La présente invention concerne une tête de préhension et/ou de travail destinée à équiper un dispositif de manutention à plusieurs degrés de liberté. Elle a trait également à un dispositif de manutention équipé de cette tête ; elle porte en outre sur une installation de conditionnement (par encartonnage par exemple) comportant un tel dispositif de manutention.

On connaît déjà des dispositifs automatiques de manutention à 4, 5 ou 6 degrés de liberté. Ils sont généralement destinés à exécuter des taches délicates et difficiles avec une grande précision.

On connaît également un dispositif automatique de manutention, d'après le brevet français 77.21226 du 8 Juillet 1977, admettant de grandes courses. Ce dispositif, bien adapté à des tâches de palettisation, comporte un bras horizontal mobile transversalement à lui-même, le long duquel se déplace un chariot portant une tête de travail (ou main de travail ou de préhension) adaptée à tourner autour d'un axe vertical.

De par la souplesse de ses mouvements et de par sa conception, ce dispositif automatique de manutention, ou robot, est toutefois apparu comme étant capable, en principe, d'exécuter des tâches autres que de palettisation, parfois difficiles, en remplacement de nombreuses machines existantes très spécialisées et différentes. Il faut pour cela y monter une main ou tête de travail dont la structure soit choisie en fonction des tâches à accomplir.

La présente invention a pour objet une tête ou main de travail adaptée à accomplir plusieurs fonctions. Elle a plus particulièrement pour objet une tête de travail avantageusement adaptée à effectuer des tâches élémentaires de conditionnement pour des colis ou du vrac ; il peut s'agir par exemple, dans le cas d'un conditionnement en cartons, d'exécuter tout ou partie des opérations suivantes : saisie et dépliage (formage) de cartons,

- fermeture de fonds de carton, - encartonnage et remplissage de cartons ou de casiers,

- fermeture de cartons par le dessus, et

- palettisation.

La présente invention a également pour objet un robot de manutention, notamment adapté à exécuter des tâches de conditionnement, grâce à la mise en oeuvre d'une ou plusieurs tête(s) de travail à plusieurs fonctions. L'invention a encore pour objet une installation de conditionnement comportant un robot à 4 degrés de liberté muni d'une tête multi-fonctions, ainsi que divers postes ou modules de traitement disposés dans le volume balayé par la tête, ou au bord de celui-ci, à chaque poste ou module étant associé au moins une opération élémentaire de conditionnement.

L'invention propose ainsi une tête de préhension pour dispositif de manutention muni d'un support, du genre comportant un arbre de liaison à ce support et un premier outil de conditionnement constitué par un dispositif de préhension axiale adapté à saisir un objet dans le prolongement de cet arbre, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un autre outil de conditionnement. De telles têtes ou mains sont notamment adaptées à exécuter diverses opérations successives de conditionnement avec une préhension, par aspiration par exemple (voire par serrage mécanique), une déformation de contenants (ouverture de cartons et pliage de leurs rabats notamment) et/ou des opérations classiques de manutention (encartonnage, encaissage, palettisation-dépalettisation...). La notion d'outil de conditionnement recouvre ici tout outil destiné à agir sur un emballage (carton, caisse ...) en vue notamment de sa saisie, sa mise en forme et sa fermeture.

Selon une disposition préférée de l'invention, cet autre outil de conditionnement est un outil de préhension latérale adapté à saisir un objet (emballage) transversalement à cet arbre.

Selon des dispositions avantageuses de l'invention les dispositifs de préhension latérale et axiale comportent une cloche commune d'aspiration montée pivotante (sur 90° en pratique), ou deux cloches d'aspiration juxtaposées et orientées à angle droit ; l'une de ces cloches contient avantageusement des organes individuels de saisie, tels que des ventouses. Cette tête comporte de préférence un

outil de fermeture comportant par exemple un ensemble de collage de papier gommé ou adhésif, et/ou un cadre pour le pliage des rabats supérieurs d'un carton. Une telle tête est avantageusement adaptée à s'équiper sélectivement d'outils appropriés aux tâches à accomplir, par exemple stockés sur une étagère, et pouvant être changés automatiquement par le robot lui-même.

