Brevet FR2921578A1 — publié le 20090403

La présente invention concerne les installations de palettisation et, plus particulièrement, un perfectionnement au robot manipulateur qui s'empare des produits amenés par un dispositif convoyeur, pour les ranger sur une palette. Ce genre d'installation de palettisation, ou palettiseur, comprend une structure qui fait office de châssis pour porter le robot manipulateur, lequel robot, du type trois ou quatre axes, est constitué -d'un pont qui se déplace sur des rails disposés à la partie supérieure dudit châssis, - d'un mât vertical qui est porté et guidé par ledit pont et, à l'extrémité dudit mât, - d'une tête de préhension munie d'un équipement approprié pour saisir les produits à palettiser. La tête de préhension peut être pivotante, munie du quatrième axe, et être équipée de ventouses pour s'emparer des produits sur le convoyeur d'amenée et les ranger ensuite, avec la bonne orientation, sur la palette. Ce type d'installation est soumis à de multiples contraintes: des contraintes liées à la nature des produits: poids, encombrement; liées aux cadences et parfois à l'implantation du matériel qui doit pouvoir se loger dans des bâtiments existants dont la hauteur sous plafond est parfois très faible. La présente invention propose un palettiseur équipé d'un robot manipulateur qui permet de répondre à toutes les contraintes classiques attachées à ce type de matériel. Elle propose en particulier un robot manipulateur qui confère au palettiseur la capacité de concilier de multiples qualités sur plusieurs plans comme, notamment: - sur le plan de la compacité pour permettre l'intégration du palettiseur dans tous types de bâtiments, - sur le plan de l'environnement avec une diminution des nuisances sonores et, - sur le plan de la sécurité du fonctionnement avec, en particulier, un contrôle des mouvements de la tête de préhension, offrant une sécurité anti-chutes. Le robot manipulateur selon l'invention, du type trois ou quatre axes, pour un palettiseur, comprend un pont guidé transversalement sur des poutres situées à la partie supérieure du châssis dudit palettiseur et un mât vertical télescopique, lequel mât est constitué, d'une part, d'un socle fixe verticalement qui permet de limiter l'encombrement en hauteur dudit palettiseur, lequel socle est porté et guidé longitudinalement sur ledit pont, et, d'autre part, de plusieurs tronçons dont les mouvements sont synchronisés et contrôlés en vitesse et en accélération, lesquels mouvements se décomposent en un mouvement d'extension qui est gravitaire et en un mouvement de rétraction qui est 1 motorisé, chaque tronçon étant motorisé individuellement et le dernier tronçon porte la tête de préhension des produits. Selon une autre disposition de l'invention, les différents tronçons constituant la partie télescopique du mât sont manoeuvrés au moyen d'organes de transmission de puissance qui sont constitués de plusieurs courroies et/ou chaînes de transmission interposées entre lesdits tronçons et des roues installées sur un même arbre moteur, lesquelles roues ont un diamètre qui est adapté à la course du tronçon auquel elles sont attachées. Toujours selon l'invention, le mât comporte un ou plusieurs tronçons intermédiaires qui sont disposés entre le socle dudit mât et le dernier tronçon qui porte la tête de préhension, et chaque tronçon intermédiaire est manoeuvré au moyen d'une courroie dentée qui est associée à une roue dentée, laquelle courroie est directement enroulée et stockée sur ladite roue dentée et elle se déroule et s'enroule au fur et à mesure des besoins. Selon une autre disposition de l'invention, le dernier tronçon qui porte la tête de préhension, est manoeuvré au moyen d'une chaîne, du type chaîne de transmission, par l'intermédiaire d'une roue dentée d'engrènement. Toujours selon l'invention, la chaîne de manoeuvre du dernier tronçon s'étend de part et d'autre de sa roue dentée d'engrènement entre la partie supérieure dudit dernier tronçon et un magasin qui accueille et stocke le brin libre de ladite chaîne, lequel magasin se présente sous la forme d'un bloc muni d'une rainure curviligne en forme de colimaçon dans laquelle se loge ledit brin libre, et ledit bloc, réalisé en matériau thermoplastique, enveloppe partiellement la partie supérieure de ladite roue dentée, faisant office de guide sur environ une moitié de sa périphérie. Toujours selon l'invention, le dernier tronçon du mât est associé à deux chaînes de transmission coopérant