Brevet FR3040164A1 — publié le 20170224

INSTALLATION ET PROCEDE D'ORDONNANCEMENT DU CONTENU DE PANIERS DE BOUTEILLES DE FLUIDES SOUS PRESSION La présente invention concerne une installation et un procédé d'ordonnancement du contenu de paniers de bouteilles de fluides sous pression. L'invention concerne plus particulièrement les étapes de tri et de préparation de commandes dans un système de distribution de bouteilles de fluides sous pression à remplissages successifs telles que les bouteilles de gaz industriel ou médical. Dans un système de distribution de bouteilles de fluides sous pression, les producteurs ou les sociétés de d'exploitation de gaz industriels ou médicaux doivent gérer un grand nombre de références car ils fournissent de nombreux gaz dans toutes sortes de conditionnements. Ils existent donc une multitude de combinaisons possibles entre les contenus et les caractéristiques des bouteilles de fluides sous pression. Cette multitude de références complique particulièrement la logistique de production, c'est-à-dire les étapes de remplissage des bouteilles, et distribution, c'est-à-dire les étapes de préparation des commandes clients. Les bouteilles de gaz industriel sont souvent d'une taille importante et d'un poids élevé ce qui occasionne de forts risques d'accidents lors de leur manutention et génère également des problèmes de maladies professionnelles ou de troubles musculo-squelettiques pour le personnel qui doit manutentionner ces bouteilles qui ne sont pas conçues de manière ergonomique. Des contraintes réglementaires peuvent avoir des impacts sur l'activité et l'organisation du travail de ces producteurs de gaz en raison de la pénibilité de travail lors de la manutention de ces charges lourdes et/ou volumineuses. Un des moyens pour palier à une partie de ces difficultés est l'utilisation de paniers ou casiers pour le transport des bouteilles de gaz entre les différentes étapes de production et de distribution. Habituellement les bouteilles sont sanglées à l'intérieur des paniers pour leur transport. FR2957334 décrit l'utilisation de paniers fermés roulants permettant de ne pas attacher les bouteilles à la condition que le panier soit complètement rempli et de préférence avec le même modèle de bouteille. Ce système n'est pas optimal car souvent, les paniers partent chez les clients et reviennent partiellement remplis et avec des bouteilles hétérogènes en forme et en gaz. Pour des raisons de productivité, les exploitants de gaz industriels et médicaux remplissent plusieurs bouteilles en même temps avec le même gaz. Cette organisation est également dictée par des raisons de sécurité. Certains gaz ne doivent pas se mélanger. Il est alors 3040164 2 nécessaire d'homogénéiser le contenu des paniers pour faciliter cette étape de remplissage des bouteilles. Les bouteilles ont des tailles et des contenances variables. A titre d'exemple, les bouteilles courantes ont une capacité en eau allant de 2,5 à 50 litres, une hauteur de 355 5 à 1550 mm, un diamètre de 100 à 244 mm et leur poids varie entre 5 à 80 kg. Les bouteilles sont équipées d'un accessoire à leur extrémité supérieur. Cet accessoire est par exemple un robinet, un détendeur... Elles sont transportées dans des paniers pouvant contenir plusieurs bouteilles. Le remplissage maximal des paniers dépend des différents types de bouteilles pouvant être mélangé dans le panier. Le remplissage des paniers est 10 fonction des caractéristiques des paniers et des bouteilles. L'installation et le procédé suivant l'invention vise donc notamment à pallier les inconvénients précités, en proposant une installation et un procédé permettant d'optimiser le tri et la préparation de des paniers de bouteilles de fluides sous pression pour garantir la fluidité des stocks, une mise à disposition des paniers de bouteilles dans la composition 15 attendue pour une étape de remplissage en gaz des bouteilles ou une étape de distribution, ou tout autre étape liée au cycle de vie des bouteilles de gaz, tout en limitant les actions manuelles de manutention par le personnel. Ainsi, l'invention a pour objet, selon