Brevet FR2647763A1 — publié le 19901207

Dispositif de manutention de colis ou autres objets La présente invention concerne les dispositifs de manutention, et plus particulièrement les robots de palettisation qui sont utilisés pour mettre en place une série de colis au dessus d'une palette ou pour les en retirer. Ces robots sont conçus pour prendre des colis, de même taille ou de tailles différentes, en un point déterminé au moyen d'un organe de préhension -tel que pince, griffe, fourche ou ventouse- pour les déposer côte à côte, et les uns au dessus des autres, sur une palette de manutention ou tout autre support. De ce fait, cet organe de préhension doit évoluer dans un volume assez grand, de l'ordre d'une à deux fois le volume de la palette. Cet organe de préhension peut prendre un ou plusieurs colis a la fois. Cependant lorsau'il est conçu pour prendre un seul colis à la fois, l'appareil est plus flexible car il est alors possible de le modifier rapidement pour un changement de format et de disposition. Malheureusement, les appareils ainsi conçus ne sont pas performants en raison du fait qu'ils ne prennent les colis qu'un par un. Une solution à ce problème consisterait a accélérer les vitesses de mouvement. Toutefois, compte tenu de la masse de la mécanique mise en oeuvre pour prendre un colis d'un poids relativement faible, cette accélération ne peut être que très limitée. C'est la raison pour laquelle la présente invention a pour objet un dispositif de manutention du type en cause qui est conçu de façon que l'organe de préhension puisse se déplacer en tout sens dans l'espace et que néanmoins l'importance des masses en mouvement soit limitée dans toute la mesure du possible afin de pouvoir améliorer les cadences de travail. A cet effet, le dispositif de manutention selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que - l'organe mobile de préhension prévu dans celuici est suspendu a au moins trois bras de déplacement de longueur variable qui rayonnent vers le haut selon les arêtes d'une pyramide inversée et dont les extrémités supérieures sont attachées en des points fixes sur le châssis de ce dispositif, - ces bras de déplacement sont constitués par des liens souples qui sont rendus rigides par la gravité ou tout autre moyen1 et l'un au moins d'entre eux est double de façon à constituer un parallélogramme articulé, - la variation de longueur. de ces bras de déplacement est assuré par autant de systèmes moteurs distincts, affectés chacun à la commande de l'un d'eux, et qui sont eux-mêmes asservis à un système central de commande apte à impartir å ces bras les variations nécessaires de longueur pour assurer les déplacements voulus de l'organe de préhension, dans l'espace. Ainsi, c'est par la modification de la longueur des bras de déplacement que l'on obtient les mouvements voulus de l'organe de préhension afin que celui-ci prélève chaque colis en un point déterminé pour les disposer convenablement sur une palette. Or, dans un tel dispositif les masses en mouvement sont extrêmement limitées, ce qui permet d'accélérer de façon notable la vitesse de déplacement de l'organe de préhension. Dans une variante de réalisation du présent dispositif, les bras de déplacement de l'organe de préhension consistent, non pas en des liens souples rendus rigides par la gravité ou par tout autre moyen, mais en des bras rigides de longueur variable, par exemple des bras télescopiques, tels que des vérins hydrauliques, mécaniques ou autres, actionnés chacun par un système moteur distinct. Le dispositif selon cette variante permet donc d'obtenir les mêmes résultats que précédemment. Cependant d'autres particularités et avantages du dispositif de manutention selon l'invention apparaitront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence aux dessins annexés à simple titre indicatif, et sur lesquels La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue similaire d'une autre forme de réalisation de ce dispositif. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le présent appareil de manutention est destiné à prélever, l'un après l'autre, des colis 1 acheminés par un ou plusieurs convoyeurs 2, et ce afin de les disposer convenablement, cote à cote, et les uns au dessus des autres, sur une palette de manutention 3. A cet effet, ce dispositif comporte un organe de préhension 4 qui est apte à prendre chaque colis 1 à l'extrémité du convoyeur 2 pour le transférer au dessus de la palette 3 à un emplacement déterminé selon une trajectoire de mouvement que l'on peut établir par le calcul. Dans l'exemple illustré, cet organe de préhension est équipé d'une ventouse 5 raccordée à une pompe d'aspiration 6. Cependant l'organe de préhension du présent dispositif pourrait être de conception différente. En effet il pourrait s'agir par exemple d'une pince ou d'une griffe de préhension, ou bien encore d'une fourche de manutention. L'organe de préhension 4 est suspendu à quatre bras de déplacement 7a, 7b, 7c et 7d qui rayonnent vers le haut selon les arêtes d'une pyramide inversée, leurs extrémités supérieures étant attachées en des points fixes sur le châssis 8 du présent dispositif de la façon qui sera décrite plus en détail par la suite. Les bras de déplacement ainsi prévus sont constitués par des liens souples qui sont rendus rigides par la gravité, ou par tout autre moyen approprié. Ainsi, il serait possible de prévoir un bras pivotant de poussée exerçant une poussée vers le bas sur le dessus de