Brevet FR2595087A1 — publié le 19870904

L'invention concerne un système de manutention à rail comprenant un chariot, disposé à distance d'un plan d'entreposage, dans et sur lequel sont intégrées les fonctions multiples de levage, abaissement, transport en avant et en arrière et mouvement de rotation d'un dispositif de préhension. Des systèmes de manutention et de transport de ce type et de type analogue sont largement répandus dans l'industrie. ILs sont utilisés dans des secteurs où des objets sont à déplacer d'un endroit à un autre et à déposer de façon ordonnée. L'invention part de l'exemple d'une fonderie. Selon l'état actuel de la technique, les lingots, billettes ou gueuses produits,dont les masses volumiques sont variables, allant de celle de l'aluminium a celle du plomb, sont livrés en tant que matière de départ aux fonderies et aussi à des usines à demi-produits. La variété des poids des lingots exige chaque fois une conception différente du système de manutention concerné. Les poids unitaires peuvent aller de 20-25 kg jusqu'à 5-10 kg pour la coulée sous pression, le coulage en sable ou la coulée en lingotiére. En cas d'emploi de fours relativement petits, on utilise principalement des lingots attachés par deux ou par trois, qui sont plus Légers. Une bonne qualité de La surface est également importante pour la valeur commerciale. Les alliages liquides venant du four de coulée sont coulés dans des insta-llations automatiques à bande ou à carousel qui se déplacent en continu sous forme d'une disposition sans fin de lingotières ou coquilles préfixées. Le métal liquide est introduit dans les récipients formés par ces lingotières ou coquilles. Pour le débit de telles installations, on indique des ajourd'hui des capacités pourvant atteindre 1600 lingots par heure. Un tel débit présuppose, à la suite du système de production, un empilage automatique des lingots par un système de manutention conçu en conséquence et ayant la capacité voulue. L'état actuel de la technique comporte des installations d'empilage mécanique. Elles possèdent un bâti sous forme d'une ossature en profilés, qui est combiné avec un chariot déplaçable horizontalement. La commande est en partie hydraulique et en partie électrique. Le chariot est guidé sur deux chemins de roulement latéraux, il est équipé de rouesaux quatre angles et il porte une tenaille, destinée à saisir les Lingots. Le chariot est capable d'avancer, reculer, lever et abaisser la tenaille. Le déplacement vertical de la tenaille est produit souvent par un vérin hydraulique relativement gros. e positionnement de l'ensemble du dispositif est assuré par des interrupteurs de fin de course et souvent aussi à l'aide de barrières lumineuses. Ces dispositifs sont de construction encombrante et mécaniquement compliqués et coûteux. Dans cette comparaison entre l'état de la technique et l'invention, il y a lieu de distinguer entre-des chariots qui sont en principe à quatre roues pour circuler sur deux chemins de roulement ou deux rails et les chariots monorail utilisés selon l'invention. Comparativement aux premiers, possédant des essieux larges, les chariots selon l'invention, utilisant en principe un seul rail, sont à essieu ou axe transversal beaucoup plus étroit. L'invention part de l'état de la technique tel qu'il est défini dans le premier paragraphe du présent mémoire. Elle vise à créer une installation de manutention mécanique, notamment une installation d'empilage, qui soit du type monorail et qui ne présente pas les inconvénients de L'état connu de la technique et soit notamment beaucoup plus favorable quant à la fonctionnalité et au coût. L'élément de base est un rail de roulement unique, de préférence un rail creux de section droite rectangulaire, qui est combiné avec un chariot réunissant en lui-même les fonctions du levage, de l'abaissement, du transport en avant et en arrière et des mouvements nécessaires de la tenaille du dispositif de préhension.D'autres caractéristiques de l'invention prévoient que le chariot est maintenu sur le rail unique à L'aide de galets de guidage qui empêchent son basculement et une commande individuelle à moteur ou hydraulique est prévue pour chacune des différentes fonctions. Le maintien du chariot sans risque de basculement demande au moins trois galets de guidage. Selon un mode de réalisation préféré, le chariot porte une tenaille par l'intermédiaire d'une barre de levage et de pivotement. Cette barre peut être Levée, abaissée et tournée autour d'un axe vertical. Pour cette dernière fonction, la barre est attaquée par une commande de rotation ou de pivotement. Pour