Brevet FR2685306A1 — publié le 19930625

MAGASIN DE STOCKAGE AUTOMATISE ET NOUVEAU TYPE DE CHARIOT PERMETTANT LA MISE EN PLACE OU L'EXTRACTION DES PRODUITS A L'INTERIEUR DES ZONES DE STOCKAGE. La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux installations automatisées qui permettent d'assurer le stockage et/ou la mise à disposition de produits divers, installations qui, dans la suite de la description, seront désignées par l'expression "magasin de stockage".Elle a trait également à un nouveau type de chariot permettant d'assurer les déplacements des produits à l'intérieur d'un tel magasin de stockage comportant une pluralité de niveaux superposés, chariot qui éventuellement, pourrait également être utilisé pour assurer les déplacements de produits sur un seul niveau, sol par exemple Dans de nombreux secteurs industriels, se pose le problème d'avoir à stocker temporairement des produits, et ce aussi bien pour les besoins propres de l'entreprise en vue de son activité (matières premières, pièces détachées..), que les articles fabriqués par I'entreprise et que l'on doit stocker temporairement avant de les mettre à disposition de l'utilisateur ou acheteur. De très nombreuses propositions ont été faites à ce jour pour réaliser des magasins de stockage automatiques permettant non seulement de limiter au minimum les interventions manuelles, mais également de stocker, dans un volume donné, le plus grand nombre de produits possible. A ce jour, la solution la plus répandue pour réaliser des magasins de stockage automatiques, consiste à réaliser des ensembles dans lesquels les zones de rangement se présentent sensiblement sous la forme de "colonnes" de grande hauteur, subdivisées dans le sens vertical en une pluralité de niveaux superposés constituant des rangées de casiers, alvéoles, dont les dimension sont fonction des produits à stocker, ces "colonnes" étant séparées entre elles par des allées le long desquelles se déplacent des ensembles désignés couramment par l'expression "transtockeur" ou "translateurs". D'une manière générale, de tels magasins de stockage définissent donc trois axes selon lesquels sont déplacés les produits, à savoir: - X : axe longitudinal du magasin, des meubles ou colonnes, des allées; - Y : axe transversal perpendiculaire aux meubles (colonnes), et aux allées, - Z : axe vertical. A ce jour, comme dit précédemment, pour assurer la manutention des produits à l'intérieur de tels ensembles de stockage, les constructeurs de matériels proposent des machines automatiques ou pilotées du type "transtockeur" ou "translateurs", qui permettent de prélever et de ranger des palettes ou des containers dans les alvéoles des colonnes qui constituent les faces latérales de chaque allée. De telles machines automatiques de manutention ont toutes en commun le fait qu'elles roulent soit directement au sol, soit sur des rails fixés au sol. Elles peuvent ou non changer d'allée. Elles comportent toutes un système élévateur qui permet d'amener l'organe de manutention de la palette ou du container en face de l'alvéole concernée. Compte tenu du fait que la hauteur des magasins devient de plus en plus importante, ces machines deviennent très hautes (hauteur pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres), avec notamment une incidence importante sur leur coût et sur la nécessité d'avoir une géométrie du palettier d'une part, du sol d'autre part, de plus en plus contraignante. Pour assurer la manutention de produits au sol, il a été proposé de réaliser des chariots autonomes pouvant effectuer des changements de direction, ces chariots étant soit guidés par des rails ou auto-guidés et étant en général équipés d'une ou plusieurs roues orientables leur permettant d'effectuer des virage. Une telle conception de chariots entraine donc la réalisation de circuits de déplacement qui, dans les zones de changements de direction, impliquent une surface importante, étant donné que le chariot se déplace selon une courbe ce qui, en conséquence, diminue, pour une surface donnée, la zone disponible au stockage proprement dit. Par ailleurs, de tels chariots ne peuvent se déplacer que sur un seul niveau et ils ne peuvent pas travailler indifféremment à plusieurs niveaux différents. