Brevet FR2755680A1 — publié le 19980515

PROCEDE D'EMPILAGE ET DEPILAGE DE COUCHES DE BOUTEILLES ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DUDIT PROCEDE La présente invention se rapporte principalement à un procédé pour constituer au moins une couche de bouteilles, de préférence pour empiler une pluralité de couches de bouteilles, et à un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. II est habituel de conditionner des liquides dans des bouteilles, notamment en verre ou en matière plastique. Certains liquides comme, par exemple, du vin notamment du champagne, gagnent à être conservé dans des bouteilles couchées. Les bouteilles de vin sont habituellement disposées à l'horizontale dans des caisses en carton ou en bois, en vue de leur stockage, transport, et manutention. Les bouteilles sont disposées manuellement ou automatiquement dans les caisses en rangées quinconcées, têtes-bêches, à plat. Les bouteilles successives sont en contact entre elles ce qui induit une poussée importante sur les parois verticales de la caisse. Ce mode de chargement rend les bouteilles vulnérables aux chocs et une casse de bouteille perturbe l'organisation des bouteilles voisines. De plus le positionnement des bouteilles dans la caisse est variable à cause des tolérances de fabrication des caisses, de leur déformation, des irrégularités de diamètre des bouteilles et de l'absence de positionnement longitudinal. Les paramètres empêchent d'assurer un dépilage automatique fiable. De plus le stockage des caisses vides occupe un volume considérable. De plus la présence des parois verticales de la caisse rendent pratiquement inévitable l'utilisation de ventouses qui présentent des points vulnérables et endommagent les étiquettes.. De plus, les dispositifs de chargement de caisses de bouteilles de type connu font subir aux bouteilles lors de leur saisie, de leur transfert et de leur dépose dans les caisses, des accélérations et des chocs qui risquent d'endommager les bouteilles ou tout au moins de compromettre les qualités organoletptiques du vin. De plus, les bouteilles n'étant pas suivies individuellement, il est difficile de garder l'information indiquant quelle bouteille a été conditionnée dans quelle caisse. On connaît une plaque comportant des alvéoles de réception de bouteilles dans une condition couchée en vue de leurs stockage, transport et manutention. Ces plaques présentent un meilleur rapport volume utile/volume total du suremballage de groupage de bouteilles que celui des bouteilles conditionnées en caisses. De plus, elles facilitent la superposition des plaques ainsi que d'ensemble des plaques suremballées. Les plaques évitent le contact entre bouteilles et les alvéoles pentées permettent un excellent positionnement qui fiabilise la mécanisation de l'empilage et surtout du dépilage. Le plan de pose ou de prise des bouteilles sur les plaques est totalement libre, ce qui autorise une préhension mécanique par serrage pneumatique à l'aide de 2 "doigts" viis-à-vis s'appuyant sur le goulot et sur la piqûre de la bouteille. C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif et un procédé pour disposer automatiquement des bouteilles à plat (horizontalement ou sensiblement horizontalement), notamment mais non exclusivement sur des plaques comportant des alvéoles ou des empreintes de réception des bouteilles. La présente invention a également pour but d'offrir un dispositif et un procédé permettant le conditionnement rapide d'une grande quantité de bouteilles. C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un dispositif et un procédé de stockage à plat des bouteilles excluant tout traitement, notamment des accélérations violentes, risquant de compromettre les qualités du contenant (bris de bouteilles) et du contenu, (secousse)risquant de compromettre les qualités organoleptiques dans le cas du vin). C'est également un but de la présente invention d'offrir un dispositif et un procédé d'empilement des couches de bouteilles disposées horizontalement ou sensiblement horizontalement permettant de conserver l'information concernant les diverses bouteilles traitées. Ces buts sont atteints par un dispositif selon l'invention de préhension individuelle des bouteilles comportant des moyens d'application assurant un contact aux extrémités opposées de chaque bouteille (goulot et cul de bouteilles). Avantageusement, le dispositif selon l'invention comporte un robot de type robot à bras ayant plusieurs degrés de liberté, une extrémité du bras du robot comportant le préhenseur selon l'invention. Avantageusement, le robot comporte des moyens de détection en temps réel de la position des bouteilles à manipuler. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un premier exemple de réalisation d'un préhenseur selon la présente invention; - la figure 2 est une vue de côté de l'exemple préféré de réalisation du préhenseur selon la présente invention; - la figure 3 est une vue de dessous du préhenseur de la figure 2 - la figure 4 est une vue en plan indiquant la position d'une pluralité de bouteilles saisies par le dispositif préhenseur selon l'invention; -la figure 5 est une vue en plan des bouteilles de la figure 4 dont les positions ont été modifiées en vue de s'adapter à la position désirée sur le support de dépose; - la figure 6 est une vue schématique en plan d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif selon la présente invention; - la figure 7 est une vue schématique de côté illustrant le réglage de la position des bouteilles des figures 4 et 5; - la figure 8 est une vue en plan de la tête de préhension en cours de manutention d'une palette vide; - la figure 9 est une vue schématique de côté illustrant la tête de préhension selon la présente invention en cours de manipulation d'un support d'une couche de bouteilles; - la figure 10 est une vue schématique de côté d'une variante de réalisation de la tête de préhension selon la présente invention, les bouteilles étant dans une position verticale; - la figure 11 est une vue du dispositif de la figure 10 après un basculement de 90 ; - la figure 12 est une vue schématique en plan d'une variante de réalisation du dispositif de la présente invention comprenant la tête des figures 10 et 11 ; - la figure 13 est une vue en plan du dispositif de la figure 6 en cours de dépalettisation; - la figure 14 est une vue en plan du dispositif de la figure 12 en cours de dépalettisation. Sur les figures 1 à 14 ont a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. Sur la figure 1, on peut voir une bouteille 1 comportant à une première extrémité axiale un goulot 3 et à une seconde extrémité axiale opposée à la première extrémité axiale une piqûre ou un fond 5. Le dispositif préhenseur 7 selon la présente invention comporte un cadre ou châssis 9 muni d'une pince de préhension comportant des premiers moyens 1 1 d'application et/ou de saisie adaptés à la forme du goulot 3 et des deuxièmes moyens 13 d'application et/ou de saisie adaptés à la forme du fond ou de la piqûre 5 de la bouteille. Avantageusement, les moyens d'application ou de saisie 1 1 et 13 sont réalisés en un matériau présentant une bonne adhérence notamment en élastomère. Les moyens 1 1 peuvent comporter une cavité de réception du goulot 3 comportant avantageusement une pièce convexe, par exemple conique, susceptible de pénétrer dans le piquet d'une bouteille 1. Un actionneur 15 avantageusement hydraulique ou pneumatique assure le rapprochement des moyens d'application 1 1 et 13. Par exemple, les moyens 13 sont solidarisés avec un piston 16 monté sur un vérin 17 assurant sur commande 19 le rapprochement avec les moyens 1 1 en vue de la saisie d'une bouteille ou sur commande 21, I'éloignement relatif des moyens 13 et 1 1 de manière à relâcher la bouteille 1 en vue de sa dépose sur un support de dépose.Les moyens 1 1 et 13 peuvent être rigides ou, en variante, gonflable sur commande pour mieux s'adapter aux extrémités de la bouteille 1. II est bien entendu que la mise en oeuvre d'autres dispositifs pour assurer, sur commande le rapprochement et l'éloignement des moyens 1 1 et 13, comme par exemple des crémaillères, pas de vis ou articulation, actionnés par exemple par un moteur électrique ne sortent pas du cadre de la présente invention. Sur la figure 2, on peut voir l'exemple préféré de réalisation d'une tête 23 selon la présente invention de préhension simultanée d'une pluralité de bouteilles. Pour optimiser l'utilisation de la surface du support de dépose 25, par exemple des plaques en polystyrène comportant des alvéoles de réception des bouteilles, celles-ci sont mises tête bêche et disposées en quinconce. Ainsi, la tête 23 comporte au moins deux préhenseurs 7 de la figure 1 décalés selon un entraxe E de préférence horizontale, et avantageusement réglable. L'entraxe E correspond à la distance entre deux bouteilles saisies et/ou à la distance des axes des deux bouteilles lors de la dépose. Toutefois, dans l'exemple illustré, les moyens 1 1 d'application sur le goulot 3 des bouteilles 1 sont montés solidaires en translation d'un piston 16 coulissant à l'intérieur d'un cylindre 15. Avantageusement, la tête 23 de la figure 2 comporte une pluralité de dispositifs 7 préhenseur de bouteilles disposés dans chaque sens. Par exemple, sans que cela présente un quelconque caractère limitatif, la