chaque mouvement à positionnement individuel, le chariot peut être équipé d'une commande électromécanique à laquelle est associé un dispositif capteur. Il est possible également de disposer l'un à côté de l'autre deux rails creux, Le deuxième rail servant de support et étant combiné avec des galets de guidage qui lui sont propres. Selon une autre disposition possible, un ou plusieurs rails de roulement supplémentaires sont disposés sous le rail de roulement et le chariot est agencé pour entourer les deux ou davantage de rails superposés. L'invention prévoit également la juxtaposition de plusieurs systèmes de manutention mutuellement accordés fonctionnellement. Selon encore un autre mode de réalisation possible, un seul rail de roulement est équipé de plusieurs chariots dont les mouvements de travail sont mutuellement accordés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue de côté d'un système de manutention, sur laquelle on voit un chariot portant une tenaille par l'intermédiaire d'une barre de levage et de pivotement, le rail unique sur lequel circule ce chariot et un transporteur de coulée dit à bande précédant le système ; - la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne I-I de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de côté semblable à celle de la figure 1 pour un empilage droit-gauche ; - la figure 4 est une vue de côté du système de manutention des figures 1 à 3 mais équipé de deux chariots ;; - la figure 5 est une coupe transversale d'un rail de roulement et d'un chariot, montrant le système de galets d'appui ou de guidage, disposés sur plusieurs côtés pour empêcher le basculement et l'oscillation du chariot et de la tenaille qu'il porte par l'intermédiaire de la barre de levage et de pivotement ; - la figure 6 est une coupe transversale montrant une disposition où la barre de levage et de pivotement fait un angle avec le chariot et le rail de roulement ; - la figure 7 est une coupe transversale d'un système de manutention à double rail, comprenant deux rails de roulement disposés l'un au-dessus de l'autre et un seul chariot ; - lalfigure 8 est une coupe transversale, passant également par un chariot, d'un système utilisant un rail de roulement et un rail extérieur d'appui ;; - la figure 9 est une coupe transversale d'un chariot sur un rail de forme triangulaire ; - la figure 10 est une vue en élévation d'un dispositif de préhension à tenaille ; - la figure 11 est la vue en plan d'un système de manutention capable d'effectuer simultanément plusieurs empilages dans des rangées parallèles ; - la figure 12 est une vue de côté du système de la figure 11 ; - la figure 13 est la vue en plan d'une installation comprenant trois systèmes de manutention parallèles pour le transport et l'empilage ; - la figure 14 est une vue de côté de l'installation de la figure 13 ; - la figure 15 est une vue de côté d'un transporteur à bande comprenant des tampons de retenue et-des déclencheurs, de même que des barrières lumineuses, délivrant des impulsions pour une installation de manutention dont on voit des tenailles au-dèssus du transporteur ; ; - la figure 16 est une vue de côté d'un système de manutention comportant plusieurs chariots sur un rail unique. L'ensemble du système de manutention est assujetti, en vue d'un fonctionnement automatique, à une commande programmable à mémoire. La longueur et La largeur du chariot, de même que le dispositif pour l'abaissement et Le relevage des branches de la tenaille lors des opérations de désempilage et d'empilage, peuvent être choisis librement dans le cadre des possibilités locales et et de construction et sont inclus dans la programmation. Il suffit pour cela d'introduire des instructions de réglage qui peuvent être déduites du programme de production, c'est-à-dire des ordres de livraison à exécuter. Une fois introduites, ces instructions commandent ensuite le roulement automatique du travaildu sys thème de manutention et assurent également le contrôle.Le système ne comporte pas de dispositifs de déclenchement installés à divers endroits. La commande détecte elle-même les éventuels défauts dans le déroulement automatique. Comme le montrent les vues d'ensemble des figures 1 à 4 et 11 à 14, les opérations d'empilage commencent par la saisie des gueuses par la fermeture de la tenaille 12. Selon l'invention, les branches de la tenaille peuvent être tournées de façon continue à toute position voulue en pivotement. Ceci est nécessaire parce que l'empilage exige l'orientation alternante des différentes couches d'une pile. Le soulèvement et le transfert des gueuses ou lingots métalliques 