Brevet FR2771376A1 — publié le 19990528

Procédé et ligne d'emballage automatique de colis parallélépipédiques Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé et une ligne d'emballage automatique de colis de forme générale parallélépipédique, en particulier de tôles ou plaques empilées. La ligne d'emballage peut être utilisée seule, ou elle peut être intégrée dans une ligne automatique de parachèvement qui remplit successivement plusieurs fonctions différentes, à savoir le débitage (éventuellement précédé d'un planage et d'autres opérations de finition), l'empilage et l'emballage. Etat de la technique Il existe des lignes automatisées de débitage permettant de découper des tôles ou plaques à la dimension souhaitée, soit à partir de bobines, soit à partir de tôles ou plaques plus grandes, et de les empiler. Une telle ligne est décrite par exemple dans l'article " Transverse cutting machine for sheet up to 15 m in length " paru dans la revue ALUMINIUM, vol. 72, 1996, pages 584 - 594. Les tôles ou plaques peuvent être en matériau métallique (par exemple acier ou aluminium) ou non-métallique (par exemple plastique). La technologie d'empilage est indépendante de celle de la découpe, mais il convient que les deux fonctions " découpe " et " empilage " se succèdent de façon coordonnée, car c'est la ligne d'empilage qui décharge la ligne de débitage. Toutefois, la présente invention peut s'appliquer en combinaison avec une ligne d'empilage seule, par exemple à la sortie d'une opération d'impression, de traitement de surface ou de déformation effectuée sur une tôle ou plaque. Dans beaucoup de cas, il importe que les produits (tôles ou plaques) empilés restent à l'abri de l'humidité pendant le transport. A titre d'exemple, certains matériaux métalliques peuvent subir des modifications de surface lors qu'ils entrent en contact non-contrôlé avec l'humidité au cours du transport ou du stockage. Ces modifications peuvent se voir directement ou être révélées après un traitement de surface; elles peuvent conduire au rejet ultérieur de la tôle. L'article " Preventing Water Stain Damage to Aluminium Coil " dans Light Metal Age, octobre 1978, page 34, expose clairement le besoin d'un emballage hermétique qui résiste au transport maritime et au stockage à l'extérieur pour certains produits en aluminiunm. Le colis de tôles doit être séparé de la palette en bois par une barrière hermétique. Ce besoin est connu pour des produits se présentant sous forme de bobines ou de plaques ou tôles. L'emballage doit répondre à d'autres critères tels que la résistance mécanique, et le poste d'emballage peut être suivi d'un poste de cerclage pour déposer et fixer des feuillards qui confèrent au colis une stabilité suffisante lors du transport. Toutefois, l'étape d'emballage hermétique se présente comme la plus difficile à automatiser, et la plus critique d'un point de vue fonctionnel. Cet emballage hermétique peut être réalisé par exemple à l'aide de films plastiques, thermorétractables ou non, ou de papier kraft plastifié. Pour la réalisation de cette opération d'emballage, la logique économique donne deux principes directeurs: - tout d'abord, il est important que la bonne marche de la ligne de débitage ne soit ni ralentie ni perturbée par la ligne d'emballage, puisque c'est la première qui crée de la valeur ajoutée. Ceci implique que le temps de cycle de la ligne d'emballage soit inférieur ou égal à celui de la ligne de débitage. - il est nécessaire que la ligne d'emballage soit entièrement automatisée, afin de minimiser le coût de main d'oeuvre, et suffisamment flexible pour s'adapter à toutes les tailles et épaisseurs de piles que la ligne de débitage et d'empilage est susceptible de produire. L'opération d'empilage des tôles peut se faire selon deux approches différentes: a) le convoyeur qui décharge la ligne de découpe peut projeter la tôle découpée sur une pile de tôles, leur position étant contrôlée par des butées. Ce système peut convenir pour des tôles de petite taille et de faible poids pour lesquelles l'état de surface n'est pas critique. b) le convoyeur qui décharge la ligne de découpe peut positionner la tôle au-dessus de la pile, puis la déposer sur la pile. Ce système convient aux tôles de grande taille et pour lesquelles l'état de surface est un paramètre critique. Dans le cas b), l'opération d'empilage des tôles fait intervenir des convoyeurs qui peuvent utiliser trois moyens différents: le transport mécanique, par exemple par roulettes; le transport à vide statique, par un système de ventouses, ou le transport dit à dépression, par exemple en utilisant un tapis à trous et une aspiration continue puissante. L'empileur par roulettes et bras basculants est le système traditionnel. Son