Brevet FR2937626A1 — publié le 20100430

Dispositif automatisé de dépilage et de manipulation de cônes empilés et procédé associé La présente invention se rapporte à un dispositif de dépilage et de manipulation de cônes empilés ainsi qu'au procédé mettant en oeuvre ce dispositif. Le domaine technique de l'invention est, d'une façon générale, celui de l'emballage de produits. Plus particulièrement, l'invention concerne des machines de dépose automatique de cônes préformés et pré-empilés. Le dispositif selon l'invention est apte à manipuler et enfiler les cônes, généralement réalisés en carton, autour de protubérances de récipients, typiquement des goulots de bouteilles. Dans l'état de la technique, on connaît une machine de dépilage selon laquelle les cônes, disposés verticalement, sont lâchés un par un au-dessus des goulots. La cadence maximale d'une telle machine est faible, ce qui ne correspond pas aux besoins de l'industrie. Un premier problème technique que pose cette machine est que les cônes ne descendent pas automatiquement au plus bas du goulot ; une intervention manuelle d'un opérateur est donc nécessaire. Un deuxième problème est la hauteur dont on a besoin au-dessus de la machine pour empiler une quantité importante de cônes et ainsi éviter de recharger trop souvent. Or, même lorsqu'on dispose d'un local à plafond haut, il est fastidieux d'alimenter la machine verticalement. Il n'existe pas à ce jour de machine capable de dépiler des cônes préformés et de les glisser et autour de goulots de bouteilles, avec un accompagnement du cône jusqu'à une mise en butée, et ce avec une cadence d'environ 12 000 bouteilles/heure. Dans l'invention, on a eu l'idée de manipuler chaque cône au moyen d'un dépileur afin de l'accompagner le plus bas possible autour des protubérances. Le dispositif selon l'invention comporte, dans un exemple préféré de réalisation, plusieurs bras articulés, par exemple quatre, pour atteindre des cadences en adéquation avec les autres machines de conditionnement de l'industrie. Selon l'invention, on accumule les cônes sur un tapis roulant qui 35 alimente un débiteur de cônes muni de mâchoires. Chaque bras du dépileur comporte un poignet articulé muni d'une ventouse pour attraper les cônes et les manipuler. La dépose des cônes un par un autour des goulots de bouteilles est synchronisée avec un mouvement continu de translation appliqué aux bouteilles pour qu'elles défilent à proximité du dépileur. L'invention a donc pour objet un dispositif automatisé comportant - un dépileur de cônes empilés dans une pile, une base inférieure et une base supérieure des cônes étant ouvertes pour qu'ils soient disposés autour de protubérances de récipients, typiquement des goulots de bouteilles, et - un convoyeur pour que les récipients défilent à proximité du dépileur, le convoyeur et le dépileur étant de préférence réglables en altitude l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce que le dépileur comporte - un bras articulé par rapport à un cadre mobile, - le bras étant muni d'un poignet lui-même muni d'un capteur de cônes pour saisir un cône de la pile, et - le poignet étant mobile par rapport au bras selon un premier arbre, - le bras étant mobile par rapport au cadre selon un deuxième arbre, - le premier et le deuxième arbre étant de préférence sensiblement orthogonaux, - le poignet étant apte à manipuler les cônes un par un et à les enfiler autour des protubérances jusqu'à ce que leur base inférieure soit en butée contre un corps du récipient. L'invention concerne également un procédé automatisé de dépilage et de manipulation de cônes empilés dans une pile, une base inférieure et une base supérieure des cônes étant ouvertes pour qu'ils soient disposés autour de protubérances de récipients, typiquement des goulots de bouteilles, dans lequel - on fait défiler les récipients au moyen d'un convoyeur, à proximité d'un dépileur de cônes, le convoyeur et le dépileur étant de préférence réglables en altitude l'un par rapport à l'autre, - on manipule les cônes un par un au moyen d'un capteur disposé sur un poignet lui-même étant ménagé sur un bras articulé par rapport à un cadre mobile, - on enfile les cônes autour des protubérances jusqu'à ce que leur base inférieure soie en butée contre un corps du récipient. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - figure 1 : une représentation schématique d'une vue d'ensemble d'un dispositif selon l'invention dans une première position, - figure 2A : une représentation schématique d'une vue de face d'un premier bras du dispositif selon l'invention dans la première position, - figure 2B : une représentation schématique d'une vue de profil du premier bras du dispositif selon l'invention dans la première position, - figure 3A : une représentation schématique d'une vue de face d'un deuxième bras du dispositif selon l'invention dans la première position, - figure 3B : une représentation schématique d'une vue de profil d'un deuxième bras du dispositif selon l'invention dans la première position, - figure 4 : une représentation schématique d'une vue partiellement en coupe du dispositif selon l'invention dans une deuxième position. La figure 1 représente de façon schématique une vue d'ensemble d'un dispositif automatisé 1 de dépilage et de manipulation de cônes empilés 3, le dispositif 1 étant dans une première position. Cette première position correspond au moment où un cône 3 est dépilé. Le dispositif 1 comporte un dépileur 2 de cônes 3 empilés dans une pile 4, une base inférieure et une base supérieure des cônes 3 étant ouvertes pour qu'ils soient disposés autour de protubérances de récipients, typiquement des goulots 5 de bouteilles 6. Dans une variante, les récipients sont des boîtes. Le dispositif 1 comporte également un convoyeur 7 pour que les bouteilles 6 défilent à proximité du dépileur 2, le convoyeur 7 et le dépileur 2 étant de préférence réglables en altitude l'un par rapport à l'autre. De part ce réglage, on adapte la distance séparant le dépileur 2 du convoyeur 7 en fonction de la hauteur des bouteilles 6 et ou des goulots 5 des bouteilles. Dans un exemple, le convoyeur 7 se présente sous la forme d'un tapis roulant 33 longé par deux guides parallèles 34. Dans un exemple préféré, le dépileur 1 comporte quatre bras 8A, 8B, 8C et 8D articulés par rapport à un cadre mobile 9. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet d'atteindre une cadence de disposition des cônes 3 allant jusqu'à 1200 cônes par heure. Dans un exemple, le cadre 9 se présente sous la forme d'un carré dont les angles sont biseautés. Typiquement, le cadre 9 présente une épaisseur de quelques centimètres. Dans un exemple préféré, les bouteilles 6 défilent horizontalement sur le convoyeur 7. Toute autre direction de défilement est cependant envisageable, à condition d'adapter l'orientation du dépileur 2. Chaque bras 8A, 8B, 8C et 8D est muni d'un poignet 10A, 10B, 10C et 10D. Chaque poignet 10A, 10B, 10C et 10D est lui-même muni d'un capteur 11A, 11B, 11C et 11D de cônes 3 pour saisir un cône 3 de la pile 4. Les poignets 10A, 10B, 10C et 10D sont mobiles par rapport aux bras 8A, 8B, 8C et 8D selon quatre premiers arbres 12A, 12B, 12C et 12D. Les bras 8A, 8B, 8C et 8D sont mobiles par rapport au cadre 9 selon quatre deuxièmes arbres 13A, 13B, 13C et 13D. Les premiers 12A, 12B, 12C et 12D et deuxièmes 13A, 13B, 13C et 13D arbres sont de préférence sensiblement orthogonaux. Les poignets 10A, 10B, 10C et 10D sont aptes à manipuler les cônes 3 un par un et à les enfiler autour des goulots 5 jusqu'à ce que leur base inférieure soit en butée contre un corps 14 de la bouteille 6. Les bras 8A, 8B, 8C et 8D comportent et sont solidaires en rotation de plaques 15A, 15B, 15C et 15D pivotant autour des deuxièmes arbres 13A, 13B, 13C et 13D de rotation. Le cadre 9 tourne par rapport au convoyeur 7 selon un troisième arbres 16. Le sens de rotation du cadre 9 est le même que celui du tapis roulant 33. Les deuxièmes 13A, 13B, 13C et 13D et le troisième 16 arbres sont de préférence parallèles entre eux. Le dispositif 1 comporte une came 17 en galette, fixe par rapport au convoyeur 7, munie d'une déformation de sa périphérie 18. La came 17 en galette a une forme globale arrondie et tronconique avec un arbre 29 de cône parallèle aux