21 sont effectués à l'aide de la barre de levage et de pivotement 11 par laquelle la tenaille 12 est suspendue au chariot 10 se déplaçant horizontalement. Après chaque dépose, le chariot 10 retourne automatiquement à sa position de départ pour commencer l'opération d'empilage suivante. Ce processus est illustré sur les figures 1 à 4 et 16.Grâce à son déroulement automatique, les différents déplacements sont fortement rationalises et demandent ainsi nettement moins de temps. Des pas entiers du système de manutention, dé même que leur succession, peuvent être présélectionnés à volonté, mémorisés et appelés librement selon les besoins. Tous les moteurs d'entrainement 40 à 43 sont à vitesse réglable, de sorte que l'adaptation à des conditions de production variant localement ou suivant l'exploitation est facile à réaliser. Il devient ainsi également possible d'exécuter des ordres de livraison de produits qui, pour des raisons particulières, par exemple à cause d'une urgence intervenue brusquement, entraînent jusqu'à présent des complications considérables. Ainsi que le montrent les figures 11 à 14, le système peut être étendu parce qu'il ne pose aucune difficulté d'installer plusieurs rails de roulement 13 parallèlement les uns aux autres pour exécuter, dans le cadre de L'invention, de façon automatique, un ensemble de transports et d'empilages parallèles. En coordonnant les différents rails de roulement 13 conformément à l'invention, on obtient de cette manière une installation d'une très grande souplesse d'utilisation, avec des possibilités d'interaction, à un degré qui n'était pas réalisable avec les constructions que l'on connaît jusqu'a présent. Ces résultats sont réalisables et peuvent être complétés aussi en prévoyant à l'entrée d'un système de manutention un dispositif qui, par exemple comme représenté sur la figure 15, met à la disposition du système de manutention, dont des tenailles 12 sont visibles sur la partie supérieure de la figure 15, la quantité de lingots 21, arrivant sur un transporteur à bande 20, correpondant à la capacité globale d'évacuation et d'empilage du système, en fonction des besoins d'empilage et en fonction du temps disponible. Les moyens complémentaires sont constitués notamment, dans l'exemple de la figure 15, par des tampons de retenue mécaniques S0 prévus sur le transporteur 20 et coopérant avec des générateurs ou déclencheurs d'impulsions agissant par voie optique ou sans contact, qui sont connectés par des montages électriques à la commande électronique de l'ensemble.Les tampons 50 de cet exemple sont réalisés à l'aide d'équerres ou de bras dont la simple rotation sur 90O permet de retenir temporairement les lingots 21 qui arrivent ou de les laisser passer. La commande par microprocesseur 54 avec l'affichage 56 - avantageuse -dans ce cas - produit, en coopération avec des cames 51, des déclencheurs 52, éventuellement des barrières lumineuses 53 et en fonction des lingots arrivant de la production, la mise en action en temps voulu des tampons de retenue 50, donc l'arrêt du flux de lingots qui arrivent, jusqu'à ce que les opérations, qui sont par ailleurs complètement automatiques, de transport et d'empilage, pouvant éventuellement se dérouler en parallèle, puissent de nouveau être assurées convenablement. Les figures 6 et 9 illustrent une position angulairement décalée du rail de roulement par rapport à L'axe de la barre de levage et de pivotement 11 ; un tel décalage peut être avantageux pour résoudre certains problèmes de manutention. A côté de la possibilité d'augmenter le nombre deys rails de roulement 13, équipés chacun d'un chariot 10 avec une barre de levage 11, il est également possible d'augmenter le nombre des chariots 10 sur un rail unique. On peut ainsi obtenir un fonctionnement très rationnel avec un rapport prix/capacité optimal. Un tel mode de réalisation de l'invention diminue à la fois les investissements nécessaires pour le système et le coût de son exploitation. De tels systèmes sont illustrés sur les figures 4, 11, 12 et 16. Les galets de guidage sont désignés par 15. Dans l'utilisation d'un système selon l'invention, il faut veiller à ce que toutes les opérations se déroulent dans un ordre bien défini. Afin que le système occupe peule place, il est également avantageux de choisir une disposition où le transporteur 20 formant bande de coulée est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du système de manutention, comme représenté sur les figures 11 à 14 et 16. Il est en outre avantageux de prévoir au moins quatre palettes en bois 23 et de les disposer de manière qu'elles