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WO2011124782A1 - Procede et dispositif de transfert de decoupes pour boites d'emballage - Google Patents

Procede et dispositif de transfert de decoupes pour boites d'emballage Download PDF

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WO2011124782A1
WO2011124782A1 PCT/FR2011/000181 FR2011000181W WO2011124782A1 WO 2011124782 A1 WO2011124782 A1 WO 2011124782A1 FR 2011000181 W FR2011000181 W FR 2011000181W WO 2011124782 A1 WO2011124782 A1 WO 2011124782A1
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WO
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cut
cutout
suction
cuts
stack
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2011/000181
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English (en)
Inventor
Philippe Saison
Thomas Bruneau
Franck Menegazzi
Yves Clauss
Didier Desertot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DS Smith Packaging France SAS
Original Assignee
Otor SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP11719594.1A priority patent/EP2552812B1/fr
Priority to JP2013501886A priority patent/JP5717216B2/ja
Priority to CA2792777A priority patent/CA2792777C/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B65H2701/1766—Cut-out, multi-layer, e.g. folded blanks or boxes

Definitions

  • the present invention relates to a method for transferring blanks for polygonal box packaging boxes from a magazine formed of at least one stack of cardboard sheet or corrugated cardboard blanks having indentations.
  • It also relates to a device for carrying out such a transfer for a box embodiment.
  • the blank After taking the blank of cardboard by suction from an inclined vertical store, the blank is slotted or cut, then it is placed in volume before closing by folding the shutters forming the bottom and / or the walls of the box and incorporated.
  • a machine operating at a rate of thirty cases per minute to form packages of three hundred grams requires the handling about four tons of cardboard per day (over eight hours).
  • the known means for avoiding fatigue for the operators essentially consist in processing the blanks by stacks or packets, thus moving a large number of blanks at a time.
  • a first disadvantage, major, is to limit the possibility of gripping cuts to very simple palletizing planes namely in general two stacks of cartons aligned on a row.
  • the devices of the prior art therefore do not allow to unstack pallets having several rows of cuts, each row itself having several stacks.
  • This phenomenon makes unstacking difficult and generates machine stops with human intervention to crop the cuts on the pallet preventing real automation of the process.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages, by proposing a method and a device that better than those previously known to the requirements of the practice, particularly in that it allows the depalletization of cuts at high rates regardless of the palletizing plan.
  • the invention finds a particularly important application although not exclusive in the field of the formation of boxes from blanks or corrugated sheets of low grammage ( ⁇ 120g / m2) for the industry or the food industry.
  • the invention notably starts from the idea of no longer moving plate packs to a feed store in general inclined, but to treat the cuts one by one after having perfectly located them in space and repositioned during movement.
  • the present invention essentially proposes a method for transferring cutting for the production of polygonal box packaging boxes from a magazine formed of at least one stack of blanks made of cardboard or corrugated cardboard material comprising notches, characterized in that
  • the cutout of the top of the stack is located by camera
  • the said cut is pre-separated from the rest of the stack, the top cut-out thus located by suction is grasped,
  • said cut is moved by means of a robotic arm and released to a next station, for or before further forming
  • the cutting handling rate is also multiplied by a factor of ten to fifty compared to a package handling, despite the difficulty of moving at high speed in the space of cardboard plates that behave like deformable wings.
  • the process comprises more than thirty cycles per minute
  • the magazine comprises several rows and / or several stacks of cuts from which the top cut is captured;
  • the cutout magazine being formed by a pallet
  • the pallet is placed on a leveling device, the top of the pallet is raised to an observation and setting plane,
  • the top cutout is detected with at least one digital camera located above the magazine and centered with respect to said magazine,
  • said robot is moved to align said suction tooling with the mark of the cutout before grasping it by suction with said apparatus;
  • the forming is by piston in a cavity
  • the box is formed at the forming station by winding the blanks around a determined volume
  • the top blank is fed to the suction cup forming station displaced along the horizontal axis by the robotic arm at a translation speed of between 4m / s and 6m / s;
  • the cutting is transferred to the forming station by a crew of two carriages on which is mounted the robotic arm, said crew being actuated by a drive system comprising a pulley arrangement and belt with electric motors;
  • the box is formed from a cutout comprising a sequence of at least four main shutters terminated by a fastening tab, interconnected by first fold lines parallel to each other, said sequence of shutters forming the outer walls of the box and being connected on one side to a series of flaps by second fold lines perpendicular to said first fold lines, to form the bottom of the box;
  • the method comprises a marking step after gripping by the robot and before removal to the next station.
  • the invention further provides a device implementing the method as described above.
  • the invention also relates to a device for producing polygonal section packaging boxes from a magazine formed of at least one stack of blanks made of corrugated cardboard or corrugated cardboard material, characterized in that , the pile being vertical, it comprises
  • suction cut-out comprising a set of at least four suckers
  • a robotic arm for lateral displacement of said blank at a next station, for the purpose of forming it, before empty return to capture the next top blank.
  • the device further comprises gluing means of said cutout before the next station;
  • the magazine comprises several rows and / or several stacks of cuts from which the top cut is captured;
  • the device comprises an elevator platform for leveling the pallet up to an observation and setting plane, and
  • the device comprises at least one digital camera located above the store and centered with respect to said store,
  • grazing means for shaving the cutouts from above to generate shadows because of notches and / or escapes between cutouts and means for selecting the relevant cutout arranged to separate cutouts that do not all have their own shape. shadow areas as being below.
  • grazing light enter horizontally or with an angle relative to the plane of the cut below 30 °, for example 15 °;
  • the device includes
  • the means for taking off the cut-out from the top comprise elements arranged to lift one or more sides of the cut while blocking part of the cutout, to create at least one lateral air inlet;
  • the device comprises a booster forming station in a cavity
  • it comprises a forming station by winding the blanks around a determined volume
  • - It comprises a crew of two trolleys on which is mounted the robotic arm, said crew being actuated by a drive system comprising a pulley arrangement and belt with electric motor.
  • Figure 1 is a schematic elevational front view of a device according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is the side elevational view of the device of Figure 1.
  • FIG. 3 is a view from above of the device of FIG. 1.
  • Figure 4 is a top view of another embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 5 is a diagram showing the camera tracking method in top view.
  • FIG. 6 is an example in plan view of loose and offset cuts, which can be grasped by the method according to the invention.
  • FIG. 7A shows in plan view an example of a pallet with four slightly offset stacks.
  • Figure 7B illustrates the calibration of the camera which then allows the registration of the cutouts as shown in Figure 7A.
  • FIGS 8 and 9 illustrate the shadow areas on cuts with side lights, used with the cameras and calculation software according to the invention.
  • Figure 10 provides a flowchart of the operation of an embodiment of the method according to the invention.
  • Figures 11 and 12 show in side view a device according to the invention applied to the forming around a mandrel ( Figure 11) and by piston in a cavity ( Figure 12).
  • Figures 13 to 16 show embodiments of the pre-launch of the cut before suction.
  • FIG. 17 is an exemplary embodiment of a suction tooling that can be used with the invention with pre-takeoff means.
  • Figures 18 to 21 show other embodiments of pre-launch of the cut before suction capture.
  • FIGS. 22 and 22A show another embodiment of a robot and / or robotic arm that can be used with a device according to the invention.
  • FIG. 23 is a view from above of a device according to the invention using a robot of the type described with reference to FIG. 22.
  • Fig. 24 is a schematic side view of the device of Fig. 23.
  • FIGS. 1 to 3 show a device 1 for the production of a box 2 from a magazine 3 formed of two stacks 4 and 5 of blanks 6 of corrugated sheet material having notches 7.
  • the batteries are vertical.
  • the device 1 comprises means 8 for locating the top 9 of the stack by camera 10, means for taking off or pre-launching 11, which will be detailed subsequently, of the top cutout 12 of the stack, for example the first stack. 5.
  • the device according to the invention further comprises suction means 14 comprising, for example, four or six suction cups 15 for gripping the blank 16.
