EP3630423A1 - Préhenseur pour manipulateur, muni de bras de préhension comprenant des branches reliées par des organes d'articulation à changement d'états - Google Patents

Préhenseur pour manipulateur, muni de bras de préhension comprenant des branches reliées par des organes d'articulation à changement d'états

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Publication number
EP3630423A1
EP3630423A1 EP18718615.0A EP18718615A EP3630423A1 EP 3630423 A1 EP3630423 A1 EP 3630423A1 EP 18718615 A EP18718615 A EP 18718615A EP 3630423 A1 EP3630423 A1 EP 3630423A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gripper
gripping
mounting members
branches
mechanical part
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18718615.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stephane DIVERRES
Luc MALOTAUX
Frederic GELIN
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.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
PSA Automobiles 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.)
Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Publication of EP3630423A1 publication Critical patent/EP3630423A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B25J15/0061—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors mounted on a modular gripping structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0004—Braking devices

Definitions

  • the present invention relates to the field of grippers fitted to manipulators, including manipulators used in the automotive field.
  • the invention relates more specifically to the arrangement of a gripper comprising at least one arm equipped with at least one gripping head of a mechanical part to be handled.
  • Manipulators conventionally comprise a frame on which at least one gripper is mounted mobile.
  • the gripper is configured to carry at least one object to handle, and commonly includes for this purpose one or more arms provided (s) with one or more gripping heads adapted (s) to grasp the object to handle.
  • the gripping head is in particular installed at the distal end of at least one of the arms.
  • the distal qualification is understood as “the farthest” of a marker, in contrast to a qualification of proximal meaning "the closest" of the same marker.
  • the arms are articulated to each other, in particular in staged succession or in other words successively articulated successively two by two by their ends.
  • the arms are then movable relative to each other by being individually maneuvered by at least one power unit equipping the manipulator.
  • the grippers of the first category are thus configured in deformable structure in operation, in particular to be able to move the object along the different directions of the orthonormal space.
  • Such grippers are for example used to manipulate at their (their) part (s) (terminal (s) relative to the frame, one or more tools and / or at least one mechanical part.
  • the grippers of the first category have the advantage of providing manipulation of the object in a path that can be complex, from an individual mobility of the gripper arms in operation successively relative to each other.
  • Such manipulators are of a complex organization, being configured to manipulate an object in space by changing the shape of the gripper via the arms individually operable by at least one power member.
  • the gripper comprises a fixed support carrier of one or more rigid arms (s), being configured in a structure that is deformable in operation.
  • Such grippers are particularly suitable for handling a mechanical part to be gripped at several gripping points distant from each other, such as a bodywork element of a motor vehicle for example.
  • the support carries a plurality of arms each equipped with at least one gripping head arranged to alternately allow to grasp and then release the mechanical part after moving the gripper.
  • the gripper carrying the mechanical part is notably moved via a mounting structure on the manipulator.
  • the gripper is mounted fixed or movable on the mounting structure via the support it comprises, and the assembly structure, of more or less complex arrangement being itself potentially deformable, is mounted movably on the frame of the manipulator.
  • the gripping head is of the vacuum type, being connected for this purpose to a vacuum source selectively generating depression.
  • the gripping head is approached in the gripping station of the mechanical part by being put in the air, or in other words out of depression by the vacuum source. Then the gripping head is depressed by the vacuum source to seize the mechanical part, a venting of the gripping head then releasing the mechanical part of its seizure.
  • a vacuum type gripping head is commonly arranged in a suction cup, in particular to allow the gripping of a mechanical part having at least a portion of generally flat surface.
  • a gripping head arranged in a pocket accommodating a mass of aggregates, or in other words a pulverulent material, as can be seen for example from documents DE 10 2012 012 289. (Daimler AG) or US 9 120 230 (CORNELL UNIVERSITY).
  • the architecture of a gripper of the second category is predefined according to the configuration of the mechanical part to be grasped via the gripping heads equipping the different arms of the gripper.
  • the arms are mounted on the support and / or are shaped so as to arrange the different gripping heads relative to each other to grip the mechanical part at predetermined gripping points variously distributed on the mechanical part.
  • the present invention relates to a gripper for a manipulator of at least one mechanical part, the type of gripper having a non-deformable architecture in operation, that is to say in gripping station by the gripper of the mechanical part to allow its movement by the manipulator.
  • An object of the invention is to allow an adaptation of the gripper architecture according to the conformation of the mechanical part to be grasped.
  • Another object of the invention is to obtain at a lower cost the intended adaptive character of the gripper architecture.
  • Another object of the invention is to allow quick and easy adaptation of the gripper architecture.
  • the gripper of the present invention is a gripper of a mechanical part organized to equip a manipulator.
  • the gripper is of the type having a fixed architecture in station of gripping the mechanical part by the gripper.