puissent aisément être saisies, c'est-à-dire avec une orientation dans le sens de la ligne du système, marquée sur la figure 16 par les chiffres romains I à III. Ainsi, pendant le fonctionnement automatique, les chariots extérieurs peuvent chaque fois venir prendre les palettes extérieures, tandis que le chariot du milieu peut alternativement atteindre les deux autres palettes. Un tel mode de fonctionnement assure également que les différents chariots 10 ne se gênent pas mutuellement. Il devient ainsi possible de tripler la capacité de transport et d'empilage ; ce mode de fonctionnement est illustré sur la figure 16. Les figures 7 et 8 illustrent une caractéristique de l'invention prévue pour des charges particulièrement lourdes. En effet, s'il s'agit de manutentionner des saumons de plomb, d'une masse volumique supérieure à 13, il peut être avantageux d'installer un rail de roulement supplémentaire 14 a- distance sous le rail 13. Un chariot 10 construit en conséquence peut entourer les deux rails, de sorte que l'ensemble du système de support - soutenu par les poutres transversales 30 et les montants verticaux 31, 32,cf. figure 4n'est pas soumis à des charges excessives. Le rail de roulement 13 peut être réalisé sous de nombreuses formes. La plus simple est celle d'un rectangle creux. La figure 9 montre cependant une forme triangulaire creuse pouvant parfaitement bien convenir ; toute conformation statiquement avantageuse et pratique pour le service est en fait possible dans le cadre de l'invention. Une comparaison du système de manutention selon l'invention avec l'état actuel de la technique fait ressortir qu'un fonctionnement avec plusieurs chariots 10 apporte un gain de temps qui correspond à 200 x en cas d'emploi de deux tenailles et à 400 % en cas d'emploi de quatre tenailles. Le coût de l'installation, de l'ordre d'un million de francs français d'après l'état de la technique, ne représente cependant que la moitié pour un système à tenaille unique et moins encore en cas d'utilisation de deux tenailles, de sorte que l'économie réalisée en cas d'utilisation de quatre tenailles est déjà de 40 %. REVENDICATIONS 1. Système de manutention à rail comprenant un chariot, disposé à distance d'un plan d'entreposage, dans et sur lequel sont intégrées les fonctions multiples de levage, abaissement, transport en avant et en arrière et mouvement de rotation d'un dispositif de préhension, caractérisé en ce qu'il possède un chariot monorail (10) qui est déplaçable sur un rail (13) unique en étant empêché de basculer par des galets de guidage. (Fig. 5, 6, 7, 8, 9). 2. Système selon la revendication 1, caractérise en ce que le chariot (10) présente une commande individuelle (40, 41, 42, 43) à vitesse réglable pour chacune des fonctions.(Fig. 1, 3, 4, 16). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le chariot (10) présente au moins trois galets de guidage. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le chariot (10) est équipé, pour chaque mouvement à positionnement individuel, d'au moins une commande électromagnétique à laquelle est associé un dispositif capteur (52, 53, 55). (Fig. 15). 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rail (13) est un corps creux. (Fig. 5,6,7, 9). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rail (13) est un corps creux de section triangulaire. (Fig. 9). 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le rail (13), notamment un rail creux, est angulairement décalé par rapport à l'axe d'une barre de levage et de pivotement (11) entre le chariot (10) et une tenaille (12). (Fig. 6,9). 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux rails creux (13, 14) disposés l'un à côté de l'autre, le second rail (14) formant un support et étant combiné avec des galets de guidage (15) qui lui sont propres. (Fig. 8). 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs rails de roulement (14) sont disposés sous le rail de roulement (13) et que le chariot (10) entoure les rails superposés (13, 14). (Fig. 7). 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est combiné avec un transporteur à bande (20) équipé de tampons (50) de retenue et de libération du transport, qui sont montés rotatifs. (Fig. 15). 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérise en ce qu'il est constitué de plusieurs systémes de manutention juxtaposés et mutuellement accordés fonctionnellement. (Fig. 11, 12, 13, 14). 12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs chariots (10) montés sur un rail de roulement unique (13) et dont les mouvements de travail sont mutuellement accordés. (Fig. 11, 12, 14).