tête 23 comporte dix dispositifs préhenseur 7 disposés dans chaque sens de manière à pouvoir saisir simultanément 20 bouteilles. Les préhenseurs 7 sont disposés en quinconce. La tête 23 selon la présente invention comporte avantageusement des bielles 27 formant pantographe permettant le réglage de la distance entre les axes des deux bouteilles consécutives. Ce réglage permet de s'adapter au diamètre des bouteilles, à l'entraxe des bouteilles lors de la saisie par la tête 23 ainsi qu'à l'entraxe des bouteilles telles qu'elles doivent être déposées sur le support de dépose. Les bouteilles 1 peuvent être jointives sur le support de dépose ou, avantageusement ménager un espace entre deux bouteilles consécutives de manière à éviter les chocs lors du transport et de la manutention du groupement des bouteilles. Sur les figures 3 et 5, on peut voir les bouteilles avec un entraxe E égal à E2 entre deux bouteilles 1 successives ayant la même orientation correspondant à l'entraxe de ces bouteilles au niveau du dispositif d'alimentation en bouteilles couchées. De même la distance D entre les fonds des bouteilles de deux rangées de bouteilles en quinconce est égal à D2 correspondant à cette distance au niveau d'un dispositif d'alimentation en bouteilles couchées. Cette distance est par exemple déterminées par des bielles 27 d'un pantographe comportant des axes d'ancrage 29 et des articulation 31. Une traction selon la flèche 33, manuelle ou, avantageusement motorisée à l'aide d'actionneurs 35 permet de faire varier l'entraxe E. De même, la tête de préhension 23 selon la présente invention comporte avantageusement des moyens 37 de guidage par exemple en translation selon les flèches 39, manuelles ou, avantageusement motorisées à l'aide d'actionneurs 41 permettant d'écarter ou de rapprocher les articulations centrales de manière à faire varier l'écartement D2. Sur la figure 5, on peut voir les bouteilles agencées en un exemple de position correspondant à la dépose sur un support de dépose, la distance D entre fond de bouteilles étant égal à D1 L'entraxe entre bouteilles successives d'une même rangée étant égal à D1. Sur la figure 6 on peut voir un exemple de réalisation d'un dispositif selon la présente invention en cours de constitution d'une palette de bouteilles en position couchée horizontale ou sensiblement horizontale. Le dispositif comporte un robot 43 à bras mobile 45 selon plusieurs degrés de liberté dont l'extrémité est munie d'une tête de préhension 23 selon la présente invention. Pour assurer un empilage sur une palette de 6000 bouteilles à l'heure on peut utiliser par exemple un robot vendu par la société FANUC. Avantageusement, le dispositif selon la présente invention comporte une alimentation automatique d'un poste 47 d'empilement de couches des bouteilles couchées en palette vide et/ou en support de couche de bouteilles. Avantageusement, le bras 45 du robot 43 prélève des palettes vides dans un magasin 49 de palette vide et/ou des plaques 25 dans un magasin 51 de plaques vides pour les positionner au poste 47 d'empilage des bouteilles. Les bouteilles arrivent en position verticale, par exemple par deux convoyeurs 53 parallèles entraînés par un ou plusieurs moteurs 55. Les bouteilles sont basculées par un dispositif de basculement de bouteilles 57 pour être orienté à l'horizontal tête-bêche. Un tel dispositif est notamment vendu par la société CONTRA. Avantageusement une unité centrale 59, comportant par exemple un ordinateur et/ou un automate programmable assure la supervision des actionneurs du robot 43 et/ou du moteur 55 entraînant les convoyeurs 53. Avantageusement, I'unité centrale 59 est programmée de manière à éviter tout mouvement brusque risquant de compromettre l'intégrité des bouteilles et/ou les qualités organoleptiques du liquide transporté dans ces bouteilles notamment du vin. Avantageusement, le dispositif 57 de basculement des bouteilles bascule le nombre de bouteilles correspondant au nombre de bouteilles susceptibles d'être pris par la tête 23 puis, sur commande de l'unité centrale 59 le moteur 55 immobile les convoyeurs 53. Les bouteilles sont saisies par la tête 23 sur le dispositif 57 de basculement de bouteilles le bras 45 tourne en direction du poste 47. Simultanément, si cela est nécessaire, le pantographe 27 confère aux bouteilles 1 une distance D et un entraxe E correspondant à celui des alvéoles du support par exemple de la plaque 25. La tête 23 positionne les bouteilles dans, ou juste au dessus des alvéoles correspondant du support. La commande 21 permet l'ouverture de pinces retenant les bouteilles avec positionnement de cette dernière dans les alvéoles correspondantes. La