  • the gripper comprises at least one support on which is mounted at least one gripping arm provided with at least one gripping head configured to grip the mechanical part.
  • the manipulator comprises a plurality of gripping arms whose gripping heads can be respectively placed in several gripping points distributed on the mechanical part.
  • the gripper architecture is typically configured according to the shape of the mechanical part to place at least one gripping head at a predetermined gripping point of the mechanical part.
  • the configuration of the gripper architecture is identified by the specific arrangement of the gripping arm (s) and / or the arrangement relative to each other of several gripping arms mounted on the support, and more specifically according to the arrangement of the grippers. gripping heads relative to each other.
  • the gripping head or heads are arranged in an orthonormal space at predetermined fixed positions with respect to the support and / or with respect to each other.
  • the position or positions of the gripping heads are in particular determined according to the definition of a geometric envelope matching the conformation of the mechanical part.
  • one or preferably several gripping heads are able to grip the mechanical part in at least one predetermined gripping point.
  • the gripping arm comprises at least two branches hinged together by a hinge member.
  • the hinge member is more specifically to change states, between a state of indeformable giving the gripping arm a rigid character and a flexible state conferring on the gripping arm a deformable character between the branches.
  • the gripping arm When the hinge member is placed by an operator in the deformable state, the gripping arm is normally rigid or in other words is classically undeformable, to allow the grasping of the mechanical part by the gripper and consequently its handling by the manipulator. More particularly in the rigid state, the hinge member firmly holds the branches that it connects to one another, no freedom of movement being then allowed between the branches. The gripper is then able to firmly grasp the mechanical part via the gripping head (s).
  • the gripping arm When the articulation member is placed by the operator in the flexible state, the gripping arm is then deformable station as a result of a freedom of movement authorized by the articulation member between the branches that it connects them.
  • the orientation of the branches relative to each other can then be modified by the operator, to adapt the architecture of the gripper according to the shape of the mechanical part to be grasped.
  • the gripper is easily adjustable with regard to the addition and / or removal of at least one limb of at least one gripping arm, by addition and / or removal of one or more organs of articulation previously put in the flexible state.
  • At least one gripping head can also be mounted directly on the support and / or be mounted on an end branch of at least one gripping arm via a hinge member.
  • the gripper is thus arranged in modules comprising branches and / or gripping heads connectable to each other via said hinge members with state change.
  • the modules may be variously assembled together and the one or more gripping arms obtained may be variously shaped according to the conformation of the mechanical part to be grasped.
  • the architecture of the gripper can thus be easily modified according to the conformation of the mechanical part to be gripped, by addition and / or by removal of one or more modules and / or by specific shaping of at least one gripping arm. .
  • the architecture of the gripper can be modified and then be fixed in the gripping station of the mechanical part by the gripper.
  • the gripper can be placed in rigid station according to various architectures to allow the seizure of different mechanical parts having diversified conformations.
  • the use of a state-of-the-art articulation member makes it possible to obtain such results at a lower cost, by avoiding complicating excessively the structure and / or organization of the gripper.
  • the use of a hinge member with state changes allows a quick and easy modification of the gripper architecture by an operator, without affecting the robustness of the gripper in a normally rigid station and therefore the fixed nature of its architecture. station for capturing a mechanical part.
  • the hinge member comprises an aggregate pocket that can be made rigid when it is put under vacuum and conversely can be made flexible when it is pressurized.
  • Pressurizing the hinge member is performed at a moderate pressure sufficient to allow a modification of the orientation of the branches while maintaining a hinge arm cohesion station modification of its architecture by the operator, such as indicative natural maintenance in conformation of the hinge arm.
  • the hinge member comprises at least one aggregate pocket and at least one connecting channel of the aggregate pocket to a vacuum source selectively generating vacuum and conversely generating pressure.
  • the flexibility of the granule pocket can be controlled by the operator according to the relative freedom of movement of the branches between them to modify the architecture of the gripper, by regulating the pressurization of the granule pocket by the source of the empty.
  • Such regulation can be operated by the operator via the vacuum source and / or via a pressure regulating valve fitted to the articulation member and / or fitted to a connecting pipe of the articulation member at the source. empty.
  • the articulation member comprises first mounting members at the ends of the branches which it connects to one another.
  • the first mounting members are respectively cooperating with second mounting members provided at said ends of the branches.
  • the granulator pocket is interposed between the first mounting members, which cooperate with the second mounting members. providing the attachment of the granule pocket interposed between the branches connected to each other by the hinge member.
  • At least one of the first mounting members comprises a said channel which communicates with a conduit which comprises at least a second mounting member with which the first mounting member cooperates, the conduit being connectable to the source empty.
  • At least one said channel is formed inside at least one of the first mounting members, opening on the one hand on the granule pocket and on the other hand on the conduit assigned to it.