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, une solution simple, économique, facile à mettre en oeuvre, qui permet de résoudre les inconvénients des solutions antérieures par le fait qu'elle autorise la réalisation d'ensembles de stockage n'occupant qu'un minimum de surface au sol, permettant ainsi de ne pas pénaliser le volume utile de l'ensemble du magasin. D'une manière générale, le nouveau magasin de stockage automatisé conforme à l'invention se présente sous la forme d'un ensemble comprenant une pluralité de niveaux superposés, chaque niveau étant subdivisé en couloirs parallèles de part et d'autre desquels sont disposées des rangées de casiers, alvéoles, dont les dimensions sont fonction des produits à stocker, la mise en place et le prélèvement des produits à l'intérieur des zones de stockage étant réalisée par l'intermédiaire de chariots autonomes, lesdits chariots étant amenés à un niveau prédéterminé par l'intermédiaire d'au moins un ensemble élévateur (ascenseur), ledit magasin se caractérisant en ce que:: - chaque niveau de rangement comporte un ensemble de rails formant deux réseaux, l'un orienté selon l'axe longitudinal X du magasin à l'intérieur de chacune des couloirs, l'autre orienté selon l'axe transversal Y perpendiculaire aux couloirs ; - les chariots autonomes comportent deux châssis permutables équipés chacun de jeux de roues pouvant être associés, l'un avec les rails orientés selon l'axe X, l'autre avec les rails orientés selon l'axe Y. Avantageusement et en pratique, selon une forme préférentielle de réalisation conforme à l'invention, permettant éventuellement d'utiliser lesdits chariots pour assurer le transport de matières diverses sur un seul niveau, les deux châssis élémentaires sont mobiles l'un par rapport à l'autre selon l'axe vertical - l'un des châssis dit "châssis extérieur" comportant des roues motrices et porteuses nécessaires aux déplacements selon l'axe X ainsi que des galets de guidage latéral selon les deux axes X et Y; - le second châssis dit "châssis intérieur" supportant les roues motrices et porteuses nécessaires aux déplacements selon l'axe Y, ainsi que les fourches bidirectionnelles sur lesquelles repose le produit à manipuler (pour mise en place ou extraction d'une case de rangement). Par ailleurs, si l'ensemble de stockage conforme à l'invention comporte des rails de guidage selon l'axe X à chaque niveau de rangement, les rails de guidage permettant d'effectuer les déplacements selon l'axe Y peuvent être disposés soit à une seule des extrémités des couloirs, soit aux deux extrémités. Chaque chariot comporte par ailleurs des moyens permettant d'assurer ces déplacements de manière automatique, et plus particulièrement un automate programmable ou son équivalent informatique susceptible d'emmagasiner l'information nécessaire à exécuter une séquence d'opérations. Dans le ou les ascenseurs permettant d'assurer les déplacements selon l'axe vertical Z, un ensemble permet à l'automate du chariot d'être en communication avec l'ordinateur permettant de gérer les mouvements. Cette mise en relation peut également être permanente par radio ; cette dernière solution présente cependant comme inconvénient d'être moins fiable. Le ou les ascenseurs(s) permettant d'assurer les déplacements des chariots selon l'axe vertical Z peuvent être disposés soit à l'extérieur des couloirs et en regard de ces dernières soit, de préférence, intégrés à l'intérieur même du magasin. Grâce à un tel ensemble, il est donc possible de réaliser des magasins de stockage comportant un minimum de place perdue pour la circulation des marchandises. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels: - les figures I et 2 sont des vues respectivement en élévation et de dessus d'un magasin de stockage automatique réalisé conformément à l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique, en perspective, montrant la structure générale d'un chariot autonome qui fait également partie de l'invention et qui est utilisable à l'intérieur d'un tel magasin de stockage automatique; - les figures 4, 5 et 6 sont respectivement des vues de détail, de côté en élévation, de dessus et en bout d'un tel chariot autonome illustré à la figure 3. Si l'on se reporte aux schémas annexés, la structure générale du magasin de stockage conforme à l'invention et qui ressort plus particulièrement des figures 1 et 2, est la suivante. Un tel magasin se présente donc sous la forme d'un ensemble de forme générale parallélépipédique, dont les dimensions sont déterminées en fonction du volume de stockage souhaité. Un tel magasin comporte une pluralité de niveaux superposés (la,lb,lc..), chaque niveau étant subdivisé en couloirs parallèles (2a,2b,2c..) de part et d'autre desquels sont disposées des rangées de casiers ou alvéoles désignés par la référence unique (3), et dont les dimensions sont fonction des produits à stocker. Une telle structure est réalisée par assemblage de montants, poutrelles et traverses et ce de manière connue. La mise en place et le prélèvement du produit à l'intérieur des zones de stockage (3), est réalisée par l'intermédiaire de chariots autonomes, désignés par la référence générale (4), lesdits chariots (4) étant amenés à un niveau prédéterminé par l'intermédiaire d'au moins un ensemble élévateur (ascenseur) (5). Conformément à l'invention, un tel magasin se caractérise en ce que chaque niveau (la,lb,lc..) comporte un ensemble de rails (6) orientés selon l'axe X dudit magasin disposées à chaque niveau à l'intérieur de chacun des couloirs ou allées (2a,2b,2c..) et un ensemble de rails également à chaque niveau (7) orientés selon l'axe transversal Y perpendiculaire aux allées (2a,2b,2c..). Dans la forme de réalisation illustrée aux figures 1 et 2, le magasin conforme à l'invention comporte deux ensembles de rails (7) orientés selon l'axe Y, un à chaque extrémité du magasin. Par ailleurs, deux systèmes élévateurs (5) sont également prévus, intégrés à l'intérieur même dudit magasin, desservant chaque extrémité. Selon une autre caractéristique essentielle d'un magasin conforme à l'invention, les chariots autonomes (4) utilisés dans un tel magasin sont conçus pour être déplacés indifféremment sur les jeux de rails orientés selon les axes X ou Y. Pour ce faire, dans le mode de réalisation qui fait également partie de l'invention et qui ressort des figures 3, 4, 5 et 6, lesdits chariots autonomes (4) comportent essentiellement deux châssis permutables (8) et (9), équipés chacun de jeux de roues permetttant d'associer l'un des châssis avec les rails (6) orientés selon l'axe X, l'autre avec les rails (7) orientés selon l'axe Y. L'un des châssis (8), dit "châssis extérieur", supporte les organes suivants .- les roues motrices (111) et porteuses (11) nécessaires aux déplacements selon l'axe X; - les galets nécessaires au guidage latéral dans les deux axes: (16) selon X (17) selon Y (18) selon X et Y - les vis à billes (13) qui assurent la liaison et le mouvement relatif des deux châssis; - le moteur (20) et la transmission de commande de ces vis; - le moteur (19) est une patte de la transmission de commande des roues motrices selon X et selon Y; - le moteur de commande (21) des fourches bidirectionnelles; - les supports des blocs de batteries (241) et (242); - l'armoire électrique (25). Le châssis intérieur (9) supporte les organes suivants - les paliers des écrous à billes sur lesquels il est monté; - les roues motrices (121) et porteuses (12) nécessaires au déplacement selon Y; - les transmissions nécessaires à la commande de ces roues motrices; - les fourches bidirectionnelles (14) sur lesquelles repose la palette (22) et sa charge (23). La transmission des mouvements entre les deux châssis (8,9) commande des déplacements selon X. La commande de translation des fourches bidirectionnelles - est assurée par des courroies crantées (26). Compte tenu de la géométrie du système et de la faible amplitude du déplacement, la variation d'entraxe peut être négligée. Un tel ensemble de stockage fonctionne de la manière suivante. Le chariot est dans un ascenseur, une palette ou un container est posé sur les fourches bidirectionnelles ; le châssis extérieur (8) est en