Brevet FR2937308A1 — publié le 20100423

DISPOSITIF DE PREHENSION ET DE MANUTENTION D'OBJETS La présente invention concerne un dispositif de préhension d'objets tels que des bouteilles adapté à déposer les objets selon une orientation inclinée par rapport à une orientation de départ et un système de préhension et de manutention d'objets comprenant un tel dispositif de préhension. Le dispositif de l'invention est particulièrement adapté à prendre des bouteilles verticales sur un convoyeur et à les déposer horizontalement dans une caisse ou un carton. La mise en carton ou en caisses de bouteilles est une opération fastidieuse lorsqu'elle est réalisée manuellement. En outre dans le cas de cartons où les bouteilles sont reçues en rangées tête bêche cette opération de mise en caisses ou de mise en cartons nécessite de tourner les bouteilles d'une rangée par rapport à une rangée précédente ce qui n'est pas une opération aisée à mécaniser. En outre la préhension d'objets tels que des bouteilles par un bras 15 manipulateur pour les incliner n'est pas simple. Le dispositif de la présente invention résout en premier lieu le problème d'une prise d'objets tels que des bouteilles par un bras manipulateur et leur déplacement d'une première position angulaire donnée, notamment verticale, vers une seconde position angulaire différente de la première, notamment horizontale. 20 Pour ce faire le dispositif de préhension d'objets de la présente invention comporte au moins un bras préhenseur manoeuvrable pourvu d'une pince munie d'un moyen déformable de serrage d'une partie des objets adapté à tenir les objets selon une pluralité d'orientations différentes par rapport à un axe vertical. L'invention concerne en outre un système de préhension et de manutention d'objets comprenant un dispositif de préhension d'objets tel que défini précédemment pour lequel le bras préhenseur est relié à un profil support partie d'un élément de cadre mobile adapté à relever et incliner le bras préhenseur selon ladite pluralité d'orientations différentes. Préférablement, le dispositif de préhension d'objets est tel que le moyen déformable est pourvu d'au moins un mors de serrage comportant une vessie gonflable dont une partie longitudinale centrale est assujettie à un insert rigide de butée en sorte de constituer un moyen d'appui adapté à s'appliquer sur et à épouser une partie d'un contour courbe de l'objet. Plus particulièrement, le mors de serrage comporte un fourreau extérieur qui forme une butée pour une peau externe de la vessie afin de repousser l'insert vers l'objet lors du gonflage de la vessie. Avantageusement, le moyen déformable est conformé en pince comportant 15 deux mors de serrage symétriques en regard. La vessie gonflable est préférablement solidaire d'un embout porteur d'un canal d'amenée d'air comprimé. De manière préférentielle, le système de préhension et de manutention d'objets est tel que le bras préhenseur est relié à un profil support partie d'un 20 élément de cadre mobile adapté à relever et incliner le bras préhenseur selon ladite pluralité d'orientations différentes. Dans un mode de réalisation particulier, le système de préhension et de manutention d'objets comporte deux éléments de cadres mobiles, en vis a vis selon une direction transversale, chacun porteur d'au moins un bras préhenseur, 25 les bras préhenseurs étant disposés entrecroisés. Avantageusement, les éléments de cadres mobiles sont articulés sur un bâti porteur selon un axe longitudinal médian, parallèle à un premier plan, dans lequel s'inscrivent les éléments de cadre dans une position de préhension des objets et, décalé par rapport à ce plan. 30 Dans ce cadre, l'articulation des éléments de cadres mobiles sur le bâti porteur est avantageusement agencée pour permettre de les replier l'un vers l'autre en sorte de faire varier l'orientation des pinces entre le premier plan et un second plan perpendiculaire au premier plan. Les éléments de cadres et les bras sont avantageusement dimensionnés pour que leur repliement cause une rotation des objets autour de l'axe longitudinal médian d'articulation des éléments de cadres mobiles. Dans le cadre de l'application de l'invention à des objets tels que des 5 bouteilles, les pinces sont dimensionnées pour tenir les bouteilles par leur col et les tourner d'une position verticale à une position horizontale. Pour un encaissage simplifié des bouteilles, les pinces sont avantageusement dimensionnées pour tenir deux bouteilles simultanément. L'invention s'applique particulièrement à un poste d'emballage d'objets qui 10 comprend un système de préhension et de manutention d'objets selon l'invention pour lequel le bâti est monté sur un dispositif porteur comportant des premiers moyens pour monter et descendre le bâti et des seconds moyens pour déplacer le bâti entre un poste de préhension des objets et un poste d'encaissage des objets. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la 15 lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention non limitatif en référence aux dessins qui représentent: en figure 1: une vue en perspective d'un système de préhension et de manutention d'objets selon un exemple de réalisation de l'invention; en figure 2: une vue en perspective d'un dispositif de préhension d'objets 20 selon l'invention; aux figures 3A et 3B: des vues schématiques respectivement en perspective et de côté en coupe d'un exemple de réalisation d'un mors selon un mode de réalisation particulier de l'invention; aux figure 4A, 4B, 4C: une séquence de fonctionnement d'un exemple 25 de réalisation d'un système de préhension d'objets selon l'invention; en figure 5: une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un système de l'invention monté sur un portique pour un poste d'encaissage des objets. La figure 1 représente un système de préhension et de manutention 30 d'objets tels que des bouteilles 30 en verre remplies, ce système étant adapté à prendre les bouteilles disposées verticalement sur un support tel qu'un transporteur ou un plateau de sortie d'un poste de remplissage et de bouchage connu. 4 Le système de préhension et de manutention comporte au moins un dispositif de préhension d'objets plus particulièrement représenté à la figure 2. Il comporte un bras préhenseur 13 manoeuvrable pourvu d'un moyen déformable constitué selon l'exemple d'une pince 5 adaptée à attraper les bouteilles par leur col perpendiculairement à leur axe de révolution. La pince 5 comporte une gorge 14 de réception des cols de bouteilles et est munie d'au moins un moyen déformable de serrage d'une partie des objets adapté à tenir les objets selon une pluralité d'orientations différentes par rapport à un axe vertical. Le moyen déformable est pourvu selon l'exemple de deux mors de serrage 9 en vis a vis comportant une vessie gonflable 10, côté objet, assujettie à un insert rigide de butée 11 en sorte de constituer un moyen d'appui adapté à s'appliquer sur et à épouser une partie d'un contour courbe de l'objet sous l'action d'un moyen de serrage tel qu'un vérin ou un étrier à pistons par exemple. L'insert de butée 11 est amalgamé sous la peau 110 de la vessie venant en contact avec les cols des bouteilles pour réaliser une partie d'appui plane, assurant une meilleure tenue des bouteilles par les moyens de serrage. Le mors comporte un fourreau extérieur 51 qui forme une butée pour une peau externe 111 de la vessie 10 afin de repousser les inserts vers les cols lors du gonflage de la vessie. Pour des objets tels que des bouteilles 30, les pinces 5 sont dimensionnées pour tenir les bouteilles par leur col et les tourner d'une position verticale à une position horizontale. Lors du serrage des mors 9 sur les cols des bouteilles, les vessies, par exemple réalisées dans un matériau souple comme du caoutchouc épais sont gonflées et la peau entre l'insert et les cols des bouteilles s'écrase entre les cols de bouteilles et les inserts pour épouser une partie du contour des cols et assurer une tenue des bouteilles suffisamment ferme pour pouvoir incliner le bouteilles pleines à l'horizontale par une rotation du bras. Les inserts 11 forment des plans de préhension des bouteilles. Les deux mors du moyen de préhension forment une pince 5 et sont disposée en regard, symétriquement par rapport à un axe central de la pince. Chaque mors comporte un fourreau 51 repris sur un embout 20 porteur d'un canal 21 d'amenée d'air comprimé 22 pour le gonflage des vessies. L'embout relie la pince 5 au bras 13. Selon l'exemple de la figure 2, les fourreaux 51 comportent des parties 5 communes pour les deux mors. Pour accroître la surface d'appui sur le col de la bouteille, comme représenté en figure 3A, la peau de la vessie gonflable 10 dépasse latéralement de l'insert 11 en formant des bords 12 qui entourent l'insert disposé de manière longitudinale et centrale dans la vessie de sorte qu'elle entoure une partie plus 10 importante du col des bouteilles lors du gonflage de la vessie. Dans le cas de l'application concernée pour laquelle les bouteilles arrivent sur le poste de manutention en rangées de deux, les pinces 5 sont dimensionnées pour tenir une ou deux bouteilles simultanément. L'usage de mors comportant des vessies gonflables permet de réaliser 15 deux zones de préhension pour lesquelles les mors sont adaptés à s'appliquer sur la courbure des cols de bouteilles. Il est possible d'envisager des mors plus long adaptés à recevoir et à manipuler plus de deux bouteilles par bras. De retour à la figure 1 et selon l'exemple représenté dans le cadre d'une 20 opération d'encaissage de bouteilles, plusieurs bras préhenseurs 13 sont reliés à un profil support partie d'un élément de cadre mobile adapté à relever et incliner le bras préhenseur selon ladite pluralité d'orientations différentes. Le