  • At least one duct is provided inside the second mounting member cooperating with the first mounting member. The conduit opens on the channel with which it is thus placed in fluid communication and is connectable to the vacuum source, in particular by at least one pipe.
  • each of the first mounting members of a given articulation member comprises a channel and each of the second mounting members assigned to the assembly of the articulation member at the ends of the branches that it connects comprises a conduit.
  • At least one gripping arm comprises at least three branches successively interconnected at their ends by hinge members.
  • the ability to adapt the architecture of the gripper is increased.
  • the first mounting members and the second mounting members cooperate with each other by interlocking via contact surfaces of complementary shapes.
  • the contact surfaces are advantageously configured in frustoconical surfaces of revolution, allowing a monodirectional interlocking along the axis of the cone between the first mounting members and the second mounting members.
  • the contact surfaces thus allow a relative mobility along the three dimensions of an orthonormal space between the granule pocket and the ends of the branches interconnected by the hinge member placed in the flexible state. Such relative mobility is allowed while avoiding a risk of breakage of the assembly by interlocking between the articulation member and the ends of the branches, as a result of the maintenance under controlled pressure of the granule bag when the body of articulation is placed in the flexible state.
  • the operator can easily change the architecture of the gripper while maintaining cohesion between the branches of the or at least one of the gripping arm equipping the manipulator. From the control of the pressurization of the granule pocket, the operator can quickly approach the gripping head (s) to the mechanical part and then precisely refine the position of the gripping head (s) on the mechanical part.
  • the first mounting members are each formed of a frustoconical cup whose hollow houses a portion of the granule pocket.
  • the second mounting members are each formed by a tip equipping each end of the branches and leaving a cage housing the cup which is assigned to them.
  • the hinge member comprises aggregate retention filters within the aggregate pocket.
  • the filters are in particular placed in interposition between the first mounting members and the second mounting members.
  • the invention also relates to a method for modifying the architecture of a gripper according to the invention.
  • the method comprises the following operations carried out by an operator, the gripper being initially fixed station of its architecture: -) place at least one said articulation member in the flexible state, and adapt the architecture of the gripper according to the configuration of the mechanical part to grasp by changing the orientation relative to each other branches interconnected by the articulating member placed in the flexible state, then
  • the hinge member is placed in the flexible state by moderately pressurizing the aggregate pocket and is placed in the indeformable state by vacuuming the granule bag via the vacuum source.
  • the invention also relates to a manipulator equipped with a gripper according to the invention.
  • the gripper is in particular mounted mobile on a frame of the manipulator.
  • the gripper is dimensionally stable at least in the gripping station of a mechanical part via said at least one gripping head, to allow the mechanical part to be firmly held on the manipulator via the gripper and moved by the manipulator.
  • the gripping heads equipping the gripper can be variously arranged and include one or more gripping members of the mechanical part.
  • the one or more gripping members may for example be arranged in clamps or gums, in a magnetic member such as an electromagnet, or in a suction cup.
  • a suction cup can be put under vacuum by exploiting the vacuum source used for the change of state of the articulation member (s) equipping at least one gripping arm of the gripper.
  • FIG. 1 is a perspective illustration of an exemplary embodiment of a gripper according to the invention.
  • FIG. 1 - Figure 2 and Figure 3 are partial illustrations of a gripper arm that includes the gripper shown in Figure 1, according to various alternative configurations of the gripper arm.
  • Figure 4 is an exploded perspective illustration of a hinge member fitted to a gripper arm that comprises the gripper shown in Figures 1 to 3.
  • a gripper 1 extends along the three dimensions D1, D2, D3 of an orthonormal space.
  • the gripper 1 comprises a support 2 carrying a plurality of gripping arms 3 which are fixed to the support 2 at their proximal end.
  • the gripping arms 3 are each equipped at their distal end with one or more gripping heads 4 to grip a mechanical part.
  • the gripping arms 3 are distributed around the support 2 while being generally oriented in directions concurrent with each other.
  • the gripping heads 4 are arranged relative to the support 2 and / or relative to each other in predetermined positions according to an architecture of the predefined gripper 1 according to the conformation of the mechanical part to be gripped.
  • the gripping arms 3 are each composed of several branches 3a-3c successively connected two by two via their ends, between the proximal end and the distal end of the gripping arms 3 with respect to the support 2
  • the branches 3a-3c are connected to one another by means of articulation members 5 with state changes, between an indeformable state and a flexible state.
  • the gripping arms 3 In the indeformable state of the articulation members 5, the gripping arms 3 have a rigid character giving the gripper 1 a fixed and robust architecture. When the gripper 1 is configured according to a fixed architecture, the gripper 1 is able to withstand the forces induced by the gripping of the mechanical part and / or the displacement of the mechanical part by a manipulator equipped with the gripper 1. In the flexible state of the articulation members 5, the gripping arms 3 have a deformable character enabling an operator to modify the orientation of the branches 3a-3c with respect to each other, and consequently to modify the architecture of the gripper 1 to configure it according to the shape of the mechanical part to grasp.
