MANIPULATEUR ET DISPOSITIF DE PREHENSION DE CHARGES POUR INSTALLATION DE PREPARATION DE COMMANDES

La présente invention concerne les installations de préparation des commandes de clients dans les entrepôts de marchandises des centres de distribution ou de vente, ainsi que les matériels qui y sont utilisés, notamment les manipulateurs et les dispositifs de préhension de charges convenant au transport des colis dans l'enceinte de l'entrepôt.

La préparation de commandes consiste à rassembler et transporter vers un endroit prévu en sortie d'un entrepôt, où ils sont stockés en vue de leur livraison, les articles commandés par les points de vente d'un réseau commercial ou par des acheteurs, en particulier dans le cas de vente par correspondance ou de commerce électronique.

Dans les entrepôts actuels du type auquel s'intéresse plus particulièrement l'invention, un opérateur préparateur de commandes doit rassembler, par exemple à destination d'un camion de livraison, des articles ou colis dont le nombre et la nature sont portés sur une liste de commande spécifique à la commande en cours de préparation. La plupart du temps l'opérateur dispose à cet effet d'un engin de manutention motorisé, tel qu'un chariot électrique de transport de palettes ou autres contenants, sur lequel il rassemble les articles qu'il prélève dans les emplacements de stockage respectifs, en les choisissant par référence à ladite liste. Le trajet à travers l'entrepôt pour parcourir les emplacements peut être imposé à l'opérateur, avec chaque liste, afin d'économiser son temps en établissant un ordre approprié dans la suite des emplacements à desservir auxquels il devra s'arrêter pour y prélever un ou plusieurs articles, afin aussi de coordonner au mieux les déplacements dans le même entrepôt de divers opérateurs ayant au même moment à préparer des commandes respectives répondant à des listes différentes.

La marche à travers l'entrepôt, les montées et les descentes répétées de l'engin, les prises des colis dans les emplacements, les

déplacements avec le ou les colis dans les bras, la dépose et le rangement des colis sur la palette de l'engin, sont des facteurs de risques de troubles musculo-squelettiques pour les opérateurs.

Par ailleurs, d'autres progrès qui ont été faits en information des préparateurs, notamment en remplaçant la liste de commande sur papier par des dispositifs vocaux ou électroniques, vont accélérer encore la productivité des opérateurs et, par voie de conséquence, augmenter le tonnage manipulé par chacun. Et plus lourd seront les colis constituant les charges à transporter, plus le tonnage sera important et plus les risques de troubles musculo-squelettiques seront graves.

Dans cet esprit, un premier dispositif illustré dans la demande de brevet européen 02 290 088 propose de réduire les déplacements des opérateurs en leur évitant de monter et de descendre de leur engin de préparation de commandes grâce à une télécommande classique ou vocale de manoeuvre de l'engin à distance. Ce dispositif permet à l'opérateur de réduire ses déplacements, et ce parmi notamment des déplacements en charge, mais il ne résout pas les problèmes que posent les manipulations de colis, souvent encombrants et lourds à porter.

Une autre solution dans l'art antérieur tend à mieux traiter les manipulations en ayant recours à des manipulateurs motorisés, mais c'est au prix d'inconvénients qui sont rédhibitoires en pratique, concernant notamment le coût des installations en investissement et en maintenance, leurs besoins en personnel, leur encombrement et leur manque de souplesse en fonctionnement. Elle exige que chaque opérateur soit affecté à un poste fixe et elle conduit à multiplier les opérations, certains des opérateurs ayant à charge de faire passer les articles ou colis d'une palette de stockage à un convoyeur de transport vers la sortie de l'entrepôt, d'autres de les transférer sur des palettes servant au transport vers les différents clients.

Pour apporter solution aux différentes difficultés que soulèvent les systèmes conçus pour être mis en oeuvre dans les installations actuellement connues, notamment en se souciant mieux

que par le passé du confort et de la santé physique des opérateurs, mais en évitant aussi de trop compliquer les installations ou de porter préjudice aux conditions de leur fonctionnement ou à leur rentabilité, l'invention prévoit notamment d'avoir recours à des manipulateurs ergonomiques avec renvois d'efforts que l'on peut avantageusement disposer embarqués sur des engins motorisés se déplaçant à travers l'installation de préparation de commandes. Une conception adaptée de ces manipulateurs, en liaison avec d'autres dispositions avantageuses de l'invention, concernant notamment les outils de commande mis à la disposition des opérateurs et les outils de saisie des colis, permet d'assurer que les opérateurs puissent manipuler les charges pratiquement sans effort, en particulier dans le levage des charges lourdes, qu'ils puissent procéder à un ajustement manuel des colis sur les palettes sécurisant leur stabilité pendant le transport, et qu'ils puissent aisément, avec le même matériel, manipuler un pourcentage élevé des types de colis pouvant coexister dans les entrepôts dans lesquels ils opèrent.