tête 23 retourne au-dessus du dispositif de basculement 57 qui, entre-temps a été alimenté en nouvelles bouteilles. Lors du trajet retour du bras 45 'entraxe E et la distance D reprennent les valeurs correspondantes à celles correspondant à la position des bouteilles en sortie du dispositif de basculement 57. Le remplissage du support est poursuivit, par exemple deux fois, jusqu'à la constitution d'une couche complète des bouteilles couchées. Ensuite, le bras 45 saisit dans le magasin 51 de plaques vides une nouvelle plaque 25 qu'il positionne sur la couche de bouteilles constituée. Les opérations sont répétées jusqu'à la constitution d'une palette complète. La palette constituée est évacuée selon la flèche 60. Le bras 45 place une nouvelle palette vide au poste d'empilage 47 à partir du magasin 49 de palettes vides. L'opération est poursuivie jusqu'au groupage du nombre de bouteilles désiré. Avantageusement, le dispositif selon la présente invention comporte des moyens de vérification de la présence des bouteilles. En cas d'absence de bouteilles dans une des pinces du dispositif de préhension de la tête 23 le dispositif selon la présente invention prévient avantageusement un opérateur. En absence d'incident le dispositif peut travailler de manière autonome. Un exemple de réalisation particulièrement perfectionné le dispositif selon la présente invention comporte des moyens de vision artificiels 61 assurant la vérification de l'empilement et/ou la conformité des bouteilles palettisées par rapport à la commande traitée en cours. Le dispositif de la Figure 6 peut auusi bien fonctionner de manière continue qu'être incorporée dans un ilot flexible de palettisation tel que décrit dans la Demande de Brevet déposée par la Demanderesse le 7 Septembre 1995 sous le N" FR 9510469. Un ilot flexible de palettisation permet de constituer des palettes incomplètes. Sur la Figure 7, on peut voir le réglage de l'entraxe E d'une tête 23. Ce réglage peut être manuel ou peut être réalisé automatiquement par des actionneurs, par exemple des moteurs 41 sous la supervision de l'unité centrale 59. Comme on peut le voir sur la Figure 8, la tête 23 est avantageusement munie des bras 63 basculant selon la flèche 65 autour d'axes horizontaux 67. Chaque bras 63 est terminée par une griffe 69 susceptible de pénétrer dans les entrées 71 d'une palette 73 en vue de son retransfert d'un magasin de palettes vides 49 vers le poste de palettisation 47. Comme on peut le voir sur la Figure 9, la tête 23 est avantageusement munie de ventouses 75 escamotables montées sur des verrins 77. Les ventouses 75 permettent avantageusement le transfert de plaques 25 à partir du magasin 51 de plaques vides vers le poste de palettisation 47. II est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à l'emploi d'un dispositif 57 de basculement de bouteilles. Par exemple, sur la Figure 10 et 11, on peut voir une tête 23' comportant une fixation 79 avantageusement selon deux degrés de liberté. Ainsi, cette tête peut dans un premier temps assurer la préhension d'une première rangée de bouteilles verticales, puis, après un basculement selon la flèche 81 autour d'un axe horizontal, la préhension d'une seconde rangée de bouteilles disposées en quinconce par rapport à la première rangée de bouteilles. Après la saisie des deux rangées de bouteilles disposées en quinconce, la tête 23' est basculée autour d'un second axe horizontal, orthogonal au premier axe, selon la flèche 83 sur 90" de manière à placer les bouteilles en position horizontale avant de les disposer, comme illustré sur la Figure 1 1 sur leur support de dépose. Sur la Figure 12, on peut voir un dispositif de la présente invention équipé de la tête 23' des Figures 10 et 11. Le dispositif de la Figure 12 est dépourvu du dispositif de basculement 57. II est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à l'empilage de couches de bouteilles couchées mais peut également effectuer un désempilage (dépalettisation) avec leur transfert en position verticale sur les convoyeurs 53. La Figure 13 correspond à l'appareil de la Figure 6 assurant le désempilage d'une palette. La charge palettisée est positionnée au poste 47. Un dispositif d'acquisition des données, avantageusement sans contact, assure l'identification du support de réception des bouteilles, notamment de l'entraxe E et de la distance D entre les fonds des bouteilles, du nombre de bouteilles par support et de la disposition des bouteilles et du support. Cette information est transmise à l'unité centrale 59 qui assure les réglages des entraxes El et E2, ainsi que les distances D1 et D2. Le bras 45 assure le transfert des plaques