Brevet FR2758316A1 — publié le 19980717

DISPOSITIF ET MACHINE POUR LE PRELEVEMENT ET LA MANUTENTION D'ARTICLES REPARTIS EN UNE COUCHE La présente invention concerne un dispositif pour le prélèvement par aspiration d'un ensemble d'articles qui sont répartis en une couche horizontale - ou approximativement horizontale - dc hauteur constante et dont la face supérieure présente une concavité tournée vers le haut. Elle concerne également une machine de manutention d'articles équipée d'un dispositif tel que présenté ci-dessus. Ce dispositif et cette machine trouvent une application avantageuse dans le domainc du prélèvement et de la manutention de boîtes de conserves. Toutefois, bien entendu, d'autres applications peuvent être cnvisagées. Pour le remplissage de boîtes de conserves, par exemple avec des légumes, l'entreprise reçoit des boîtes vides, stockées sur des palettes sous forme de couches superposées. Après remplissage et fermeture, on obtient alors des boîtes dites "blanches", c'cst-à-dire sans étiquette informative et publicitairc. Ces boîtes blanches sont alors stockées à nouveau sous forme de couches superposées en place sur une palette. Ullérieurement et en fonction des besoins, un lot de ces boîtes est dépalettisé et on procèdc à l'étiquetage des boîtes, en vue dc leur expédition et dc leur vente. Chaquc palette comporte un nombre très élevé de boîtes et chaque couche est généralement formée de quelques centaines dc boîtes juxtaposées (par exemple 400). Pour des raisons de rcntabilité, il est nécessaire dc manipuler en mêmc temps l'ensemble des boîtes d'une couche. Lorsque ces boîtes sont en un matériau magnétique, le prélèvement des boîtes est effectué grâce à un système magnétique. Toutefois une telle solution n'cst pas envisageable lorsque le matériau est amagnctique. En effet, on ne peut pas prélever de cette manière des boîtes en aluminium, des bocaux en verre ou autres articles en plastique. Une technique consistc à pousser horizontalement la couche de boîtes en direction d'un plateau dc support ct dc transfert. Cependant, cette opération nécessite beaucoup de soin et il est courant que de nombreux articles se cassent (s'ils sont en verre) ou soient déformés (s'ils sont en métal). On s'est donc orienté vers une technique de prélèvement par aspiration, au moyen de ventouses. Ainsi, on connaît une machine équipée de 400 ventouses, ce qui correspond sensiblement au nombrc de boîtes d'une couche. Cependant, au cours des diflérentes palettisations/dépalettisations, une boîte ne retrouve pas nécessairement sa position initiale de sorte qu'elle peut être légèrement décalée en hauteur par rapport à scs voisines. Par conséquent une partie des boîtes n'est pas prélevée, ce qui n'est pas satisfaisant. On a également pensé réduire la taille des ventouses et augmenter leur nombre. Par exemple, pour un nombre égal de boîtes à prélever, on a proposé une machine équipée de 4800 ventouses de 2,54cm2 de surface. Avec une telle machine, on sc heurte à nouveau à un inconvénient: cn effet, un nombre élevé de ces ventouses surplombe partiellement le vide situé entre les boîtes, de sorte que certaines d'entre elles nc sont pas prélevées ou se détachent au cours de la manutention. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a plus précisément pour objectif de fournir un dispositif de prélever mcnt d'articles répartis en une couche qui permet d'assurer ce prélèvement de manière particulièrement sûre, c'est-à-dire sans risque qu'un ou plusieurs articles ne soit (soient) pas prélevé(s) ou ne se détache(nt) inopinément du dispositif de prélèvement. L'invention vise également à atteindre cet objectif au moyen d'un dispositif simple et facile à manoeuvrer. L'idée à la base de l'invention est de mettre à contribution la totalité de la face supérieure des articles pour les prélever par aspiration et d'y faire adhérer un seul et unique moyen formant ventouse. Le dispositif dont il s'agit est donc un dispositif pour le prélèvement par aspiration d'un ensemble d'articles qui sont