un premier aspect, une installation d'ordonnancement du contenu de paniers de bouteilles notamment de bouteilles de 20 fluides sous pression, comprenant une zone de dépose de paniers en entrée de l'installation, un système de détection de position et d'identification des bouteilles dans lesdits paniers, un convoyeur d'alimentation amenant les paniers de la zone de dépose vers une zone de déchargement des bouteilles devant être retirées des paniers, une zone de stockage de bouteilles en transit long, un convoyeur de sortie amenant les 25 paniers de la zone de déchargement de bouteilles vers une zone de chargement des paniers, une zone de prise en charge des paniers en sortie de l'installation et un système de contrôle de l'installation d'ordonnancement. La zone de déchargement comprend un robot de déchargement. La zone de stockage de bouteilles en transit long comprend un convoyeur d'entrée sur lequel le robot 30 de déchargement dépose des bouteilles, une aire de stockage sur laquelle sont déposées les bouteilles, un convoyeur de sortie sur lequel sont déposées les bouteilles devant être sorties de la zone de stockage, un portique apte à manipuler des bouteilles entre le convoyeur d'entrée, l'air de stockage et le convoyeur de sortie. La zone de chargement des paniers comprend un robot de chargement de 35 bouteilles étant apte à prendre des bouteilles du convoyeur de sortie de la zone de stockage pour les placer dans des paniers. 3040164 3 Suivant certains modes de réalisation, l'installation d'ordonnancement comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise (s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : au moins une ligne de stockage et de convoyage de bouteilles en transit rapide 5 entre la zone de déchargement et la zone de chargement. un moyen de détection de l'orientation sur la bouteille d'un accessoire orienté vers un côté et un moyen permettant de faire pivoter la bouteille sur son axe vertical afin de modifier l'orientation dudit accessoire. L'invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, un procédé 10 d'exploitation de d'une installation d'ordonnancement du contenu de paniers de bouteilles, notamment de bouteilles de fluides sous pression, telle que décrite précédemment. Le procédé comprend les étapes suivantes : - le robot de déchargement retire de paniers les bouteilles en transit long - Le robot les place sur le convoyeur d'entrée de la zone de stockage 15 - les bouteilles en transit rapide restent dans les paniers. Suivant certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le robot de déchargement retire de paniers des bouteilles en transit rapide pour les 20 placer sur la au moins une ligne de stockage et de convoyage de bouteilles en transit rapide entre la zone de déchargement et la zone de chargement. - le système de contrôle de l'installation d'ordonnancement détermine quelles sont les bouteilles qui doivent rester dans les paniers, celles qui doivent être retirer des paniers pour être placées, soit sur le convoyeur d'entrée de la zone de stockage, 25 soit sur la au moins une ligne de stockage et de convoyage de bouteilles en transit rapide, en fonction de la composition des paniers attendue en sortie de l'installation d'ordonnancement. - le robot de chargement place dans des paniers des bouteilles prises, soit sur le convoyeur de sortie de la zone de stockage, soit de la au moins une ligne de 30 stockage et de convoyage de bouteilles en transit rapide, en fonction de la composition des paniers attendue en sortie de l'installation d'ordonnancement. - le moyen de détection de l'orientation de l'accessoire placé sur la bouteille détecte l'orientation dudit accessoire, et en ce que, si nécessaire, le moyen permettant de faire pivoter la bouteille sur son axe vertical place celle-ci avec la bonne 35 orientation. 