  • the device 1 further comprises a robotic arm 17 for lateral displacement of the cut-out sucked and seized at a subsequent station 17 'for the purpose of forming it, for example at the post after 18.
  • the device also comprises sizing means (not shown) of the cutout before the forming station 18 for example around a mandrel 18 '.
  • the cutting magazine 3 is formed by a pallet 19, which is for example the pallet which was used for transport, and comprises a lift plate 20 of a type known in itself, which allows the leveling of the pallet 'to a plan of observation and setting 21 (in phantom in the figure).
  • a lift plate 20 of a type known in itself, which allows the leveling of the pallet 'to a plan of observation and setting 21 (in phantom in the figure).
  • Mechanical or visual detection means of said observation plane of the cut-out of the top for example by means of a limit switch, and / or by means of an infrared ray make it possible to obtain the exact location.
  • shaving illumination means 22 are provided and can be used to determine what is the cutout from above. They will be described later.
  • All the elements of the device are mounted around a frame 23 in a manner known per se.
  • FIG. 4 shows a view from above of another embodiment 24 of a device according to the invention.
  • the pallet magazine 25 comprises two piles 26 of rectangular cutouts 27 formed a bottom 28 and four side flaps 29 with notches 30.
  • the electrical cabinet 31 allows the power supply of the assembly and comprises the calculation means (computer, PC, etc.) known in themselves that will be used once properly programmed to perform the desired cycles.
  • the robotic arm 32 is arranged to deploy above the magazine 25 and then place on a conveyor belt 33, of known type, the cutout 34, in position to then be guided and taken back (arrow 35) for subsequent forming.
  • Gluing means 36 laterally displaceable then deposit the adhesive beads on the package advancing on the treadmill 33.
  • a buffer stock 37 of cuts that can be used when the pallet magazine 25 is to be changed, so as not to lose the rate.
  • the robotic arm 17 or 32 is for example a commercial robot of the type used in the automotive industry, which allows travel along four intelligent axes.
  • the robotic arm takes the cutout in the gripping plane located with the shot plane detector, at the same altitude + 50mm, lifts it, moves it and rests it, in the transfer channel, on the treadmill or to build another stack. This last case is used to feed the "classic" store of an existing packaging training machine.
  • an observation camera 10 connected to a computer is used.
  • This camera gives the robot the position and the angle of the cut with respect to a reference common to the robot and cutting.
  • a grazing lighting system illuminating the observation area.
  • This lighting system 22 is advantageously oriented to illuminate the cutouts with an angle with respect to the engagement plane 21 between 5 and 25 °, for example 8 °.
  • zone 1 which will be Al for A, B1 for B, etc.
  • zone 2 which will be perpendicular to zone 1, namely A2 for A, B2 for B, etc.
  • the lighting is either a fixed lighting (neon or constant light sources), or a pulsed lighting (light pulse of very short time of the flash type).
  • a rest point is determined beforehand, ie the point at which the robot must release the zone of vision. This will be the reference point of reference for the positioning movements of the cut.
  • the robot 17 or 32 includes a tool for gripping the cutout on the outlet plane provided with suction cups.
  • It also includes a calculator arranged to calculate a trajectory that will both allow to take a cut and only one while minimizing the movements of the other cutouts on the shot plane, then that will bring it to the point of installation, it that is to say, as we have seen, either on a channel, or in a shop, or directly on a forming mandrel or in a cavity.
  • FIG. 6 shows a view from above of what can be the disordered positions of cutouts 44, consisting of flap belts 45 comprising on both sides flaps 46, and terminated by a gluing tab 47 known in itself, on a shot plane as shown with the invention.
  • observation zone may be covered (in a manner not shown) to avoid external light disturbances, which would prevent perfect recognition or identification of the blank with respect to the recorded standard image, as described in FIG. reference to Figures 7A and 7B.
  • FIG. 7A shows here an example of a pallet 50 with four stacks 51 of cutouts of the type of that described with reference to FIG. 6, the lighting (ramp 52) being for example here a lighting, of the pulsed type driven by a control software. image analysis in a known manner in itself.
  • the light typically varying and for example from 1 to 150 images per second.
  • the lamps are typically positioned at a distance of 5 to 20 cm from the plane to be observed with an angle of incidence between 5 and 30 °.
  • the cutout 53 partially concealed by the cutout 54, will give usable coordinates for B, then C, then D (see FIG. 5) but not A.
  • the speed of calculation to find the position (x, y) and the angle ( ⁇ ) of the center of gravity 58 (see FIG. 7 ⁇ ) of the cut-out 54 located on the top is dependent on the tools and the software used, software whose design is within the reach of the skilled person.
  • the counters increment 1 to 1.
  • Another method that can be used with the process according to the invention consists in determining the sharpest cut corresponding to the standard (see FIG. 7B).
  • FIGS. 8 and 9 show an example of pallet 60 with three stacks 61, with lateral illumination 62, 64 generating shadows 63, 65 (bold lines in FIGS. 8 and 9).
  • the software then simultaneously manages the two lights and compares the images taken by the camera from two angles, to two corresponding reference images.
  • the robot is programmed to guide the operators in the creation of new formats.
  • the robot goes into production mode corresponding to the selected format (calibrated format saved).
  • the selected format calibrated format saved.
  • measurements are made of the cuts to be located on a palettization plan.
  • the software calculates the presence of the four (or more) shadow zones selected and the distance between these zones.
  • the robot moves to match its tool with the mark of the cut, then to take the cut, its trajectory then being perfectly defined.
  • FIG. 5 A flow diagram of the method according to the embodiment of the invention more particularly envisaged with a stack of four blanks A, B, C, D (see FIG. 5) will now be described with reference to FIG.
  • the robot is first initialized (block 70), pallet in place, the zone being, for example, the observation zone D.
  • the robot is then tested in 71 to know if it is at the point of rest. If it is not there, it is brought there in 72.
  • the program starts according to the application chosen in 74, both in terms of speed and number of batteries.
  • the following pallet X is illuminated (block 78) and an image L is taken, then the following pallet Y is illuminated and an image M. is taken.
  • zone zone + 1
  • the image L is analyzed as a percentage of image with respect to the reference image area 1, and then the image M as a percentage of image with respect to the reference image area 2.
  • test 81 If (test 81) the images L and M coincide with the two reference images, then the center of gravity is calculated (step 82) and the robot is oriented in X, Y and theta.
  • the coordinates X, Y, theta are communicated to the robot that moves at the points X, Y, ⁇ located above the cut, ie with a vertical coordinate in Z above the Z axis of take (block
  • the cut is deposited at the point of use and the robot returns to the point of rest (step 86).
  • zone is then incremented from zone to zone + 1 (step 90), the image L is analyzed (step 91) as a percentage of reference image with respect to zone 1 and zone 2.
  • the image L is equal to the reference image (test 92), it is analyzed then its center of gravity and its orientation in X, Y, theta (step 93) are calculated, before catching the previously described procedure in 83 .
  • Figures 11 and 12 show two embodiments of the device according to the invention, particularly effective and allowing rapid formatting of the packaging.
  • Figure 11 in particular is encased around a mandrel, the gripping head being optionally provided with a device (not shown) for folding flaps of the cut around the mandrel.
  • flaps may also be folded and pressurized by complementary devices of the type actuated actuator or actuator in a manner known per se.
  • This type of system is shown in part 110 of Figure 13. It shows how difficult it is to practice this type of clawing 111 on several piles, and this to the extent that at least one or two peripheries 112 of the cutouts 113 is not attainable.
  • the pile of cartons is unstacked without disordering by proceeding as follows.
  • Vacuum cups 114 are positioned on the cutout at various points and one or more sides of the cut are raised while blocking the central portion thereof (see FIGS. 13 and 14).
  • Air inlets 115 are thus created by lifting the edges 116 of the cutouts by means of the means (suction cup 114, for example with locking cylinder 120).
  • blower nozzles 118 are provided which further prevents the movement of the bottom cut 119 during unstacking as well as for cuts below.
  • claws 121 may be provided in addition ( Figure 14) but are not necessary.