inconvénient majeur est qu'il peut provoquer des rayures sur la surface des tôles: d'abord parce que lors de l'opération d'empilage, les tôles tombent d'une hauteur qui correspond au minimum au débattement du bras basculant; puis parce que le frottement des roulettes lui-même est susceptible, sur certaines surfaces très fragiles comme par exemple des tôles à surface brillante, de provoquer des rayures. De plus, la précision du positionnement des tôles ne suffit pas à toutes les exigences exprimées par le marché. Le transport par ventouses est également largement utilisé. Il n'entraîne normalement pas de rayures, la tôle étant posée lors de l'opération d'empilage sur la précédente. Son inconvénient majeur est qu'il n'est pas applicable à certains produits présentant une surface non suffisamment lisse, par exemple aux tôles relief décrites dans la norme NF EN 1386. Si l'on adopte ce système, il faut un poste d'empilage différent pour les tôles à relief ce qui n'est guère satisfaisant du point de vue économique. Pour les empileurs par roulettes et les empileurs à ventouses, il existe des lignes d'emballage manuelles ou semi-automatisées, alors que pour les empileurs à dépression, il n'existe pas encore de ligne d'emballage suffisamment automatisée. En effet, puisque le tapis convoyeur qui transporte la tôle "tête en bas " exerce une aspiration continue, il risque d'aspirer la feuille d'emballage de façon incontrôlée. Cette probabilité sera maximale pour le dépôt de la première tôle, et dépendra par ailleurs de la distance entre le tapis convoyeur et la feuille d'emballage, c'est-à-dire de la hauteur de la pile de tôles. L'aspiration de la feuille d'emballage risque de perturber le processus d'empilage et nécessite en règle génerale une intervention manuelle de dégagement de la feuille. Ceci va à l'encontre de l'objectif de présenter une machine largement automatisée à temps de cycle rapide, car pour que cette intervention manuelle puisse être effectuée dans des conditions de sécurité réglementaires, elle doit être précédée par l'arrêt de la ligne de débitage et sa mise hors tension. L'utilisation d'un film thermorétractable qui renferme à la fois la palette et les tôles est envisageable, mais souffre de deux inconvénients: d'une part, le film risque d'être déchiré sous la palette lors des opérations de manutention, et d'autre part, le matériau de la palette, s'il s'agit de bois, rend de l'humidité au cours du temps, ce qui empêche d'avoir un transport à l'abri de l'humidité. But de l'invention L' invention a pour but un procédé et une ligne d'emballage automatisés pour colis de forme générale parallélépipédique, notamment de tôles ou plaques empilées, pouvant en particulier être utilisés en aval d'une ligne d'empilage à dépression, mais également avec tout autre type de ligne d'empilage de tôles ou plaques, et quels que soient le matériau des tôles ou plaques (métal, bois, plastique, verre) et le matériau d'emballage (feuille de papier ou de plastique, ou complexe papier-plastique). Le procédé et la ligne d'emballage selon l'invention doivent enfin être susceptibles de s'adapter à toutes les largeurs et longueurs de plaques, aussi bien aux tôles de petite taille (par exemple de dimension 1000 mm x 2000 mm) qu'aux tôles de grande taille (par exemple de 2600 mm x 16000 mm), et à des hauteurs de piles différentes. Objet de l'invention L'invention a pour objet un procédé d'emballage automatisé sur palette de colis de forme générale parallélépipédique, en particulier de piles de tôles ou plaques, comportant les opérations successives suivantes réalisées sur un convoyeur: a) on dépose une palette sur le convoyeur et on la centre, b) on réalise un emballage inférieur de colis constitué d'une feuille ou de plusieurs feuilles collées côte à côte d'un matériau d'emballage déroulé à partir d'une ou plusieurs bobines, c) on dépose et on colle cet emballage inférieur sur la palette, d) on dépose le colis sur l'emballage inférieur, e) on réalise un emballage supérieur constitué d'une feuille ou de plusieurs feuilles collées côte à côte du matériau d'emballage déroulé à partir d'une ou plusieurs bobines, f) on dépose cet emballage supérieur sur le colis, g) on rabat les bords des emballages inférieur et supérieur sur les faces verticales du colis de manière à l'emballer complètement. L'invention a également pour objet une ligne automatisée d'emballage sur palette de colis de forme générale parallélépipédique, notamment de tôles ou plaques empilées, comportant: a) un convoyeur et ses moyens d'entraînement, b) des moyens de transfert et de centrage des palettes sur le convoyeur, c) un ou plusieurs dérouleurs de bobines de matériau d'emballage et des moyens de découpe de ces bobines en feuilles