deuxièmes 13A, 13B, 13C et 13D et troisième 16 arbres. Typiquement, la déformation correspond à une augmentation de la pente d'un angle formé entre la périphérie 18 et une surface plate de la came 17. Les plaques pivotantes 15A, 15B, 15C et 15D comportent une piste, visible sur les figures 2B et 3B en appui contre la came 17 en galette pour - mobiliser les bras 8A, 8B, 8C et 8D en rotation continument par rapport au cadre 9, et - indexer la mobilisation des poignets 10A, 10B, 10C et 10D en rotation par rapport aux bras 8A, 8B, 8C et 8D selon la position de ces bras sur la périphérie 18 de la galette 17. L'arbre 29 de cône de la came 17 en galette est désaxé de quelques centimètres par rapport au troisième arbre 16 de manière à ce qu'au cours d'une rotation complète du bras autour de la came 17 en galette, les plaques pivotantes 15A, 15B, 15C et 15D s'écartent du cadre 9 au niveau de la déformation de la périphérie 18 et entraînent les poignets 10A, 10B, 10C et 10D en rotation autour des premiers 12A, 12B, 12C et 12D et deuxièmes 13A, 13B, 13C et 13D arbres. Dans un exemple, la came 17 en galette est placée entre les plaques pivotantes 15A, 15B, 15C et 15D et le cadre mobile 9. La came 17 est fixée, par exemple au moyen de trois vis 40, à un support non représenté qui repose sur le sol. La mobilisation des capteurs 11A, 11B, 11C et 11D dépend de la position des plaques pivotantes 15A, 15B, 15C et 15D par rapport à la came 17 en galette. Dans un exemple, le dépileur 2 comporte un guide 21 de cônes 3, légèrement incliné par rapport au sol, un débiteur 22 de cônes 3, en aval du guide 21 et muni de mâchoires 23 pour retenir les cônes 3, et un tapis 24 roulant sous le guide 21 pour alimenter le débiteur 22 en cônes 3. Dans un exemple, le tapis 24 roule suivant une direction légèrement inclinée par rapport au sol, le côté le plus bas du tapis 24 étant de préférence celui du débiteur 22. Selon l'invention, un procédé automatisé de dépilage et de manipulation des cônes empilés 3 dans la pile 4 comporte des étapes dans lesquelles - on fait défiler les bouteilles 6 au moyen du convoyeur 7, à proximité du dépileur 2 de cônes 3, - on manipule les cônes 3 un par un au moyen des capteurs 11A, 11B, 11 C et 11 D, - on enfile les cônes 3 autour des goulots 5 jusqu'à ce que leur base inférieure soit en butée contre le corps 14 de la bouteille 6. Les figures 2A et 2B représentent de façon schématique, respectivement, une vue de face et une vue de profil du premier bras 8A du dispositif 1 selon l'invention dans la première position. La plaque pivotante 15A est tronconique avec un arbre de cône confondu avec le deuxième arbre 13A et parallèle à l'arbre 29 de cône de la came 17 en galette. Dans un exemple, la plaque 15A présente une base circulaire. La plaque pivotante 15A est montée coulissante par rapport au cadre 9 le long du deuxième arbre 13A. Un moyen élastique, typiquement un ressort 29A, est disposé entre la plaque pivotante 15A et le bras 8A pour plaquer la plaque pivotante 15A contre la came 17 en galette. Le capteur 11A comporte un quatrième arbre 20A pour être monté mobile sur le poignet 10A. Le quatrième arbre 20A est de préférence orthogonal au premier arbre 12A. Le capteur 11A comporte une ventouse 30A, une ouverture étant ménagée au centre de la ventouse 30A. Typiquement, la ventouse 30A est réalisée en matière plastique souple. Le capteur 11A comporte, d'un côté opposé à la ventouse 30A par rapport au poignet 10A, un premier pignon tronconique 35A dont l'arbre de cône est confondu avec le quatrième arbre 20A. Le poignet 10A comporte un deuxième pignon tronconique 36A en appui contre le premier pignon tronconique 35A. L'arbre de cône du deuxième pignon 36A est confondu avec le premier arbre 12A. Le poignet 10A comporte également un pignon cylindrique 37A apte à pivoter autour du premier arbre 12A. La plaque 15A comporte une tige dentée 38A s'étendant parallèlement à l'arbre 13A. Les dents de la tige 38A sont ménagées seulement du côté du pignon cylindrique 37A. Un pignon cylindrique fou 39A est disposé en appui contre le pignon cylindrique 37A du poignet 10A d'un côté et contre les