  • FIG. 16 uses a device 120 comprising the suction cups 121 interconnected by a vacuum supply bar 122, said bar comprising, connected in the middle 123, a rod 124 terminated by an end 125 disposed offset from the bar and its suction cups so that it can be positioned laterally above the cutouts 126.
  • FIG. 17 shows in perspective a tool 120 as described with reference to FIG.
  • FIG. 18 shows the action of a central vibratory ram 130, pressing on the bottom cut-out 131 during the rise of the tooling 132, the aim being to create a vibration shock on the cut-out to unstick the cutout below.
  • FIG. 19 shows another tooling according to an embodiment with staggered suction cups 133, 134 connected by a bar 135, in the socket, which makes it possible to reduce the friction surface between two cuts by the natural air inlet during the mounted tooling.
  • FIG. 20 is another embodiment, simpler than that of FIG. 18, with central punching, for example on a creasing with the vibrating ram 136, the suction cups 137 being hinged at 138 with respect to the gripping arm 139 of FIG. tooling.
  • Figure 21 shows yet another embodiment of a tool 140 using blows nozzle 141, from above and suction cups 142 on cylinder.
  • FIGS. 22 and 22A show another embodiment of a robotic arm 150 that can be used with the invention.
  • It comprises two branches 152 provided with transmission belts 154 for moving a central beam 156 by means of two motors 158, thus allowing the displacement of the central beam in the X, Y axes in the horizontal direction.
  • the robot 160 itself comprises a support 162 comprising the branch 164 for supporting the suction cups 166 in a manner known per se, the support being in fact constituted by a movable head 168 connected to a central belt 170 of displacement according to the invention.
  • a motor 172 allows the vertical movement Z.
  • Figures 23 and 24 show the use of a robot 150 as shown in Figures 22 and 22A to form a single body.
  • Figure 23 is a schematic top view of the device mounted on a frame 180.
  • the robot 160 moves between a gripping portion of the blanks 181 on the vertical magazine 182, and a forming position at the station 183.
  • the camera 184 looks at the pallet 182 and determines the cutout to be taken in X, Y, theta.
  • the cut is then taken by the robot 160 (movement X, Y, Z and rotation along the vertical outer axis) and deposits the cutout on the mandrel 185.
  • the formation of the box around the mandrel 185 is then performed by folding down the panels of the belt including via cylinders 187.
  • the robot takes the cut in a buffer store (not shown) to avoid interrupting production.
  • Raising lights 189 are of course provided as specified above.
  • FIG. 24 (side view of the device of FIG. 23) also shows the movement of the robot 160, with the application of an ink jet in 190 (for the inscription of a bar code for example), the cuts being arranged in stack on the elevator platform as described above with reference to the other embodiments.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de transfert de découpes (6) pour la réalisation de boites d'emballage à section polygonale à partir d'un magasin (3) formé d'au moins une pile (4,5) de découpes de matière en feuille de carton ou carton ondulé comportant des échancrures à partir d'une pile verticale, on localise la découpe du dessus de la pile par caméra (10), on pré-décolle la découpe du reste de la pile, on saisit la découpe du dessus ainsi localisée par aspiration, on déplace ladite découpe à l'aide d'un bras robotisé (17) et on la libère à un poste suivant, pour ou avant formage ultérieur, et on renouvelle le cycle d'étapes ci-dessus avec la découpe de dessus suivante.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSFERT DE DECOUPES POUR BOITES D'EMBALLAGE
La présente invention concerne un procédé pour transfert de découpes pour boîtes d'emballage à section polygonale à partir d'un magasin formé d'au moins une pile de découpes de matière en feuille de carton ou carton ondulé comportant des échancrures.
Elle concerne également un dispositif pour la réalisation d'un tel transfert en vue d'une réalisation de boîte.
On connaît déjà de nombreux procédés de formation de caisses en carton ondulé.
Ils comportent en général les étapes suivantes :
Après une prise du flan de carton par ventouse à partir d'un magasin vertical incliné, on encolle le flan ou découpe, puis on le met en volume avant de fermer par rabattement les volets formant le fond et/ou les parois de la boîte ainsi constituée.
De tels procédés nécessitent le remplissage régulier du magasin.
Pour ce faire le mode de chargement le plus répandu fait appel à l'intervention manuelle d'opérateurs à partir de palettes sur lesquelles les découpes sont empilées.
Ce chargement manuel répétitif se révèle cependant - très pénible à la longue, surtout lorsque la fréquence de changement des magasins est élevée et que le poids et/ou les dimensions des découpes sont importants .
A titre d'exemple, une machine fonctionnant à une cadence de trente caisses par minute pour former des emballages de trois cent grammes, nécessite la manipulation d'environ quatre tonnes de carton par jour (sur huit heures) .
Une telle manipulation pose des problèmes de santé pour les opérateurs qui expérimentent de ce fait des troubles musculo-squelettiques .
Il a donc été recherché des solutions permettant le chargement des magasins de façon automatique, sans qu'un opérateur n'ait à soulever de charges de carton .
On connaît ainsi des systèmes de préhension capables de soulever et déplacer simultanément plusieurs plaques de carton en paquets, ce qui va permettre de transférer une pile entière de cartons d'une palette vers le magasin.
La difficulté de la mise en œuvre de tels systèmes réside ici dans la préhension de la pile.
La prise d'une pile qui se fait par des pinces latérales est en effet difficile à réaliser de façon exacte et répétitive.
Classiquement, on utilise des aiguilles insérées entre deux plaques de carton par un côté de la pile à déplacer. L'aiguille soulève légèrement la pile en biais sur le côté et permet alors l'introduction d'une ou plusieurs plaques fines ou pelles sous la pile à soulever. Avec de tels systèmes, la préhension d'un nombre exact de plaques n'est cependant pas garantie .
On connaît également un dispositif qui comporte des moyens permettant de déplacer latéralement un paquet de découpes sur une pile de façon à la faire émerger de la pile puis à soulever avec une pelle la partie du paquet qui dépasse en introduisant ensuite une plaque en dessous pour déplacer la charge. En fait les moyens connus permettant d'éviter la fatigue pour les opérateurs consistent essentiellement à traiter les découpes par piles ou par paquets en déplaçant donc un grand nombre de découpes à la fois.
Une telle solution présente cependant des inconvénients .
Un premier inconvénient, majeur, est de limiter la possibilité de préhension des découpes à des plans de palettisation très simples à savoir en général deux piles de cartons alignées sur une rangée.
En effet il est nécessaire que deux bords opposés des découpes soient accessibles pour que celles-ci puissent être prises avec des pinces.
Les dispositifs de l'art antérieur ne permettent donc pas de dépiler des palettes comportant plusieurs rangées de découpes, chaque rangée comportant elle- même plusieurs piles.
Or, de telles palettes, qui permettent d'optimiser les coûts de transports, sont de plus en plus souvent utilisées.
De tels dispositifs ne conviennent pas non plus si les formes des découpes permettent leur imbrication sur les palettes.
Un autre inconvénient réside dans l'impossibilité d'atteindre les découpes situées tout en bas de la palette, impossibles à extraire automatiquement. Elles sont donc souvent perdues ce qui génère un déchet important.
Enfin si les palettes ont été secouées pendant les manipulations qui précèdent leur positionnement en zone de dépilage, les découpes d'une même palette vont s'être déplacées et vont souvent s'être imbriquées les unes entre les autres.
Ce phénomène rend alors le dépilage difficile et génère des arrêts de machines avec intervention humaine pour recadrer les découpes sur la palette empêchant une réelle automatisation du processus.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients, en proposant un procédé et un dispositif répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle autorise la dépalettisation de découpes à grandes cadences quel que soit le plan de palettisation .
L' invention trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine de la formation de boîtes à partir de découpes ou plaques en carton ondulé de faible grammage (<120g/m2) pour l'industrie ou l' agroalimentaire.
Avec l'invention il va être possible d'effectuer automatiquement le dépilage même si les découpes se sont déplacées latéralement, ont pivotées, se sont imbriquées, ou se chevauchent.