  • a gripping arm 3 fitted to the gripper 1 shown in FIG. 1 has a first configuration in FIG. 2 and a second configuration in FIG. 3.
  • the configurations of the gripping arm 3 are illustrated for explanatory purposes and are not restrictive as to the scope of the invention.
  • the architecture of the gripper 1 is modified.
  • the gripping arm 3 is for example formed according to the first configuration, at least one of the hinge members 5 that it comprises is placed in the flexible state.
  • An operator can then change the orientation of the branches 3a-3c relative to each other to adapt the configuration of the gripper arm 3 between the first configuration and the second configuration.
  • the operator can adapt the overall architecture of the gripper 1 according to the shape of the mechanical part to be gripped and more specifically according to the relative positions of the gripping heads 4 equipping the gripper 1 relative to each other.
  • the articulation member (s) 5 are placed in the deformable state to place the gripper 1 according to a fixed architecture.
  • the change of state of the articulation member 5 is carried out by pressurizing or alternatively by putting under vacuum a pulverulent material housed inside the articulation member 5.
  • the hinge member 5 is connected to a vacuum source 6 selectively generating air pressure or air depression, respectively to soften the cohesion of the pulverulent material or vice versa harden the cohesion of the pulverulent material.
  • the hinge member 5 comprises a granule pocket 7 interposed between first mounting members 8 that comprises the articulation member 5.
  • the granule pocket 7 is connected to the vacuum source 6 to cause the change of state of the articulation member 5.
  • the first mounting members 8 cooperate by interlocking with second mounting members 9 formed of end pieces 10 equipping the ends of the branches 3a-3c.
  • the first mounting members 8 are in particular formed of cups 1 1 housing the ends of the granule bag 7.
  • the cups 1 1 themselves are housed inside cages 12 formed inside the end pieces 10.
  • the cups 1 1 and the cages 12 have contact surfaces S1, S2 against each other of frustoconical configuration defined around an axis A1 of longitudinal extension of the branches 3a-3c between their ends.
  • the contact surfaces S1, S2 between the cups 11 and the cages 12 thus allow relative mobility along the three dimensions D1, D2, D3 of the orthonormal space between the granule pocket 7 and the ends of the branches 3a-3c.
  • the cups 1 1 are each traversed by a channel 13 communicating with a conduit 14 that comprise each of the end pieces 10.
  • the channel 13 is formed in particular by openings that comprise the cups 1 1 at their bottom and which are communicating on the one hand with the granulator pocket 7 and on the other hand with the conduits 14.
  • Aggregate retention filters 15 inside the granulator pocket 7 are interposed between the cups 11 and the tips 10.
  • the conduits 14 are connectable to the vacuum source 6, via a pipe 16 to allow to harden or alternatively to soften the granule pocket 7 from its vacuum or alternatively its pressurization by the vacuum source 6 such as an air pump for example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

L'invention a pour objet un préhenseur (1) d'une pièce mécanique pour un manipulateur. Le préhenseur (1) est du type présentant une architecture figée en station de saisie de la pièce mécanique par le préhenseur (1). Le préhenseur (1) comprend au moins un support (2) sur lequel est monté au moins un bras de préhension (3) muni d'une tête de préhension (4) configurée pour saisir la pièce mécanique. Le bras de préhension (3) comprend au moins deux branches (3a-3c) articulées entre elles par un organe d'articulation (5) à changement d'états, entre un état indéformable conférant au bras de préhension (3) un caractère rigide et un état souple conférant au bras de préhension (3) un caractère déformable entre les branches (3a-3c).

Description

PREHENSEUR POUR MANIPULATEUR, MUNI DE BRAS DE PREHENSION COMPRENANT DES BRANCHES RELIEES PAR DES ORGANES
D'ARTICULATION A CHANGEMENT D'ETATS. La présente invention relève du domaine des préhenseurs équipant les manipulateurs, notamment les manipulateurs utilisés dans le domaine automobile. L'invention concerne plus spécifiquement l'agencement d'un préhenseur comprenant au moins un bras équipé d'au moins une tête de préhension d'une pièce mécanique à manipuler.
Les manipulateurs comprennent classiquement un bâti sur lequel au moins un préhenseur est monté mobile. Le préhenseur est configuré pour porter au moins un objet à manipuler, et comprend couramment à cet effet un ou plusieurs bras muni(s) d'une ou de plusieurs têtes de préhension apte(s) à saisir l'objet à manipuler.
La tête de préhension est notamment installée à l'extrémité distale d'au moins l'un des bras. La qualification de distale est comprise comme "la plus éloignée" d'un repère, à contrario d'une qualification de proximale signifiant "la plus proche" du même repère.