Par d'autres particularités de l'installation et des manipulateurs et outils embarqués qu'elle propose, l'invention facilite l'accès aux alvéoles de stockage des marchandises par l'intermédiaire des manipulateurs. Dans les entrepôts usuels, les marchandises étant rangées sur plusieurs niveaux dans chaque emplacement le long d'allées de circulation, les manipulateurs doivent pouvoir s'engager sous la lisse qui supporte un niveau supérieur de réserve au-dessus des alvéoles de stockage dans lesquelles s'effectuent les prélèvements d'articles, pour que ces manipulateurs déchargent correctement les opérateurs de ce travail pénible. Or ces lisses peuvent être mises à n'importe quelle hauteur par l'exploitant de l'entrepôt. Dans la plupart des cas, le bord inférieur de la première lisse est à quelque 2 mètres du sol pour permettre aux opérateurs de passer dessous. Mais il arrive que cette lisse soit fixée à des hauteurs inférieures (1 m par exemple), pour augmenter le nombre d'articles par alvéole, ce qui complique encore davantage l'ergonomie de la saisie des articles ou colis dans ces alvéoles.

En pratique, l'invention permet d'épargner aux opérateurs

tous les efforts de saisie, levage, ou porter de charges, ceux notamment qui leur feraient courir le risque d'incidents ou d'accidents d'ordre musculo-squelettique. Elle leur permet par contre de mieux se consacrer aux manoeuvres délicates, celles en particulier qui demandent de la précision dans la manipulation et le positionnement des articles ou de l'attention dans le respect des listes de commandes et le chargement des palettes.

Conformément à un premier de ses aspects, l'invention propose de mettre à disposition de chaque opérateur humain préparateur de commande travaillant dans un entrepôt déterminé un manipulateur mécanique à commande assistée qui est embarqué sur un chariot mobile à travers l'entrepôt. Le manipulateur entraîne un dispositif de préhension des charges à prélever, avantageusement de type pneumatique, qui est porté par un mât sur lequel il est mobile en coulissement et en rotation, à un niveau bas, en bout d'une potence déployable à un niveau haut sur une colonne support. Toutes les manoeuvres impliquant de lever les charges, de les déplacer, de contrôler leur descente, sont assurées par les moyens de commande assistée du manipulateur sous le contrôle de moyens de commande à disposition d'un opérateur manoeuvrant l'appareil de préhension. Dans la même position l'opérateur peut agir manuellement sur l'appareil de préhension lui-même, notamment pour le faire pivoter afin de l'orienter avec précision en situation de préhension sur un colis à prélever pour transport.

Dans une installation complète de préparation de commandes, il est en général intéressant de prévoir une pluralité de tels manipulateurs, chacun embarqué sur un chariot propre et affecté à un opérateur particulier. Toutefois l'invention n'exclut pas que les mêmes manipulateurs soient installés à poste fixe en regard d'emplacements de stockage, ni que l'ensemble comporte des manipulateurs réalisés différemment, notamment avec des outils de préhension simplifiés pour le transport des palettes à vide.

Grâce aux manipulateurs suivant l'invention, tous les déplacements de charges, ou du moins principalement toutes les

manoeuvres de porter de charges, notamment celles impliquant de lever des colis ou de contrôler leur descente, sont avantageusement assurées à l'aide des moyens de commande assistée de la potence du manipulateur. Les organes de pilotage peuvent être notamment, en tout ou partie, des organes de type manuel qui restent à niveau bas comme l'outil de préhension, à portée de main de l'opérateur pendant toutes les manoeuvres faisant intervenir les éléments composant le manipulateur. Au mieux ces organes de pilotage sont situés sur le dispositif préhenseur assurant la saisie des charges proprement dites, ou à son voisinage immédiat. Un moyen particulièrement commode consiste à les disposer sur une poignée montée solidaire en fonctionnement du dispositif préhenseur. C'est au niveau de cette même poignée que l'on peut aussi, de préférence, placer les organes de commande des fonctions de saisie et libération des charges mises en oeuvre par le préhenseur.

Le manipulateur est avantageusement conçu pour que le déploiement de la potence ait lieu à un niveau haut de hauteur suffisant pour toujours échapper, d'une part aux marchandises en cours de chargement sur le chariot, d'autre part aux opérateurs et autre personnel se déplaçant alentour. Il est également avantageusement conçu pour que l'extension maximale de la potence déployée, assurée sous commande assistée et donc sans effort sensible de l'opérateur, soit suffisante pour entraîner l'appareil de préhension latéralement par rapport au chariot en l'amenant jusqu'à atteindre les alvéoles du ou des emplacements voisins, alors que le chariot reste immobile dans l'allée d'accès aux emplacements de stockage, ou pour l'entraîner dans le sens longitudinal dans les différentes positions souhaitables au-dessus de la plate-forme de réception de charges à transporter, donc des articles commandés à réunir sur le chariot, pour y déposer ces derniers par libération des moyens de saisie de l'appareil de préhension.

Parmi des caractéristiques secondaires de l'invention touchant au manipulateur proprement dit, il figure le fait que la colonne supportant la potence de déplacement assisté de l'appareil de préhension des colis est montée sur son chariot juste derrière un poste

de pilotage, que l'opérateur peut occuper pour piloter les déplacements du chariot lui-même, en avant de la plate-forme de réception des articles et colis à livrer. Cette dernière est en général de taille à loger deux palettes l'une derrière l'autre. On se place ici, au plus simple, dans le cadre de conditions de mise en oeuvre de l'invention, où le chariot de transport des charges à travers l'entrepôt est constitué par un engin motorisé à pilotage local de type courant. Mais on notera à ce sujet qu'il existe des engins motorisés qui sont pilotables à distance, et que l'invention prévoit avantageusement de les mettre à profit en disposant les organes de pilotage à distance de manière qu'ils soient accessibles à l'opérateur en charge de l'engin quand celui-ci est en situation de manoeuvrer le manipulateur pour déterminer les déformations de la potence, le levage de l'outil de saisie et son fonctionnement en saisie et libération des charges.