Ledit autre outil de conditionnement peut aussi être constitué de cet outil de fermeture et/ou de ce cadre. L'invention propose également un dispositif de manutention du genre comportant un bras horizontal adapté exclusivement à se déplacer transversalement à lui-même, le long duquel est monté coulissant un chariot-porteur sur lequel est montée, pivotante autour d'un axe vertical, une tête de préhension comportant un premier outil de conditionnement constitué par un dispositif de préhension axiale, caractérisé en ce que cette tête comporte un autre outil de conditionnement. Il s'agit par exemple d'un dispositif de préhension latérale. La combinaison de l'adaptabilité et de la souplesse de mouvement du robot proposé par le brevet 77.21226 précité, et des multiples fonctions qu'une tête du type précité permet d'assumer, se prête particulièrement bien à l'exécution d'une grande variété d'opérations industrielles. Un tel robot est avantageusement adapté à changer lui-même de tête de travail.

L'invention propose également une installation de conditionnement caractérisée en ce qu'elle comporte : un robot comportant un bras horizontal mobile transversalement à lui-même, le long duquel coulisse un chariot sur lequel est montée, pivotante, une tête de travail munie d'un premier outil de conditionnement constitué d'un dispositif de préhension verticale et d'au moins un second outil de conditionnement,

- un magasin de cartons plies à plat, accessible à la tête, et

- un poste de remplissage de cartons.

Il s'agit ici d'une- application du dispositif précité de manutention au mode particulier de conditionnement que constitue l'encartonnage.

De façon préférée cette installation comporte en outre des postes de pliage et de collage des rabats inférieurs de cartons, et/ou des postes de pliage et de collage des rabats supérieurs et/ou une station de palettisation. Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en perspective d'une tête de travail conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'une installation de conditionnement conforme à l'invention, mettant en oeuvre une tête de travail similaire à celle de la figure 1,

- la figure 3 est une vue en perspective, dans une première configuration, d'une autre tête de travail conforme à l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective de cette autre tête de travail, dans une seconde configuration,

- la figure 5 est une vue en perspective, analogue à la figure 3, d'une variante de la tête de travail des figures 3 et 4,

- la figure 6 est une vue en perspective, analogue à la figure 2, d'une autre installation de conditionnement conforme à l'invention,

- la figure 7 est une vue en perspective d'une autre installation selon l'invention,

- la figure 8 est une vue en perspective de la tête de travail de l'installation de la figure 7, et

- la figure 9 est une vue en perspective d'une autre tête de travail conforme à l'invention.

Telle que représentée à la figure 1 à titre d'exemple une tête de travail 1 (aussi appelée main de travail, de conditionnement ou de traitement) conforme à l'invention comporte un arbre 2, destiné à être engagé dans un porte-tête ou support mobile dont est muni un robot (polaire ou cartésien), un dispositif de préhension axiale 3 et un dispositif de préhension latérale 4.

La tête de travail 1 est adaptée à être montée pivotante autour de l'arbre 2 (généralement vertical) et le dispositif de

préhension axiale 3 est un dispositif adapté à saisir un article (ou un emballage, colis ...) 5 disposé dans le prolongement de l'arbre 2 tandis que le dispositif de préhension latérale 4 est un dispositif adapté à saisir un article, emballage ou colis 6, selon une direction transversale perpendiculaire à l'arbre 2 et à l'axe de rotation qu'il matérialise.

Ces dispositifs de préhension axiale 3 et latérale 4 sont ici constitués de deux cloches d'aspiration distinctes mais accolées, connectées par des conduits 7 et 8 à une source d'aspiration (non représentée). Ces cloches d'aspiration sont ici constituées de chambres sensiblement parallélépipèdiques, qui déterminent conjointement un volume également sensiblement pa allélépipèdique, dont les faces sont soit parallèles, soit perpendiculaires à l'arbre 2. La cloche d'aspiration axiale 3 est ouverte sur une face perpendiculaire à cet arbre et est bordée par une collerette d'application 3A tandis que la cloche d'aspiration latérale 4 est ouverte sur une face parallèle à l'arbre 2 et est également bordée par une collerette d'application 4A. En variante non représentée ces cloche sont séparées l'une de l'autre par une paroi à 45°. L'arbre 2 est relié aux cloches 3 et 4 par une armature 9.