répartis en une couche horizontale - ou approximativement horizontale -, dc hauteur sensiblement constante, et qui présentent chacun un bord supéricur à contour fermé délimitant une cavité. II est adapté pour prélever notamment des boîtes dc conscrvc vides ou plcincs, des bocaux en verre, ctc. Il est particulièrement remarquable par le fait qu'il comporte une plaque sensiblement planc et élastiquement déformable dont les dimensions sont suffisantes pour qu'cllc puisse s'appliquer contre l'ensemble des articles dc la couche, cette plaque étant traversée par une pluralité d'orifices dont le nombre et la répartition sont tels qu'au moins l'un d'eux vienne à l'aplomb de la cavité d'un article lors dc cette application, chacun de ces orifices étant connecté à une chambre à vide par l'intermédiaire d'un manchon souple ct élastiquement déformable suivant une direction sensiblement perpendiculaire au plan général de la plaque, tandis que l'espace libre entre ces manchons est occupé par un fluide sous pression. Lorsque les articles ont la forme de boîtes ouvertes en partie supérieure (boîtes de conserves vides ou récipients en verre), ladite cavité consiste en l'espace intérieur de ces boîtes et la plaque s'appliquer contre leur bord supérieur à contour fermé. Lorsqu'il s'agit de boîtes fermées par un couvercle, par exemple serti, ladite cavité est délimitée par la paroi de ce couvercle dont la concavité est tournée vers le haut. De cette manière, on est sûr que le contact de la plaque entre les articles se fait de manière particulièrement efficace, de sorte que lorsquc l'air est aspiré via les orifices et les manchons, la plaque formant autant de zones jouant le rôle de ventouses qu'il y a d'articles à prélever. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives dc l'invention: - lesdits manchons ont la forme de soufflets - ladite plaque est réalisée en caoutchouc naturel ou synthétique; - ladite chambre à vide est séparée desdits manchons par une cloison non déformable; - la dépression au sein des manchons est calculée en fonction de la masse des articles à prélever et de la surface de ladite cavité; - la surpression au sein dudit fluide par rapport à la pression atmosphérique, est de l'ordre de quelques milliers de Pascal - ledit fluide est de l'air. L'invention concerne également une machine pour la manutention d'un ensemble d'articles qui sont répartis en une couche horizontale - ou approximativement horizontale -, de hauteur sensiblement constante, et qui présentent chacun un bord supérieur à contour fermé délimitant une cavité. Cette machine se caractérise par le fait qu'ellc comporte un dispositif tel que décrit ci-dessus et qu'ellc comprend des moyens aptes à déplacer ledit dispositif selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan général de ladite plaque. Dc manière particulièrement avantageuse, lesdits moyens consistent cn un vérin. Par ailleurs, selon un mode de réalisation préféré, la machine comporte également des moyens tels qu'un chariot, apte à déplacer le dispositif selon une direction généralement parallèles au plan général de ladite plaque. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupc transvcrsale, selon un plan vcrtical, d'un dispositif conforme à l'invention, dans une position dite dc repos où il n'est pas utilisé pour le prélèvemcnt d'article; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, le dispositif étant cette foisci représenté en cours d'opération de préhension de boîtes de conserves - la figure 3 est un schéma destiné à montrer la répartition des orifices de la plaque du dispositif, en fonction du nombre et de la surface de la face supérieure des articles à prélever; - les figures 4 à 9 sont des vues schématiqucs de côté d'unc machine dc manutention d'articles équipé du dispositif précité, cette machine étant représentée dans plusieurs positions qui correspondent globalement à la préhension d'une couche d'articles sur une palette jusqu'à son dépôt sur des moyens d'évacuation, tels qu'un tapis roulant. Lc dispositif