En proposant une prise unitaire de chaque découpe elle permet de plus une mise en volume optionnelle après encollage de ladite découpe par le même outil, l'inscription d'un code barre par ancrage et/ou la fixation d'une puce RFID ou de tout autre moyen de repérage, pouvant également s'effectuer en même temps et dans la continuité du mouvement.
Elle permet également d'accéder à toutes les découpes des palettes sans perte des dernières découpes . Pour ce faire l'invention part notamment de l'idée de ne plus déplacer des paquets de plaques vers un magasin d'alimentation en général incliné, mais de traiter les découpes une à une après les avoir parfaitement localisées dans l'espace et repositionnées pendant le mouvement.
Dans ce but la présente invention propose essentiellement un procédé de transfert de découpe pour la réalisation de boîtes d'emballage à section polygonale à partir d'un magasin formé d'au moins une pile de découpes de matière en feuille de carton ou carton ondulé comportant des échancrures, caractérisé en ce que
la pile étant verticale, on localise la découpe du dessus de la pile par caméra,
on pré-décolle ladite découpe du reste de la pile, on saisit la découpe du dessus ainsi localisée par aspiration,
on déplace ladite découpe à l'aide d'un bras robotisé et on la libère à un poste suivant, pour ou avant formage ultérieur,
et on renouvelle le cycle d'étapes ci-dessus avec la découpe de dessus suivante.
Avec le procédé selon l'invention, il est donc possible de réaliser la prise unitaire d'une découpe par aspiration c'est à dire par ventouse à partir d'une palette comportant plusieurs piles et/ou plusieurs rangées avec ou sans imbrication de découpes .
La cadence de manipulation des découpes est par ailleurs multipliée par un facteur de dix à cinquante par rapport à une manipulation de paquets, et ce malgré la difficulté de déplacer à grande vitesse dans l'espace des plaques de carton qui se comportent comme des ailes déformables.
Le soulèvement rapide d'une plaque de carton à partir d'une pile n'a par ailleurs jamais été recherché dans l'art antérieur car il génère un phénomène d'aspiration entre la plaque soulevée et les plaques situées en dessous.
Il en résulte que plusieurs des plaques situées sous la plaque soulevée changent de position latéralement et en rotation de façon totalement aléatoire à chaque prise.
Elles peuvent alors surchapper les découpes de la pile adjacente et l'homme du métier aurait trouvé trop difficile de les repérer dans l'espace et de les repositionner avec certitude à un endroit déporté.
En prédécollant les découpes et en les localisant précisément par caméra on pallie à cet inconvénient.
Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- on encolle ladite découpe avant le poste suivant qui est un poste de formage ;
- le procédé comporte plus de trente cycles par minutes ;
le magasin comporte plusieurs rangées et/ou plusieurs piles de découpes à partir desquels la découpe du dessus est saisie ;
- on utilise plusieurs bras robotisés travaillant en alternance ;
le magasin de découpes étant formé par une palette,
on place la palette sur un dispositif de mise à niveau, on fait monter le dessus de la palette jusqu'à un plan d'observation et de prise,
on détecte la découpe du dessus,
et on saisit par aspiration ladite découpe pour l'amener au poste suivant ;
- on détecte la découpe du dessus avec au moins une caméra numérique située au dessus du magasin et centrée par rapport audit magasin,
on filme les découpes du dessus,
et on transmet à un calculateur les données ainsi obtenues pour déterminer la découpe du dessus ;
- on éclaire de façon rasante les découpes du dessus pour générer des ombres du fait des échancrures et des surchappements entre découpes et on écarte les découpes qui n'ont pas toutes leur zones d' ombre comme étant en dessous ;
- on détermine la découpe la plus nette dans le plan de prise pour localiser' la découpe du dessus ;
- à partir des mesures des découpes à localiser dans le plan de prise et de l'image obtenue par la ou les caméras,
on calcule la présence des quatre ou plus zones d'ombre et la distance entre ces zones,
on calcule le barycentre et l'angle de la découpe par rapport à une position de référence,
on communique le résultat de ces calculs au bras robotisé muni de l'outillage d'aspiration et
on déplace ledit robot pour faire coïncider ledit outillage d'aspiration avec le repère de la découpe avant de la saisir par aspiration avec le dit appareillage ;
- pour effectuer le pré-décollage et saisir la découpe du dessus par aspiration on vient positionner les ventouses sur la découpe en différents points, puis on commence à soulever un ou plusieurs cotés de la découpe tout en bloquant une partie de la découpe, pour créer au moins une entrée d'air latéral ;
- le formage se fait par pistonnement dans une cavité ;
on forme la boîte au poste de formage par enroulement des découpes autour d'un volume déterminé ;
on amène la découpe du dessus au poste de formage par ventouses aspirantes déplacées selon l'axe horizontal par le bras robotisé à une vitesse de translation comprise entre 4m/s et 6m/s ;
- on transfère la découpe au poste de formage par un équipage de deux chariots sur lequel est monté le bras robotisé, ledit équipage étant actionné par un système d'entraînement comprenant un agencement de poulie et de courroie avec moteur électriques ;
on forme la boîte à partir d'une découpe comportant une suite d'au moins quatre volets principaux terminée par une languette de fixation, reliés entre eux par des premières lignes de pliage parallèles entre elles, ladite suite de volets formant les parois externes de la boîte et étant reliée d'un coté à une suite de rabats par des deuxièmes lignes de pliage perpendiculaires aux dites premières lignes de pliage, pour former le fond de la boîte ;
on forme la boîte à partir d'une découpe comportant un panneau central et quatre rabats périphériques latéraux ; - le procédé comporte une étape de marquage après préhension par le robot et avant dépose au poste suivant .
L'invention propose de plus un dispositif mettant en œuvre le procédé tel que décrit ci-dessus.
L'invention concerne également un dispositif pour la réalisation de boîtes d'emballage à section polygonale à partir d'un magasin formé d'au moins une pile de découpes de matière en feuille de carton ou carton ondulé comportant des échancrures, caractérisé en ce que, la pile étant verticale, il comporte
des moyens de localisation de la découpe du dessus de la pile par caméra,
des moyens de décollage de ladite découpe par rapport au reste de la pile,
des moyens de saisie de ladite découpe par aspiration comprenant un jeu d'au moins quatre ventouses, et
un bras robotisé de déplacement latéral de ladite découpe à un poste suivant, en vue de son formage, avant retour à vide pour saisir la découpe de dessus suivante.
Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- le dispositif comporte de plus des moyens d'encollage de ladite découpe avant le poste suivant ;
le magasin comporte plusieurs rangées et/ou plusieurs piles de découpes à partir desquels la découpe du dessus est saisie ;
- il comporte plusieurs bras robotisés travaillant en alternance ; le magasin de découpes étant formé par une palette,
le dispositif comprend un plateau élévateur de mise à niveau de la palette jusqu'à un plan d'observation et de prise, et
des moyens de détection visuelle dudit plan d' observation;
le dispositif comprend au moins une caméra numérique située au dessus du magasin et centrée par rapport audit magasin,
des moyens de stockage et de transmission des images numériques ainsi obtenues à un calculateur et
des moyens de calcul à partir des données ainsi obtenues pour déterminer la découpe du dessus ;
il comporte des moyens d'éclairage de façon rasante des découpes du dessus pour générer des ombres du fait des échancrures et/ou des surchappements entre découpes et des moyens de sélection de la découpe pertinente agencés pour écarter les découpes qui n'ont pas toutes leur zones d'ombre comme étant en dessous. Par éclairage de façon rasante, on entent horizontalement ou avec un angle par rapport au plan de la découpe inférieur à 30 °, par exemple 15 °;
il comporte des moyens de sélection de la découpe la plus nette dans le plan de prise pour localiser la découpe du dessus ;
- le dispositif comprend
des moyens de stockage des mesures des découpes à localiser dans le plan de prise et de l'image obtenue par la ou les caméras,
des moyens de calcul de la présence des quatre ou plus zones d'ombre et la distance entre ces zones, des moyens de calcul du barycentre et de l'angle de la découpe par rapport à une position de référence, des moyens de transmission du résultat de ces calculs au bras robotisé muni de l'outillage d' aspiration et
de moyens pour faire coïncider ledit outillage d' aspiration avec le repère de la découpe avant de la saisir par aspiration avec le dit appareillage;
- les moyens pour décoller la découpe du dessus comprennent des élément agencés pour soulever un ou plusieurs cotés de la découpe tout en bloquant une partie de la découpe, pour créer au moins une entrée d'air latéral ;
- le dispositif comporte un poste de formage par pistonnement dans une cavité ;
- il comporte un poste de formage par enroulement des découpes autour d'un volume déterminé ;
- il comporte un équipage de deux chariots sur lequel est monté le bras robotisé, ledit équipage étant actionné par un système d' entraînement comprenant un agencement de poulie et de courroie avec moteur électriques.
L' invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation donnés ci-après à titre d'exemples non limitatifs.
Elle se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique en élévation de face d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 est la vue en élévation latérale du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1.
La figure 4 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention.
La figure 5 est un schéma montrant le procédé de repérage par caméra en vue de dessus.
La figure 6 est un exemple en vue de dessus de découpes en vrac et décalées, saisissables grâce au procédé selon l'invention.
La figure 7A montre en vue de dessus un exemple de palette à quatre piles légèrement décalées.
La figure 7B illustre l'étalonnage de la caméra qui permet ensuite le repérage des découpes telles que représentées sur la figure 7A.
Les figure 8 et 9 illustrent les zones d'ombre sur découpes avec éclairages latéraux, utilisables avec les caméras et les logiciels de calcul selon l'invention.
La figure 10 donne un organigramme du fonctionnement d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention.
Les figures 11 et 12 montrent en vue latérale un dispositif selon l'invention appliqué au formage autour d'un mandrin (figure 11) et par pistonnement dans une cavité (figure 12) .
Les figures 13 à 16 montrent des modes de réalisation du pré-décollage de la découpe saisie avant aspiration.
La figure 17 est un exemple de réalisation d'un outillage d'aspiration utilisable avec l'invention avec moyens de pré-décollage. Les figures 18 à 21 montrent d'autres modes de réalisation de pré-décollage de la découpe avant saisie par aspiration.
Les figures 22 et 22A montrent un autre mode de réalisation d'un robot et/ou bras robotisé utilisable avec un dispositif selon l'invention.
La figure 23 est une vue de dessus d'un dispositif selon l'invention utilisant un robot du type décrit en référence à la figure 22.
La figure 24 est une vue latérale schématique du dispositif de la figure 23.
Dans la suite de la description on utilisera dans la mesure du possible les mêmes numéros de référence pour désigner des éléments identiques.
Les figures 1 à 3 montrent un dispositif 1 pour la réalisation d'une boîte 2 à partir d'un magasin 3 formé de deux piles 4 et 5 de découpes 6 de matière en feuille de carton ondulé comportant des échancrures 7.
Les piles sont verticales. Le dispositif 1 comporte des moyens 8 de localisation du dessus 9 de la pile par caméra 10, des moyens de décollage ou pré-décollage 11, qui seront détailles par la suite, de la découpe de dessus 12 de la pile par exemple la première pile 5.
Le dispositif selon l'invention comprend de plus des moyens 14 d'aspiration comprenant par exemple quatre ou six ventouses 15 de saisie de la découpe 16.
Le dispositif 1 comprend de plus un bras robotisé 17 de déplacement latéral de la découpe aspirée et saisie à un poste suivant 17' en vue de son formage par exemple au poste d'après en 18. Le dispositif comporte également des moyens d'encollage (non représentés) de la découpe avant le poste de formage 18 par exemple autour d'un mandrin 18' .
Plus précisément le magasin de découpe 3 est formé par une palette 19, qui est par exemple la palette qui a servi au transport, et comporte un plateau élévateur 20 de type connu en lui-même, qui permet la mise à niveau de la palette jusqu'à un plan d'observation et de prise 21 (en traits mixtes sur la figure) . Des moyens de détection mécanique ou visuelle dudit plan d'observation de la découpe du dessus (non représentés), par exemple par l'intermédiaire d'un fin de course, et/ou par le biais d'un rayon infrarouge permettent d'obtenir l'emplacement exact.
Selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, des moyens 22 d'éclairage rasant sont prévus et vont pouvoir être utilisés de façon à déterminer quelle est la découpe du dessus. Ils seront décrits plus avant par la suite.
L'ensemble des éléments du dispositif sont montés autour d'un châssis 23 de façon connue en elle-même.
Des moyens d'alimentation (non représentés) automatique et de mise au vide des ventouses sont par ailleurs bien entendu prévus de façon connue en elle- même .
On a représenté sur la figure 4 une vue de dessus d'un autre mode de réalisation 24 d'un dispositif selon l'invention. Ici le magasin palette 25 comporte deux piles 26 de découpes 27 rectangulaires formées d'un fond 28 et de quatre volets latéraux 29 avec des échancrures 30.
L'armoire électrique 31 permet l'alimentation électrique de l'ensemble et comporte les moyens de calculs (ordinateur, PC, etc) connus en eux-mêmes qui vont être utilisés une fois correctement programmés pour effectuer les cycles recherchés. Le bras robotisé 32 est agencé pour se déployer au dessus de magasin 25 puis venir placer sur un tapis roulant 33, de type connu, la découpe 34, en position pour ensuite être guidée et reprise (flèche 35) pour formage ultérieur.
Des moyens encolleurs 36 déplaçables latéralement viennent alors déposer les cordons de colle sur l'emballage avançant sur le tapis roulant 33.
Il peut par exemple être prévu un stock tampon 37 de découpes utilisable lorsque le magasin palette 25 doit être changé, et ce de façon à ne pas perdre la cadence.
Le bras robotisé 17 ou 32 est par exemple un robot du commerce du type utilisé dans l'industrie automobile, qui permet les déplacements selon quatre axes intelligents.
Il est capable de positionner la découpe 34 par rapport à des coordonnées fournies par le logiciel dont le fonctionnement sera décrit plus précisément en référence à la figure 10.
Pour ce faire, le bras robotisé prend la découpe dans le plan de prise situé grâce au détecteur de plan de prise, à une même altitude + 50mm, la soulève, la déplace et la repose, dans le chenal de transfert, sur le tapis roulant ou pour constituer une autre pile. Ce dernier cas permet d'alimenter le magasin « classique » d'une machine de formation d'emballage existante .
Dans le cas où l'on veut augmenter la cadence, on pourra équiper le dispositif de plusieurs bras robot travaillant en alternance et se complétant.
Selon l'invention il est donc utilisée une caméra d'observation 10 liée à un calculateur.
Cette caméra donne au robot la position et l'angle de la découpe par rapport à un repère commun au robot et à la découpe.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, pour permettre une bonne précision et une insensibilité lumineuse aux perturbations, il est prévu un système d' éclairage rasant éclairant la zone d' observation .
Ce système d'éclairage 22 est avantageusement orienté pour éclairer les découpes avec un angle par rapport au plan de prise 21 compris entre 5 et 25°, par exemple 8°.
Un tel éclairage crée ainsi des ombres qui vont générer des contrastes permettant l'appréciation de la position de la découpe par rapport au reste de la pile sans risque d'erreur.
On a représenté sur la figure 5 un exemple en vue de dessus, de paramétrisation d'une palette 39 à quatre piles 40 de découpes en quatre zones incrémentables, chaque zone correspondant à une pile A, B, C ou D avec D+l = A.
Dans ces zones incrémentables on va définir des sous zones correspondant au bord attendu des découpes, à savoir la zone 1 qui va être Al pour A, Bl pour B, etc.. et la zone 2 qui elle, va être perpendiculaire à la zone 1, à savoir A2 pour A, B2 pour B, etc ..
