Brevet FR2638421A1 — publié le 19900504

i La présente invention concerne un procédé et un dispositif de conditionnement de bouteilles en position verticalte. IL est connu de confectionner un colis de bou- teilles en position verticale sur une palette de manière auto- matique ou semi-automatique, au moyen de machines qui prélè- vent successivement des lots de bouteilles à L'extrémité d'un convoyeur horizontal pour réaliser des couches consécutives de bouteilles debout avec entre elles des plaques trouées intercalaires qui coiffent les goulots du lit inférieur entre lesquels le fond des bouteilles du lit supérieur est logé. Dans ces machines, le lot de bouteilles à prélever est orga- nisé dans un couloir de largeur déterminée correspondant à nV2d o n est le nombre de bouteilles par rang dans le colis et d le diamètre des bouteilles. Les bouteilles se placent ainsi plus ou moins naturellement en quinconce en étant rete- nues à l'extrémité du convoyeur par une butée transversale. Le lot prélevé comporte nécessairement un nombre impair de rangs pour que, au moment de La superposition de deux lits, les bouteilles du lit supérieur se placent entre les goulots du lit inférieur, un prélèvement de lots compor- tant un nombre pair de rangs obligerait à ajuster le mouvement de transfert de chaque lit, ce qui n'est pas possible de manière simple pour un bras de robot. Ces procédés et machines connues présentent des inconvénients qui tiennent essentiellement aux aléas dans la constitution des lots. En effet, le bras de robot qui assure le prélèvement, le transfert et l'empilage des Lits, compor- te des préhenseurs qui sont en forme de manchon venant coiffer chaque goulot de bouteille du lot en cause. Ces man- chons sont resserrés pneumatiquement sur les goulots pour le transport des bouteilles. Le montage de chaque préhenseur sur le bras de robot est souple et tolère une imprécision dans la position de la bouteille de quelques millimètres, ce qui détermine les limites d'adaptation du système. Or, en extrémité de convoyeur, le quinconçage des bouteilles ne s'opère pas toujours de manière parfaite. Il existe tout d'abor4 dans la mise en place naturelle des bou- teilles,des aléas tenant à des coincements spontanés (arc- boutements entre bouteiLes) ou surtout à des frottements entre bouteilles et le long des rives du convoyeur qui sont essentiel- Lement variables, notamment à cause de la présence d'étiquettes sur La bouteille. En outre, Lorsque la mise en place se réa- lise bien, l'emplacement des dernières bouteiLles du lot dépend de La dispersion des côtés dans l'empilement de, par exemple, onze rangs de bouteilles, dispersion tenant aux tolérances de fabrication des bouteilles, à la présence de corps étrangers entre les bouteilLes (étiquettes décollées, froissées et intercaléées dans Le lot...>. On constate, pour toutes ces raisons, que la coïncidence des préhenseurs avec les goulots n'est jamais réalisée et Leur décalage quelque- fois supérieur aux capacités d'auto-adaptation du préhenseur. IL est donc nécessaire de mettre à côté de La machine un opérateur qui doit intervenir rapidement en cas de mauvais fonctionnement. Par ailleurs, ces machines connues ne permettent pas une adaptation aisée de la position des préhenseurs à chaque nature de bouteille. IL existe, en effet, plusieurs grands types de bouteilles (pour des vins: bordeaux, bour- gogne, champagne...) très distincts les uns des autres aux- quels il faut adapter les écartements des préhenseurs. Mais dans chacun de ces types, il existe des variantes dans les formes et dimensions qui impliquent des ajustements secondaires de la position des préhenseurs sur le bras du robot qui ne sont pas réalisables sans compliquer énormément le système. Enfin, compte tenu du caractère naturel de L'orga- nisation du lot à prélever, les bouteilles sont toutes join- tives et il n'est pas facile de faire un colisage dans lequel les bouteilles ne sont plus au contact les unes des autres, comme cela est de plus en plus demandé. L'invention entend remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et une machine qui prennent en compte Les dispersions de dimension, qui diminuent les risques de blocage ou de coincement des bouteilles lors