conforme à l'invention représenté en coupe aux figures 1 et 2 annexées est constitué d'un caisson 1 dc forme parallélépipèdique rectanglc. Il est relativement peu épais, ce qui signifie que sa hauteur est largement inférieure à ses deux autres dimensions. Il est formé de deux chambres superposées, à savoir une chambre à vide 2 et une chambre "activc" 3. La chambre supérieure est la chambre à vide 2, qui est délimitée par un panneau supérieur plan 20 de forme sensiblement carrée, réalisé en métal ou en plastique. Elle est également délimitée par un panneau inférieur parallèle 24 réalisé dans la mêmc matière, par des parois ou cloisons latérales dc faiblc hauteur 21 ct 22 et par des parois de fond et avant. Dans la forme de réalisation représentée, seule la paroi de fond 23 est visi blc. On notera qu'une tubulurc 25 débouche à l'intérieur dc la chambre à vide 2, au travers du panneau supérieur 20. La paroi inférieure 24 de la chambre à vide constituc la paroi supérieure dc la chambre active 3. Cette dernière est délimitée cn partie inférieure par une plaque 4 ct latéralement par des parois 30 et 3 1 qui sont disposées dans le prolongement des parois 22 et 21. Bien entendu, cette chambre active comporte également une paroi avant ct une paroi dc fond, seule cette dernière 32 étant visible aux figures I et 2. Il est à noter qu'en-dessous du pourtour de la plaque 4 est fixé une plaque en forme de cadre de maintien 5. Les différents panneaux et parois qui constituent le caisson 1 sont fixés les uns aux autres par tous moyens connus de l'homme du métier tels que soudage, vissage etc. Contrairement aux panneau et paroi 20 et 24 qui sont constitués d'un matériau indéformable, la plaque 4 est quant à elle constituée d'un matériau élastiquement déformable tel que du caoutchouc naturcl ou synthétique. Au travers dc la paroi 24 qui sépare les deux chambres sont prévus une pluralité d'orifices 26. Nous reviendrons plus loin dans la description sur le nombre et la répartition de ces orifices, mais l'on peut déjà préciser qu'ils sont régulièrement répartis sur toute la surface de la paroi. Par l'ouverture inférieure de ces orifices 24 sont emmanchées des picces de fixation 60 dc manchons 6. Ces pièces sont ouvertes axialement, ce qui signifie qu'elles font communiquer I 'intérieur des manchons 6 avec la chambre à vide 2. Il y a autant dc manchons 6 que d'orifices 24. Les manchons sont souples et élastiquement deformables suivant une direction sensiblement perpendiculaire au plan général de la plaque 4. Dans l'exemple représenté ici, il s'agit de manchons en forme de soufflets, c'est-à-dirc de manchons pliés en accordéon et pouvant être déformés entre une première position extrême où les plis voisins sc touchent, jusqu'à une seconde position cxtrême où ces plis se trouvent déformés et pratiquement alignés dans un mêmc plan. Ceci garantit une grande déformabilité axiale des manchons. L'extrémité des manchons opposée aux orifices 24 est raccordéc à la face supérieure de la plaque 4, par exemple par collage ou par soudage aux ultrasons. Dans l'épaisseur dc la plaque 4 ct dans l'axe des manchons 6 sont formés des orifices 40. Il y a donc autant d'orifices 40 que dc manchons 6 et d'orifices 24, ct chaque orificc 40 se trouve à l'aplomb d'un manchon 6. A la simple observation de la figure 1, on comprend que les orifices 40 permettent dc faire communiquer l'extérieur du dispcsi ti f avec la chambre à vide 2 via les manchons 6. La paroi transvcrsale 31 de la chambre active 3 est traversec par un tuyau 33 qui communiquc avec l'intérieur dc cette chambre sauf, bien entendu, dans les "couloirs" délimités par les manchons 6. Bien que cela n'ait pas été représenté sur les figures, la tubulure 25 est raccordée à une pompe à vide, tandis que le tuyau 33 est raccordé à une source dc fluide sous pression tel que dc l'air comprimé. Nous allons maintenant expliqucr comment on procèdc au prélèvement d'une couche d'article au moyen du dispositif de la présente invention. Préalablement, on précisera que la plaque 