On utilise ensuite pour créer les zones d'ombre dans ces zones Al, A2, ... des éclairages forcés latéraux suivant X (flèche 42) ou suivant Y (flèche 43) .
L'éclairage est soit un éclairage fixe (néon ou sources lumineuses constantes) , soit un éclairage puisé (pulsion lumineuse de temps très court du type flash) .
Enfin et avant la mise en route on détermine au préalable un point de repos, c'est à dire le point où le robot doit libérer la zone de vision. Ce sera le point de passage de référence pour les déplacements de localisation de la découpe.
Le robot 17 ou 32 comprend un outillage de préhension de la découpe sur le plan de prise muni de ventouses .
Il comprend également un calculateur agencé pour calculer une trajectoire qui va à la fois permettre de prendre une découpe et une seule tout en minimisant les déplacements des autres découpes sur le plan de prise, puis qui va l'amener au point de pose, c'est à dire, comme on l'a vu, soit- sur un chenal, soit dans un magasin, soit directement sur un mandrin de formage ou dans une cavité.
On a représenté sur la figure 6 en vue de dessus ce que peuvent être les positions désordonnées de découpes 44, constituées par des ceintures de volets 45 comprenant de part et d'autre des rabats 46, et terminés par une languette de collage 47 de façon connue en elle-même, sur un plan de prises tel que représenté avec l'invention. Les éclairages rasant 42, 43 de la figure 5, permettent ici de générer des ombres au niveau des contours 48 et des échancrures 49 de ces découpes qui vont être utilisées.
A ce sujet et avantageusement, la zone d'observation peut être capotée (de façon non représentée) pour éviter les perturbations lumineuses extérieures, qui empêcheraient une reconnaissance ou une identification parfaite de la découpe par rapport à l'image étalon enregistrée, comme décrit en référence aux figures 7A et 7B.
La figure 7A montre ici un exemple de palette 50 à quatre piles 51 de découpes du type de celle décrite en référence à la figure 6, l'éclairage (rampe 52) étant par exemple ici un éclairage, du type puisé piloté par un logiciel d'analyse d'images de façon connue en elle-même.
Ceci permet à la lumière (néon ou LEDS) de n'être activée que lors d'une prise d'images, la pulsation variant typiquement et par exemple de 1 à 150 images par seconde.
Les lampes sont quant-à-elles typiquement positionnées à une distance de 5 à 20 cm par rapport au plan à observer avec un angle d' incidence compris entre 5 et 30°.
Sur l'exemple de la figure 7A, la découpe 53, en partie cachée par la découpe 54, va donner des coordonnées exploitables pour B, puis C, puis D (cf. figure 5) mais pas A.
Ce n'est que si A se découvre, par le retrait de B que le système prendra A.
Une identification précise des coordonnées d'une découpe de référence a été au préalable établie par rapport à une image étalon pré-enregistrée grâce au positionnement précis d'une découpe témoin 55 (figure 7B) sur le plan de prise permettant de dégager les ombres 56 générées par l'éclairage 57, de façon connue en elle-même dans le cadre de l'apprentissage de robot .
En créant des zones d'ombre on trouve le barycentre et l'angle de rotation de la découpe.
La rapidité de calcul pour trouver la position (x, y) et l'angle (Θ) du barycentre 58 (voir figure 7Ά) de la découpe 54 située sur le dessus est tributaire des outils et du logiciel utilisé, logiciel dont la conception est à la portée de l'homme du métier.
Pour une découpe donnée un temps déterminé maximum va exister pour sa localisation, avec une répétabilité dans son positionnement inférieure à 1mm. Pour deux découpes le temps sera inférieur au temps d'une découpe multiplié par deux, etc.
Si le temps de localisation d'une découpe sort de la tolérance de contrôle elle est considérée comme non conforme .
C'est donc sur ce principe que le chevauchement entre les découpes va être traité. Anis la découpe 53 sur la figure 7A n'est pas conforme car elle n'a pas toutes ses zones d' ombre et ne peut donc pas être calculée dans le temps déterminé. Elle est donc en dessous. Dans le cas de découpes dont les piles se sont enchevêtrées et/ou de découpes qui se sont déplacées du fait de la prise d'autres découpes, ce principe permet de détecter la découpe à prendre au dessus des autres.
A chaque prise d' image on inspecte donc les zones A, B, C et D. Tant qu'il n'y a pas de recouvrement, les compteurs s' incrémentent 1 à 1.
Si la découpe suivante est recouverte, alors on prend celle qui suit (si est elle conforme) et ainsi de suite.
Une autre méthode, utilisable avec le procédé selon l'invention consiste à déterminer la découpe la plus nette correspondant à l'étalon (cf. figure 7B) .
Plus l'algorithme de mesure est complexe plus la puissance de calcul doit être importante pour traiter l'image. Avec des plans de palétisation complexes, des systèmes d'éclairage désynchronisés entre eux de façon à permettre un traitement adéquats sont par exemple également prévus.
On représenté sur les figures 8 et 9, un exemple de palette 60 à trois piles 61, avec éclairage latéral 62, 64 générant les ombres 63, 65 (traits gras sur les figures 8 et 9) .
Le logiciel gère alors simultanément les deux éclairages et compare les images prises par la caméra sous deux angles, à deux images de référence correspondantes .
Dans des cas simples on peut par contre se limiter à un éclairage et à une image de référence, comme décrit ci-avant .
De façon connue en elle-même, le robot est programmé pour guider les opérateurs dans la création de nouveaux formats.
Une fois celle-ci réalisée, le robot passe en mode production correspondant au format sélectionné (format étalonné enregistré) . Pour l'apprentissage d'un format, on effectue les mesures des découpes à localiser sur un plan de palétisation .
A partir de l'image reçue le logiciel calcule la présence des quatre (ou plus) zones d'ombre retenues et la distance entre ces zones.
Il calcule ensuite les coordonnées du barycentre (x, y) et de l'angle (Θ) de la découpe, et communique au robot le repère de cette dernière.
Puis le robot se déplace pour faire coïncider son outillage avec le repère de la découpe, puis pour prendre la découpe, sa trajectoire étant alors parfaitement définie.
On va maintenant décrire en référence à la figure 10, un organigramme du procédé selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement envisagé avec pile de quatre découpes A, B, C, D (cf. figure 5) .
Le robot est tout d'abord initialisé (bloc 70), palette en place, la zone étant par exemple la zone d'observation D.
Le robot est ensuite testé en 71 pour savoir s'il est au point repos. S'il n'y est pas on l'y amène en 72.
Ensuite l'opérateur demande en 73 si un cycle doit être effectué.
Si oui, le programme commence selon l'application choisie en 74, tant au niveau cadence que nombre de piles .
Là, deux modes de réalisation sont par exemple envisageables, à savoir celui utilisant des éclairages puisés (colonne 75) , ou celui utilisant un éclairage forcé mais normal (colonne 76) . Plus précisément, dans le cas d'un éclairage puisé, on démarre celui-ci en 77 (éclairage puisé asynchrone suivant x,y).
On éclaire alors (bloc 78) la palette suivant X et on prend une image L, puis on éclaire la palette suivant Y et on prend une image M.
On incrémente en 79 la zone (D → A → B -→ C) i.e. zone = zone + 1.
En 80, on analyse l'image L en pourcentage d'image par rapport à l'image de référence zone 1, puis l'image M en pourcentage d'image par rapport à l'image de référence zone 2.
Si (test 81) les images L et M coïncident avec les deux images de référence, alors on calcule le barycentre (étape 82) et on oriente le robot en X, Y et thêta.
On communique les coordonnées X, Y, thêta au robot qui se déplace aux points X, Y, Θ situé au dessus de la découpe, c'est à dire avec une coordonnée verticale en Z au dessus de l'axe Z de prise (bloc
84) .
Les ventouses descendent au point de prise, puis la découpe est saisie et on la dégage verticalement pour permettre son déplacements en X, Y, thêta, avant de la déplacer effectivement au point repos (étape
85) .
La découpe est déposée au point d'utilisation et le robot retourne au point repos (étape 86) .
