Brevet FR2685910A1 — publié le 19930709

L'invention est relative à un procédé et à une installation d'empilage d'objets. Elle trouvera notamment son application dans le domaine du conditionnement et de l'emballage de tels objets. Pour transporter ou stocker des objets, il est courant d'effectuer préalablement des piles de ces objets, puis ces piles sont emballées pour les protéger et pour éviter leur éboulement. Pour constituer de tels emballages, il est courant par exemple d'effectuer un empilage d'objets sur une palette puis ensuite d'enrouler la palette et les objets empilés avec un film de matière plastique. On connaît également un autre type d'emballage réalisé à partir de carton ou similaire pour contenir la pile. En effet, de longue date, on utilise la caisse dite "américaine", constituée d'une bande longitudinale de carton définissant les faces latérales de l'emballage, chaque face étant pourvue de part et d'autre de rabats supérieurs et inférieurs, pour d d'une part constituer le fond de la caisse et d'autre part pour fermer l'ouverture supérieure. On utilise également un tel type de caisse pour constituer des emballages, souvent dénommés "caisses palette", dans lesquels la caisse du type "américaine", ou "semi-américaine", est solidarisée sur une palette en bois ou similaire, afin de faciliter la manutention de l'emballage par des chariots à fourches. Dans le cas de ces emballages carton, il est nécessaire d'introduire les objets par l'ouverture supérieure du carton. Cette opération est généralement effectuée par le manutentionnaire chargé de l'emballage. Afin de diminuer les coûts engendrés par l'emballage, il est intéressant de mécaniser la tâche du manutentionnaire, et on pourrait, dans ce cas utiliser des robots, qui vont en quelque sorte remplacer les mouvements du manutentionnaire, et permettre l'introduction au fur et à mesure des objets dans la caisse carton par son ouverture supérieure, pour constituer l'emballage. Le coût de telles installations robotisées, et la sophistication des automatismes utilisés limitent l'utilisation de telles installations à des chaînes de grande série, et à des usines de production équipées d'un personnel d'entretien spécialisé pour assurer la maintenance et le bon fonctionnement des robots. Ainsi, de telles installations sont mal adaptées à de petites ou de moyennes séries. Elles sont en outre rarement universelles, c'est-à-dire qu'elles sont prévues uniquement pour empiler un type d'objet bien déterminé. Le but de la présente invention est de proposer un procédé et une installation d'empilage d'objets, notamment en vue de leur conditionnement, transport et stockage, qui permettent de pallier les inconvénients précités, tout en gardant les impératifs économiques actuels à savoir : facilité de mise en oeuvre du procédé d'emballage, faible investissement dans l'automatisation des tâches, ceci permettant d'arriver à un coût de revient avantageux du produit ainsi conditionné. Un des buts de la présente invention est de proposer un procédé et une installation d'empilage d'objets, qui mettent en oeuvre des moyens économiques et rustiques, mais qui permettent de réaliser un empilage irréprochable des objets. Plus précisément, le procédé d'empilage d'objets de la présente invention, par lequel on constitue un fardeau d'une ou plusieurs couches superposées d'objets, chaque couche étant formée d'une multitude de rangées des dits objets juxtaposés, est caractérisé par le fait qu'on alimente latéralement les objets en file, par rapport au fardeau, on forme séquentiellement une couche rangée par rangée, et on forme séquentiellement le fardeau en superposant les couches. Grâce au procédé de la présente invention, on évite de nombreux mouvements dans l'espace des objets à empiler, car au lieu de prévoir la dépose des objets par la partie supérieure du fardeau, il va être possible de travailler dans un même plan que celui de l'amenée des objets, évitant ainsi les complications de mouvements engendrées par un cycle en U inversé. Autrement dit, au lieu de déplacer chaque objet pour créer l'empilage, on va déplacer, de façon contrôlée, le fardeau pour le