3040164 4 Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et non limitative, en référence aux figures annexées suivantes : figure 1 : représentation schématique d'une installation de tri de bouteilles de fluide 5 sous pression selon un exemple de réalisation de l'invention. figure 2 : représentation schématique d'une installation de préparation de commandes de bouteilles de fluide sous pression selon un exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 représente une installation de tri de bouteilles 10 de fluide sous 10 pression en vue de leur remplissage. Des paniers 11 arrivent avec un chargement de bouteilles 10 hétérogènes, lesdites bouteilles étant idéalement vides. Afin de faciliter leur remplissage par un fluide sous pression, les bouteilles sont sorties des paniers 11 pour être regroupées de manière homogène en type et en contenu dans ces mêmes paniers 11. Les bouteilles 10 ainsi regroupées sont envoyées vers zone de remplissage de fluide 15 sous pression (non représentée). Dans cet exemple de réalisation de l'invention, les paniers 10 remplis ou partiellement remplis de bouteilles 10 hétérogènes sont introduits dans l'installation 1 par un opérateur avec un chariot de transport 9 qui les dépose sur une zone de dépose 2 de paniers 11 en entrée de l'installation 1. Un convoyeur d'alimentation 4 véhicule les paniers 20 11 vers une zone 5 de déchargement. Un système 3 de détection de position et d'identification des bouteilles 10 dans les paniers 11 détermine la position des bouteilles 10, leur type et les identifie. Ce système 3 utilise par exemple un système de vision 3D pour analyser la forme, la taille et la position des bouteilles 10 dans le panier. Un système de lecture de code-barres ou assimilés permet également de récupérer 25 l'identification de la bouteille 10 et en particulier son contenu. Toutes ces informations sont transmises à un système de contrôle de l'installation 1 d'ordonnancement. La zone 5 de déchargement comprend un robot 6 de déchargement qui décharge des bouteilles 10 des paniers 11. Le robot 6 utilise les informations récupérées par le système 3 pour recaler sa position à chaque prise de bouteille. Un robot de type articulé 30 avec des moyens de préhension est adapté, tout comme d'autres moyens de levage qui peuvent également être utilisés pour réaliser ce déchargement. Le robot 6 saisit des bouteilles 10 dans des paniers 11 pour les placer dans une zone de stockage 70 de bouteilles 10 en transit long ou sur une ligne 8 de stockage et de convoyage de bouteilles 10 en transit rapide. Cette ligne 8 relie la zone de déchargement 5 à la zone 51 de 35 chargement des paniers 11. Les paniers 11 vides ou partiellement vidés sont déplacés par un convoyeur 41 de sortie vers la zone 51 de chargement et la zone 21 de prise en charge des paniers 11 en sortie de l'installation 1. 3040164 5 Dans ce premier exemple de réalisation de l'invention, le robot 5 place les bouteilles 10 dans les différents moyens de stockage 8, 70 en fonction de la vitesse de transit des bouteilles 10. En effet, certains types de bouteilles 10 ont une rotation plus rapide que d'autres et les bouteilles 10 doivent être remplies rapidement pour retourner 5 dans le circuit de distribution. Ainsi si le robot de déchargement 6 placera la bouteille 10 saisie sur la ligne de stockage et de convoyage 8 si la bouteille 10 est susceptible d'être remise dans un panier 11 rapidement. Dans le cas contraire, le robot 6 placera la bouteille 10 dans la zone de stockage 70. La zone de stockage 70 est constituée d'un convoyeur d'entrée 71 qui prend en 10 charge les bouteilles 10 déposées par le robot 6 de déchargement au niveau de la zone de déchargement 5. Un portique 74 déplace les bouteilles 10 du convoyeur 71 d'entrée vers l'aire de stockage 72. Dans cet exemple, l'air de stockage 72 est un stockage au sol où sont placées les bouteilles 10 en position verticale. Cet exemple de stockage n'est pas limitatif et le stockage des bouteilles 10 peut être réalisé dans différentes positions au sol 15 ou dans des étagères. L'air de stockage est divisé en emplacements réservés pour chaque type de bouteilles 10 permettant de les regrouper. Le portique 74 déplace également les bouteilles 10 de l'air de stockage 72 vers un convoyeur 73 de sortie de la zone de stockage 70. Ce convoyeur 73 de sortie de la zone de stockage 70 alimente une zone de 20 