de Leur convoyage, et qui comportent des moyens pour aisément s'adapter aux dif- férents types de bouteilles rencontrés. A cet effet, Le premier objet de l'invention est un procédé de conditionnement de bouteilles par lits super- posés de bouteilles en position verticale sur un support de base avec miseen place de supports intercalaires à trous, au travers desquels passent Les goulots du lit inférieur, selon lequel on prélève, par les goulots, un lot de bouteilles accumulées sur une surface d'extrémité d'un transporteur horizontal correspondant sensiblement à la surface des sup- ports de base ou intercalaires, pour le transporter à l'aplomb de ces supports et le déposer soit sur le support de base, soit sur le support intercalaire entre les goulots des bou- teilles du lit précédemment déposé. Conformément à l'inven- tion, ce procédé comporte les étapes suivantes: - organisation d'au moins un lot à prélever en files paral- lèles de bouteilles jointives dont les axes sont espacés d'une valeur égale à au moins V2 fois le diamètre des bou- teilles, - prélèvement du lot de bouteilles ainsi organisé formant une pluralité de rangs consécutifs de bouteilles perpendiculai- res aux files, - rotation d'environ 45 degrés de chaque paire de bouteilles prises dans deux rangs consécutifs autour-de leur Ligne de contact pour partieLlement intercaler les bouteitles d'un rang dans l'autre, - - rapprochement Les unes des autres des paires de rangs de bouteilles ainsi intercalées, - dépose du lot de bouteilles ainsi réorganisé sur le support de base, - répétition du cycle précédent autant de fois que de lits à superposer avec inversion à chaque cycle du sens de rota- tion... Ce procédé comporte également une étape de trans- fert des bouteilles entre L'étape de prélèvement et l'étape de dépose pendant laquelLe les étapes de rotation et de rapprochement sont effectuées. Le second objet de l'invention est un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus comportant une pLu- ralité d'organes préhenseurs portée par L'extrémité d'un bras mobile horizontalement et verticalement entre un poste de prélèvement et un poste de déchargement sur palette des bouteilles de chaque Lot, dans lequel Le bras est pourvu d'un support fixe pour plusieurs poutres qui s'étendent transver- salement aux lignes de bouteilles au-dessus du poste de pré- Lèvement et qui peuvent couLisser parallèlement à elles-mêmes sur des guides portés par le support, chaque poutre compor- tant une pluralité de platines montées tournantes dans la poutre autour d'axes verticaux espacés les uns des autres d'une distance égale à celle séparant les files de bouteiLLes, chaque platine comportant une paire de préhenseurs disposés symétriquement l'un de L'autre par rapport à L'axe de rota- tion correspondant. En outre, un organe moteur est atteLé aux poutres pour les déplacer entre une première position o elles sont écartées les unes des autres et une seconde position o elles sont rapprochées. De manière préférée, cet organe moteur comprend un vérin attelé entre les deux poutres d'extrémité et des orga- nes de transmission du mouvement des poutres d'extrémité aux poutres intermédiaires, qui constituent organe d'entretoise- ment des poutres entre elles dans chacune des deux positions. Par aiLLeurs, Les pLatines portées pa.r une poutre, sont reliées par un doigt excentré à une tige commune de manoeuvre de leur rotation attelée à un vérin de commande par un taquet d'entraînement et La tige commune est attelée à un ensemble de deux ressorts antagonistes, qui la maintient, en l'absence d'effort du vérin, dans une position médiane correspondant à un alignement des préhenseurs perpendicu- lairement aux parties. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation d'une machine faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - les figures 1, 2 et 3 sont des schémas illus- trant Les principales étapes du procédé selon l'invention, - La figure 4 est une vue de dessus générale d'une machine conforme à L'invention, - la figure 5 est une vue de côté simplifiée et partielle de l'équipement du bras de manutention de la machine de la figure 4, - la figure 6 est une vue simplifiée et partielle suivant F de la figure 5, - les figures 7 et 8 sont des schémas en coupe et vus de dessus illustrant la liaison des poutres de l'équi- pement entre elles et au vérin de commande, - les figures 9 et 10 sont deux coupes orthogo- nales illustrant le mécanisme de commande de la rotation des préhenseurs par rapport à leur poutre de support. En regard des figures 1 à 3 on expliquera le prin- cipe du procédé de l'invention. La figure 1 représente, vue de dessus, l'extrémité d'un convoyeur 1 horizontal, possédant une butée finale 2 sur laquelle, dans Le sens A d'avancement du convoyeur, Les bouteilles 3 viennent s'arrêter. Ces bouteiLLes 3 sont guidées dans des couloirs 4 dont les rives 5 sont suffisamment larges (ou en deux parties à écartement réglable) pour que les axes de ces couloirs soient distants Les uns des autres d'une valeur e sensible- ment égale à V2 fois le diamètre d de La bouteille. Dans ces couloirs, Les bouteilles forment donc des files parallèles de bouteilLes jointives. Le Lot de bouteilles à prélever consiste en une pluralité de rangs R1, R2. ..(par exemple 10 ou 11)..DTD: de cinq bouteiLLes, un rang étant constitué par Les bouteil- les de même niveau dans chaque fiLe. Ce prélèvement réalisé, on passe à l'étape du procédé consistant à imprimer une rotation aux bouteilles pour obtenir L'organisation représen- tée à la figure 2. Pour ce faire, au moyen du dispositif décrit ci- après, on agit sur des groupes de deux rangs consécutifs de bouteilles (par exemple R1 et R2) en faisant tourner chaque paire de bouteilles d'une même file appartenant à ces deux rangs autour d'un axe vertical 6 sensiblement confondu avec leur génératrice de contact, d'un angle égal à environ 45 (dans le cas de figure, le sens de rotation est Le sens horaire). Par cette rotation d'ensemble, les bouteiLLes des rangs R1 et R2 se décalent latéralement les unes par rapport aux autres d'un demi diamètre environ et les plans médians des rangs R1 et R2 passant par les axes des bouteilles, se rapprochent, n'étant plus éloignés que de Vid, au Lieu de d initialement. IL en est de même pour les rangs R3 et R4.... En fin de rotation, on a ainsi constitué des groupes de deux rangs de bouteilles 3 plus Larges que Les rangs initiaux (d'une valeur égale à V2 fois le diamètre d'une bouteille), mais plus rapprochés2 du fait de L'inter- caLage des bouteilles. Si L'espace séparant les axes des files initiales est égal à V/2 fois le diamètre d'une bouteil- Le, chaque bouteille de chaque rang est au contact de deux bouteilles de L'autre rang (à l'exception d'une bouteille d'extrémité par rang). Si cet espace est supérieur à cette valeur, Les paires de bouteilLes sont non jointives (pour une rotation bien sûr Limitée à 45'). La troisième étape du procédé selon L'invention consiste alors à rapprocher Les paires de rangs imbriqués pour obtenir l'organisation de la figure 3. On a ainsi obtenu un arrangement en quinconce du lot de bouteilles prêt à être déposé sur le support de base ou sur te support intercalaire. On supposera, pour la suite de L'exposé, que la figure 3 est un schéma vu de dessus du premier lit réalisé. Pendant le temps d'exécution des étapes de rotation et de rapprochement des bouteilles, qui se sont opérées après le prélèvement, d'autres bouteilles ont remplacé sur le convoyeur 1 celles prélevées. Le cycle suivant recommence donc par un prélèvement de ces nouvettlles bouteilles. La seule différence entre ce nouveau cycle et le précédent réside dans le sens de rotation des paires de bouteilles qui sera ici contraire au sens horaire. Dans chaque paire de rangs, Les bouteilles 3 seront alors agencées comme indiqué par les cercles en trait interrompu représentées sur les rangs R7 et R8 de la figure 2. Grâce à cette rotation inverse, le lit prélevé peut être déposé entre les goulots du lit précédent comme le montre la figure 3 (les bouteilles supérieures sont en pointillé), pour un mouvement identique de transfert du lot de bouteilles. Par le procédé selon l'invention, tel qu'il vient d'être décrit, on diminue très sensiblement les risques de mauvaise préhension pour plusieurs raisons. Tout d'abord, les bouteilles sont prélevées alors qu'elles sont en ligne. Leur mise en place en ligne est beaucoup moins hazardeuse que la mise en quinconce