II y figure aussi le fait que la potence soit constituée de trois éléments articulés l'un sur l'autre, le premier étant articulé sur la colonne support, avec des articulations en rotation relative autour d'axes verticaux et des débattements angulaires pouvant sensiblement atteindre, mais sans les dépasser, des valeurs de l'ordre de 130 degrés. Ces dispositions sont plus avantageuses que celles faisant appel à des éléments successifs montés en coulissement l'un sur l'autre du point de vue du coût de construction et d'entretien et du point de vue de la robustesse et de la longévité. D'autre part, si rien n'interdit de prévoir plus de trois éléments articulés, dans la chaîne des éléments en série allant d'un premier élément articulé sur la colonne support à un dernier élément constituant le mât portant un l'outil de saisie de l'appareil de préhension, ou outil préhenseur, il reste que trois éléments sont en général suffisants pour amener les moyens de préhension du manipulateur dans toutes les positions souhaitables d'un plan horizontal, tant en distance de la colonne qu'en orientation. En pratique, la mobilité verticale de l'outil de saisie des colis est en effet assurée par le déplacement, sur un mât vertical faisant partie de la même structure que la potence, d'un bras orientable qui constitue le dernier élément de la chaîne d'éléments articulés de la potence déployable, sa liaison articulée avec l'élément précédent ayant lieu par l'intermédiaire dudit mât, en supposant ce dernier rigide ou

sensiblement tel.

Par l'intermédiaire d'un tel mât sur lequel il est monté coulissant verticalement et rotatif autour de l'axe vertical, le bras porteur de l'outil de préhension de charges permet à l'opérateur d'amener ce dernier avec précision à l'endroit de chaque colis à saisir, en passant sous la lisse qui sépare deux niveaux superposés d'alvéoles de stockage. Dans toutes les opérations de pilotage de l'ensemble, c'est en fait la commande assistée des déplacements en hauteur de l'outil de saisie qui paraît le plus nécessaire, alors que les réglages en position dans un plan horizontal font intervenir des efforts moindres, que souvent l'opérateur peut même exercer lui-même, sans apport d'énergie extérieure et néanmoins sans trop de risques de troubles musculo-squelettiques.

On soulignera maintenant comment, suivant d'autres caractéristiques avantageuses qui concernent plus spécifiquement un dispositif de préhension de charges, la présente invention prévoit d'avoir recours à une puissance pneumatique pour assurer le levage des colis à transporter. Par la conception de ce dispositif, l'invention permet à chaque opérateur travaillant dans un entrepôt déterminé d'agir seul sur des charges de dimensions et de poids variables, et dont la surface de préhension peut ne pas être lisse.

Un tel dispositif de préhension pneumatique suivant l'invention, fonctionnant par effet de ventouse, peut notamment être monté sur un bras de déplacement manuel, tel que le bras terminant la potence d'un manipulateur, portant les différents moyens de commande de l'appareil dans son ensemble, et être associé dans celui-ci à des moyens distributeurs assurant alternativement son fonctionnement en mode aspiration pour saisir une charge et la retenir ou en mode de soufflage pour la libérer. Il est avantageux d'utiliser le mode de soufflage également en préparation à la saisie, pour déployer au- dessus de la charge une couronne de matière souple qui est responsable de l'effet de ventouse quand ensuite elle s'applique étanche sur la charge en mode d'aspiration.

Plus précisément un manipulateur de transport de charges de transport de charges suivant l'invention comporte de préférence un dispositif de préhension par effet de ventouse d'une charge à transporter dans lequel une structure rigide supporte une jupe annulaire s'étendant souplement tout autour de la structure, une valve de fermeture d'un circuit fluidique s'ouvrant vers l'extérieur en partie centrale de la structure, des clapets ouvrant ledit circuit en sous-face de la jupe pour déployer celle-ci en couronne au-delà de l'emprise de la structure rigide, ainsi que des moyens distributeurs pour faire régner alternativement dans ledit circuit une surpression tendant à fermer la valve et ouvrir les clapets et une dépression tendant à ouvrir la valve et fermer les clapets de manière à saisir la charge par effet de vide dans un volume fermé sur elle par ladite jupe.

En ce qui concerne spécialement le dispositif de préhension, l'invention peut répondre en outre aux caractéristiques ci-après, avantageusement applicables séparément ou en toute combinaison techniquement opérante.

Suivant l'une de ces caractéristiques, la structure rigide du dispositif de préhension est réalisée sous la forme d'un boîtier s'interposant sur le circuit fluidique qui présente en face inférieure une grille support pour des volets de la valve qui se rejoignent de manière étanche en fermeture de la valve sous l'effet d'une surpression les appliquant sur la grille, dans le mode de fonctionnement dit en soufflage, et qui s'en écartent en ouverture de la valve sous l'effet d'une dépression dans le mode de fonctionnement dit en aspiration. Suivant une autre de ces caractéristiques, le boîtier présente en face supérieure des orifices constituant lesdits clapets qui s'ouvrent sur le pourtour et/ou de préférence sur le dessus dudit boîtier et qui sont obturables par une partie centrale de la jupe annulaire interne à la couronne souplement déployable. Suivant encore une autre, les moyens distributeurs sont constitués par une vanne à tiroir ménageant trois voies de circulation d'air mettant en communication l'intérieur dudit boîtier avec un compresseur d'air atmosphérique alternativement du côté admission et du côté refoulement.