chacune avec une roue dentée, lesquelles roues sont placées côte à côte sur l'arbre moteur. L'une des chaînes fait office de chaîne principale pour assurer l'entraînement normal de ce dernier tronçon; l'autre chaîne est simplement maintenue en tension et fait office d'organe de retenue et de sécurité en cas de rupture de ladite chaîne principale. Selon une autre disposition de l'invention, les deux chaînes de manoeuvre du dernier tronçon sont guidées dans le même magasin, en forme de bloc, sur l'une et 2 l'autre face dudit bloc qui comporte, à cet effet, deux rainures taillées dans ledit bloc sous la forme d'un chemin curviligne en colimaçon. Toujours selon l'invention, le robot comporte, associé à l'une des roues dentées, un dispositif de sécurité comprenant un verrou qui est manoeuvré au moyen d'un vérin mécanique, alimenté en air sous pression pour maintenir ledit crochet en position inactive et fonctionnant avec un ressort pour mettre ce même crochet en position active, en cas de besoin, lors d'une intervention sur la machine par un opérateur. Mais l'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre indicatif, et dans lesquels: - la figure 1 est une élévation schématique d'une installation de palettisation qui comporte un robot selon l'invention dont le mât est représenté dans deux positions: d'une part, il est représenté avec des traits forts en position rétractée et, d'autre part, il est représenté avec des traits mixtes fins en position d'extension totale, - la figure 2 est une coupe schématique horizontale agrandie, selon 2-2, du mât qui apparaît en traits forts sur la figure 1, - la figure :3 est une vue partielle schématique agrandie en coupe verticale, selon 3-3, du mât qui apparaît en traits forts sur la figure 1, - la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe verticale, selon 4-4, de la figure 3, - la figure 5 est une section agrandie, selon 5-5 de la figure 4, montrant le magasin, en forme de bloc, qui assure le guidage des brins libres des deux chaînes de transmission associées au dernier tronçon du mât, - la figure 6 est une vue schématique plus détaillée du système de sécurité permettant le verrouillage des roues dentées et crantées qui manoeuvrent les tronçons. L'installation de palettisation représentée figure 1 comprend une structure de forme parallélépipédique qui constitue le châssis (1) de ce que l'on nomme plus simplement un palettiseur. Ce châssis (1) forme une sorte de portique qui est aménagé pour accueillir un robot (2) de manipulation du type trois ou quatre axes, lequel robot (2) prend en charge 3 des produits (3) qui sont amenés par un convoyeur (4) et il les range sur une palette (5) qui est positionnée dans un référentiel (6) de l'installation. Le robot (2) est constitué - d'un pont (8) roulant qui se déplace sous l'effet de moyens moteurs appropriés, sur les poutres (9) supérieures du châssis (1), guidé au moyen de glissières (10) et - d'un mât (11) vertical qui est porté et guidé par ledit pont (8) pour se déplacer sous l'effet de moyens appropriés, du genre courroie (12) motorisée. Le pont (8) se déplace dans un sens qui est transversal par rapport au sens d'arrivée des produits (3); le mât (11) se déplace longitudinalement, dans un sens parallèle à celui de l'arrivée desdits produits. Le mât (11) comporte la tête (13) qui est aménagée pour permettre la préhension des produits (3) et cette tête peut être pivotante, autour d'un axe vertical, pour ordonner lesdits produits selon le sens adapté à leur position de rangement sur la palette (5), ledit axe constituant le quatrième axe du robot (2). La tête (13) est, par exemple, munie d'un équipement de préhension qui est constitué de plusieurs ventouses (14) fonctionnant par dépression. Les mouvements de la tête (13) dans le sens transversal et dans le sens longitudinal découlent respectivement des mouvements du pont (8) par rapport au châssis (1) et du mât (11) par rapport audit pont (8). Le mouvement vertical de la tête (13) est assuré par le mât (11) qui, dans le cadre de l'invention, est du type télescopique. Ce mât (1l) est en effet constitué - d'un socle (20), dont la position, dans le sens vertical, est fixe, et, comme représentés en traits mixtes fins sur la figure 1, - de plusieurs tronçons (21 à 23) qui s'étendent vers le bas, sous ledit socle. Le socle (20) déborde légèrement en saillie au-dessus du châssis (1) et c'est lui, compte-tenu du fait qu'il est immobile verticalement, qui établit l'encombrement