4 a des dimensions suffisantes pour qu'elle puisse s'appliquer contre l'ensemble des articles à prélever. Par ailleurs, le nombre et la répartition des orifices 40, et corrélativement des manchons 6, est détermi née dc telle manière qu'au moins l'un de ces orifices vienne à l'aplomb de la cavité d'un article à prélever. Dans la situation représentée à la figure 3, on a par exemple affaire à une couche de boîtes de conserves identiques de 66,2 mm de diamètre, rangées en quinconce. Dans ce cas, la plaque 4 comporte 1 794 orifices 40 distants deux à deux de 30mm, de sorte qu'au moins deux de ces orifices se trouvent à l'aplomb de la face supérieure concave F des boîtes. Pour faciliter la lecture de cette figure, la plaque 4 n'a pas été représentée ; seuls les orifices 40 sont dessinés. A la figure 2 est représentée une couche C d'articles A de hauteur sensiblement constante, ces articles étant constitués de boîtes de conserves fermées par un couvercle, avec une face supérieure F concave et un pourtour P légèrement surélevé, qui correspond à la zone de scellement du couvercle de la boîte. Dans la situation représentée ici, on a fait figurer seulement six boîtes Al à A6, mais il est bien évident que dans la pratiquc, une couche est constituée d'un nombre ncttement supérieur de boîtes. On note que les boîtes A1 et A4 sont légèrement décalées en hauteur. Ce phénomène s'explique par le fait que la couche C de boîtes est normalement en place sur une palette, ce qui signifie qu'ellc repose sur d'autres couches identiques. Par consequent, le défaut d'alignement d'une boîte dans une couche inférieure peut se répercuter au niveau de la couche C en question. Malgré ce décalagc, le dispositif conforme à l'invention va permettrc de prélever l'ensemble de la couche sans que certaines de ces boîtes, par exemple les boîtes Al et A4, nc restent sur la palette ou ne se détachent du dispositif en cours de prélèvement. Dans une première étape, on amènc le dispositif à l'aplomb dc la couche C de boîtes, de manière à ce que la plaque 4 vienne en contact avec les faces supérieures F dcs boîtes Al à A6, et plus précisément avec leur pourtour P. Lors de cette opération, la pompe à vide ct la source d'alimentation en air comprimé sont désactivées. Dans une seconde étape, on met en route la source d'air comprimé, de sorte que la chambre active 3 sc trouve occupée par dc l'air sous pression AC (voir figure 2). Cette surpression par rapport à la pression atmosphérique est dc l'ordre de quelqucs milliers dc Pascal. Elle est suffisante pour déformer localement la plaque 4 dc manière à ce qu'ellc vienne s'appliquer intimcment contre le pourtour P des boîtes, mêmc dans les zones où il y a décalage en hauteur entre deux boîtes voisines. C'est particulièrement le cas entre les boîtes A1 et A2, les boîtes A3 ct A4, et les boîtes A4 et As. De cette manière, on est assuré que la face supérieure F des boîtes délimite avec la face inférieure de la plaque 4, un espace ou cavité E strictement étanche. Lorsque cette manoeuvre est réalisée, il suffit alors de mettre en route la pompe à vide qui équipe le dispositif. Ce faisant, I'air qui se trouve initialement dans les petits espaces précités E est aspiré, comme le montrent les flèches V à la figure 2. Ainsi, on créc à l'aide d'une seule ct même plaque 4 autant de surfaces unitaires formant ventouses qu'il y a de boîtes à prélever. Le demandeur s'est aperçu que cc dispositif permet de prélever l'ensemble de la couche de boîtes, sans qu'aucune d'entre elles nc reste sur la palette ou ne se détache en cours de prélèvemcnt. A titre indicatif et pour une couche de 400 boîtes dc diamètre égale à 66,2mm rangées en quinconce, la pression d'air comprimé au sein de la chambre active vane entre 30 et 50 grammes par cm 2 (environ 3 000 à 5 000 Pa), tandis que le vide sc situe entre 150 et 200 grammes de pression absolue (environ 15 000 à 20 ()00 Pa). On a représenté aux figures 4 à 9 une machine utilisant un dispositif conforme à l'invention, dans plusieurs positions qui correspondent