D'autres particularités avantageuses de l'appareil de

transport suivant l'invention portent sur des moyens complémentaires pour le déplacement du dispositif de préhension portant la charge saisie. C'est ainsi que dans des modes de mise en oeuvre préférés de l'invention le dispositif de préhension est monté sur un bras de déplacement manuel portant des moyens de commande des moyens distributeurs associés pour assurer son fonctionnement alternativement en surpression quand on l'abaisse vers une charge à transporter et en dépression pour saisir la charge et la soulever. C'est ainsi aussi qu'un tel bras porteur du dispositif de préhension peut avantageusement faire partie d'un manipulateur à commande assistée impliquant notamment des moyens de levage asservis dudit bras le long d'un mât monté en bout d'une potence articulée.

D'autres caractéristiques encore, avec leurs avantages, ressortiront mieux de la description qui est donnée ci-après d'une installation de préparation de commandes réalisée suivant l'invention dans des modes de réalisation préférés, tels qu'illustrés par les figures

1 à 1 1 des planches de dessins qu'elle inclut.

Sur ces dessins :

- La figure 1 représente une fraction d'une installation de préparation de commandes dans laquelle un opérateur est en train de regrouper les colis d'une liste de commande en utilisant l'engin de préparation 1 qui lui est affecté ;

- La figure 2 montre mieux la constitution de l'engin, considéré seul dans une vue schématique en perspective ; - La figure 3 illustre une variante de réalisation de l'engin de la figure 2 ;

- La figure 4 représente schématiquement une partie essentielle d'un appareil de transport de charges selon l'invention au niveau de son dispositif de préhension ; - La figure 5 illustre mieux la constitution du dispositif de préhension, considéré seul dans une vue en perspective éclatée ;

- La figure 6 illustre, dans une vue en coupe du dispositif de préhension, son fonctionnement dans une étape où l'on y crée une

surpression pour libérer une charge préalablement saisie ou pour le préparer à saisir une nouvelle charge ;

- La figure 7 illustre de même son fonctionnement dans une étape où une dépression est appliquée pour saisir la charge ; - Les figures 8 et 9 illustrent des moyens distributeurs d'un flux d'air utilisés pour commander les étapes de saisie et libération d'une charge en faisant régner respectivement une dépression et une surpression dans le boîtier du dispositif préhenseur ;

- Les figures 10 et 1 1 illustrent des variantes de réalisation de l'appareil de transport de charges de la figure 4.

Dans les détails de réalisation choisis pour illustrer au mieux la mise en oeuvre de l'invention dans le cadre de la préparation de commandes dans un entrepôt, l'engin de préparation affecté à un opérateur 9 (figure 1 ) est réalisé à base d'un chariot motorisé de transport de marchandises à travers l'entrepôt qui est parfaitement classique en ce qu'il est plus précisément à moteur électrique, ce qui facilite les conditions de son pilotage, et en ce qu'il présente une plate-forme de réception des charges 151 disposée à l'arrière d'un poste de pilotage 152, en s'étendant sur la longueur de deux palettes successives 12, comme il est visible des figures. Ces palettes sont qualifiées de palettes "client" dans la mesure où l'on regroupe dessus les différents colis des listes de commandes pour livraison à un client déterminé. Elles constituent les supports récepteurs des colis ou supports de manutention des charges à transporter.

L'invention conduit à équiper cet engin de manière à remplacer la manutention de charges atteignant plusieurs kilogrammes par la manoeuvre d'un dispositif manipulateur ergonomique embarqué sur le chariot qui ne nécessite plus qu'une pression de quelques grammes, grâce à un mécanisme d'assistance à puissance asservie.

Le manipulateur monté sur l'engin 1 est constitué par un bâti qui est essentiellement réalisé sous la forme d'une colonne verticale 3 supportant à son sommet une potence déformable 4. La colonne 3 est située juste derrière le poste de pilotage 151 , entre celui-ci et la plate-

forme 152. La potence 4 est réalisée par assemblage d'éléments rigides qui sont liés les uns aux autres par articulation autour d'axes verticaux de manière à constituer un ensemble déployable capable de se développer en extension horizontalement à partir de la colonne 3 et en orientation autour de cette colonne.

Le premier 41 des éléments articulés de la potence 4 court d'une chape dans laquelle est monté un axe d'articulation 51 le liant à la colonne 3 en son sommet jusqu'à une chape par laquelle il est lié à articulation (axe 52) à une chape similaire terminant le second 42 des éléments articulés de la potence déployable. Les deux éléments sont ainsi mobiles dans un même plan horizontal, au niveau haut de la colonne 3, qui surplombe les palettes client 12 et leur chargement.

A son extrémité opposée, le second élément 42 supporte un mât vertical 7 qui matérialise un troisième axe de rotation des éléments de la potence déployable. Ce mât vertical 7 sert de guide à un bras mobile en hauteur 8 qui coulisse dessus. Le bras 8, dont la mobilité verticale est assurée par un câble tracteur 87 entraîné par un moteur couple monté sur la potence, constitue un troisième et dernier élément articulé de la potence 4. En effet, il est doté d'un coulisseau 86 lui permettant, outre sa mobilité verticale, de pouvoir tourner librement autour du mât 7.

