-outil (38) par un profilé de transmission (42) monté a l'intérieur de l'arbre (10). 4. Une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la tête (38) d'adaptation des outils de préhension est réalisée sous la forme d'un poignet de robot (62) de manière a pouvoir donner a l'outil une inclinaison par rapport à l'axe de l'arbre vertical et éventuellement une rotation autour de son propre axe. 5. Une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que 11 outil de préhension est monté amovible sur la tête (38) d'adaptation de 11 outil de préhension, éventuellement le poignet de robot (62), et un magasin (21) à outils de préhension ou autres outils utilisables dans l'installation est monté du côté opposé au transporteur (14) d'amenée des objets (15) à palettiser avec un dispositif (25) pour venir en position, sous l'aire d'évolution de la tête (38) de préhension à l'intérieur du bâti en caisson (1), pour retirer l'outil monté sur ladite tête et amener et monter sur cette dernière l'outil sélectionné. 6. Une installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le magasin (21) est constitué par un bâti (24) rotatif comportant à sa périphérie des fourches radiales (25) d'accrochage des outils.