de longueur prédéterminée, d) des moyens d'enduction de colle sur les bords longitudinaux des feuilles de matériau d'emballage pour le collage côte à côte de ces feuilles, et sur la face inférieure des feuilles destinées à être collées sur la palette, e) un dispositif de transfert du colis vers le convoyeur, f) des moyens permettant de fermer l'emballage en rabattant le matériau d'emballage sur les faces verticales du colis. Le procédé et la ligne selon l'invention s'appliquent notamment à l'emballage de tôles de longueur supérieure à 8 m, voire à 12 m et même 15 mni, et de largeur supérieure à 1,8 mni, voire 2,3 met même 2,5 m. L'invention a enfin pour objet une installation automatisée de parachèvement pour tôles ou plaques, comportant: - une ligne de découpe de tôles ou plaques de longueur prédéterminée à partir de bobines, - un dispositif d'empilage par dépression des tôles et plaques, - une ligne d'emballage selon l'invention. Description de l'invention L'invention sera decrite, par étapes successives, à travers un mode de réalisation particulier. La ligne est organisée autour d'un convoyeur qui assure, à l'aide de ses moyens d'entrainement, un déplacement continu des divers éléments entrant dans le colis final à expédier. On utilise un convoyeur à chaines de préférence à un convoyeur à rouleaux, pour éviter que le matériau d'emballage ne s'engage entre les rouleaux. 1) dépose et centrage des palettes La dépose des palettes (en bois ou tout autre matériau) sur le convoyeur peut se faire à l'aide d'un pont roulant ou d'un chariot à fourches. La palette est mise en référence sur des butées escamotables. Ces butées se règlent automatiquement en position et permettent le centrage de la palette sur le convoyeur avec une précision de plus ou moins 10 mm et préferentiellement de plus ou moins 5 mm- 2) dépose et collage de l'emballage inférieur Le matériau d'emballage, par exemple du polyéthylène et du complexe kraft, se présente sous forme de bobines de diamètre maximal 400 mm avec un tambour intérieur de diamètre 75 mm Une cisaille permet de découper, à partir de chaque bobine, des feuilles de longueur prédéterminée. L'installation accepte trois bobines réglables automatiquement dans le sens latéral pour obtenir la dépose des feuilles avec un déport suffisamment régulier pour avoir un rabat de largeur optimale au moment de la fermeture du colis, et un recouvrement entre laies suffisant pour obtenir un collage correct. Le reglage de la position des bobines permet de compenser les petits défauts de position de la palette. Le chargement, le déchargement des bobines ainsi que toutes les opérations d'amorçage ou de réglage sur la machine se font par un seul opérateur. La dépose des feuilles et la rotation des bobines sont synchronisées avec l'avance du convoyeur. Dans le cas de très petits colis, la feuille déposée est assez large pour couvrir le colis avec des rabats suffisants pour sa fermeture. Mais, le plus souvent, il est nécessaire d'assembler par collage plusieurs feuilles pour obtenir un emballage inférieur de format suffisant. Pour ce faire, un dispositif d'enduction de colle, comportant un réservoir de colle et des rouleaux d'enduction, permet de déposer une couche de colle sur une bande latérale (ou sur deux bandes latérales pour la feuille du milieu quand il y en a trois) pour le collage des feuilles côte à côte. Un dispositif du même type est utilisé pour déposer, sur la face inférieure de l'emballage inférieur, la colle nécessaire au collage de cet emballage sur la palette. Le déport avant et arrière de l'emballage inférieur sur la palette est reglable. La machine possède un mouvement vertical et s'adapte automatiquement à la hauteur des palettes. L'ensemble de l'opération de pose est ainsi entièrement automatique. Le collage proprement dit des divers éléments se fait par pressage, entre rouleaux pour les bords de feuilles et d'un seul côté pour le collage sur la palette. 3. Transfert vers l'entrée de l'empileur La palette revêtue de l'emballage inférieur est transférée par convoyeur sur un châssis mobile motorisé reposant sur des rails de roulements, jusqu'à proximité de l'empileur. 4. Transfert vers la machine pose papier Les colis provenant soit de la sortie de l'empileur, soit d'autres lignes par pince à paquet et pont roulant, sont pesés et transférés sans à-coup vers la machine de pose de l'emballage supérieur à l'aide du convoyeur à chaînes. 