placer au niveau de l'alimentation des dits objets. En outre, le procédé et l'installation de la présente invention utilisent la gravité pour déposer les objets, ce qui permet d'effectuer des économies substantielles de moyens à mettre en oeuvre, tout en gardant un positionnement précis. A cet égard, dans un mode de réalisation du procédé de la présente invention, on prévoit une alimentation en file des objets latéralement par rapport à un plan de pose principal du fardeau, on place une rangée d'objets sur un plan de pose intermédiaire supérieur, on positionne le plan de pose principal par rapport à la dite file et on escamote le plan de pose intermédiaire pour déposer par gravité la dite rangée, et ainsi de suite. Cela étant, l'installation de la présente invention comporte des moyens pour alimenter en file latéralement les objets par rapport au fardeau, des moyens pour déposer les rangées séquentiellement, rangée par rangée, afin de former une couche, ainsi que des moyens pour superposer les couches, ainsi formées, séquentiellement. Ces différents moyens ont des structures simples et sont commandés par des mécanismes traditionnels, rustiques, et dont le coût de revient est peu élevé. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante, qui permettra de mieux comprendre l'invention, mais qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. En outre, la description est accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels - la figure 1 montre schématiquement le procédé d'empilage d'objets selon la présente invention, - les figures 2a à 2e montrent successivement les différentes étapes du procédé de l'invention, selon une vue de face, - les figures 3a à 3e montrent, en vue de dessus, les différences étapes du procédé, et correspondent respectivement aux figures 2a à 2e, - la figure 4 montre un mode de réalisation d'une installation d'empilage d'objets selon la présente invention, - la figure 5 montre un emballage autorisant la mise en oeuvre du procédé de l'invention de l'installation de la figure 4 par exemple. L'invention concerne un procédé et une installation d'empilage d'objets. Elle trouvera notamment son application dans le domaine du conditionnement, du transport et du stockage de tels objets. Au sujet de ces derniers, il est à noter que, par la présente invention, on pourra empiler tout type d'objets de formes diverses et de consistances telles qu'ils autorisent leur empilage. On pourra naturellement, par exemple, empiler des boîtes de forme parallélépipédique, mais également des boîtes de forme cylindrique, voire même des bouteilles, ou d'autres volumes ovoïdes. L'objectif du procédé de la présente invention est de constituer, comme le montre la figure 1, un fardeau 1 d d'une couche ou de plusieurs couches 2-5 superposées d'objets 6, chaque couche étant formée d'une multitude de rangées 7-10 des dits objets 6 juxtaposés. Selon la présente invention, pour constituer l'empilage, on alimente latéralement les objets 6 en file par rapport au fardeau 1, on forme séquentiellement la couche inférieure 2, rangée par rangée 7-10, et on continue successivement en superposant séquentiellement les couches 2-5. Plus précisément, comme le montrent de face les figures 2 et de dessus les figures 3, on prévoit tout d'abord une alimentation 11 des objets 6 en file latéralement par rapport à un plan de pose principal 12 du fardeau. Comme le montre particulièrement les figures 2, le fond des objets 6 est placé dans un plan sensiblement confondu avec celui du dit plan de pose principal 12. En outre, il est à noter qu'au niveau de l'alimentation 11, il n'est pas indispensable que les objets 6 soient juxtaposés. Cela étant, on positionne le plan de pose principal 12 par rapport à la dite file 11, afin de déposer la rangée là où elle doit l'être. Les figures 2a et 3a montrent le point de départ de la constitution du fardeau. Dans ce cas, on positionne le plan de pose principal 12 afin de pouvoir déposer la rangée 7 de la colonne 2, que nous repèrerons 72. A cet égard, on place une rangée 72 d'objets 6 sur un plan de pose intermédiaire supérieur 13, comme le montre particulièrement les