chargement 51 des paniers 11. Ladite zone 51 comprend un robot 61 de chargement, par exemple un robot à bras articulé ou tout autre moyen de levage. Ce robot de chargement 61 est apte à prendre des bouteilles 10 du convoyeur de sortie 73 de la zone de stockage 70 et de la ou des lignes de stockage et de convoyage 8 pour les placer dans des paniers 11. Ces derniers sont acheminés depuis la zone de déchargement 5 par un convoyeur de 25 sortie 41. Le système de contrôle de l'installation détermine quelles bouteilles 10 doivent être sorties des paniers 11 pour être placées dans la zone de stockage 70 ou les lignes de stockage et de convoyage 8. Il détermine aussi quelles bouteilles 10 doivent être récupérées de ces mêmes zone de stockage 70 et lignes de stockage et de convoyage 8 30 par le robot 61 de chargement pour compléter un panier 11 ou pour remplir entièrement un panier 11 avec des bouteilles identiques 10. -Les bouteilles 10 dangereuses ou contenant un gaz ne pouvant cohabiter à long terme dans la zone de stockage 70 avec d'autres gaz peuvent également être écartées via la ligne de stockage et de convoyage 8. Une fois pleins, les paniers 11 sont acheminés vers une zone de remplissage de fluide 35 sous pression (non représentée). 3040164 6 En fonction du nombre de références de bouteilles 10 à transit rapide, le nombre de lignes 8 de stockage et de convoyage est augmenté. Une de ces lignes peut également servir de ligne de stockage et de convoyage pour bouteilles 10 déclarées hors service et devant être évacuées de l'installation 1. Une autre manière d'accélérer la mise 5 à disposition des bouteilles 10 à transit rapide est de laisser ces bouteilles 10 dans les paniers sur le convoyeur 41 de sortie. Dans ce cas, le panier 11 contient les mêmes bouteilles 10 à partir de la zone 5 de déchargement, le robot ayant retiré les bouteilles différentes. Ce panier 11 est ensuite complété par les mêmes bouteilles 10 avant la sortie de l'installation 1. Cette opération ne peut être réalisée que si le système de contrôle sait 10 qu'il peut remplir ce panier 11 lorsque celui-ci arrivera en zone de chargement 51. Pour accélérer le débit de sortie de paniers pleins ou combler un manque de paniers vides, il est possible d'ajouter un ou plusieurs bancs d'entrée (non représenté) de paniers vides au niveau de la zone de chargement 51. L'opérateur introduit un panier vide qui doit être rempli en priorité ou conjointement avec le panier se trouvant sur le 15 convoyeur de sortie 41. De manière préférentielle, un moyen de détection 31 de l'orientation détecte l'orientation de l'accessoire 12 situé sur l'extrémité supérieure de la bouteille 10. Un moyen 32 de repositionnement permet d'orienter l'accessoire 12 dans une position compatible ou plus ergonomique pour les étapes de remplissage à venir. Ce moyen 32 20 peut prendre la forme d'une table rotative positionnée dans la zone de déchargement 5, le robot 6 posant la bouteille 10 sur la table rotative 32 pour que le moyen de détection 31 détermine la position de l'accessoire puis demande une action corrective au moyen de repositionnement 32. Cette fonction de rotation peut également être réalisée par le robot 6 après détermination de la position initiale par le moyen 31. 25 La figure 2 est un exemple de réalisation d'une installation de préparation de commandes de bouteilles de fluides sous pression selon l'invention. Les éléments techniques présentés dans la figure 1 sont repris dans cet exemple. Des paniers 11 arrivent avec un chargement homogène de bouteilles 10 pleines. Afin de composer des paniers conformes avec les bons de commandes des clients des exploitants de gaz 30 industriels ou médicaux, les paniers 11 sont vidés ou partiellement vidés de leurs bouteilles 10. Ils sont ensuite recomposés en fonction des bouteilles 10 commandées par les clients et des plans de remplissage des paniers 11. Ceux-ci ressortent de l'installation 1 avec une composition hétérogène ou homogène suivant la commande client. L'installation 1 est alimenté en paniers 11 pleins de bouteilles 10 sur la zone de 35 dépose 2 de paniers 