La suite d'étapes 84 à 86 est ensuite renouvelée avec la découpe d'après (requête d'un cycle complémentaire en 87). L'autre mode de réalisation du fonctionnement du procédé décrit en référence à la figure 10 est avec éclairage forcée.
Après démarrage de l'éclairage forcé mais normal en 88 de la palette, on prend en 89 une image avec la caméra .
On incrémente ensuite la zone, de zone en zone + 1 (étape 90), on analyse (étape 91) l'image L en pourcentage d' image de référence par rapport à la zone 1 et la zone 2.
Si l'image L est égale à l'image de référence (test 92), on l'analyse puis on calcule son barycentre et son orientation en X, Y, thêta (étape 93), avant de rattraper la procédure préalablement décrite en 83.
Comme indiqué ci-avant (chemin 94) et après l'étape 85 de descente au point de prise, l'analyse et les calculs concernant la découpe suivante sont initiés en revenant à l'étape 74, selon les applications en cadence et en nombre de piles programmées .
Les figures 11 et 12 montrent deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention, particulièrement efficaces et permettant une mise en forme rapide des emballages.
Il s'agit en effet ici de décharger directement par l'intermédiaire du bras robot 100 la palette 101 mise à niveau (trait mixte 102), de découpes 103 en venant mettre cette dernière directement après encollage (non représenté) sur un mandrin de formage 104 (figure 11) ou dans une cavité 105 de pistonnage (figure 12) et ce pour former la boîte de façon directe et extrêmement efficace. On ne passe donc pas par un magasin intermédiaire.
Dans le mode de réalisation de la figure 11 en particulier on vient enrober autour d'un mandrin, la tête de préhension étant dotée en option d'un dispositif (non représenté) de repli des volets de la découpe autour du mandrin.
Certains volets peuvent également être repliés et mis en pression par des dispositifs complémentaires de type vérin ou actionneur motorisé de façon connue en elle-même.
On va maintenant décrire plus précisément en référence aux figures 13 à 21, différents types d'outillage de tête de préhension avec moyens de décollement de la première découpe selon l'invention.
Comme indiqué précédemment lors de la prise verticale d'une découpe à cadence rapide, il y a aspiration de la découpe du dessous, ce qui entraîne déplacements et complications, qui avaient toujours conduit jusqu'à présent l'homme du métier à éviter le type de solution de l'invention.
Le châssis de dépilage que l'on rencontre dans les machines de conditionnement classique fonctionne en effet toujours avec un magasin dans les piles sont cadrées latéralement par des guides qui évite le problème. Afin d'empêcher l'extraction de deux découpes simultanément, celles-ci sont maintenues par des griffes latérales ou verticales. Pour extraire une découpe de ces griffes, on utilise alors la légère flexion de la découpe au moment où l'on tire dessus, le bombage faisant alors naturellement sortir la découpe des griffes. Ce type de système est montré sur la partie 110 de la figure 13. Elle permet de constater combien il est difficile de pratiquer ce type de griffage 111 sur plusieurs piles, et ce dans la mesure où au moins une ou deux périphéries 112 des découpes 113 n'est pas atteignable .
Selon un mode de réalisation de l'invention plus particulièrement avantageux on dépile sans désordonner la pile de cartons en procédant de la façon suivante.
On vient positionner des ventouses 114 sur la découpe en différents points et on commence à soulever un ou plusieurs côté de la découpe tout en bloquant la partie centrale de celle-ci (cf. figures 13 et 14) .
On crée ainsi des entrées d'air 115, en soulevant les bords 116 des découpes grâce au moyen (ventouse 114 par exemple avec vérin de blocage 120) .
Avantageusement des becs souffleur 118, sont prévus ce qui empêche encore plus le mouvement de la découpe du dessous 119 en cours de dépilage ainsi que pour les découpes situées en dessous.
Lorsque l'on soulève les ventouses restées en appui l'effet d'aspiration entre deux découpes superposées est donc considérablement réduit.
Avantageusement des griffes 121 peuvent être prévues en plus (figure 14) mais ne sont pas nécessaires .
Plusieurs versions d'outillage sont possibles telles qu'on les voit sur les figures 16 à 17.
La figure 16 utilise un dispositif 120 comprenant les ventouses 121 reliées entre elles par une barre d'alimentation en vide 122 ladite barre comportant, rattaché en son milieu 123, une tige 124 terminée par une extrémité 125 disposée de façon décalée par rapport à la barre et ses ventouses de telle sorte qu'elle puisse se positionner latéralement au dessus des découpes 126.
Lorsque l'aspiration s'effectue par le biais des ventouses 121 de la découpe du dessus 127, un léger décalage angulaire latéral est effectué avec les ventouses et leur tige de préhension de sorte que la tige courbe 124 et son point d'extrémité 125 viennent appuyer sur la découpe, libérant ainsi un espace 126 qui va permettre un décollement de la découpe sans soulever la découpe du dessous.
On a représenté sur la figure 17 en perspective un outil 120 tel que décrit en référence à la figure 16.
Celui-ci comporte donc la barre d'alimentation en vide 122, quatre ou six ventouses 121 connues en elles-mêmes par exemple disposées de façon triangulaire pour former les trois sommets d'un triangle équilatéral, la tige courbe 124 étant par exemple en double, et terminée par une extrémité 125 par exemple constituée par une barre rigide de quelques centimètres.
On a représenté sur les figures 18 à 21 d'autres modes de réalisation de moyens ou dispositions permettant le décollement des découpes du dessus par rapport à celle du dessus.
La figure 18 montre l'action d'un vérin vibrant 130, central, appuyant sur la découpe du dessous 131 lors de la montée de l'outillage 132, le but étant de créer un choc aux vibrations sur la découpe pour décoller la découpe du dessous. La figure 19 montre un autre outillage selon un mode de réalisation avec ventouses décalées 133, 134 reliées par une barre 135, dans la prise, ce qui permet de réduire la surface de frottement entre deux découpes par l'entrée d'air naturel pendant la montée de l'outillage.
La figure 20 est un autre mode de réalisation, plus simple que celui de la figure 18, avec poinçonnage central, par exemple sur un rainage avec le vérin vibrant 136, les ventouses 137 étant articulées en 138 par rapport au bras de préhension 139 de l'outillage.
La figure 21 montre encore un autre mode de réalisation d'un outillage 140 utilisant des soufflages par bec 141, par le dessus et des ventouses 142 sur vérin.
On a représenté sur les figures 22 et 22A un autre mode de réalisation d'un bras robotisé 150 utilisable avec l'invention.
Il comporte deux branches 152 munies de courroies 154 de transmission permettant de déplacer une poutre centrale 156 par le biais de deux moteurs 158, autorisant ainsi le déplacement de la poutre central dans les axes X, Y à l'horizontal.
Le robot 160 lui-même comporte un support 162 comportant la branche 164 de soutien des ventouses 166 de façon connue en elle-même, le support étant en fait constitué d'une tête mobile liée 168 à une courroie centrale 170 de déplacement selon l'axe X.
Un moteur 172 permet le déplacement Z vertical.
Les figures 23 et 24 montrent l'utilisation d'un robot 150 tel que mentionné aux figures 22 et 22A pour former une caisse monopiéce. La figure 23 est une vue de dessus schématique du dispositif monté sur un châssis 180.
Le robot 160 se déplace entre une portion de préhension des découpes 181 sur le magasin vertical 182, et une position de formage au poste 183.
La caméra 184 (cf. figure 24) regarde la palette 182 et détermine la découpe à prendre en X, Y, thêta.
La découpe est ensuite prise par le robot 160 (mouvement X, Y, Z et rotation suivant l'axe externe vertical) et dépose la découpe sur le mandrin 185.
Durant le transfert il y a un encollage en 186 en partie supérieure des rabats de la patte des découpes 181.
La formation de la caisse autour du mandrin 185 est alors effectuée par rabattement vers le bas des panneaux de la ceinture notamment par l'intermédiaire de vérins 187.