l'organe de préhension 4. Cependant il serait également possible de prévoir une conduite flexible de refoulement d'air sous pression assurant ainsi une poussée vers le bas sur l'organe de préhension 4, de manière à raidir les quatre bras de déplacement 7a, 7b, 7c et 7d. Comme il ressort clairement de la figure 1, les deux bras 7a et 7b sont constitués chacun par un lien unique dont l'extrémité inférieure est attachee à deux des coins de l'organe de préhension 4. Quant à l'extrémité supérieure de ces deux liens, elle est engagée sur une poulie rotative 9a ou 9b entraînée par un moteur iOa ou lOb. Les deux autres bras de déplacement 7c et 7d sont constitués chacun par deux liens souples parallèles présentant un certain écartement entre eux de façon à constituer un parallélogramme articulé dans les conditions qui seront décrites ci-après. A leurs extrémités inférieures, les deux liens d'un même bras sont attachés sur une barrette verticale 11 fixée sur l'un des coins de l'organe de préhension 4, une seule de ces barrettes étant représentée sur la figure 1. Quant aux extrémités supérieures des deux liens souples d'un même bras 7c ou 7d, elles sont engagées sur deux poulies 12c ou 12d accouplees l'une avec l'autre et tournant en synchronisme. Ces deux paires de poulies sont entrafnées par des moteurs distincts respectivement lOc et 10d. Les quatre moteurs d'entrainement ainsi prévus lova, lOb, 10c et lOd sont de préférence des moteurs de type dit "pas 9 pas". De plus, ces moteurs sont asservis à un système central de commande 13 comportant un calculateur apte à impartir à chacun des différents moteurs une rotation d'amplitude déterminée faisant varier en conséquence la longueur des bras de déplacement correspondants 7a, 7b, 7c ou 7d. Comme déjà indiqué, l'organe de préhension constitue le sommet d'une pyramide inversée ayant pour base les points d'accouplement des différents bras de déplacement avec les poulies correspondantes 9a, 9b, 9c, 9d, ces points d'accouplement pouvant être assimilés à des points d'attache sur le chassies 8. I1 convient donc que les arêtes de cette pyramide soient tendues en permanence, soit par gravité, soit par tout autre moyen, lequel peut consister en un vérin pousseur linéaire, ou une colonne d'air surpressé. Les différents points d'attache des bras sur le châssis peuvent correspondre aux angles d'un carré ou d'un rectangle. L'équation de la trajectoire de l'organe de préhension 4 ayant été déterminée selon l'application et la volonté d'agencement final de chaque colis, le calculateur du système de commande 13 peut, à chaque instant "t" calculer la position de chaque arête 7a, 7b... par rapport à un point référence. Ces coordonnées, qui doivent être respectées à chaque instant, sont gérées par ce calculateur qui transmet en permanence les instructions de commande voulues aux différents moteurs 10a, 10b,...Dans le cadre des déplacements impartis à chaque colis manutentionné, il est évidemment possible de lui imprimer une rotation sur lui-même pour le placer dans l'orientation voulue. I1 convient de noter que les deux bras de déplacement 7c et 7d, qui constituent des parallélogrammes articulés, permettent d'éviter le basculement de l'organe de préhension 4 et de sa charge. Cependant il suffirait d'un seul bras de déplacement double de ce type. Par ailleurs, il suffirait au total de trois bras distincts de déplacement pour assurer les déplacements voulus de l'organe de préhension. Toutefois, suivant le volume de déplacement dont on dispose, il peut être avantageux de prévoir quatre ou éventuellement cinq bras de déplacement, l'un au moins d'entre eux étant double pour éviter tout risque de basculement. Comme déjà indiqué, les bras de déplacement sont constitués par des liens souples. Il peut s'agir de courroies, de cabales, de sangles ou de tous autres éléments similaires. En variante, il est possible que tout ou partie des liens souples ainsi prévus soient montés sur un brin mou afin d'en contrôler la tension et d'assurer une correction permanente. La figure 2 représente une autre forme de réalisation dans laquelle ces liens souples sont remplacés par trois bras rigides 14a, 14b et 14c de longueur variable. Ceux-ci peuvent consister en des bras télescopiques, constitués par exemple par des vérins hydrauliques, mécaniques ou autres. Dans un tel cas, l'extrémité inférieure de chacun de ces bras s'articule sur une rotule 15 portée par l'organe de préhension correspondant 4a, les trois rotules ainsi prévues étant disposées suivant les sommets d'un triangle. Quant aux extrémités supérieures de ces mêmes bras, elles s'articulent autour de trois rotules 16 portées par le châssis 8a du dispositif correspondant. Là encore ces trois rotules sont disposées suivant les sommets d'un triangle. Les variations de longueur de chaque bras de déplacement 14a, 14b, 14c sont commandes par un système moteur distinct. Les trois systèmes moteurs ainsi prévus sont gérées par un système central de commande similaire à celui existant dans la forme de réalisation précédemment décrite, Du reste ce système a également pour fonction de commander les différentes variations de longueur des bras de déplacement, qui sont nécessaires pour impartir à l'organe de préhension 4a les déplacements voulus. Etant donné que dans cette seconde forme de réalisation les bras de déplacement sont rigides, il est évidemment inutile de prévoir que l'un d'entre eux soit double de façon à former un parallélogramme articulé. Mais sous cette réserve le fonctionnement du dispositif selon la figure 2 est le même que celui de la figure 1. Dans l'un et l'autre cas, le châssis 8 ou 8a de l'appareil peut affecter la forme d'une cage chevauchant l'emplacement prévu pour la palette 3 à charger. Cependant il est bien évident que ce châssis pourrait présenter toute autre forme. Dans le cadre des variantes possibles du dispositif de manutention selon l'invention, celui-ci peut éventuellement comporter lacombinaison de bras souples et de bras rigides de déplacement. Ainsi il peut être prévu la combinaison d'un bras rigide avec deux bras souples. Dans le cas de la combinaison de bras souples et rigides, les bras souples sont rigidifiés et les bras rigides sont des bras télescopiques. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, le dispositif selon l'invention est plus particulièrement prévu pour constituer un robot de palettisation, c'est-à-dire un robot destiné à assurer la mise en place d'une série de colis identiques ou différents en taille, ou autres charges, sur une palette ou tout autre support, et ce côte à côte et les uns au dessus des autres, comme illustré sur la figure 1. Bien entendu ce dispositif pourrait être utilisé pour l'opération inverse, c'est-à-dire pour le déchargement d'une palette et le transfert des colis correspondant sur un convoyeur ou similaire. Mais d'une façon générale, le dispositif selon l'invention pourrait également être utilisé pour toute autre opération de manutention impliquant le transfert d'une série de charges déterminées d'un point à un autre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de manutention de colis ou autres objets au moyen d'un organe mobile de préhension, tel que pince, griffe, fourche ou ventouse, caractérisé en ce que cet organe (4) est suspendu à au moins trois bras de déplacement (7a, 7b, 7c) de longueur variable qui rayonnent vers le haut selon les arêtes d'une pyramide inversée et dont les extrémités supérieures sont attachées en des points fixes sur le châssis (8) de ce dispositif, ces bras de déplacement (7a, 7b, 7c) sont constitués par des liens souples qui sont rendus rigides par la gravité ou tout autre moyen, et l'un au moins d'entre eux est double de façon à constituer un parallélogramme articulé, la variation de longueur de ces bras de déplacement est assuré par autant de systèmes moteurs distincts (lOa, lOb, 10c) affectés chacun à la commande de l'un d'eux, et qui sont eux-mêmes asservis à un système central de commande (13) apte à impartir à ces bras les variations nécessaires de longueur pour assurer les déplacements voulus de l'organe de préhension (4), dans l'espace. 2. Dispositif de manutention selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de longueur de chaque bras de déplacement (7a, 7b, 7c, 7d) est commandée par un système moteur (10a, lOb, vioc, lord) situé à l'endroit du point d'attache du bras correspondant sur le chassies (8). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les bras de déplacement (7c, 7d), qui sont doubles, sont constitués par deux, liens souples, dont les extrémités opposées å l'organe de préhension sont montées sur deux organes rotatifs d'entraînement (12c ou 12d), accouplés l'un à l'autre, et tournant en synchronisme. 4. Dispositif de manutention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système moteur commandant la variations de longueur de chaque bras de déplacement est constitué par un moteur pas à pas (10a, lOb, vioc, lOd). 5. Dispositif de manutention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de poussée agissant sur l'organe de préhension pour assurer la tension voulue des liens souples servant de bras de déplacement, ce moyen de poussée pouvant consister en un vérin pousseur linéaire, ou une colonne d'air surpressé. 6. Dispositif de manutention selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lien souple, servant de bras de déplacement, est associé à un système de contrôle de tension. 7. Dispositif de manutention selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend quatre bras de déplacement (7a, 7b, 7c, 7d) dont au moins un bras double formant un parallélogramme articulé, et les points d'attache de ces bras sur le châssis (8) correspondent aux angles d'un carré ou d'un rectangle, ce chassis chevauchant l'emplacement de mise en place, ou de prélèvement, des colis ou autres objets à déplacer. 8. Variante du dispositif de manutention selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au lieu d'être constitués par des liens souples rendus rigides par la gravité ou tout autre moyen, les bras de déplacement consistent en des bras rigides (14a, 14b, 14c) de longueur variable, par exemple des bras télescopiques, tels que des vérins hydrauliques, mécaniques ou autres, actionnés chacun par un système moteur distinct. 9. Variante du dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que celui-ci comprend la combinaison de bras rigides et de bras souples de déplacement, ces derniers étant rendus rigides par la gravité ou tout autre moyen, cependant que les bras rigides, de longueurs variables, peuvent consister en des bras télescopiques, tels que des vérins hydrauliques, mécaniques ou autres, actionnés chacun par un système moteur distinct. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agencement est tel que dans le cadre des déplacements impartis à chaque colis à manutentionner, il soit possible de lui imprimer une rotation sur lui-même.