Selon des préhenseurs d'une première catégorie, plusieurs bras sont articulés entre eux, notamment en succession étagée ou autrement dit articulés successivement deux à deux par leurs extrémités. Les bras sont alors mobiles les uns par rapport aux autres en étant individuellement manœuvrés par au moins un organe de puissance équipant le manipulateur.
Les préhenseurs de la première catégorie sont ainsi configurés en structure déformable en fonctionnement, pour notamment pouvoir déplacer l'objet suivant les différentes directions de l'espace orthonormé. De tels préhenseurs sont par exemple utilisés pour manipuler à leur(s) partie(s) (terminale(s) par rapport au bâti, un ou plusieurs outils et/ou au moins une pièce mécanique. Les préhenseurs de la première catégorie présentent l'avantage de procurer une manipulation de l'objet suivant un trajet pouvant être complexe, à partir d'une mise en mobilité individuelle des bras du préhenseur en fonctionnement successivement les uns par rapport aux autres. De tels manipulateurs sont d'une organisation complexe, en étant configurés pour manipuler un objet dans l'espace par modification de forme du préhenseur via les bras manœuvrables individuellement par au moins un organe de puissance. Selon des préhenseurs d'une deuxième catégorie, le préhenseur comprend un support porteur fixement d'un ou de plusieurs bras rigide(s), en étant configurés en structure indéformable en fonctionnement. De tels préhenseurs sont particulièrement adaptés pour manipuler une pièce mécanique devant être saisie en plusieurs points de préhension distants les uns des autres, tel qu'un élément de carrosserie d'un véhicule automobile par exemple.
A cet effet, le support est porteur de plusieurs bras chacun équipés d'au moins une tête de préhension agencée pour permettre alternativement de saisir puis de libérer la pièce mécanique après déplacement du préhenseur. Le préhenseur porteur de la pièce mécanique est notamment déplacé via une structure de montage sur le manipulateur. Le préhenseur est monté fixe ou mobile sur la structure de montage via le support qu'il comprend, et la structure de montage, d'agencement plus ou moins complexe en étant elle-même potentiellement déformable, est montée mobile sur le bâti du manipulateur.
Il est fréquent que la tête de préhension soit du type à dépression, en étant reliée à cet effet à une source de vide sélectivement génératrice de dépression. La tête de préhension est approchée en station de saisie de la pièce mécanique en étant mise à l'air, ou autrement dit hors mise en dépression par la source de vide. Puis la tête de préhension est mise en dépression par la source de vide pour saisir la pièce mécanique, une mise à l'air de la tête de préhension permettant ensuite de libérer la pièce mécanique de sa saisie. Une telle tête de préhension du type à dépression est couramment agencée en ventouse, notamment pour permettre la saisie d'une pièce mécanique présentant au moins une portion de surface globalement plane. Pour des pièces mécaniques de forme plus complexe, il est connu d'utiliser une tête de préhension agencée en une poche logeant une masse de granulats, ou autrement dit une matière pulvérulente, tel qu'il ressort par exemple des documents DE 10 2012 012 289 (Daimler AG) ou US 9 120 230 (CORNELL UNIVERSITY). L'architecture d'un préhenseur de la deuxième catégorie est prédéfinie selon la configuration de la pièce mécanique à saisir via les têtes de préhension équipant les différents bras du préhenseur. Les bras sont montés sur le support et/ou sont conformés de manière à disposer les différentes têtes de préhension les unes par rapport aux autres pour saisir la pièce mécanique en des points de saisie prédéterminés diversement répartis sur la pièce mécanique.
Il en ressort un inconvénient des manipulateurs de la deuxième catégorie, qui réside dans leur architecture figée selon la conformation de la pièce mécanique à saisir. Pour chacune de pièces mécaniques de diverses conformations, il doit être développé des manipulateurs de la deuxième catégorie qui présentent des architectures spécifiques adaptées à la conformation de chacune des pièces mécaniques.
Sur la base du constat qui vient d'être fait, la présente invention a pour objet un préhenseur pour un manipulateur d'au moins une pièce mécanique, du type de préhenseur présentant une architecture indéformable en fonctionnement, c'est- à-dire en station de saisie par le préhenseur de la pièce mécanique pour permettre son déplacement par le manipulateur. Un but de l'invention est de permettre une adaptation de l'architecture du préhenseur selon la conformation de la pièce mécanique à saisir. Un autre but de l'invention est d'obtenir à moindres coûts le caractère adaptatif visé de l'architecture du préhenseur.
Un autre but de l'invention est de permettre une adaptation rapide et aisée de l'architecture du préhenseur.