figures 2b et 3b. Au cours de cette étape, les objets 6, qui vont constituer la dite rangée 72, vont glisser sur le plan intermédiaire 13, poussés par les objets suivants qui sont amenés par l'alimentation en file 11 dans le sens de la flèche 14. Pendant cette translation, les objets seront avantageusement guidés en 15 jusqu'à ce qu'ils viennent en butée en 16. I1 est à noter que lorsque le premier objet de la file 72 va arriver au niveau de la butée 16, cela signifiera que tous les autres objets constituant la dite rangée seront juxtaposés, et les trous éventuels entre objets dans la file d'alimentation 11 auront été comblés, comme le montrent particulièrement les figures 2a, 2b, 3a et 3b. Les figures 2c et 3c montrent l'étape suivante dans laquelle on dissocie la dite rangée 72 de la dite file d'alimentation 11. Pour ce, après avoir arrêté le mouvement d'amenée 14 de la file d'alimentation 11, on déplace légèrement la rangée 72 sur son plan de pose intermédiaire 13 selon un mouvement "-Y" afin de créer un espace "a" entre le dernier objet de la rangée 72 et le premier objet de la file 11 comme le montrent notamment les figures 2c et 3c. Cette étape va permettre le dépôt de la rangée sans frottement avec le dit premier objet de la file 11, et de ce fait autoriser un dépôt correct sans bouleverser le rangement pré-établi. De façon similaire, au cours de cette dissociation, on peut envisager d'effectuer également un léger déplacement selon "-Y" afin de créer un écart "b" tel qu'illustré à la figure 3. Ceci faciliterait le dépôt de la rangée lorsqu'il y en aura déjà une dans la couche. Ceci sera précisé ultérieurement. Ceci étant, pour déposer la dite rangée 72 assujettie, on escamote le plan de pose intermédiaire 13 afin de faire descendre les objets par gravité. Pendant cette étape, particulièrement illustrée aux figures 2d et 3d, les objets seront avantageusement maintenus, notamment par le guide 15 afin de conserver le bon ordre de la rangee. Ensuite, selon le procédé de la présente invention, on continue de former la couche successivement en déposant de la même façon les autres rangées de la couche 2, repérée 82, 92, 102, puis ensuite on va continuer de même pour les autres couches 3, 4, 5. Avant d'enclencher un nouveau cycle de dépose de rangée, on repositionne le plan de pose principal 12 par rapport à l'alimentation en file 11, en le décalant d'un pas correspondant à la dimension des objets. Les figures 2e et 3e montrent le début de constitution de la rangée 82 sur le plan de pose intermédiaire 13. Il est à noter que ce plan de pose intermédiaire 13 est toujours situé dans l'axe et dans le plan de la file 11, et c'est ensuite le plan de pose principal 12 qui va se déplacer selon un déplacement "+X" afin de décaler la rangée qui vient d'être positionnée. C'est dans ce cas que le déport "b" précité, provoqué éventuellement lors de la dissociation de la rangée à déposer de la file d'alimentation, jouera son râle car on décalera la rangée à déposer 82 par rapport à la rangée déjà déposée 72 pour éviter les frottements entre elles lors du dépôt par gravité de la nouvelle rangée 82. L'ordre pré-établi sera correctement respecté. Néanmoins, après avoir déposé cette nouvelle rangée 82 par gravité, on contrôlera avantageusement son positionnement relatif par rapport au plan de pose principal. Autrement dit, lorsque la nouvelle rangée aura été déposée, on va la rapprocher de la première rangée 72 dans le sens "+X" afin de placer les objets en "touche touche". En répétant ces différentes étapes autant de fois que nécessaire, on va ainsi former le fardeau. En tant que variante du procédé de la présente invention, il est à noter que les objets pourraient être empilés par exemple sur une palette de manutention. Dans ce cas, la dite palette serait préalablement installée sur le plan de pose principal 12. Par ailleurs, une fois l'empilage terminé sur la palette, le fardeau sera avantageusement enveloppé d'un film plastique ou autre. On pourrait également envisager de mettre en oeuvre le procédé d'empilage de la présente invention dans un emballage tel qu'illustré à la figure 5. A cet égard, l'emballage 