maximum, en hauteur, de l'installation, lequel encombrement est pratiquement limité à la hauteur du châssis (1); il permet une implantation facile du palettiseur dans des bâtiments existants. Ce socle (20) est guidé longitudinalement sur le pont (8) au moyen de glissières (24). Selon le mode de réalisation détaillé sur les dessins, le mât télescopique (11) est constitué du socle (20) sur lequel est guidé un premier tronçon (21); ce tronçon (21) 4 assure le guidage d'un second tronçon (22) et ce tronçon (22) assure le guidage du dernier tronçon (23) qui porte la tête (13) de préhension des produits (3) dont il était question auparavant. Les tronçons (21) et (22) font la jonction entre le socle (20) et le dernier tronçon (23); l'ensemble permet de disposer d'une course verticale intéressante pour la tête (13) de préhension. Tous ces tronçons (21 à 23) se déplacent verticalement, sous le socle (20), dans l'enceinte du palettiseur; ils se déplacent de haut en bas par simple gravité mais avec un mouvement contrôlé et le déplacement inverse de bas en haut est provoqué par des moyens moteurs. Ces différents mouvements de montée-descente de chaque tronçon sont synchronisés et ils sont contrôlés en vitesse et en accélération par moteur, comme détaillé plus loin. La figure 2 montre, schématiquement et en coupe horizontale, les différents éléments constituant le mât (11). En partant du socle (20), on trouve successivement: - le premier tronçon (21) intermédiaire, qui est guidé verticalement par rapport audit socle au moyen d'un jeu de glissières (25) disposées dans un plan vertical orienté longitudinalement, - le second tronçon (22) intermédiaire qui est guidé de la même façon au moyen d'un jeu de glissières (26) disposées dans le même plan vertical, - le dernier tronçon (23) qui est également guidé par un jeu de glissières (27) disposées dans ledit plan vertical. Ces différents tronçons (21 à 23) sont mobiles verticalement tous ensemble et leurs mouvements sont synchronisés par des moyens détaillés ci-après. En fait, contrairement à ce qui se pratique, les tronçons ne s'entraînent pas les uns les autres au moyen de butées de fin de course. Les mouvements synchronisés des tronçons (21 à 23) permettent de bénéficier d'un déplacement de la tête (13) sans chocs et sans à-coups, ce qui supprime également les nuisances sonores. Chaque tronçon (21 à 23) est relié à un organe moteur (29) qui est commun pour l'ensemble desdits tronçons et cette liaison s'effectue par l'intermédiaire d'organes de transmission de puissance qui sont constitués de roues portées par l'arbre (30) dudit moteur (29) et par des organes de transmission du genre chaînes et courroies, comme représentées figure 3. 5 Sur cette figure 3, on retrouve le socle (20) qui est porté et guidé par le pont (8) au moyen des glissières (24) et ce socle (20) est traversé par l'arbre (30) de l'organe moteur (29). Cet arbre (30) est disposé transversalement par rapport au pont (8) et il comporte plusieurs roues: - une première roue (31) qui est reliée au premier tronçon (21) intermédiaire par une courroie (41), - une deuxième roue (32) qui est reliée au deuxième tronçon (22) intermédiaire par une courroie (42) également, - une troisième et une quatrième roue (33), (33') respectivement, qui sont reliées au dernier tronçon (23) par des chaînes de transmission (43) et (43') respectivement. Les diamètres des différentes roues (31 à 33 et 33') sont adaptés à la course verticale de leurs tronçons respectifs. En gros, le diamètre des roues (33, 33') est de l'ordre de trois fois celui de la première roue (31) et celui de la deuxième roue (32) de l'ordre de deux fois celui de ladite première roue (31). Les courroies (41) et (42) sont des courroies dentées dont les extrémités sont ancrées, d'une part, sur les roues (31) et (32) et, d'autre part, sur les tronçons (21) et (22) respectivement; elles sont stockées sur leur roue respective, c'est-à-dire qu'elles s'enroulent, ou se déroulent, sur la roue en question selon le mouvement desdits tronçons. Ces courroies (41) et (42) sont ancrées au niveau des tronçons (21) et (22) au moyen de pattes (51), (52) respectivement, lesquelles pattes de fixation sont disposées légèrement en déport, décalées les unes par rapport aux autres, comme représentées figure 2. Les roues (33) et (33') sont des roues dentées d'engrènement qui coopèrent avec des chaînes (43), (43') respectivement, du type chaînes de transmission. La chaîne (43) est fixée à la partie supérieure du tronçon (23) au niveau d'une patte (53), laquelle patte se situe dans un plan médian transversal qui est perpendiculaire au plan des différentes glissières (25 à 27). La roue (33) et sa chaîne (43) réalisent l'entrainement principal du dernier tronçon (23). 