A l'extrémité libre de la potence 4, en bout du bras 8, le manipulateur embarqué de l'engin 1 comporte un outil de saisie des charges à transporter. Dans le cas de la figure 2, cet outil de saisie est constitué par un préhenseur 11 à fonctionnement pneumatique qui sera décrit plus loin dans les détails de sa réalisation pratique.

Le bras 8 est en fait double dans le cas d'application particulier considéré. On y distingue une branche principale porteuse de l'outil préhenseur, à fonction de raidisseur entre le coulisseau 86 et cet outil 1 1 , et une branche auxiliaire, formée par une tige réglable en position longitudinale et en orientation dans un plan horizontal par rapport à la branche principale.

Par sa tige auxiliaire, le bras 8 supporte une poignée de

manoeuvre 15, au moyen de laquelle l'opérateur pilote tous les déplacements de l'outil préhenseur. On y trouve donc des organes de pilotage manoeuvrant le manipulateur en toutes les déformations de la potence qui entraînent le bras 8 et le préhenseur qu'il porte, mais aussi un organe de commande des déplacements en mobilité verticale de l'appareil de préhension dans son ensemble, par action sur le câble tracteur 87. Un organe spécial de la poignée de manoeuvre 15 permet de commander la prise des colis par fermeture de l'outil de saisie 11 ainsi que sa libération pour lâcher la charge saisie quand, par exemple, la charge a été amenée en position pour être déposée sur la palette client correspondante l'attendant sur la plate-forme du chariot.

Dans des variantes particulières de mise en oeuvre de l'invention, le même bras 8 porte encore un appareil de commande à distance pour le pilotage du chariot motorisé dans ses évolutions dans les allées de l'entrepôt. Il s'agit ici d'un appareil de commande déportée, puisque les organes de pilotage, à actionnement manuel, restent situés, non pas dans Ie poste de pilotage mais néanmoins sur l'engin au niveau de son manipulateur. Un appareil de véritable télécommande peut paraître préférable dans d'autres situations. Il est alors situé sur l'opérateur personnellement et les ordres de conduite du chariot sont transmis par voie sans fil à ses moyens motorisés, pour le pilotage à distance des déplacements du chariot.

De la description précédente et en se référant notamment à la figure 1 , on comprend sans difficulté que l'opérateur dispose à portée de mains, sur le bras 8, de tous les organes lui permettant d'assurer tous les mouvements nécessaires à la manutention des colis depuis un emplacement de stockage vers la palette client 12. Le même manipulateur de l'engin lui permet aussi, si besoin, de décharger la plate-forme du chariot et de transférer un colis d'une palette à un autre support récepteur.

Sur cette figure 1 , on voit un opérateur 9 à l'oeuvre avec son engin dans une allée d'accès aux emplacements de stockage de l'entrepôt. Une fois le chariot amené en regard d'un emplacement particulier, l'opérateur s'est placé derrière et il tient la poignée 15 de sa main droite et l'outil préhenseur 11 de sa main gauche pour

manoeuvrer le manipulateur. En général il aura déjà réglé et verrouillé la tige de la poignée sur la branche portant le bras 8 pour son meilleur confort personnel au cours des taches à effectuer. Si l'engin est équipé d'un appareil de télécommande ou de commande déportée à ce niveau, il peut encore les utiliser pour parfaire la position du chariot en regard de l'emplacement sur lequel il doit prélever un ou plusieurs articles ou colis pour une commande de client particulière.

La figure illustre le fait que les deux premiers éléments articulés de la potence 4 restent en hauteur, hors de portée de l'opérateur. Le montage articulé permet une extension latérale avec un débattement suffisant pour que le mât 7 puisse venir se placer au droit de la structure porteuse formée de lisses 20 et d'échelles 23 en tout endroit nécessaire le long de l'emplacement à desservir. Le bras 8 terminant la potence est par contre plus bas, car il reste en fonctionnement à un niveau inférieur à la lisse 20 qui sépare dans l'emplacement l'alvéole inférieure 18 d'une alvéole supérieure de réserve 19. Il peut là être manoeuvré en coulissement sur le bras 7 et rotation sur l'axe de celui-ci pour atteindre avec l'outil préhenseur 1 1 toute position nécessaire à l'intérieur de l'alvéole de stockage 18, et sa longueur est suffisante pour aller le cas échéant au fond de cette alvéole. Tant qu'il n'y a pas lieu de soulever un colis saisi, une assistance motorisée n'est pas nécessaire pour ces manoeuvres.

L'opérateur dispose des informations nécessaires aux opérations de préparation de commandes qu'il a à effectuer sous diverses formes. Il s'agit par exemple d'instructions imprimées sur une feuille de papier, d'étiquettes à coller sur les colis, d'une instruction visuelle sur un écran de terminal ou d'une instruction sous forme vocale. Il se rend à chaque adresse, soit en montant sur l'engin de préparation de commandes pour le conduire d'une manière traditionnelle, soit en actionnant la commande déportée située sur l'appareil de préhension ou la télécommande placée sur l'opérateur (comme décrit dans les textes de brevets déjà cités). Il manoeuvre l'appareil de préhension de façon à prendre le colis approprié avec l'outil de saisie 11 et il le déplace avec depuis Ia palette de stockage dans l'alvéole 18 jusqu'à la palette client correspondante sur la plate-

forme 12.