système comporte ici deux éléments de cadres mobiles symétriques par rapport à un axe 28 parallèle à une direction d'arrivée des bouteilles portées par 25 un transporteur et adaptés à basculer autour de l'axe 28. Les profils support 8 porteurs des bras préhenseurs s'étendent sur deux axes parallèles à la direction D d'arrivée des bouteilles sur le poste de manutention. Chaque profil support des éléments de cadres mobiles est porteur d'au 30 moins un bras préhenseur 13, les bras préhenseurs étant disposés en regard et décalés selon la direction d'arrivée des bouteilles D en sorte de se croiser lors de la manutention des objets constitués ici par des bouteilles. Selon l'exemple représenté adapté à la prise et au traitement simultané de six bouteilles destinées à être mises à plat dans un carton, un premier des éléments de cadres mobiles 1 porte deux bras dont les pinces sont orientées vers le second des éléments de cadres mobiles 1'. Ce dernier porte un bras s'intercalant entre les deux bras porté par le premier élément de cadre mobile et dont la pince est orientée vers le premier élément de cadre mobile. Dans le cas d'une manutention de douze bouteilles sur deux colonnes et six rangées, chaque élément de cadre mobile portera trois bras décalés pour s'entrecroiser, les rangées impaires de deux bouteilles étant prises par les bras d'un premier élément de cadre, les bouteilles des rangées paires étant prises par les bras du second élément de cadre mobile. Les éléments de cadres mobiles 1, 1' sont articulés sur un bâti porteur 6 selon un axe longitudinal médian 28 parallèle à la direction D. L'axe longitudinal 28 est parallèle à un premier plan, dans lequel s'inscrivent les éléments de cadre 1, 1' dans la position de préhension des objets représentée à la figure 1, et décalé par rapport à ce plan, en particulier au dessus de ce plan dans l'exemple représenté. En outre, les éléments de cadres 1,1' et les bras 13 sont dimensionnés pour que leur repliement cause une rotation des objets autour de l'axe longitudinal médian 28 d'articulation des éléments de cadres mobiles ce qui revient lors du mouvement des éléments de cadres représenté aux figures 4A à 4C à faire tourner les bouteilles entre une position verticale et une position pratiquement horizontale autour d'un axe passant au milieu des rangs de bouteilles et à peu près par un plan médian des bouteilles. Pour faire pivoter les bouteilles, l'articulation 29 des éléments de cadres mobiles sur le bâti porteur 6 est agencée pour que, lorsque les éléments de cadres sont repliés l'un vers l'autre, l'orientation des pinces 5 varie entre le premier plan et un second plan perpendiculaire au premier plan. Ce mouvement est représenté sur l'enchaînement des figures 4A à 4C où le 30 système de l'invention est représenté dans l'axe d'arrivée des bouteilles. A la figure 4A, le système est dans une position de prise des bouteilles sur leur support d'amenée comme pour la figure 1. A la figure 4Bn le système est dans une position intermédiaire de rotation. A la figure 4C le système est dans la position de dépose et de libération des bouteilles dans un carton 36 destiné à les recevoir. Le mouvement des éléments de cadres autour de l'axe 29 est réalisé au moyen d'un vérin à double effet 15 qui tire une coulisse 18 portant des premières rotules 3 tirant sur les éléments de cadre au travers de biellettes 23 manoeuvrant les éléments de cadres au travers de secondes rotules 4. Au cours du mouvement, les bras 13 du premier élément de cadre 1 s'inclinent dans un mouvement rotatif horaire de sorte que les goulots des bouteilles 30 des premier et troisième rang vont vers la droite du schéma alors que le bras 13' solidaire de l'élément de cadre 1' s'incline dans un mouvement anti-horaire de sorte que les bouteilles 30' du deuxième rang ont leur goulot déplacé vers la gauche de la figure 4C. Dans ce mouvement les bouteilles tournent autour d'un axe virtuel central médian de sorte qu'elles sont très peu déplacées latéralement et qu'elles restent 15 alignées tête bêche. Les bouteilles sont ensuite descendues dans le carton 36 au moyen d'un vérin 33 représenté à la figure 5 puis les pinces s'ouvrent pour déposer les bouteilles dans le carton. Un exemple de poste d'emballage est schématisé en figure 5. 