Le préhenseur de la présente invention est un préhenseur d'une pièce mécanique organisé pour équiper un manipulateur. Le préhenseur est du type présentant une architecture figée en station de saisie de la pièce mécanique par le préhenseur. Le préhenseur comprend au moins un support sur lequel est monté au moins un bras de préhension muni d'au moins une tête de préhension configurée pour saisir la pièce mécanique.
De préférence, le manipulateur comprend plusieurs bras de préhension dont les têtes de préhension peuvent être respectivement placées en plusieurs points de saisie répartis sur la pièce mécanique.
En station de saisie, l'architecture du préhenseur est typiquement configurée selon la forme de la pièce mécanique pour placer au moins une tête de préhension en un point de saisie prédéterminé de la pièce mécanique. La configuration de l'architecture du préhenseur est identifiée par l'agencement propre du ou des bras de préhension et/ou selon la disposition les uns par rapport aux autres de plusieurs bras de préhension montés sur le support, et plus spécifiquement selon la disposition des têtes de préhension les unes par rapport aux autres.
Ainsi en station de saisie selon laquelle le préhenseur est apte à saisir une pièce mécanique de conformation donnée, la ou les têtes de préhension sont disposées dans un espace orthonormé en des positions fixes prédéterminées par rapport au support et/ou les unes par rapport aux autres. En station de saisie de la pièce mécanique par le préhenseur conformément à une architecture donnée du préhenseur, la ou les positions des têtes de préhension sont notamment déterminées selon la définition d'une enveloppe géométrique épousant la conformation de la pièce mécanique. Ainsi, une ou de préférence plusieurs têtes de préhension sont aptes à saisir la pièce mécanique en au moins un point de saisie prédéterminé.
Dans ce contexte, les buts visés par la présente invention sont atteints isolément ou en combinaison par application des dispositions qui suivent, considérées isolément ou en combinaison.
Selon une caractéristique du préhenseur de l'invention, le bras de préhension comprend au moins deux branches articulées entre elles par un organe d'articulation. L'organe d'articulation est plus spécifiquement à changement d'états, entre un état indéformable conférant au bras de préhension un caractère rigide et un état souple conférant au bras de préhension un caractère déformable entre les branches.
Lorsque l'organe d'articulation est placé par un opérateur à l'état indéformable, le bras de préhension est normalement rigide ou autrement dit est classiquement indéformable, pour permettre la saisie de la pièce mécanique par le préhenseur et par suite sa manipulation par le manipulateur. Plus particulièrement à l'état rigide, l'organe d'articulation maintien fermement entre elles les branches qu'il relie l'une à l'autre, aucune liberté de mouvement n'étant alors autorisée entre les branches. Le préhenseur est alors apte à saisir fermement la pièce mécanique via la ou les têtes de préhension.
Lorsque l'organe d'articulation est placé par l'opérateur à l'état souple, le bras de préhension est alors en station de déformabilité par suite d'une liberté de mouvement autorisée par l'organe d'articulation entre les branches qu'il relie entre elles. L'orientation des branches l'une par rapport à l'autre peut alors être modifiée par l'opérateur, pour adapter l'architecture du préhenseur selon la forme de la pièce mécanique à saisir. En outre, le préhenseur est aisément modulable au regard de l'ajout et/ou du retrait d'au moins une branche d'au moins un bras de préhension, par ajout et/ou par retrait d'un ou de plusieurs organes d'articulation préalablement mis à l'état souple. Au moins une tête de préhension peut aussi être montée directement sur le support et/ou être montée sur une branche terminale d'au moins un bras de préhension via un organe d'articulation.
Le préhenseur est ainsi agencé en modules comprenant des branches et/ou des têtes de préhension raccordables entre elles via de dits organes d'articulation à changement d'états. Les modules peuvent être diversement assemblés entre eux et le ou les bras de préhension obtenus peuvent être diversement mis en forme selon la conformation de la pièce mécanique à saisir.
L'architecture du préhenseur peut ainsi être aisément modifiée selon la conformation de la pièce mécanique à saisir, par ajout et/ou par retrait d'un ou de plusieurs modules et/ou par mise en conformation spécifique d'au moins un bras de préhension. Ainsi l'architecture du préhenseur peut être modifiée et ensuite être figée en station de saisie de la pièce mécanique par le préhenseur. Le préhenseur peut être placé en station rigide selon diverses architectures pour permettre la saisie de différentes pièces mécaniques présentant des conformations diversifiées.
L'utilisation d'un organe d'articulation à changement d'états permet d'obtenir de tels résultat à moindres coûts, en évitant de complexifier outre mesure la structure et/ou l'organisation du préhenseur. L'utilisation d'un organe d'articulation à changements d'états autorise une modification rapide et aisée de l'architecture du préhenseur par un opérateur, sans affecter la robustesse du préhenseur en station normalement rigide et donc le caractère figé de son architecture en station de saisie d'une pièce mécanique. Selon une forme de réalisation permettant de faire varier à moindres coûts l'architecture du préhenseur, l'organe d'articulation comprend une poche à granulats pouvant être rendue rigide lorsqu'elle est mise sous vide et inversement pouvant être rendue souple lorsqu'elle est mise sous pression.