Dans une forme de réalisation décrite ici de manière non limitative des conditions de mise en oeuvre de l'invention, la manipulation du colis avec l'outil préhenseur 11 permet, grâce à un lecteur avantageusement intégré dans celui-ci, de lire Ie numéro du colis en vue de constituer une liste électronique indicative des colis constituant le contenu de la palette client 151 et/ou 152. Cette lecture peut également être faite par l'opérateur à l'aide d'un terminal portable, idéalement placé sur son poignet, de façon à effectuer une lecture du code à barres du colis ou de l'emplacement d'alvéole 18 avec les mains libres. Dans les cas où la préparation s'effectue à l'aide de documents, l'opérateur coche la ligne de commande lorsqu'il a déposé le dernier colis de la ligne sur la palette client s'il dispose d'une liste à cocher ; sinon, il prend une étiquette sur le dévidoir d'étiquettes et la colle sur le colis déposé sur la palette client.

Au niveau de la potence mobile articulée 4, le manipulateur dispose avantageusement de butées réglables limitant les mouvements de la potence à partir de la position du chariot de l'engin de préparation de commandes 1 dans l'allée, de façon à éviter les chocs contre la structure porteuse des alvéoles de stockage et leurs palettes. Il est aussi conçu de telle manière que la potence évite en permanence de heurter une partie quelconque de l'engin et les palettes client en cours de constitution dessus. Le manipulateur est d'autre part muni de freins pour la ou les positions de repos autorisant les déplacements du chariot qui le supporte en mode conducteur porté.

Dans certaines variantes de mise en oeuvre de l'invention, le manipulateur est complété par un outil de préhension des palettes non chargées pour transporter par exemple les palettes vides à placer sur la plate-forme de l'engin pour constituer les supports de manutention recevant chacun les différents colis d'une même commande à regrouper dessus. Un tel outil est avantageusement constitué par un crochet auto-coinçant, connu en lui-même, qui est suspendu en bout du bras terminal de la potence articulée.

Dans des formes de mise en oeuvre de l'invention

particulièrement élaborées, la présence d'un tel crochet, qui se coince automatiquement entre les planches d'une palette vide quand le bras porteur est descendu jusqu'à l'amener à leur niveau puis remonté, est combinée avec celle d'un outil de saisie pneumatique des colis monté sur le même bras de la potence déployable comme il a été décrit. En solution préférée, le bras comporte alors deux brins qui portent respectivement chacun des deux outils de saisie. Il est alors souhaitable que celui qui porte en bout le crochet de saisie des palettes vides soit plus court que celui de l'outil de saisie des colis, de manière à placer le crochet, quand il est inactif, dans une position escamotée en retrait derrière le préhenseur de saisie des colis et les colis manipulés.

Par ailleurs, les palettes vides ainsi que les colis se présentant sous forme de barquettes peuvent être manipulés manuellement par l'opérateur grâce à une fourche constituant un outil de saisie différent, mais faisant partie du même type d'appareil préhenseur associé à une potence déployable similaire sur un engin de préparation de commande. Cette possibilité sera mieux décrite plus loin, en référence aux figures 10 et 1 1 , mais la figure 3 montre déjà une variante de réalisation de manipulateur embarqué sur un engin de préparation de commandes dans lequel le mât 7 est réduit à une pièce 24 sur laquelle le bras 8 est monté rotatif en bout du second élément de la potence 4. Le bras de l'appareil de préhension reste ainsi en permanence dans le même plan horizontal en hauteur que le reste de la potence. La fourche 22 est librement suspendue à l'extrémité d'un filin souple 21 qui joue le rôle de câble tracteur à commande assistée dans les déplacements de la fourche en direction verticale.

On décrira maintenant l'appareil de préhension dont est équipé le manipulateur ci-dessus. Dans l'exemple de la figure 4, on a ainsi représenté l'extrémité du bras 8 terminant l'ensemble mécanique de la potence déployable du manipulateur et portant un dispositif de préhension pneumatique 1 1 suivant l'invention, ainsi que les organes associés du dispositif de pilotage manuel 15.

Plus précisément, et comme on l'a déjà succinctement

mentionné, le dispositif préhenseur 11 lui-même est monté en bout d'une branche principale du bras 8, elle-même formée de deux tubes montés télescopiquement coulissants l'un sur l'autre 8a et 8b, tandis que le dispositif de pilotage 15 est monté en bout d'une branche secondaire 1 10, constituée par une tige à réglage rotatif sur la branche principale à l'autre extrémité. Ces dispositions permettent de régler les positions relatives du dispositif de pilotage manuel et du dispositif préhenseur en agissant sur la longueur de la branche principale et sur l'orientation de la branche secondaire. Chaque opérateur prenant en charge l'appareil pourra ainsi adapter pour son usage l'écartement entre une poignée 107 des organes de pilotage et un volant 105 solidaire du dispositif préhenseur qu'il saisira respectivement de l'une et l'autre de ses deux mains. Mieux que sur la figure 4, cette possibilité est également illustrée sur les figures 10 et 1 1 .

D'autre part, le bras 8 constitue l'élément terminal de la potence articulée du manipulateur embarqué sur chariot motorisé des figures 1 et 2. Comme on l'a déjà décrit, il est notamment prévu qu'à son extrémité opposée au préhenseur 11 , le bras 8 soit monté coulissant et rotatif sur un mât vertical du manipulateur, de manière à se disposer à un niveau bas par rapport à un niveau haut où se situent les autres éléments en rotation l'un sur l'autre de la potence articulée reliant ce mât à un poteau fixe sur le chariot.