6 La roue (33') et sa chaîne (43') correspondante constituent un équipement de sécurité pour prévenir un risque de casse au niveau de l'autre chaîne (43). La chaîne (43') est simplement maintenue sous tension au moyen d'un organe élastique (44) comme représenté de façon plus détaillée à part; elle ne participe pas directement et en permanence à la manoeuvre du dernier tronçon (23). L'organe élastique (44) est interposé entre la partie supérieure du dernier tronçon (23) et une tige (45) munie d'une butée, laquelle tige (45) est solidaire de l'extrémité de la chaîne (43'). Des butées (54), purement mécaniques, situées à la partie supérieure de chaque tronçon mobile, établissent une limite au mouvement de ces tronçons mobiles en cas de nécessité. Les chaînes (43) et (43') s'étendent de part et d'autre de leurs roues (33) et (33') respectives, d'un côté jusqu'au tronçon (23) et de l'autre, elles sont libres et le brin correspondant est stocké dans un magasin (46). Ce magasin (46) se présente sous la forme d'un bloc réalisé en matériau thermoplastique. Il comporte, sur chaque face latérale, une rainure (47), (47'), qui accueille les brins libres des chaînes (43) et (43') respectivement, déterminant un chemin curviligne pour chacun d'eux, en forme de colimaçon. Ces rainures (47) et (47') sont taillées en creux dans le bloc constituant le magasin (46) et elles ont une forme en Té, comme représentées figure 5. Cette forme en Té permet de faire glisser chaque chaîne (43), (43'), sur ses propres rouleaux, et de la maintenir centrée sur toute la longueur des rainures (47), (47'), respectivement. De plus, la nature du matériau utilisé, un matériau thermoplastique du genre polyéthylène, favorise le glissement et évite les incidents d'engrènement à l'entrée des roues dentées (33) et (33') qui peuvent être la conséquence de phénomènes de grippage au niveau des maillons des chaînes (43), (43'). Le bloc constituant le magasin (46) est disposé perpendiculairement à l'arbre (29), entre les roues (33) et (33'). Ce magasin (46) se présente sous la forme d'un L retourné coiffant les roues (33) et (33') et il enveloppe une partie de leur périphérie. Les deux chaînes (43) et (43') sont enroulées sur la partie supérieure de la périphérie des roues (33) et (33'), respectivement; elles sont enveloppées et guidées au moyen du magasin (46). 7 A la sortie de chaque roue dentée (33) et (33'), la chaîne (43), (43') correspondante est dirigée vers l'entrée de la rainure (47), (47'), respectivement, du magasin (46) au moyen d'un guide (48). Un seul guide apparaît sur les dessins. Le guide (48) aide la chaîne correspondante à quitter la roue dentée; il accompagne et oriente le flanc externe de la chaîne (43) vers l'entrée du magasin (46) lors du relevage du tronçon (23) et il l'accompagne pour s'engrener lors du mouvement inverse. Chaque chaîne (43), (43'), suit un chemin curviligne en colimaçon qui comprend tout d'abord une boucle aménagée d'un côté du bloc, laquelle boucle est suivie d'un chemin rectiligne qui passe au-dessus de la roue (33), (33'), correspondante, avant de former, de l'autre côté dudit bloc, une grande boucle verticale dont la hauteur est de l'ordre du quart de la course du tronçon extrême. La figure 6 montre le détail d'un dispositif de sécurité qui fonctionne en cas d'urgence pour verrouiller quasi instantanément les différents tronçons du mât (11) et surtout la tête (13) de préhension des produits (3). Ce dispositif de sécurité comprend un verrou (55) qui coopère avec l'une des roues pour stopper l'arbre (30) et toutes les autres roues. Sur le mode de réalisation présenté, le verrou (55) est en forme de crochet (56) et il coopère avec des crans (57) aménagés sur la roue dentée (33), lesquels crans (57) sont en forme d'orifices régulièrement répartis sur une circonférence située sous la denture de ladite roue, comme visible figure 4. Le crochet (56) est mis en oeuvre automatiquement par un vérin (58). Ce vérin, du type mécanique, maintient le crochet (56) en position inactive lorsqu'il est soumis à l'application d'une pression pneumatique, par exemple, et il tend à se mettre automatiquement en position active en cas de manque de pression sous l'effet d'un organe élastique du genre ressort intégré. Le crochet (56) peut être mis en oeuvre par l'opérateur pour les interventions sur la machine et en cas d'incident au niveau de la tête (13) de préhension comme, par exemple, un incident d'alimentation des ventouses (14). 