La mise sous pression de l'organe d'articulation est réalisée à une pression modérée suffisante pour permettre une modification de l'orientation des branches tout en maintenant une cohésion du bras d'articulation en station de modification de son architecture par l'opérateur, tel qu'à titre indicatif un maintien naturel en conformation du bras d'articulation.
Plus particulièrement selon une forme de réalisation, l'organe d'articulation comprend au moins une poche à granulats et au moins un canal de raccordement de la poche à granulats à une source de vide sélectivement génératrice de dépression et inversement génératrice de pression.
La souplesse de la poche à granulats peut être contrôlée par l'opérateur selon les besoins de liberté de mouvement relatif des branches entre elles pour modifier l'architecture du préhenseur, par régulation de la mise sous pression de la poche à granulats par la source de vide. Une telle régulation peut être opérée par l'opérateur via la source de vide et/ou via une vanne de régulation de pression équipant l'organe d'articulation et/ou équipant une conduite de raccordement de l'organe d'articulation à la source de vide.
Selon une forme de réalisation, l'organe d'articulation comprend des premiers organes de montage aux extrémités des branches qu'il relie l'une à l'autre. Les premiers organes de montage sont respectivement coopérants avec des deuxièmes organes de montage ménagés aux dites extrémités des branches.
En d'autres termes la poche à granulats est interposée entre les premiers organes de montage, qui coopèrent avec les deuxièmes organes de montage en procurant la fixation de la poche à granulats en interposition entre les branches reliées l'une à l'autre par l'organe d'articulation.
Selon une forme de réalisation, l'un au moins des premiers organes de montage comporte un dit canal qui communique avec un conduit que comporte au moins un deuxième organe de montage avec lequel le premier organe de montage coopère, le conduit étant raccordable à la source de vide.
Plus particulièrement, au moins un dit canal est ménagé à l'intérieur de l'un au moins des premiers organes de montage, en débouchant d'une part sur la poche à granulats et d'autre part sur le conduit qui lui est affecté. Au moins un conduit est ménagé à l'intérieur du deuxième organe de montage coopérant avec le premier organe de montage. Le conduit débouche sur le canal avec lequel il est ainsi placé en communication fluidique et est raccordable à la source de vide, notamment par au moins une conduite.
De préférence, chacun des premiers organes de montage d'un organe d'articulation donné comporte un canal et chacun des deuxièmes organes de montage affectés au montage de l'organe d'articulation aux extrémités des branches qu'il relie comporte un conduit.
Selon une forme de réalisation, au moins un bras de préhension comprend au moins trois branches successivement reliées entre elles à leurs extrémités par des organes d'articulation. Ainsi, la faculté d'adaptation de l'architecture du préhenseur en est accrue.
Selon une forme de réalisation, les premiers organes de montage et les deuxièmes organes de montage coopèrent entre eux par emboîtement via des surfaces de contact de formes complémentaires. Les surfaces de contact sont avantageusement configurées en surfaces de révolution tronconique, autorisant un emboîtement monodirectionnel suivant l'axe du cône entre les premiers organes de montage et les deuxièmes organes de montage. Les surfaces de contact autorisent ainsi une mobilité relative suivant les trois dimensions d'un espace orthonormé entre la poche à granulats et les extrémités des branches reliées entre elles par l'organe d'articulation placé à l'état souple. Une telle mobilité relative est autorisée tout en évitant un risque de rupture de l'assemblage par emboîtement entre l'organe d'articulation et les extrémités des branches, par suite du maintien sous pression contrôlée de la poche à granulat lorsque l'organe d'articulation est placé à l'état souple. L'opérateur peut ainsi aisément modifier l'architecture du préhenseur tout en maintenant la cohésion entre les branches du ou de l'un au moins des bras de préhension équipant le manipulateur. A partir du contrôle de la mise sous pression de la poche à granulats, l'opérateur peut approcher rapidement la ou les têtes de préhension vers la pièce mécanique puis affiner avec précision la position de la ou des têtes de préhension sur la pièce mécanique.
Par exemple, les premiers organes de montage sont chacun formés d'une coupelle tronconique dont le creux loge une portion de la poche à granulats. Les deuxièmes organes de montage sont chacun formés par un embout équipant chacune des extrémités des branches et ménageant une cage logeant la coupelle qui leur est affectée.
De préférence, l'organe d'articulation comprend des filtres de rétention des granulats à l'intérieur de la poche à granulats. Les filtres sont notamment placés en interposition entre les premiers organes de montage et les deuxièmes organes de montage.