11. Les bouteilles sont identifiées et positionnées dans les paniers 11 par le système 3 de détection de position et d'identification des bouteilles 10. Les paniers 11 sur le convoyeur d'alimentation 4 rejoignent la zone de déchargement 5 pour 3040164 7 être vidés ou partiellement vidés par le robot 6 de déchargement. Les paniers 11 partiellement ou complètement vidés sont déplacés par le convoyeur 41 de sortie vers la zone de chargement 51 en fin de l'installation 1. Le robot 6 de déchargement place les bouteilles 10 pleines sur le convoyeur 71 5 d'entrée de la zone de stockage 70 afin d'alimenter l'air de stockage 72. A l'autre bout de la zone de stockage 70, le robot de chargement 61 de la zone de chargement 51 saisit les bouteilles 10 mise à disposition sur le convoyeur de sortie 73 par le portique 74. Une ou plusieurs lignes de stockage et de convoyage peuvent être utilisées pour y placer des bouteilles 10 à transit rapide. Ces lignes 8 rejoignent les zones de 10 déchargement 5 et de chargement 51. Le robot de chargement 61 utilise également les bouteilles disponibles sur des lignes 8 de stockage et de convoyages. En fonction des commandes, le système de contrôle de l'installation 1 détermine quelles bouteilles 10 sont à décharger et vers quel type de stockage (70, 8). Certains paniers complets avec des bouteilles identiques peuvent être laissés en l'état car ils 15 correspondent à une commande client à traiter. Dans ces cas des systèmes de by-pass peuvent éviter le passage du panier à livrer complet au niveau de la zone de déchargement. Un panier 11 peut être vidé partiellement puis continuer son convoyage sur le convoyeur 41 jusqu'à la zone de chargement où il sera complété ou non par des bouteilles 10 différentes. L'installation 1 permet de remplir entièrement ou partiellement 20 des paniers 11 selon une commande client tout en respectant les contraintes de remplissage liées aux caractéristiques des bouteilles 10 et des paniers 11. Les paniers 11 recomposés sont récupérés dans la zone de prise en charge 21 des paniers 11 en sortie de l'installation 1. Pour faciliter le flux de sortie des paniers 11, un ou plusieurs bancs d'introduction 25 (non représentés) de paniers 11 vides sur l'installation 1 et préférentiellement au niveau de la zone de chargement 51. Cela permet d'éviter la pénurie de paniers vides. Avantageusement, une ligne de convoyage (non représentée) peut être ajoutée au niveau de la zone de chargement 51. Cette ligne permet de gérer l'approvisionnement de bouteilles 10 dites orphelines qui n'ont pas fréquence d'utilisation suffisante pour leur 30 prévoir des emplacements dans l'air de stockage 72 ou une ligne de stockage et de convoyage 8 spécifique. Ces bouteilles 10 orphelines sont introduites à la demande unitairement ou en très petite quantité sur cette ligne de convoyage pour être saisies par le robot de chargement 61 pour les placer dans les paniers 11 adéquats. Pour permettre une bonne gestion des flux entre les différentes étapes d'un 35 système d'exploitation de bouteilles de fluides sous pression, le système de contrôle de l'installation selon l'invention est interfacé avec le système de supervision de production de l'exploitation et coopère avec celui-ci. REVENDICATIONS1. Installation (1) d'ordonnancement du contenu de paniers (11) de bouteilles (10) de fluides sous pression, comprenant : une zone (2) de dépose de paniers (11) en entrée de l'installation, un système (3) de détection de position et d'identification des bouteilles (10) dans lesdits paniers (11), un convoyeur (4) d'alimentation apte à amener les paniers (11) de la zone de dépose (2) vers une zone de déchargement (5) des bouteilles devant être retirées des paniers (11), ladite zone (5) de déchargement comprenant un robot (6) de déchargement, une zone (70) de stockage de bouteilles en transit long, comprenant : o un convoyeur d'entrée (71) apte à recevoir des bouteilles (10) déchargées par le robot (6) de déchargement, o une aire de stockage (72) apte à recevoir lesdites bouteilles (10) convoyées par le convoyeur d'entrée (71), o un premier convoyeur de