position basse et l'ensemble repose sur les roues (11) et (111). L'ascenseur se positionne, ses rails alignés et nivelés avec ceux du réseau fixe du niveau considéré. L'ordre d'effectuer sa mission est donnée au chariot. Il sort de l'ascenseur qui devient disponible pour aller transférer un autre chariot. Le chariot (4) qui vient de sortir de l'ascenseur (5) roule sur le réseau fixe jusqu'au croisement avec les rails (7). il s'arrête avec précision sur ce croisement. Ce châssis intérieur (9) descend, les roues (12) et (121) prennent appui sur les rails (7) et le châssis extérieur monte. Les roues (11) ou (III) quittent les rails (6). Le chariot (4) se met en route selon Y et se déplace jusqu'au carrefour correspondant à l'allée où il doit déposer sa palette. Il s'arrête avec précision au centre de ce carrefour. Le châssis extérieur descend, le chariot retrouve sa position de fonctionnement selon Y. Il pénètre dans l'allée et se positionne précisément devant l'alvéole où il doit déposer sa palette. Dans la position où il se trouve - cadre intérieur en position haute - les fourches et la palette passent au dessus du rail et de la lisse arrière de l'alvéole. Les fourches se déploient, la palette est amenée au dessus de sa position de stockage. Les cadres inversent leurs positions relatives. Les roues du cadre intérieur ne trouvant pas d'appui, c'est la palette qui vient se poser sur le rail et la lisse arrière, puis, le mouvement continuant, les fourches se dégagent verticalement de la palette. Les fourches se rétractent en position centrale. Les cadres inversent leur position, le chariot peut répartir soit pour aller chercher une palette dans l'allée où il se trouve ou dans une autre au même niveau - les opérations seraient alors les mêmes que celles décrites mais dans l'ordre inverse soit pour retourner dans un ascenseur. Un tel ensemble de stockage présente, par rapport aux solutions antérieures, les avantages suivants - le changement de direction à angle droit s'effectue dans l'espace minimum - la configuration décrite permet de n'avoir que deux motorisations pour quatre mouvements déplacement selon X déplacement selon Y . élévation de la charge au dessus du plan de dépose dans les alvéoles de stockage commutation des jeux de roues. REVENDICATIONS 1/ Magasin de stockage automatisé se présentant sous la forme d'un ensemble comprenant une pluralité de niveaux superposés (la,lb,lc..), chaque niveau étant subdivisé en couloirs parallèles (2a,2b,2c..) de part et d'autre desquels sont disposées des rangées dé casiers, alvéoles (3), dont les dimensions sont fonction des produits à stocker, la mise en place et le prélèvement des produits à l'intérieur des zones de stockage (3) étant réalisée par l'intermédiaire de chariots autonomes (4), lesdits chariots (4) - étant amenés à un niveau prédéterminé par l'intermédiaire d'au moins un ensemble élévateur (5), caractérisé en ce que:: - chaque niveau de rangement (la,lb,lc..) comporte un ensemble de rails formant deux réseaux (6,7), l'un (6) orienté selon l'axe longitudinal X du magasin à l'intérieur de chaque travée (2a,2b,2c..), et l'autre (7) orienté selon l'axe transversal Y, perpendiculaire aux couloirs; - les chariots autonomes (4) comportent deux châssis permutables (8,9? équipés chacun de jeux de roues (11,12) pouvant être associés, I'un (11) avec les rails orientés selon l'axe X, l'autre (12) orienté selon l'axe Y. 2/ Chariot autonome (4) permettant la mise en place et l'extraction de produits à l'intérieur de zones de stockage d'un magasin, caractérisé en ce qu'il comporte deux châssis élémentaires (8,9), mobiles l'un par rapport à l'autre selon l'axe vertical: - l'un des châssis (8) comportant des roues motrices (lit) et porteuses (11) permettant d'assurer des déplacements selon l'axe X du magasin ainsi que des galets de guidage latéral selon les deux axes X et Y; - le second châssis (9) supportant les roues motrices (12l) et porteuses (12) permettant d'assurer des déplacements selon l'axe Y, ainsi que les fourches bidirectionnelles sur lesquelles repose le produit à manipuler pour mise en place ou extraction d'une case de rangement.