globalement à la préhension d'une couche d'articles sur une palette jusqu'à son dépôt sur des moyens d'évacuation constitués par un tapis roulant. La machine en question comprend un châssis métallique 7 formé d'un cadre horizontal 70 reposant sur des pieds 71. Bien que cela ne soit pas visible sur les figures, ce cadre affecte en vue de dessus une forme rectangulaire, l'espace situé à l'intérieur de ce cadre étant strictement vide. Sur cc cadre est disposé un chariot 82 muni de roues 83. Les dimensions de ce chariot ainsi que la disposition des roues 83 sont telles que le chariot peut être déplacé en translation sur le cadre, les roues 83 reposant alors sur deux des longerons paralleles du cadre 70. Il est bien entendu prévu des moyens motcurs aptes à déplacer le chariot, ainsi que des moyens de guidagc ct des butées pour le déplacement en translation ct l'arrêt de ce chariot. Perpendiculairement au plan du chariot s'étend un vérin 8, par exemple hydraulique. Plus précisément, la tige 8O dc cc vérin s'étend au-dessus du plan du chariot, tandis que sa tigc 81 le travcrse et s'étend en-dessous du cadre 70 du châssis 7. Dans un but de simplification des figures, les moyens d'alimcntation du vérin cn fluide hydrauliquc n'ont pas été représentés. A son extrémité inférieure libre, la tige 81 du vérin portc un dispositif l conforme à l'invention. Dcs moyens d'évacuation 9 tels qu'un tapis roulant sont prévus cndessous du châssis 1, à l'aplomb du cadre 70. Nous allons maintenant cxpliquer comment s'effectue la manipulation d'un ensemble d'articles au moyen de la machine conforme à l'invention. Comme le montre la figure 4, un support S tel qu'une palette en bois supporte un ensemble de couches C de boîtes de conserves vides ou blanches, la couche supérieure étant référencée C1 tandis que la couche inférieure est référencéc Cn. Cette palette est approchée du châssis 7, à l'aplomb d'une partie du cadre 70. Dans la position dc la figure 4, le dispositif l est à l'aplomb du tapis roulant 9. Dans une première étape, on met en route les moyens de déplacement du chariot de telle manière que celui-ci vienne se placer à l'aplomb dc la couche C1 de la palette S. C'est la situation de la figure 5. Dans une seconde étape, on actionne la tige du vérin 81 de manière à ce que cclle-ci s'allongc jusqu'à ce que la plaque 4 du dispositif l vienne en contact avec la couche C1 de boîtes. Dans une étape non représentée, on active la chambre à vide ainsi que la chambre active, de manière à prélever la couche de boîtes comme déjà décrit plus haut. Lorsque ce prélèvement est fait, on provoque la rétraction de la tige du vérin 8, de sorte que l'on se retrouve dans la position de la figure 7. La couche C1 sc trouve donc alors "collée" au dispositif 1, tandis que sur le sommet dc la palette se trouve alors disponible la couche C2 de boîtes. Dans une quatrième étape, on actionne les moyens de déplacement du chariot 82 dans le sens opposé au déplacement précédent, de manière à transférer la couche C1 de boîtes au-dessus du tapis roulant 9. Enfin, dans une dernière étape, on procèdc à l'allongement de la tige 81 du vérin en vue de déposer la couche C1 de boîtes sur le tapis roulant 9. Pour cc faire on désactive la pompe à vide ainsi que la source d'air comprimé. Lorsque la couche C1 s'est détachée du dispositif 1, on peut alors mettrc cn route le tapis roulant 9 pour évacuer les boîtes, par exemple en vue de leur remplissage ou de la pausc d'une étiquette. Pour le prélèvement des boîtes qui constituent la couche C2, on procède à nouveau dc la manière indiquée précédemment, cc qui signifie qu'on remet en ocuvre les étapcs représentées aux figures 4 à 9. Bien entendu, si l'on souhaite non pas dépalettiser les boîtes mais au contrairc les palettiscr, il est nécessaire dc procéder de la manière invcrse à ccllc exposée ci-dessus, ce qui signifie que les différentes étapes doivent être réalisées dc la manière exposée de la figure 9 jusqu'à la figure 4. La chambre à vide du dispositif selon l'invention peut