Il y a ensuite une mise en pression des rabats inférieurs de la caisse et une éjection dans la direction 188.
Pendant le chargement de la palette le robot vient prendre la découpe dans un magasin tampon (non représenté) pour éviter d'interrompre la production.
Des éclairages rasant 189 sont évidemment bien entendu prévus comme précisé ci-avant.
La figure 24 (vue latérale du dispositif de la figure 23), montre également le déplacement du robot 160, avec application d'un jet d'encre en 190 (pour inscription d'un code barre par exemple), les découpes étant disposées en pile sur le plateau élévateur comme décrit ci-avant en référence aux autres modes de réalisation. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celles où le robot est différent .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transfert de découpes (6) pour la réalisation de boîtes (2) d'emballage à section polygonale à partir d'un magasin (3) formé d'au moins une pile (4,5) de découpes de matière en feuille de carton ou carton ondulé comportant des échancrures, caractérisé en ce que
la pile étant verticale, on localise la découpe (6) du dessus de la pile par caméra (77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84)
on pré-décolle ladite découpe du reste de la pile, on saisit la découpe du dessus ainsi localisée par aspiration (85) ,
on déplace ladite découpe à l'aide d'un bras robotisé et on la libère à un poste suivant, pour ou avant formage ultérieur (86),
et on renouvelle le cycle d'étapes ci-dessus (87) avec la découpe de dessus suivante.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on encolle ladite découpe avant le poste suivant qui est un poste de formage (18) .
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que il comporte plus de trente cycles par minutes .
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le magasin (3) comporte plusieurs rangées et/ou plusieurs piles de découpes à partir desquels la découpe du dessus est saisie.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que on utilise plusieurs bras robotisés (17) travaillant en alternance .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le magasin (3) de découpes étant formé par une palette (19) ,
on place la palette sur un dispositif de mise à niveau,
on fait monter le dessus de la palette jusqu'à un plan d'observation et de prise,
on détecte la découpe du dessus,
et on saisit par aspiration ladite découpe pour l'amener au poste suivant.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que on détecte la découpe du dessus avec au moins une caméra numérique (10) située au dessus du magasin et centrée par rapport audit magasin,
on filme les découpes du dessus,
et on transmet à un calculateur les données ainsi, obtenues pour déterminer la découpe (6) du dessus.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que on éclaire de façon rasante (77, 78) les découpes du dessus pour générer des ombres du fait des échancrures et des surchappements entre découpes et on écarte (79, 80, 81) les découpes qui n'ont pas toutes leur zones d'ombre comme étant en dessous.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que on détermine la découpe la plus nette dans le plan de prise pour localiser la découpe du dessus.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que,
à partir des mesures des découpes à localiser dans le plan de prise et de l'image obtenue par la ou les caméras ,
on calcule la présence des quatre ou plus zones d'ombre et la distance entre ces zones,
on calcule (82) le barycentre et l'angle de la découpe par rapport à une position de référence,
on communique le résultat de ces calculs au bras robotisé (17) muni de l'outillage d'aspiration et
on déplace ledit robot pour faire coïncider ledit outillage d' aspiration avec le repère de la découpe avant de la saisir par aspiration avec le dit appareillage.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour saisir la' découpe du dessus par aspiration on vient positionner les ventouses (15) sur la découpe (6) en différents points, puis on commence à soulever un ou plusieurs cotés de la découpe tout en bloquant une partie de la découpe, pour créer au moins une entrée d'air latéral.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le formage se fait par pistonnement dans une cavité (105) .
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que on forme la boite au poste de formage par enroulement des découpes autour d'un volume déterminé (104, 185).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on amène la découpe du dessus au poste de formage par ventouses aspirantes déplacées selon l'axe horizontal par le bras robotisé à une vitesse de translation comprise entre 4m/s et 6m/s.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que on transfert la découpe au poste de formage par un équipage de deux chariots sur lequel est monté le bras robotisé, ledit équipage étant actionné par un système d'entraînement comprenant un agencement de poulie et de courroie avec moteur électriques .
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que on forme la boîte à partir d'une découpe comportant une suite d'au moins quatre volets principaux terminée par une languette de fixation, reliés entre eux par des premières lignes de pliage parallèles entre elles, ladite suite de volets formant les parois externes de la boîte et étant reliée d'un coté à une suite de rabats par des deuxièmes lignes de pliage perpendiculaires aux dites premières lignes de pliage, pour former le fond de la boîte.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que on forme la boîte à partir d'une découpe comportant un panneau central et quatre rabats périphériques latéraux.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de marquage après préhension par le robot et avant dépose au poste suivant.
19. Dispositif (1) de transfert de découpes pour la réalisation de boîtes (2) d'emballage à section polygonale à partir d'un magasin (3) formé d'au moins une pile (4,5) de découpes (6) de matière en feuille de carton ou carton ondulé comportant des échancrures (7), caractérisé en ce que
la pile étant verticale, il comporte
des moyens (8) de localisation de la découpe (12) du dessus (9) de la pile par caméra (10),
des moyens (11) de décollage de ladite découpe (12) par rapport au reste de la pile,
des moyens (14) de saisie de ladite découpe (12) par aspiration comprenant un jeu d'au moins quatre ventouses (15), et
un bras robotisé (17) de déplacement latéral de ladite découpe à un poste suivant (17'), en vue de son formage (18), avant retour à vide pour saisir la découpe de dessus suivante.
20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que il comporte de plus des moyens d'encollage de ladite découpe avant le poste (18) suivant .
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 et 20, caractérisé en ce que le magasin (3) comporte plusieurs rangées et/ou plusieurs piles de découpes à partir desquels la découpe du dessus est saisie.
22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, caractérisé en ce que il comporte plusieurs bras (17) robotisés travaillant en alternance .
23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 22, caractérisé en ce que le magasin de découpes étant formé par une palette (19), le dispositif comprend un plateau élévateur (20) de mise à niveau de la palette jusqu'à un plan d'observation et de prise (21), et
des moyens de détection visuelle de la découpe du dessus .
24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 23, comprenant au moins une caméra (10) numérique située au dessus du magasin et centrée par rapport audit magasin,
des moyens de stockage et de transmission des images numériques ainsi obtenues à un calculateur et des moyens de calcul à partir des données ainsi obtenues pour déterminer la . découpe du dessus.
25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que il comporte des moyens (22) d' éclairage de façon rasante des découpes du dessus pour générer des ombres du fait des échancrures et/ou des surchappements entre découpes et des moyens de sélection de la découpe pertinente agencés pour écarter les découpes qui n' ont pas toutes leur zones d'ombre comme étant en dessous.
26. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que il comporte des moyens de sélections de la découpe la plus nette dans le plan de prise pour localiser la découpe du dessus.
27. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 24 à 26, caractérisé en ce que, il comprend
des moyens de stockage des mesures des découpes à localiser dans le plan de prise et de l'image obtenue par la ou les caméras (10),
des moyens de calcul de la présence des quatre ou plus zones d'ombre et la distance entre ces zones, des moyens de calcul du barycentre (58) et de l'angle de la découpe (54) par rapport à une position de référence,
des moyens de transmission du résultat de ces calculs au bras robotisé (17) muni de l'outillage d' aspiration et
de moyens pour faire coïncider ledit outillage d'aspiration avec le repère de la découpe avant de la saisir par aspiration avec le dit appareillage.
28. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 27, caractérisé en ce que les moyens pour décoller la découpe du dessus comprennent des élément agencés pour soulever un ou plusieurs cotés de la découpe tout en bloquant une partie de la découpe, pour créer au moins une entrée d'air latéral .
29. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 28, caractérisé en ce que il comporte un poste de formage par pistonnement dans une cavité (105) .
30. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 28, caractérisé en ce que il comporte un poste de formage par enroulement des découpes autour d'un volume déterminé (104, 185).
31. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 30, caractérisé en ce que il comporte un équipage de deux chariots sur lequel est monté le bras robotisé, ledit équipage étant actionné par un système d'entraînement comprenant un agencement de poulie et de courroie avec moteur électrique .
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