21 est constitué d'au moins un fond 22, notamment de forme quadrilatère, éventuellement rapporté sur une palette de manutention, et de faces latérales 23-26. Pour autoriser l'alimentation et l'introduction latérale des objets 6 en file, et faciliter la commande des mouvements du plan de pose intermédiaire 13, les faces latérales 23 et 24, par exemple, seront avantageusement amovibles afin de constituer une ouverture latérale d'accès à l'intérieur de l'emballage 21. Au cours de l'empilage, les faces pourront être repliées extérieurement à l'emballage, par exemple au niveau de l'extérieur de la face latérale 25. Lorsque l'empilage est terminé, c'est-à-dire lorsque le volume de l'emballage 21 est rempli, l'opérateur pourra redéployer les faces amovibles 23 et 24 afin de fermer la ceinture de l'emballage, par exemple au moyen de la languette 27, en la collant sur l'arête correspondante 28 de la face 26. Pour parfaire l'emballage, on pourra notamment fermer l'ouverture supérieure à l'aide d'une coiffe, non représentée, enveloppant au moins partiellement les faces latérales 23-26. Dans un mode avantageux de réalisation, les faces latérales et le fond seront constitués à partir d'un flan de carton ou de matière stratifée légère. Par ailleurs, dans une autre variante du procédé de la présente invention, et compte tenu de la nature et la forme des objets à emballer, avant de superposer une couche supérieure 3 par exemple, on placera une macule sur le dessus de la dite couche inférieure, repérée 2 en l'occurence. Une telle macule garantira la protection des objets empilés, mais permettra également de conforter la stabilité des rangées, par exemple dans le cas de bouteilles. La macule sera, par exemple, constituée par une plaque de carton dont les dimensions sont voisines de la surface d'une couche du fardeau. Cela étant, la figure 4 montre un mode de réalisation d'une installation d'empilage d'objets autorisant la mise en oeuvre du procédé de la présente invention tel que décrit précédemment. A cet effet, l'installation 30 comporte des moyens 31 pour alimenter en une file latéralement les objets 6 par rapport au fardeau 1, des moyens 32 pour déposer les rangées 7-10 séquentiellement, rangée par rangée, afin de former une couche 2, et des moyens 33 pour superposer les couches, ainsi formées, séquentiellement. Plus précisément, les moyens 31 pour alimenter latéralement les objets sont constitués notamment par un convoyeur 34 à surface de charge porteuse sans fin 35, apte à transporter les objets et les présenter sur une file 11, comme décrit précédemment. Un tel convoyeur peut, par exemple, être constitué par un transporteur à courroie ou à tapis. De plus, le convoyeur est motorisé, tel que le schématise la flèche 36, et commandé afin de déclencher l'amenée 14 des objets 6 ou stopper cette dernière. Les dits moyens 32-33 pour déposer les rangées et superposer les couches séquentiellement sont constitués au moins par un plan de pose princpal 12 et un plan de pose intermédiaire supérieur 13. Le plan principal 12 est à déplacements contrôlés verticalement et perpendiculairement à la dite file 11 d'amenée des objets. A la figure 4, nous avons reporté un trièdre OXYZ, repéré 37, dont l'axe des Y est confondu ou parallèle avec celui de la file d'amenée 11. Dans ces conditions, comme le montrent les flèches repérées 38, le plan de pose principal 12 se déplace, en plus ou en moins, dans le sens des X et/ou, en plus ou en moins, dans le sens des Z. Dans le mode de réalisation, le plan 12 est constitué par une équerre de réception 39 sur la partie horizontale de laquelle on va déposer les objets pour les empiler. La partie verticale de l'équerre 39 sera avantageusement utilisée pour maintenir la face avant de la pile. En outre, on pourra équiper la partie horizontale de l'équerre d'une section à rouleaux, ce qui facilitera la manutention une fois la pile terminée. En ce qui concerne le plan de pose intermédiaire supérieur 13, il est constitué par une seconde équerre, dite de réception intermédiaire, 40, sur la partie horizontale de laquelle glisseront les objets 6 en rangée amenés et poussés par les