naturelle, car elle se fait dans des couloirs o seulement une bouteille peut s'engager. En outre, la dispersion des dimensions (diamètre Z5 des bouteilles) n'a d'effet que dans une seule direction: l'axe de la file, alors que pour le prélèvement des bouteilles déjà en quinconce, la dispersion des dimensions est multi- directionnelle dans le plan. Les effets du cumul dans toutes ces directions peuvent conduire à un décalage global plus important que le décaLage en ligne de la dernière bouteille du lot par rapport au préhenseur. Ce dernier possède d'ail- leurs par construction une souplesse suffisante pour absorber ce décalage. Il résulte de cette mécanisation de la mise en quinconce des bouteilles une diminution très importante des risques de mauvais fonctionnement d'une machine mettant en oeuvre le procédé. La figure 4 illustre-par une vue de dessus sché- matique une telle machine qui est très semblable dans son architecture générale aux machines connues. On retrouve sur cette figure le convoyeur horizon- tal 1 d'amenée et d'alignement des bouteilles au poste de prélèvement 10. Les bouteilles s'y accumulent en file contre la butée 2. Un bras de transfert 11 est monté tournant autour d'un axe vertical 12 sur une base 13 et porte à son extré- mité libre un équipement 14 pourvu de préhenseurs à sa par- tie inférieure dont la fonction de saisie des goulots des bouteilles est assurée par des moyens connus de type vessie annulaire pneumatique. Le bras 11 permet donc de transférer un lot de bouteilles du poste 10 au poste de chargement 15 (situé dans la figure sous l'équipement 14), auquel, par un moyen de convoyage, parviennent des palettes 16 et duquel, par ce même convoyeur ou un autre, sont retirées des palettes chargées 17. L'équipement 14 est doté d'une mobilité verticale par rapport au bras 11 pour soulever les bouteilles prélevées et les déposer à différents niveaux selon que la palette porte ou non un ou plusieurs lits de bouteilles inférieurs. Les figures suivantes ont trait spécifiquement aux moyens de la machine selon l'invention qui permettent de mettre en oeuvre le procédé. Sur ces figures l'équipement 14 comprend une struc- ture fixe 20 horizontale qui est solidaire de l'extrémité du bras 11. Cette structure 20 porte'sous sa face inférieure des barres de guidage fixes 21 sur lesquelles peuvent coulis- ser des poutres 22 (au moyen de paliers 23). Ces poutres sont donc transversales aux barres de coulissement 21. Deux poutres d'extrémités 24 et 25, parallèles aux autres poutres 22, sont solidaires de tiges 26, 27 qui coulissent dans des paliers fixes 28, 29 solidaires de la structure 20. Cette disposition permet à la longueur des barres de guidage d'être La plus courte possible, c'est-à-dire de Lon- gueur sensiblement égale à celle de l'ensemble des poutres en position resserrée les unes contre les autres. Aux figures 7 et 8, on a représenté de manière isolée la liaison des poutres 22, 24 et 25 entre elles et à un vérin de manoeuvre 30. Ce vérin est attelé entre les cen- tres des deux poutres d'extrémité 24,25. Chacune de ces pou- tres porte un doigt vertical 31 qui est logé dans une lumière oblongue 32 d'une plaque 33 solidaire de la poutre 22 qui lui est adjacente et qui est dirigée en direction de la poutre d'extrémité correspondante. Cette plaque 33 se prolonge de l'autre côté de chaque poutre 22 par une partie symétrique de la précédente avec une lumière 32 identique pour recevoir un doigt vertical 31 qui est solidaire de chaque poutre 22 suivante. On comprend qu'en rétractant le vérin 30, on rapproche les poutres les unes des autres, puisqu'elles peu- vent coulisser sur les tiges 21 ou dans les paliers 28,29 pour les tiges 26,27. Cette position est illustrée par la partie droite de ces deux figures, o oh voit que la distance d'écartement minimale entre deux poutres dépend du déport latéral de chaque doigt 31 et de l'intervalle séparant deux lumières 32 d'une même plaque. Sur la partie de gauche de ces figures, on a représenté les poutres dans leur écartement maximum sous l'effet d'une extension du vérin 30. La distance entre les poutres a augmenté de L, la longueur de la lumière 32.On aura rendu fixe, par rapport à la structure de support, une poutre 