vides vers le magasin 51, puis transfère les bouteilles couchées vers le dispositif de basculement 57 qui assure leur mise à la verticale. Lorsqu'iun support est vide, il est transféré par la tête 23 du bras 45 au magasin 51. Une palette vide est avantageusement évacuée par la tête 23 du bras 45 au magasin 49 de palettes vides. Les bouteilles sont évacuées par le convoyeur 53. Sur la Figure 14, on peut voir le dispositif de la Figure 12 (dépourvu des moyens de basculement et comportant une tête des Figures 10 et 11) assurant le dépilage d'une palette de bouteilles couchées. Le transfert en position verticale est assuré par la tête 23'. II est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre de plaques alvéolées 25, mais s'applique à tous supports de bouteilles en position couchée y compris aux caisses carton. De même, la présente invention n'est pas limité à la consitution de charges palettisées mais s'applique également à la consitution et au désassemblage de charges sans palettes. II est bien entendu que les moyens de vision artificielle 61 peuvent être remplacés, sans sortir du cadre de la présente invention, par d'autres moyens d'acquisition, avantageusement sans contact, comme par exemple des radars, des dispositifs à ultra-sons, des dispositifs à balayage laser ou autres. La présente invention s'applique principalement à l'industrie du verre, à l'industrie alimentaire et notamment au conditionnement de bouteilles de vin, notamment de champagne. REVENDICATIONS 1. Préhenseur pour bouteilles caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens (11) d'application et/ou de saisie, adaptés à la forme d'une première extrêmité d'une bouteille à saisisr, des deuxièmes moyens d'application et/ou de saisie adaptés à la forme d'une seconde extrêmité de la bouteille (1) à saisir opposée à la première extrêmité (3) de la bouteille (1) à saisir et des moyens actionneurs (15) pour appliquer, sur commande, les premiers moyens (11) d'application et/ou de saisie sur la première extrêmité (3) de la bouteille (1) à saisir, notamment sur le goulot de ladite bouteille (1) et des deuxièmes moyens (13) d'application et/ou de saisie sur la seconde extrêmité (5) notamment sur la base ou le piquet de la bouteille (1) à saisir. 2. Préhenseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'actionneur assurant l'application des premiers et deuxièmes moyens (11, 13) sur les première et seconde extrêmités (3, 5) de la bouteille (1) respectivement comporte des moyens pneumatiques (15, 16, 17) assurant la translation relative desdits premier et deuxième moyens (11,13) d'application et/ou de saisie. 3. Tête de saisie d'une pluralité de bouteilles caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux préhenseurs (7) selon l'une quelconque des revendications précédentes disposés en quinconce. 4. Dispositif de palettisation de bouteilles dans une position couchée horizontale ou sensiblement horizontale, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un préhenseur selon l'une quelconque des renvendications 1 ou 2, ou au moins une tête selon la rendication 3. 5. Dispositif de palettisation selon la rendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un robot (43) comportant un bras (45) à plusieurs degrés de liberté, muni de la tête (23) et/ou d'un préhenseur (7). 6. Dispositif de palettisation selon la rendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de vision artificielle permettant d'identifier la position des bouteilles et/ou du support de dépose. 7. Dispositif selon la revendication 4, 5, ou 6, caractérisé en ce qu'il assure, en outre sur commande, la dépalettisation d'une charge palettisée comportant des bouteilles couchées en condition horizontale ou sensiblement horizontale. 8. Procédédé d'empilement des couches de bouteilles en condition couchée horizontale ou sensiblement horizontale, caractérise en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - amener les bouteilles en position verticale; - basculer bouteilles en position horizontale ou sensiblement horizontale; - saisir une ou plusieurs bouteilles et les transférer sur un support de réception de bouteilles. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérise en ce que entre la saisie des bouteilles et la dépose des bouteilles sur leur support de dépose, on assure une variation de l'entraxe (E) des bouteilles et/ou de la distance (D) entre rangées de bouteilles de manière à adapter la disposition des bouteilles à celle prévue sur le support de dépose. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le basculement des bouteilles est effectué par un dispositif de basculement antérieurement à la saisie des bouteilles.