éventuellemcnt être compartimentée pour rendre active seulement une partie de la plaque 4. Ainsi, si la chambre est diviséc en quatre zones voisincs, on peut choisir de ne connecter à une source d'aspiration qu'une partie d'entre elles, par exemple deux ou trois, pour ne prélever qu'un nombre prédéterminé d'articles. Ces zones peuvent, dans un autre mode de réalisation, être disposées de manière concentrique. A l'aide du dispositif et de la machine selon l'invention, il est possible de prélever ct manipuler des articles vides, dépourvus de couvercle, tels que des boîtes dc conserves vides ou des récipients en verre. Dans un tel cas, la plaque 4 s'applique contre leur bord supérieur à contour fermé, lequel délimite une cavité constituée dc leur espace intérieur. C'est dans la totalité dc cet espace que va être généré le vide en vue du poelèvement et de la manipulation. Enfin, bien que la présente description ait été faite en référence à des boîtes dc conserves, la présente invention s'applique également au prélèvement et à la manipulation d'articles qui présentent un bord supérieur à contour fermé délimitant une cavité, tels que des bocaux en verre ou des boîtes en plastique. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le prélèvement par aspiration d'un ensemble d'articles (A) qui sont répartis cn une couche horizontale (C) - ou approximativement horizontale -, de hauteur sensiblement constante, et qui présentent chacun un bord supérieur (P) à contour fermé délimitant une cavité (E), caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque (4) sensiblement plane ct élastiquement déformable dont les dimensions sont suffisantes pour qu'elle puisse s'appliquer contre l'ensemble des articles (A) de la couche (C), cette plaque étant traversée par une pluralité d'orifices (40) dont le nombre et la répartition sont tels qu'au moins l'un d'eux vienne à l'aplomb de la cavité (E) d'un article (A) lors de cette application, chacun de ces orifices (40) étant connecté à une chambre à vide (2) par l'intermédiaire d'un manchon (6) souple et élastiquement déformable suivant une direction sensiblement perpendiculaire au plan général de la plaque (4), tandis que l'espace libre entre ces manchons est occupé par un fluide sous pression (AC). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits manchons (6) ont la forme de soufflets. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite plaque (4) est réalisée en caoutchouc naturcl ou synthétique. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite chambre à vide (2) est séparée desdits manchons (6) par une cloison non déformable (24). 5. Dispositif selon l'une des revendications l à 4, caractérisé par le fait que la dépression au sein des manchons (6) est calculée en fonction de la massc des articles à prélever ct de la surface de ladite cavité (E). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la surpression au sein dudit fluide (AC) par rapport à la pression atmosphériquc, est de l'ordre dc quelqucs milliers de Pascal. 7. Dispositif selon l'une des revendications l à 6, caractérisé par le fait que ledit fluide (AC) est de l'air. 8. Machine pour la manutention d'un ensemble d'articles (A) qui sont répartis en une couche horizontale (C) - ou approximativement horizontale -, dc hauteur sensiblement constante ct qui présentent chacun un bord supérieur (P) à contour fermé délimitant une cavité (E), caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif (I) conforme à l'une des revendications I à 7 et qu'elle comprend des moyens (8) aptes à déplacer ledit dispositif (1) selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan général de ladite plaque. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée par le fait que lesdits moyens (8) consistent en un vérin (4). 1 0. Machine selon la revendication 8 ou 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte également des moyens (82) tels qu'un chariot, apte à déplacer le dispositif (i) selon une direction généralement parallèle au plan général de ladite plaque (4).