20 Ce poste d'emballage comprend un système de préhension et de manutention d'objets tel que décrit précédemment monté sur un dispositif porteur comme une potence 32 comportant des premiers moyens 33, vérin ou moteur électrique pour monter et descendre le bâti et des seconds moyens 34 pour déplacer le bâti entre un poste de préhension des objets et un poste d'encaissage 25 des objets. Les seconds moyens 34 peuvent être de la même manière que les premiers moyens 33 un vérin ou un moteur électrique comme connu dans la technique. La potence peut aussi être pourvue d'un moyen 35 de mise en rotation du 30 bâti ou d'un moyen de mise en rotation de la potence 38. Les bouteilles sont ici amenées sur un transporteur 37 jusqu'au poste d'encaissage, prises à l'aide du système monté sur le bâti 7, soulevées et mises à plat selon la séquence des figures 4A à 4C puis déposées dans les cartons 36. L'invention ne se limite pas à l'exemple représenté et notamment le bâti est adaptable en fonction des conditionnements de bouteilles que l'on rencontre généralement et, par exemple pour l'encaissage de 12 bouteilles en rangs de 2 on disposera trois bras par élément de cadre, chaque pince prenant deux bouteilles et pour l'encaissage de 3 à 6 bouteilles tête bêche à plat, le système comportera autant de bras alternés que de bouteilles et chaque pince prendra et manipulera une bouteille. REVENDICATIONS1 - Dispositif de préhension d'objets, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bras préhenseur (13) manoeuvrable pourvu d'une pince (5) munie d'au moins un moyen déformable de serrage d'une partie des objets adapté à tenir les objets selon une pluralité d'orientations différentes par rapport à un axe vertical. 2 - Dispositif de préhension d'objets selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen déformable est pourvu d'au moins un mors de serrage (9) comportant une vessie gonflable (10) dont une partie longitudinale centrale est assujettie à un insert rigide de butée (11) en sorte de constituer un moyen d'appui adapté à s'appliquer sur et à épouser une partie d'un contour courbe de l'objet. 3 - Dispositif de préhension d'objets selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mors de serrage comporte un fourreau extérieur (51) qui forme une butée pour une peau externe (111) de la vessie (10) afin de repousser l'insert vers l'objet lors du gonflage de la vessie. 4 - Dispositif de préhension d'objets selon la revendication 2 ou 3, 15 caractérisé en ce que le moyen déformable est conformé en pince (5) comportant deux mors de serrage (9) symétriques en regard. 5 - Dispositif de préhension d'objets selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la ou les vessies gonflables (10) sont solidaires d'un embout (20) porteur d'un canal (21) d'amenée d'air comprimé (22). 20 6 - Système de préhension et de manutention d'objets comprenant un dispositif de préhension d'objets selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras préhenseur (13) est relié à un profil support (8) partie d'un élément de cadre mobile (1) adapté à relever et incliner le bras préhenseur selon ladite pluralité d'orientations différentes. 25 7 - Système de préhension et de manutention d'objets selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments de cadres mobiles (1, 1'), en vis a vis selon une direction transversale à un axe (28) de rotation des éléments de cadres mobiles, chacun porteur d'au moins un bras préhenseur (13), les bras préhenseurs étant disposés entrecroisés. 30 8 - Système de préhension et de manutention d'objets selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les éléments de cadres mobiles (1, 1')sont articulés sur un bâti porteur (6) selon un axe longitudinal médian (28), parallèle à un premier plan, dans lequel s'inscrivent les éléments de cadre (1, 1') dans une position de préhension des objets, et décalé par rapport à ce premier plan. 9 - Système de préhension et de manutention d'objets selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'articulation (29) des éléments de cadres mobiles sur le bâti porteur (6) est agencée pour permettre de replier ces éléments de cadres mobiles l'un vers l'autre en sorte de faire varier l'orientation des pinces (5) entre le premier plan et un second plan perpendiculaire au premier plan. 10 - Système de préhension et de manutention d'objets selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les éléments de cadres mobiles (1,1') et les bras (13) sont dimensionnés pour que leur repliement cause une rotation des objets autour de l'axe longitudinal médian (28) d'articulation des éléments de cadres mobiles. 11 - Système de préhension et de manutention d'objets selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les objets étant des bouteilles (30), les pinces (5) sont dimensionnées pour tenir les bouteilles par leur col et les tourner d'une position verticale à une position horizontale. 12 - Système de préhension et de manutention d'objets selon la revendication 11, caractérisé en ce que les pinces (5) sont dimensionnées pour tenir deux bouteilles simultanément. 13 - Poste d'emballage d'objets, caractérisé en ce qu'il comprend un système de préhension et de manutention d'objets selon l'une quelconque des revendications 8 à 12 et en ce que le bâti est monté sur un dispositif porteur comportant des premiers moyens (33) pour monter et descendre le bâti et des seconds moyens (34) pour déplacer le bâti entre un poste de préhension des objets et un poste d'encaissage des objets.