5. Pose de l'emballage supérieur et fermeture automatique du colis par collage L'emballage supérieur est réalisé de manière identique à l'emballage inférieur, soit avec la même installation, soit avec une installation similaire. Le réglage automatique de la position des bobines se fait en fonction de la largeur et de l'épaisseur du colis pour obtenir la dépose de l'emballage supérieur avec un déport suffisamment régulier pour permettre les opérations de fermeture du colis et un recouvrement entre laies suffisant pour obtenir un collage correct. Le déport arrière et avant est reglé automatiquement en fonction de l'épaisseur du colis. La machine possède un mouvement vertical et s'adapte automatiquminent à la hauteur des palettes. Pour les piles d'épaisseur supérieure à 50 mm, l'ensemble de l'opération de pose est entièrement automatique: La machine effectue de façon automatique les opérations de rabat du bord supérieur, la pose de colle et le rabat du bord inférieur dans le sens longitudinal. Elle s'adapte automatiquement à la largeur du colis et accepte un petit défaut de positionnement par une souplesse élastique des bras de rabat et de collage en fonction de la hauteur de la palette et de l'épaisseur de la pile. 6. Tables de transfert pour pesage et cerclage des colis Les colis emballés sont ensuite transférés sur une table de transfert équipée à son extrémité d'une passerelle escamotable, composée de deux bras support, articulés sur le même arbre de liaison que la chaine du convoyeur, ces deux bras étant escamotés sous la table par des vérins pneumatiques et bridés mécaniquement en position relevée. Cela permet un accès facile pour les opérations de fermeture des têtes et pieds de colis. Les colis sont ensuite transférés sur une balance de type pont-bascule pour déterminer leur poids emballage compris, puis sur un poste de cerclage travers pour cerclage avec un feuillard sans chape avec aiguilles à chaque chevron, et enfin déchargés sur chariot ou par le pont roulant. La ligne d'emballage objet de l'invention est compatible avec la pose de protections supplémentaires. Ainsi, il est possible de déposer entre le matériau d'emballage extérieur et les tôles, ou au-dessus du matériau d'emballage, des plaques de polystyrène, de mousse ou de carton, des cornières en carton, métal ou plastique, le tout éventuellement cerclé par des feuillards en métal ou plastique. REVENDICATIONS 1. Procédé d'emballage automatisé sur palette de colis de forme générale parallélépipédique, en particulier de piles de tôles ou plaques, comportant les opérations successives suivantes réalisées sur un convoyeur: a) on dépose une palette sur le convoyeur et on la centre, b) on réalise un emballage inférieur de colis consitué d'une feuille ou de plusieurs feuilles collées côte à côte d'un matériau d'emballage déroulé à partir d'une ou plusieurs bobines, c) on dépose et on colle cet emballage inférieur sur la palette, d) on dépose le colis sur l'emballage inférieur, e) on réalise un emballage supérieur constitué d'une feuille ou de plusieurs feuilles collées côte à côte du matériau d'emballage déroulé à partir d'une ou plusieurs bobines, f) on dépose cet emballage supérieur sur le colis, g) on rabat les bords des emballages inférieur et supérieur sur les faces verticales du colis de manière à l'emballer complètement. 2. Procédé d'emballage de tôles selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tôles ont une longueur > 8m. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tôles ont une longueur >15m. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tôles ont une largeur > 1,8 m. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tôles ont une largeur > 2,5 m. 6. Ligne automatisée d'emballage sur palette de colis de forme générale parllélépipédique, notamment de tôles ou plaques empilées, comportant: a) un convoyeur et ses moyens d'entraînement, b) des moyens de transfert et de centrage des palettes sur le convoyeur, c) un ou plusieurs dérouleurs de bobines de matériau d'emballage et des moyens de découpe de ces bobines en feuilles de longueur prédéterminée, d) des moyens d'enduction de colle sur les bords longitudinaux des feuilles de matériau d'emballage pour le collage côte à côte de ces feuilles, et sur la face inférieure des feuilles destinées à être collées sur la palette, e) un dispositif de transfert du colis vers le convoyeur, f) des moyens permettant de fermer l'emballage en rabattant le matériau d'emballage sur les faces verticales du colis. 7. Ligne d'emballage de tôles selon la revendication 6, caractérisée en ce que les tôles ont une longueur > 8 m et/ou une largeur > 1,8 m. 8. Ligne d'emballage selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que les tôles ont une longueur > 15 m et/ou une largeur > 2,5 m. 9. Installation automatisée de parachèvement pour tôles ou plaques, comportant: - une ligne de découpe de tôles ou plaques de longueur prédéterminée à partir de bobines, - un dispositif d'empilage par dépression des tôles et plaques, - une ligne d'emballage selon la revendication 6.