Sur une face latérale de la cloche d'aspiration axiale 3, à l'opposé de la cloche 4, est disposé un accessoire de conditionnement 10, ici constitué d'un ensemble de collage de papier gommé ou adhésif, comportant un rouleau de papier 11, un humidificateur 12 traversé par le papier et un rouleau applicateur 13 muni d'un couteau. Ces trois éléments sont sensiblement alignés parallèlement au fond de la cloche d'aspiration latérale 4.

La figure 2 représente une installation de conditionnement 15 mettant en oeuvre une tête de travail l ¹ tout à fait similaire à la tête 1 de la figure 1, à ceci près que l'armature reliant l'arbre et la cloche d'aspiration axiale 3' est ici en forme de croix.

Cette tête l' est montée pivotante, autour de son arbre vertical, dans un chariot-porteur 16 monté coulissant le long d'un bras horizontal 17 adapté à être déplacé transversalement à lui-même

(mais pas selon son axe). Ce bras est solidaire d'un manchon 17A adapté à coulisser le long d'un mât vertical 18, lui-même solidaire d'un manchon 18A adapté à coulisser le long d'une poutre horizontale 19 solidaire d'un châssis 20 fixe. La tête l' est ainsi portée par le chariot d'un robot conforme aux enseignements du brevet français 77.21226 déjà cité. Pour des raisons de lisibilité de la figure, des organes associés de commande et d'entraînement ne sont pas représentés.

Dans le volume balayé par le bras 17 lors de ses mouvements transversaux sont disposés deux palettes 21 et deux tables pivotantes 22 et 23. Des goulottes 24 et 25 d'alimentation de produits en vrac surplombent ces tables.

Sur un côté du volume balayé par le bras 17 est disposé un magasin 26 de cartons verticaux 27 plies à plat avec leurs rabats s'étendant verticalement.

Au-dessus de ce magasin est disposé un poste 28 de collage de fonds de cartons, comportant des barres verticales 29, sur lesquelles est articulée une plaque pivotante 30, reliées à leurs extrémités supérieures à une potence 31 portant une plaque horizontale 32 de dimensions inférieures au fond d'un carton 27 déplié (représenté en pointillés). Sous l'action d'organes de commande appropriés (non représentés) la plaque pivotante 30 peut prendre une position horizontale juste en-dessous la plaque horizontale 32.

Sur un coin du châssis 20 du robot est fixé un plateau 33 sur lequel sont disposés des buses d'encollage 34 ainsi qu'un poste 35 de formation de fond comportant des butées verticales 36 définissant un dièdre d'appui latéral de cartons à la partie inférieure duquel sont disposés des guides de pliage 37 pour le pliage des rabats inférieurs d'un carton. Ces guides sont ici constitués de deux longues plaques recourbées disposées en croix ^" dont l'une, 37A, a sa concavité tournée vers le haut et l'autre, 37B, disposée au-dessus de la première, a sa concavité tournée vers le bas.

Sur cette figure 2 apparaissent divers cartons 27 en diverses étapes de leur formation (auprès des éléments 26, 28 et 35),

de leur remplissage et de leur fermeture (sur les tables tournantes 22 et 23) et de leur palettisation (sur les palettes 21).

Ces cartons 27 sont successivement traités ou manipulés par les divers organes que comporte la tête de travail l'. La tête l' est d'abord amenée auprès du magasin 26 de manière à ce que sa cloche latérale vienne s'appliquer contre un carton à plat. Par mise en dépression, cette cloche saisit le carton et, par recul, provoque le dépliage de ce dernier, les rabats restant verticaux. Le tête l' est ensuite déplacée et orientée en sorte d'amener le carton en butée latérale contre les barres 36. Par abaissement sur les guides 37, les rabats de grandes dimensions sont maintenus verticaux tandis que les petits rabats sont repliés vers l'intérieur. La tête est ensuite déplacée en sorte d'amener ces petits rabats en regard des buses d'encollage 34 qui les enduisent de colle. La plaque basculante 30 étant mise en position verticale, on déplace la tête en sorte d'amener ces rabats contre la plaque fixe 32. Par pivotement vers une position horizontale, la plaque basculante 30 applique les grands rabats contre ces petits rabats enduits de colle, assurant ainsi le collage du fond du carton. Ce carton est ensuite posé et laissé sur une des tables pivotantes en vue, après des rotations de 90°, de leur remplissage par du vrac déversé par l'une des goulottes 24 ou 25. La tête l' est alors manoeuvrée au-dessus du carton en sorte de rabattre à l'horizontale les rabats supérieurs du carton par des mouvements appropriés de la collerette de la cloche de préhension axiale. On applique ensuite, grâce à l'ensemble 10, du papier adhésif pour fermer le carton (c'est cette opération que représente la figure 2).