8 REVENDICATIONS 1 û Robot manipulateur du type trois ou quatre axes pour palettiseur, lequel robot comprend un pont (8) guidé sur des poutres (9) disposées à la partie supérieure du châssis (1) dudit palettiseur et il comporte un mât (11) vertical télescopique constitué - d'un socle (20) fixe verticalement, qui est porté et guidé sur ledit pont (8), et - de plusieurs tronçons (21 à 23) dont les mouvements sont synchronisés, lesquels mouvements sont contrôlés en vitesse et en accélération et ils se décomposent en un mouvement d'extension qui est gravitaire et en un mouvement de rétraction qui est motorisé, chaque tronçon étant motorisé individuellement et le dernier tronçon porte la tête de préhension des produits (3) à palettiser. 2 - Robot manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre (30) moteur commun pour la manoeuvre des différents tronçons (21 à 23), lequel arbre (30) moteur porte des roues (31 à 33 et 33') dont le diamètre est adapté à la course du tronçon (21 à 23 et 23') qu'elles actionnent respectivement et les organes de liaison entre lesdites roues (31 à 33 et 33') et lesdits tronçons (21 à 23 et 23') correspondants sont composés de courroie(s) et/ou chaîne(s) (41 à 43 et 43'). 3 - Robot manipulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mât (II) comporte un ou plusieurs tronçons (21, 22) intermédiaires qui sont disposés entre le socle (20) et le dernier tronçon (23) sur lequel est disposée la tête (13) de préhension, et chaque tronçon (21, 22) intermédiaire est manoeuvré au moyen d'une courroie (41, 42) crantée qui est associée à une roue (31, 32) crantée, laquelle courroie (41, 42) est directement enroulée et stockée sur ladite roue (31, 32) correspondante et se déroule, au fur et à mesure des besoins. 4 - Robot manipulateur selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte, pour manoeuvrer le dernier tronçon (23) qui porte la tête de préhension, une roue (33) dentée coopérant avec une chaîne (43) du type chaîne de transmission. 5 - Robot manipulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chaîne (43) de manoeuvre du dernier tronçon (23) s'étend de part et d'autre de sa roue (33) dentée d'engrènement, entre la partie supérieure dudit dernier tronçon (23) et un magasin (46) de stockage qui accueille son brin libre, lequel magasin (46) se présente sous la forme d'un bloc muni d'une rainure (47) qui forme un chemin curviligne en colimaçon pour accueillir et loger toute la longueur dudit brin libre. 9 6 - Robot manipulateur selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte, attachée au dernier tronçon (23), une deuxième chaîne (43') coopérant avec une roue (33') dentée, laquelle roue (33') et la roue (33) sont disposées côte à côte sur l'arbre (30) moteur, l'une des chaînes, la chaîne (43), faisant office de chaîne principale pour assurer l'entraînement normal dudit dernier tronçon (23), et l'autre chaîne, la chaîne (43') étant simplement maintenue en tension et faisant office d'organe de retenue et de sécurité en cas de rupture de ladite chaîne (43) principale. 7 - Robot manipulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un magasin (46) permettant l'accueil et le stockage des brins libres des deux chaînes (43, 43') de manoeuvre du dernier tronçon (23), lesquels brins sont logées dans des rainures (47 et 47') respectivement, lesquelles rainures sont taillées sur les faces latérales du bloc qui constitue ledit magasin (46). 8 - Robot manipulateur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le bloc constituant le magasin (46) se présente sous la forme d'un L basculé, lequel bloc fait office de guide pour les chaînes (43, 43') autour d'une portion de la périphérie de leurs roues (33, 33') respectives. 9- Robot manipulateur selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte, associé à l'une des roues dentées, la roue (33), par exemple, un dispositif de sécurité comprenant un verrou (55), lequel verrou (55) est manoeuvré au moyen d'un vérin (58) du type mécanique, alimenté en air sous pression pour maintenir ledit crochet (58) en position inactive et fonctionnant avec un ressort pour mettre ce même crochet (58) en position active, en cas de besoin, lors d'une intervention sur la machine par un opérateur. 10