Au niveau du dispositif de pilotage 15, on trouve des moyens de commande assistée du manipulateur qui sont matérialisés par une poignée de manoeuvre 107, au moyen de laquelle l'opérateur pilote tous les déplacements de l'outil préhenseur dans son ensemble. On voit sur la figure 4 d'autres organes de pilotage qui sont également disposés à portée de main de l'opérateur, parmi lesquels une manette de verrouillage de la position de la branche secondaire sur la branche principale du bras 8 et des boutons de commande du distributeur d'air sous pression déterminant le fonctionnement du dispositif de préhension 11 dans ses fonctions de saisie et de libération des charges à transporter.

Le distributeur est disposé sur le manipulateur à l'extrémité du bras 8 située sur le mât vertical. Il est alimenté par un compresseur

d'air prélevant l'air dans l'atmosphère environnante et il est relié au dispositif de préhension proprement dit par un circuit fluidique qui passe dans les tubes télescopiques 8a et 8b du bras porteur. L'ensemble permet de mettre ce circuit, au niveau du préhenseur, en dépression ou en surpression par rapport à l'atmosphère environnante, suivant la position que l'opérateur donne aux boutons de commande des organes de pilotage 15.

Le dispositif de préhension 1 1 permet de saisir des charges, telles que le colis 101 des figures 6 et 7, par effet de ventouse, et de les retenir suspendues au bras du manipulateur pendant leur transport. Il comporte pour cela une membrane souple montée sur une structure support rigide. Dans le cas particulier considéré ici, cette dernière est réalisée sous la forme d'un boîtier 103, de section rectangulaire, dont les parois marquent les contours d'une cavité parallélépipédique. La membrane souple est réalisée en caoutchouc ou en une matière élastomère analogue, imperméable à l'air. Elle présente la forme d'une cloche qui surmonte le boîtier 103 en dépassant de celui-ci sur tout son pourtour. On y distingue donc une partie centrale 112, qui est normalement plaquée contre la face supérieure du boîtier 103, et une couronne périphérique souplement déployable au-delà du boîtier, ou jupe annulaire 104.

La matière de la jupe 104 est percée en son centre d'un orifice 142 au niveau duquel elle est serrée étanche autour d'un raccord tubulaire coudé 106 qui termine le bras 8. Le montage est assuré par une bague 45 à travers un orifice 132 ménagé dans la paroi de la face supérieure du boîtier 103, de telle sorte que le raccord 106 met en communication le circuit interne du bras porteur 8 et la cavité interne du boîtier 103. Le volant 105 est également monté sur la bague 45. Il est en permanence accessible autour de l'axe du système au- dessus du boîtier et de la jupe 104.

La figure 5 détaille la composition du dispositif de préhension dans une vue éclatée en perspective. Elle fait apparaître que le boîtier rectangulaire 103 présente un ensemble d'orifices 131 percés dans la paroi de sa face supérieure, qui ont un rôle de clapets pour permettre l'écoulement de l'air ambiant à travers cette paroi. La paroi limitant la

cavité interne du boîtier en sa face inférieure est plus complètement perforée. En effet, elle est constituée en pratique par une grille 109 couvrant toute sa surface.

La grille 109 supporte une membrane 108, constituée de deux volets flexibles 108a et 108b qui sont sensibles à la circulation d'air dans le boîtier et qui se comportent différemment suivant que l'air dans le boîtier est en surpression en mode de soufflage du système ou qu'il est en dépression en mode d'aspiration. Les volets 108a et 108b agissent comme une valve qui tend à fermer le circuit fluidique et qui s'ouvre quand les deux volets 108a et 108b s'écartent l'un de l'autre en s'inclinant vers l'intérieur du boîtier 103. Les deux volets 108a et 108b de la valve sont fixés sur les bords opposés de la face inférieure du boîtier 103. Ils s'écartent quand la cavité interne du système de préhension est en dépression, ce qui correspondant au mode d'aspiration. Ils se plaquent contre la grille 109 et se rejoignent de manière étanche quand le système de préhension est en surpression en mode de soufflage.

La figure 6 illustre une coupe du dispositif de préhension 11 en mode de soufflage. En présence d'une surpression à l'intérieur du boîtier 103, les volets 108a et 108b de la valve 108 se rejoignent de manière étanche et se plaquent contre la grille 109 en fermant ainsi le circuit fluidique de ce côté du boîtier. Les orifices 131 qui sont présents sur la face supérieure du boîtier 103 sont au repos obturés par la partie centrale de la jupe 104. Ils forment un système de clapets qui sous l'effet de la surpression se retrouvent en position ouverte. L'air qui s'échappe à travers eux de la cavité du boîtier 103 soulèvent en la déployant la jupe 104 annulairement autour du conduit tubulaire 45.

La figure 7 illustre une coupe du dispositif de préhension 11 en mode aspiration. Sous l'effet d'une dépression à l'intérieur du boîtier 103, les volets 108a et 108b de la valve 108 s'écartent en ouverture de ladite valve 108, ouvrant ainsi le circuit fluidique dans tout le volume sous la juge 104. Sous l'effet de cette même dépression les orifices 131 présents sur la structure rigide 103 sont obturés par la partie centrale de la jupe 104 et celle-ci enveloppe l'ensemble étanche

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à l'air de la structure rigide 103 et de la charge 101 , permettant ainsi par effet de ventouse de saisir la charge 101.