La cloche d'aspiration axiale 3' est ensuite appliquée sur le dessus du carton puis mise en dépression pour la saisie de ce dernier. Le carton est ensuite avantageusement amené en regard d'un dispositif d'impression 39 (à projection d'encre ou à laser, ou à pose d'étiquettes ... par exemple) par exemple porté par le manchon coulissant 17A. Le carton est enfin positionné de façon appropriée sur une palette 21.

Les figures 3 et 4 illustrent un autre mode de réalisation d'une tête de préhension selon l'invention.

Cette tête 40 ^" comporte de même un arbre 41 de liaison tournante avec un chariot-porteur, un dispositif de préhension axiale et un dispositif de préhension latérale.

A la différence de la tête de la figure 1, ces dispositifs de préhension axiale et latérale comportent un même organe de préhension 42, mais celui-ci est articulé sur l'arbre 41 autour d'un axe transversal 41A, et est placé sous le contrôle d'un organe de commande 43 qui détermine la configuration de la tête.

Comme dans la figure 1, l'organe de préhension 42 est ici une cloche d'aspiration globalement parallélépipèdique dont une face, ouverte, est bordée par une collerette 42A. Pour des raisons de lisibilité aucun conduit (souple) de raccordement à une source d'aspiration appropriée n'a été représentée.

Au fond de cette cloche est fixée une barre 44 articulée sur l'arbre 41, à laquelle est rapportée une traverse 45 à l'extrémité de laquelle agit un vérin pneumatique (ou hydraulique de préférence), par ailleurs fixé à l'arbre 41, et constituant ledit organe de commande 43.

Lorsque le vérin est allongé, la cloche d'aspiration 42 peut agir en tant que dispositif de préhension axiale (figure 3), tandis que lorsque le vérin est rétracté, la cloche 42 agit en tant que dispositif de préhension latérale (figure 4). Comme précédemment, cette tête est avantageusement munie d'un ensemble 46 d'application de papier adhésif dont l'humidificateur 47 et le rouleau applicateur 48 sont sensiblement alignés parallèlement au fond de la cloche 42.

Le long d'une face latérale de cette cloche, de préférence à proximité dudit ensemble 46, ^' est fixé un cadre 49 de rabattage de rabats qui constitue également un outil de conditionnement. Ce cadre comporte deux branches 49A qui, d'abord parallèles à proximité de la cloche, s'écartent ensuite l'une de l'autre en étant situées dans un plan incliné se rapprochant de l'axe de la barre 44, puis dans un plan

qui lui est parallèle. Ces branches divergentes 49A sont raccordées à leurs extrémités par une branche de liaison 49B d'où s'étend, sensiblement au milieu, un doigt 49C orienté transversalement à cette barre 44, à l'opposé de celle-ci. La mise en oeuvre de cette tête ou main 40 est analogue à celle de la figure 1, à ceci près que la structure de cette main permet de se dispenser du poste de collage de fond 28 de la figure 2. En effet, ainsi qu'il ressort de la figure 3, cette tête peut s'introduire à l'intérieur du carton et jouer, pour le collage du fond du carton, le rôle de la plaque horizontale 32 de cette figure 2, par appui contre une plaque (non représentée), par exemple basculante comme la plaque 30 de la figure 2, ou contre tout autre appui.