dents de la tige dentée 38A du côté opposé. Un tuyau 32A d'aspiration d'air relie l'ouverture de la ventouse 30A à un aspirateur d'air non représenté. Typiquement, le tuyau 32A traverse l'arbre 8A et le poignet 10A par les arbres 13A et 20A pour ne pas subir de mouvement de rotation durant le fonctionnement du dispositif 1. Les figure 3A et 3B représentent de façon schématique, respectivement, une vue de face et une vue de profil d'un deuxième bras 8B du dispositif selon l'invention dans la première position. Lorsque la plaque 15B se rapproche du bras 8B, la tige dentée 38B coulisse à travers le bras 8B, entraîne le pignon fou 39B en rotation. Le pignon fou 39B engrène le pignon cylindrique 37B et entraîne le poignet 10B en rotation. Ainsi, le deuxième pignon tronconique 36B du poignet 10B engrène le premier pignon tronconique 35B du capteur 11A. C'est la combinaison et l'interaction de la tige 38B et des pignons 35B, 36B, 37B et 39B de ce système d'engrenage selon l'invention qui permet de manipuler le cône 3 suivant un mouvement adéquate. La figure 4 représente de façon schématique une vue partiellement en coupe du dispositif 1 dans une deuxième position. Cette deuxième position correspond au moment où le capteur 11B est le plus bas autour du goulot 5, en butée contre le corps 14 de la bouteille 6, i.e. au moment où l'aspiration appliquée sur le cône 3 est interrompue. Dans un exemple, le dépileur 2 comporte un pignon 25 d'entrainement fixe par rapport au convoyeur 7. Le cadre 9 comporte des pignons fous 26A, 26B, 26C et 26D emmenés en rotation par la rotation du cadre 9 autour du pignon 25 d'entraînement. Chaque deuxième arbre 13A, 13B, 13C et 13D de bras 8A, 8B, 8C et 8D est muni de pignons satellites 27A, 27B, 27C et 27D engrenés sur les pignons fous 26A, 26B, 26C et 26D. La figure 4 montre aussi, en pointillés, différents positions intermédiaires adoptées par les pignons satellites 27A, 27B, 27C et 27D au cours d'un cycle de rotation du cadre 9 autour de la came 17 en galette. Ainsi, lorsque le cadre mobile 9 tourne autour du troisième arbre 16 dans le sens antihoraire, les pignons fous 26A, 26B, 26C et 26D pivotent dans le même sens que lui, mais les pignons satellites 27A, 27B, 27C et 27D pivotent dans le sens contraire, i.e. horaire. Les flèches représentées sur cette figure indiquent le sens de rotation des éléments pivotants. Une courbe 42 correspond à une trajectoire suivie par un point particulier 44 d'un pignon satellite 27 au cours du cycle de rotation d'un bras 8 autour de la came 17 en galette. Une courbe 43 correspond à une trajectoire décrite par la ventouse 30 au cours de ce même cycle. C'est la combinaison et l'interaction des pignons 25, 26 et 27 de ce système d'engrenage selon l'invention qui permet de manipuler le cône 3 suivant un mouvement adéquate pour assurer une cadence très élevée. Les bouteilles 6 sont espacées régulièrement au moyen d'une roue 41 présentant une périphérie dentée selon un gabarit desdites bouteilles. Dans une variante, chaque bras, chaque poignet, et chaque capteur comporte un petit moteur électrique pour réaliser les mouvements de rotation déjà décrits. Dans cet exemple, les moteurs sont pilotés électroniquement par un processeur mettant en oeuvre un ou plusieurs programmes de manipulation. REVENDICATIONS1 - Dispositif automatisé (1) comportant - un dépileur (2) de cônes empilés (3) dans une pile (4), une base inférieure et une base supérieure des cônes étant ouvertes pour qu'ils soient disposés autour de protubérances de récipients, typiquement des goulots (5) de bouteilles (6), et - un convoyeur (7) pour que les récipients défilent à proximité du dépileur, le convoyeur et le dépileur étant de préférence réglables en altitude l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce que le dépileur comporte - un bras articulé (8A ; 8B ; 8C ; 8D) par rapport à un cadre mobile (9), - le bras étant muni d'un poignet (10A ; 10B ; 10C ; 10D) lui-même muni d'un capteur (11A ; 11B ; 11C ; 11 D) de cônes pour saisir un cône de la pile, et - le poignet étant mobile par rapport au bras selon un premier arbre (12A ; 12B ; 12C ; 12D), - le bras étant mobile par rapport au cadre selon un deuxième arbre (13A ; 13B ; 13C ; 13D), - le premier et le deuxième arbre étant de préférence sensiblement orthogonaux, - le poignet étant apte à manipuler les cônes un par un et à les enfiler autour des protubérances jusqu'à ce que leur base inférieure soit en butée contre un corps (14) du récipient. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le bras comporte et est solidaire en rotation d'une plaque pivotante (15A ; 15B ; 15C ; 15D) autour du deuxième arbre de rotation, - le cadre tournant par rapport au convoyeur selon un troisième arbre (16), - le deuxième et le troisième arbre étant parallèles entre eux. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte - une came (17) en galette, fixe par rapport au convoyeur, munie d'une déformation de sa périphérie (18), - la plaque pivotante comportant une piste (28) en appui contre la 35 came en galette pour- mobiliser le bras en rotation continument par rapport au cadre, et - indexer la mobilisation du poignet en rotation par rapport au bras selon la position du bras autour de la galette. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que - la came en galette a une forme globale arrondie et tronconique avec un arbre (45) de cône parallèle aux deuxième et troisième arbres, - la plaque pivotante est tronconique avec un arbre de cône parallèle à l'arbre de cône de la came en galette, - l'arbre de cône de la came en galette est désaxé par rapport au troisième arbre. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la came en galette est placée entre la plaque pivotante et le cadre mobile. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la plaque pivotante est montée coulissante par rapport au cadre le long du deuxième arbre, un ressort (29A ; 29B) étant disposé entre la plaque pivotante et le bras pour plaquer la plaque pivotante contre la came en galette. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que - le capteur comporte un quatrième arbre (20) pour être monté mobile sur le poignet, - le quatrième arbre étant orthogonal au premier arbre, - la mobilisation du capteur dépendant de la position de la plaque pivotante par rapport à la came en galette. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que - le capteur comporte une ventouse (30A ; 30B), une ouverture étant 30 ménagée au centre de la ventouse, et - un tuyau d'aspiration d'air reliant l'ouverture de la ventouse à un aspirateur d'air. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dépileur comporte 35 - un guide (21) de cônes, légèrement incliné par rapport au sol,- un débiteur (22) de cônes, en aval du guide et muni de mâchoires (23) pour retenir les cônes, et - un tapis (24) roulant sous le guide pour alimenter le débiteur en cônes. 10 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dépileur comporte - plusieurs, de préférence quatre, bras. 11 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte - un pignon (25) d'entrainement fixe par rapport au convoyeur, - le cadre comportant des pignons fous (26A ; 26B ; 26C ; 26D) emmenés en rotation par la rotation du cadre autour du pignon d'entrainement, - chaque deuxième arbre de bras étant muni d'un pignon satellite 15 (27A ; 27B ; 27C ; 27D) engrené sur un pignon fou. 12 - Procédé automatisé de dépilage et de manipulation de cônes empilés (3) dans une pile (4), une base inférieure et une base supérieure des cônes étant ouvertes pour qu'ils soient disposés autour de protubérances de récipients, typiquement des goulots (5) de bouteilles (6), dans lequel 20 - on fait défiler les récipients au moyen d'un convoyeur (7), à proximité d'un dépileur (2) de cônes, le convoyeur et le dépileur étant de préférence réglables en altitude l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce que - on manipule les cônes un par un au moyen d'un capteur (11A ; 11B ; 25 11C ; 11D) disposé sur un poignet (10A ; 10B ; 10C ; 10D) lui-même étant ménagé sur un bras (8A ; 8B ; 8C ; 8D) articulé par rapport à un cadre mobile (9), - on enfile les cônes autour des protubérances jusqu'à ce que leur base inférieure soit en butée contre un corps (14) du récipient. 30