En position d'attente de prise de charge 101 , comme le montre la figure 6, l'opérateur manoeuvre la poignée du bras 8 afin de rapprocher le système de préhension au plus proche possible de la charge 101 à saisir. Arrivé au-dessus de la charge il commence par appuyer sur un bouton des organes de pilotage 15 qui met le distributeur en mode de soufflage. L'air envoyé dans le conduit 1 1 1 arrive dans le boîtier 103 et plaque les volets 108a et 108b sur la grille 109. La jupe 104 se soulève et dégage les orifices du système de clapets (orifices 131 ), ce qui a pour conséquence de faire circuler un flux d'air en sous-face de la jupe 104. Ce flux d'air est suffisant pour permettre le déploiement de la jupe 104 et faciliter ainsi son adaptation sur le colis 1 à saisir.

L'opérateur rapproche encore le dispositif du colis, jusqu'à poser la grille 109 sur la charge. Il actionne alors un autre bouton des organes de pilotage pour mettre le distributeur en mode d'aspiration. Le distributeur aspire l'air, la jupe 104 vient obturer les orifices 131 , et sous l'effet de la dépression créée les volets 108a et 108b s'écartent de la grille 109 et laissent pénétrer l'air extérieur.

Dans cette configuration, illustrée par la figure 7, la jupe 104 limite un volume fermé entre la cavité du boîtier 103 et la charge 101 qui est mis sous vide. La charge 101 étant ainsi saisie, l'opérateur manoeuvre le bras 8 grâce à la poignée 107 afin de soulever la charge 101 , la transporter et la déposer à son nouvel emplacement. Lorsque l'opérateur veut relâcher la charge 101 , il appuie sur le bouton de l'organe de pilotage permettant d'activer le distributeur en mode de soufflage. Le flux d'air vient plaquer les volets 108a et 108b de la membrane d'étanchéité sur la grille 109 et interrompt le flux d'aspiration, libérant ainsi la charge 101 . Les clapets 131 s'ouvrent, la jupe 104 se déploie à nouveau.

Les figures 8 et 9 illustrent, en coupe, une vanne à tiroir constituant un distributeur 150 qui permet de faire régner alternativement dans le circuit fluidique alimentant le boîtier 103 une

surpression et une dépression. Le distributeur comporte un ensemble de deux tubes coaxiaux. Un tube interne 121 est fermé des deux côtés par deux disques 1 13 et 133 munis de joints étanches en contact avec le tube externe 120. Celui-ci est ouvert des deux côtés. Le tube interne 121 présente en outre sur sa face extérieure deux anneaux 127 qui ferment l'intervalle annulaire entre les deux tubes, des deux côtés d'une chambre annulaire.

Le tube interne 121 est mobile sous la commande d'un vérin 125. Il est percé de lumières 128 diamétralement opposées deux à deux, qui se déplacent avec lui devant les embouchures 134 de trois canaux 122, 123 et 124 débouchant à travers la paroi extérieure du tube externe. Ces canaux 122, 123 et 124 sont des voies de circulation de flux d'air avec des fonctions différentes, le premier 122 servant à l'admission d'air sous pression (il présente aussi un orifice d'échappement latéral 126 vers l'atmosphère extérieure), le deuxième 123 servant au retour du flux d'air (en combinaison avec des orifices 129 de communication avec l'extérieur percés dans le tube externe) et le troisième 124 étant en permanence raccordé au boîtier du dispositif de préhension 11.

Quand le vérin 125 tire le tube interne vers la droite de la figure 8, le canal 124 conduisant au boîtier du dispositif de préhension est mis en communication avec le canal 122 d'admission d'air sous pression, ce qui entraîne une surpression dans le circuit fluidique et le fonctionnement en mode de soufflage. Quand le vérin pousse le tube interne vers la gauche de la figure 9, le canal 124 est mis en communication avec le canal 123 de retour et l'air est évacué par là du boîtier, ce qui entraîne le mode de fonctionnement en aspiration.

Les figures 10 et 11 illustrent un autre mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention, dans lequel le dispositif de préhension pneumatique 1 1 tel que décrit précédemment est complété par une fourche 130, qui est montée escamotable sur le boîtier 103. Cette fourche est prévue pour une utilisation alternative comme outil de préhension quand elle est dans la position sortie illustrée par la figure 1 1 . Elle est montée sur charnière sur un côté du boîtier rigide. Quand elle n'est pas utilisée on la rabat sur le boîtier comme illustré sur la

figure 10, de sorte qu'elle ne gêne pas le fonctionnement du dispositif pneumatique et de sa jupe annulaire.

La description qui précède montre clairement comment l'invention permet d'atteindre les buts qu'elle s'est fixés par une contribution réciproque du manipulateur à potence déployable, avantageusement monté sur chariot motorisé, et d'un outil de préhension pneumatique porté en bout d'un bras terminal de la potence du manipulateur. Dans une installation de préparation de commandes réalisée suivant l'invention, il peut être prévu plusieurs chariots à manipulateur embarqué individuellement muni d'outils de préhension différents. Dans tous ces manipulateurs il est avantageux que les organes de pilotage en commande assistée soient situés à portée de main de l'opérateur en charge du chariot, au niveau bas de l'outil de préhension, et que celui-ci comporte en outre des moyens de manoeuvre directe permettant à l'opérateur de le mettre manuellement dans une position précise appropriée, notamment lors de la saisie des colis et lors de leur dépose sur une palette de transport.