moyens d'alimentation 31, l'aile verticale 41, perpendiculaire à la file d'amenée 11, constituant substantiellement la butée de fin de rangée, repérée 16 aux figures 2. Au niveau de celle-ci, on disposera avantageusement de moyens 42 de détection d'une rangée disposée sur le plan de pose intermédiaire 13, c'est-à-dire l'aile horizontale 40. Ces moyens seront, par exemple, constitués par une cellule photoélectrique qui détectera la présence d'un objet 6 arrivé en butée sur l'aile 41. Ces moyens seront tels qu'ils arrêteront l'alimentation 31 en objets et déclencheront la dite dissociation de la rangée ainsi placée avec la dite file 11. Cela étant, l'équerre de réception intermédiaire 41 est disposée au-dessus du plan de pose principal 12, et est à déplacements contrôlés axialement et perpendiculairement à la dite file 11. Sur la figure 4, ces déplacements sont repérés par les flèches 43 et on autorisera des déplacements en plus ou en moins selon l'axe des X et l'axe des Y. Il est à noter que cette équerre 41, et plus précisément l'aile horizontale 40, est située dans l'axe et dans le plan d'amenée amené des objets 6, c c'est-à-dire dans le plan de la surface 35 du convoyeur 34, afin de ne pas former de discontinuité à ce niveau. Par ailleurs, l'installation comporte en outre des moyens 44 qui présentent une double fonction à savoir la continuation du guidage 15 des objets 6 amenés en file et le taquage des rangées d'objets pendant et après leur dépôt sur le plan de pose principal 12, comme cela est décrit précédemment. A cet effet, ces moyens, constitués par une plaque verticale 44 par exemple, sont également à déplacement contrôlé, comme le schématise la flèche 45 à la figure 4, autorisant des déplacements en plus ou en moins selon l'axe des X. En ce qui concerne les différents mouvements 38, 43, 45, dans un mode de réalisation économique, ils sont contrôlés par des vérins, selon des techniques connues de l'homme du métier. Enfin, pour commander le déplacement des différents mouvements, l'installation comporte notamment des moyens 46 de calcul et de commande des moyens pour alimenter en objets 31, 35, 36, former et déposer les rangées 40-45 et superposer les couches 12, 38, 39. Ces moyens 46 sont par exemple constitués par un automate programmable qui va, en fonction des consignes d'entrée et des informations en provenance des moyens de détection 42 envoyer ses ordres de commande aux différents organes moteur 36, 38, 43, 45. A cet égard, préalablement on aura introduit les différentes consignes qui dépendent donc de la hauteur, de la largeur et de la profondeur du fardeau à constituer, du nombre d'objets constituant chaque rangée, du nombre de rangées constituant chaque couche, et du nombre de couches. L'installation de la figure 4 autorise la mise en oeuvre du procédé d'empilage tel que décrit précédemment à savoir - d'abord on positionne en X et en Z l'équerre 39 de réception principale sous la rangée à déposer, - le convoyeur 34 est mis en mouvement pour amener et pousser les objets 6 en file sur la partie horizontale 40 de l'équerre de réception intermédiaire, - lorsque le nombre de colis est suffisant et que la cellule photo électrique 42 est occultée, on arrête le mouvement d'amenée du convoyeur 34, - on provoque le décalage latéral de l'équerre 40, 41 au moins pour provoquer le dit décalage "a" afin de dissocier la rangée de la file, - on provoque le recul selon "-X" de l'équerre 40-41, la plaque 44 restant immobile, pour permettre le dépôt par gravité de la rangée, - éventuellement, après le dépôt par gravité de la rangée, on contrôle son positionnement relatif par rapport au plan de pose 39, c'est-à-dire on avance la plaque 44, selon +X) pour autoriser le taquage des objets déposés, - on repositionne l'équerre de réception principale 39 en l'avançant selon "+X", - on réinitialise le positionnement respectif de l'équerre 40-41 et de la plaque 44, c'est-à-dire que l'on recule selon "-X" cette dernière et que l'on avance selon "+X" l'équerre 40-41 et l'on déplace l'équerre 40-41 selon "+Y" pour rattraper le décalage "a" provoqué, - on redémarre le convoyeur pour amener les objets. Si