22 centrale qui constituera la partie médiane et à partir de laquelle on déplacera les autres poutres de manière symétrique. On aura prévu de rendre les plaques 33 démontables, ce qui permet de les échanger pour modifier la course et en conséquence, modifier les écartements entre les paires de rangs de bouteilles suspendues aux poutres. En revenant en effet aux figures 5,6,9 et 10, on voit que chaque poutre 22, 24 ou 25 est équipée d'une plura- lité de platines inférieures 40, montées tournantes dans la poutre autour des axes verticaux 41, espacés Les uns des au- tres de La distance e séparant les files de bouteilles, et équipées sur leur face inférieure de deux préhenseurs pneuma- tiques en forme de tulipe 42 symétriques L'un de L'autre par rapport à l'axe de rotation 41. Sur La partie droite de la figure 5, les tulipes sont représentées alignées d'une poutre à l'autre, les platines inférieures 40 ayant leur axe perpendiculaire à ceLui de La poutre (voir figure 9). Sur la partie gauche, les platines sont en biais, à 45 par rapport à la poutre. La rotation simultanée des pLatines de chaque poutre est obtenue par un doigt 43, excentré par rapport à l'axe 41 et portant une bague tournante 44 sur laquelle est fixée une tige tangente 45 de liaison des doigts des pLati- nes portées par une même poutre. Cette tige 45 porte en partie médiane un cavalier fixe qui vient chevaucher un taquet 47 d'entraînement avec une possibilité de glissement entre eux dans une direction perpendiculaire à la tige. Ce taquet 47 est, dans le dispositif représenté, situé au-dessus de La tige 45 et est solidaire d'une tige 48 de vérin 49, à double effet. Cette tige 48 de vérin est associée - voir figure 9 - à un mécanisme 50 à ressorts antagonistes 51,52 qui coopèrent avec un épaulement 53 de la tige 48 pour rap- peler cette tige dans une position fixe unique en L'absence de pression dans l'une ou l'autre chambre du vérin 49. Dans cette position le taquet 47 est en position neutre par rap- port à la tige commune 45 de manoeuvre en rotation des pla- tines 40. Ces dernières sont alors perpendiculaires aux poutres 22, 24, 25. Les tulipes 42 sont alors alignées selon des - directions perpendiculaires aux poutres. Si Les poutres sont distantes les unes des autres du maximum de Leur écartement (droite de la figure 5) les tulipes sont régulièrement répar- ties le long de leur alignement et écartées d'une valeur égale à environ un diamètre de bouteille. De même que les plaques 33 sont interchangeables, on peut envisager d'adapter dif- férentes platines 40 aux poutres 22 pour tenir compte des dimensions différentes des types de bouteilles à manipuler. On comprend qu'en déplaçant la tige 48 dans l'un ou l'autre sens, à partir de sa position neutre représentée en figure 9, on fait tourner toutes les platines d'une poutre d'un même angle, plaçant alors les tulipes 42 dans leur posi- tion illustrée par la gauche de la figure 5, si cet angle est de 45 . Il est donc possible par ce moyen d'obtenir la modi- fication de l'organisation du lot de bouteilles, comme illus- tré par les figures 1 et 2. Le regroupement des poutres au moyen du vérin 30 permet quant à lui d'assurer la transition entre les figures 2 et 3. L'appareil décrit en regard des figures 4 à 10 permet de mettre en oeuvre le procédé de l'invention et d'adapter cette mise en oeuvre aux principaux types de bou- teilles rencontrés. Il permet également, grâce aux possibi- lités de réglage qu'il offre, de constituer des lits de bou- teilles jointives ou espacées et ainsi de répondre à toutes les demandes. Il permet enfin de réorganiser le lot de bouteille prélevé pendant son transfert du poste de prélè- vement au poste de chargement. REVENDICATIONS 1. Procédé de conditionnement de bouteilles (3) par lits superposés de bouteilles en position verticale sur un support (16) de base avec mise en place de supportsinterca- Laires à trous au travers desquels passent les goulots du Lit inférieur, seLon lequel on prélève, par Les goulots, un Lot- (3) de bouteilles accumulées sur une surface d'extrémité d'un transporteur (1) horizontal correspondant sensibLement à La surface des supports de base (16) ou intercalaires, pour Le transporter à l'aplomb de ces supports