sortie (73) apte à convoyer les bouteilles (10) devant être sorties de la zone de stockage (70), o un portique (74) apte à manipuler des bouteilles (10) entre le convoyeur d'entrée (71), l'air de stockage (72) et le premier convoyeur de sortie (73), un deuxième convoyeur de sortie (41) apte à amener les paniers (11) de la zone (5) de déchargement de bouteilles vers une zone (51) de chargement des paniers (11), ladite zone (51) de chargement des paniers (11) comprenant : o un robot (61) de chargement de bouteilles (10), ledit robot étant apte à prendre des bouteilles (10) du premier convoyeur de sortie (73) de la zone de stockage (70) pour les placer dans des paniers (11), o une zone (21) de prise en charge des paniers (11) en sortie de l'installation (1). 2. Installation (1) d'ordonnancement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une ligne de stockage et de convoyage (8) de bouteilles (10) en transit rapide entre la zone (5) de déchargement et la zone (51) de chargement, et un système de contrôle de l'installation d'ordonnancement apte à déterminer quelles sont les bouteilles (10) qui doivent rester dans les paniers (11), celles qui doivent être retirées des paniers (11) pour être placées, soit sur le 3040164 9 convoyeur (71) d'entrée de la zone de stockage, soit sur la au moins une ligne de stockage et de convoyage (8) de bouteilles (10) en transit rapide, en fonction de la composition des paniers (11) attendue en sortie de l'installation (1) d'ordonnancement. 5 3. Installation (1) d'ordonnancement selon la revendication 1, les bouteilles (10) étant équipées d'un accessoire (12) orienté vers un côté de la bouteille (10), caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de détection (31) de l'orientation dudit accessoire (12) sur la bouteille (10) et un moyen (32) permettant de faire 10 pivoter la bouteille (10) sur son axe vertical afin de modifier l'orientation dudit accessoire (12). 4. Procédé d'exploitation de l'installation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le robot (6) de déchargement retire de paniers (11) les bouteilles (10) en 15 transit long pour les placer sur le convoyeur (71) d'entrée de la zone (70) de stockage, les bouteilles (10) en transit rapide restant dans les paniers (11). 5. Procédé d'exploitation de l'installation (1) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le robot (6) de déchargement retire de paniers (11) des 20 bouteilles (10) en transit rapide pour les placer sur la au moins une ligne de stockage et de convoyage (8) de bouteilles (10) en transit rapide entre la zone (5) de déchargement et la zone (51) de chargement. 6. Procédé d'exploitation de l'installation (1) selon l'une quelconque des 25 revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le système de contrôle de l'installation d'ordonnancement détermine quelles sont les bouteilles (10) qui doivent rester dans les paniers (11), celles qui doivent être retirer des paniers (11) pour être placées, soit sur le convoyeur (71) d'entrée de la zone de stockage, soit sur la au moins une ligne de stockage et de convoyage (8) de bouteilles (10) en transit 30 rapide, en fonction de la composition des paniers (11) attendue en sortie de l'installation (1) d'ordonnancement. 7. Procédé d'exploitation de l'installation (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le robot (61) de chargement place dans des paniers (11) des bouteilles 35 (11) prises, soit sur le premier convoyeur (73) de sortie de la zone (70) de stockage, soit de la au moins une ligne de stockage et de convoyage (8) de 3040164 10 bouteilles (10) en transit rapide, en fonction de la composition des paniers (11) attendue en sortie de l'installation (1) d'ordonnancement. 8. Procédé d'exploitation de l'installation (1) selon les revendications 3 et 4, 5 caractérisé en ce que le moyen (31) de détection de l'orientation de l'accessoire (12) placé sur la bouteille (10) détecte l'orientation dudit accessoire, et en ce que, si nécessaire, le moyen (32) permettant de faire pivoter la bouteille (10) sur son axe vertical place celle-ci selon la bonne orientation.