le colis présente plusieurs couches, lorsque toutes les rangées dans le sens de la profondeur du fardeau sont remplies, l'équerre de réception 39 descendra automatiquement de la hauteur d d'un objet selon "-Z" et reviendra se positionner selon "-X" pour se caler à la première rangée de la couche suivante. Naturellement, tous ces différents mouvements tiennent compte d'un jeu admissible afin d'éviter les mauvais fonctionnements et les mauvais empilages. Par ailleurs, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé d'empilage d'objets, par lequel on constitue un fardeau (1) d'une couche ou de plusieurs couches (2-5) superposées d'objets (6), chaque couche (2-5) étant formée d'une multitude de rangées (7-10) des dits objets (6) juxtaposés, caractérisé par le fait que - on alimente latéralement les objets (6) en file par rapport au fardeau (1), - on forme séquentiellement une couche (2), rangée par rangée (7-10), - on forme séquentiellement le fardeau en superposant les couches (2-5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que - on prévoit une alimentation (11) en file des objets (6) latéralement par rapport à un plan de pose principal (12) du fardeau (1), - on positionne le plan de pose principal (12) par rapport à la dite file (11), - on place une rangée d'objet (72 ) sur un plan de pose intermédiaire supérieur (13), - on dissocie la dite rangée (72 ) de la dite file (11), - on escamote le plan de pose intermédiaire (13) pour déposer par gravité la dite rangée (72 ), - on repositionne le plan de pose principal (12) par rapport à la dite file (11) et ainsi de suite. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'après le dépôt par gravité d'une rangée (7-10), on contrôle son positionnement relatif par rapport au plan de pose principal (12). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'avant de superposer une couche supérieure (8) sur une couche inférieure (7), on place une macule sur le dessus de la dite couche inférieure (7). 5. Installation d'empilage d'objets, autorisant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, destiné à constituer un fardeau (1) d'une couche ou de plusieurs couches (2-5) superposées d d'objets (6), chaque couche (2-5) présentant une multitude de rangées (7-10) d'objets obj ets (6) juxtaposés, caractérisée par le fait qu'elle comporte - des moyens (31) pour alimenter latéralement les objets en file (11) par rapport au fardeau (1), - des moyens (32, 33) pour déposer les rangées (7-10) séquentiellement, rangée par rangée, afin de former une couche (2), - des moyens (33) pour superposer les couches ainsi formées (2-5), séquentiellement. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les dits moyens (31) pour alimenter sont constitués par un convoyeur (34) à surface de charge porteuse sans fin (35), motorisé et commandé, apte à transporter les objets (6) et les présenter sur une file (11). 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les dits moyens (32, 33) pour déposer les rangées et superposer les couches séquentiellement sont constitués au moins par - un plan de pose principal (12 ; 39) à déplacements contrôlés (38) verticalement et perpendiculairement à la dite file (11), - un plan de pose intermédiaire supérieur (13; 40, 41) disposé au-dessus du plan de pose principal (12; 39), à déplacements contrôlés (43) axialement et perpendiculairement à la dite file (11). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les dits moyens (32, 33) comportent en outre des moyens (44) pour taquer les rangées d'objets après leur dépôt sur le plan de pose principal (12; 39). 9. Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens (46) de calcul et de commande des moyens pour alimenter en objets, pour former et déposer les rangées, et superposer les couches, programmables, afin de commander le déplacement des différents moyens. 10. Installation selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'elle comporte des moyens (42) de détection d'une rangée disposée sur le plan de pose intermédiaire (13; 40), aptes à arrêter l'alimentation (34) en objet et déclencher la dissociation de la dite rangée avec la dite file (11).