Le cadre 49 se révèle avantageux pour le pliage des rabats supérieurs d'un carton. Lors d'un déplacement vers la droite de la tête 40, le doigt 49C plie à l'horizontale le petit rabat de gauche. Lors d'un déplacement vers la gauche de la tête, ce doigt plie le petit rabat de droite tandis que les branches divergentes forcent les grands rabats à se plier. Un nouveau mouvement longitudinal permet d'appliquer du papier adhésif sur ces grands rabats en sorte de fermer le carton. En variante non représentée un système à levier articulé plie simultanément les petits rabats avant que le cadre ne commence à rabattre les grands rabats.

La figure 5 représente une version plus sophistiquée de la tête 40 des figures 3 et 4, dans laquelle des éléments individuels de préhension 50 sont disposés à l'intérieur de la cloche d'aspiration 42 ; ces éléments apparaissent à la faveur d'un arrachement partiel de la jupe latérale de la cloche 42. Ces éléments sont avantageusement des tulipes ou des ventouses adaptées à saisir individuellement des objets tels que des bidons ou des bouteilles notamment. L'intérêt de tels éléments individuels de préhension ressort notamment de la figure 6 représentant une installation de chargement de cartons, non plus avec des produits en vrac, mais avec des objets 51 tels que des boîtes de conserve.

Comme pour la figure 2 cette installation comporte un robot avec une tête 1*, un bras 17, munie d'un dispositif 10 de fermeture,

un mât 18, une poutre 19 portée par un châssis 20, un magasin 26, des postes 28 et 35 et des palettes 21. Des éléments individuels de préhension, non visibles, sont disposés à l'intérieur de la cloche 3' d'aspiration axiale. Les objets 51 à charger sont amenés par un convoyeur 52 à côté duquel est disposé un entonnoir 53. Les cartons formés sont posés sur une table 54 puis poussés sous l'entonnoir avant d'être chargés avec des objets 51.

Une table 55 d'accessoires est avantageusement prévue pour le stockage de têtes de travail à substituer les unes aux autres, ou d'outils à monter sélectivement sur une même tête.

La figure 7 décrit une installation semblable à celle de la figure 6, à ceci près qu'il y a un poste 60 de marquage de cartons (par tout moyen approprié, et qu'il y a un cadre 61 de rabattage de rabat et un dispositif de fermeture 62 qui, au lieu d'être portés par la tête 63, sont fixés en une position prédéterminée, ici portés par un prolongement 64 de la table 54. Cette tête 63 est représentée à plus grande échelle à la figure 8. Elle est analogue à celle des figures 3 et 4 à ceci près qu'elle ne porte ni de cadre ni de dispositif de fermeture, mais la cloche 42 est rendue mobile en rotation par rapport au tronçon d'arbre 44 par un organe 64 d'entraînement en rotation. Cela permet d'utiliser le cadre 61 et le dispositif de fermeture 62 pour le collage aussi bien des rabats inférieurs que des rabats supérieurs d'un carton : il suffit pour cela de faire tourner la cloche autour de la barre 44 dans la configuration de la figure 4 pour retourner un carton vide.

La figure 9 représente une autre variante encore de tête de travail selon l'invention comportant une cloche d'aspiration axiale 65 portant, comme outil de conditionnement, un cadre de rabattage de rabats 66 disposé latéralement, analogue à celui des figures 3 et 4, à ceci près qu'il comporte deux tiges 67 et 68 de configuration appropriée et un doigt 69 de rabattage des petits côtés portés par une troisième tige 70.

Il va de soi que la description qui précède n'a été présentée qu'à titre d'exemple illustratif non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans

sortir du cadre de l'invention. Ainsi la disposition des divers postes autour du robot d'une installation selon l'invention peut être adaptée aux besoins et à la place disponible. Les cloches d'aspiration peuvent être modifiées dans leur structure, leur géométrie et dans leurs positions réciproques et peuvent être remplacées par d'autres organes de préhension (griffes, pinces ...).

D'autre part, l'invention s'applique aussi à une installation de conditionnement caractérisée en ce qu'elle comporte :

- un robot polaire ou cartésien comportant une tête de travail munie d'un premier outil de conditionnement constitué d'un dispositif de préhension,

- plusieurs postes de conditionnement disposés dans le volume balayé par la tête.