et le déposer soit sur le support de base, soit sur le support intercalaire entre les goulots des bouteilles du lit précédemment déposé, carac- térisé par les étapes suivantes: - organisation d'au moins un lot à prélever en files paralLé- tes (4) de bouteilles (3) jointives dont Les axes sont espacés d'une valeur égale à au moins V2 fois le diamètre (d) des bouteilles, prélèvement du lot de bouteiLLes ainsi organisé formant une pluralité de rangs consécutifs (R1-RN) de bouteilLes perpen- diculaires aux files (4), - rotation d'environ 45 degrés de chaque paire de bouteiLLes (3) prises dans deux rangs (R1,R2) consécutifs autour de Leur ligne (6) de contact pour partiellement imbriquer Les bou- teilles d'un rang (R1) dans l'autre (R2), - rapprochement Les unes des autres des paires de rangs de bouteilles ainsi imbriquées, - dépose du Lot de bouteilles ainsi réorganisé sur Le support de base, - répétition du cycle précédent autant de fois que de Lits à superposer avec inversion à chaque cycle du sens de rotation. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de transfert des bouteiLles entre l'étape de prélèvement et l'étape de dépose pendant LaquelLe les étapes de rotation et de rapprochement sont effectuées. 3. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant une pluralité d'organes préhenseurs (42) portée par L'extrémité d'un bras (11) mobile horizontalement et verticalement entre un poste de prélèvement (10) et un poste de déchargement (15) sur un support de base (16) des bouteilles (3) de chaque lot, caracté- risé en ce que le bras est pourvu d'un support (20) fixe pour plusieurs poutres (22, 24, 25) qui s'étendent transver- salement aux Lignes de bouteilles (3) au-dessus du poste de prélèvement (10) et qui peuvent coulisser parallèlement à elles-mêmes sur des guides (21,26,27) portés par le support (20), chaque poutre (22) comportant une pluralité de platines (40) montées tournantes dans la poutre autour d'axes verti- caux (41) espacés les uns des autres d'une distance (e) égale à celle séparant les files de bouteilles, chaque platine (40) comportant une paire de préhenseurs (42) disposés symé- triquement l'un de l'autre par rapport à l'axe de rotation (41) correspondant. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractéri- sé en ce qu'il comporte un organe moteur (30) attelé aux poutres pour les déplacer entre une première position o elles sont écartées les unes des autres et une seconde posi- tion o elles sont rapprochées. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractéri- sé en ce que cet organe moteur comprend un vérin (30) attelé entre les deux poutres (24,25) d'extrémité et des organes de transmission (31,33) du mouvement des poutres d'extrémité aux poutres intermédiaires, qui constituent organes d'entre- toisement des poutres entre elles dans chacune des deux posi- tions. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractéri- sé en ce que les organes de transmission sont constitués par des doigts (31) solidaires d'une poutre sur deux chacun étant monté coulissant dans une lumière (32) oblongue d'une plaque (33) portée latéralement par chacune des poutres adja- centes (22), la longueur (L) de la lumière (32) correspondant à La course relative de deux poutres adjacentes. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 6 caractérisé en ce que L'une des poutres (22) est fixe par rapport au support (20). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 7 caractérisé en ce que Les platines portées (40) par une poutre sont reliées par un doigt (43) excentré à une tige (45) commune de manoeuvre de leur rotation attelée à un vérin de commande (49) par un taquet (47) d'entraînement. 9. Dispositif selon la revendication 3 caracté- risé en ce que la tige (48) du vérin (49) est atteLée à un ensemble (50) de deux ressorts (51,52) antagonistes, qui la maintient, en l'absence de pression dans le vérin, dans une position médiane correspondant à une orientation des préhen- seurs (42) perpendiculaire aux poutres (22). 10. Dispositif selon'la revendication 9 caracté- risé en ce que le vérin (49) est à double effet et de course suffisante pour provoquer une rotation de 45 des platines (42) de part et d'autre de la position médiane.