L'invention a aussi pour objet un procédé de modification de l'architecture d'un préhenseur conforme à l'invention. Le procédé comprend les opérations suivantes effectuées par un opérateur, le préhenseur étant initialement en station figée de son architecture : -) placer au moins un dit organe d'articulation à l'état souple, et adapter l'architecture du préhenseur selon la configuration de la pièce mécanique à saisir par modification de l'orientation l'une par rapport à l'autre des branches reliées entre elles par l'organe d'articulation placé à l'état souple, puis
-) placer le dit au moins un organe d'articulation à l'état indéformable, en rigidifiant le raccordement entre-elles des branches reliées par l'organe d'articulation pour conférer au préhenseur une architecture indéformable.
Plus particulièrement dans le cas où le changement d'états de l'organe d'articulation est réalisé via une poche à granulats, l'organe d'articulation est placé à l'état souple par mise sous pression modérée de la poche à granulats et est placé à l'état indéformable par mise sous dépression de la poche à granulats via la source de vide. L'invention a aussi pour objet un manipulateur équipé d'un préhenseur conforme à l'invention.
Le préhenseur est notamment monté mobile sur un bâti du manipulateur. Le préhenseur est indéformable au moins en station de saisie d'une pièce mécanique via ladite au moins une tête de préhension, pour autoriser le maintien ferme de la pièce mécanique sur le manipulateur via le préhenseur et son déplacement par le manipulateur.
Les têtes de préhension équipant le préhenseur peuvent être diversement agencées et comprendre un ou plusieurs organes de préhension de la pièce mécanique. Le ou les organes de préhension peuvent être par exemple agencés en pince ou en ghffe(s), en organe magnétique tel qu'un électroaimant, ou en ventouse. Une telle ventouse peut être mise sous dépression en exploitant la source de vide utilisée pour le changement d'états du ou des organes d'articulation équipant au moins un bras de préhension du préhenseur. Un exemple de réalisation d'un préhenseur conforme à la présente invention va être décrit en relation avec les figures de la planche annexée, dans laquelle :
-) la figure 1 est une illustration en perspective d'un exemple de réalisation d'un préhenseur conforme à l'invention.
-) la figure 2 et la figure 3 sont des illustrations partielles d'un bras de préhension que comprend le préhenseur représenté sur la figure 1 , selon diverses conformations alternatives du bras de préhension.
-) la figure 4 est une illustration en perspective éclatée d'un organe d'articulation équipant un bras de préhension que comprend le préhenseur représenté sur les figures 1 à 3.
Les figures et leurs descriptions détaillées exposent l'invention selon des modalités particulières qui ne sont pas restrictives quant à la portée de l'invention telle que définie par les revendications. Les figures et leurs descriptions détaillées peuvent servir à mieux définir l'invention, si besoin en relation avec la description générale qui vient d'en être faite.
Sur la figure 1 , un préhenseur 1 s'étend suivant les trois dimensions D1 , D2, D3 d'un espace orthonormé. Le préhenseur 1 comprend un support 2 porteur d'une pluralité de bras de préhension 3 qui sont fixés au support 2 à leur extrémité proximale. Les bras de préhension 3 sont chacun équipés à leur extrémité distale d'une ou de plusieurs têtes de préhension 4 pour saisir une pièce mécanique. Selon l'exemple illustré, les bras de préhension 3 sont répartis autour du support 2 en étant globalement orientés suivant des directions concourantes les uns par rapport aux autres. Les têtes de préhension 4 sont disposées par rapport au support 2 et/ou les unes par rapport aux autres en des positions prédéterminées selon une architecture du préhenseur 1 prédéfinie selon la conformation de la pièce mécanique à saisir. Sur les figures 1 à 3, les bras de préhension 3 sont chacun composés de plusieurs branches 3a-3c successivement reliées deux à deux via leurs extrémités, entre l'extrémité proximale et l'extrémité distale des bras de préhension 3 par rapport au support 2. Le raccordement des branches 3a-3c entre-elles est réalisé via des organes d'articulation 5 à changement d'états, entre un état indéformable et un état souple.
A l'état indéformable des organes d'articulation 5, les bras de préhension 3 présentent un caractère rigide conférant au préhenseur 1 une architecture figée et robuste. Lorsque le préhenseur 1 est configuré selon une architecture figée, le préhenseur 1 est apte à supporter les efforts induits par la saisie de la pièce mécanique et/ou par le déplacement de la pièce mécanique par un manipulateur équipé du préhenseur 1 . A l'état souple des organes d'articulation 5, les bras de préhension 3 présentent un caractère déformable permettant à un opérateur de modifier l'orientation des branches 3a-3c l'une par rapport à l'autre, et par suite de modifier l'architecture du préhenseur 1 pour la configurer selon la forme de la pièce mécanique à saisir.
Plus particulièrement sur la figure 2 et la figure 3, un bras de préhension 3 équipant le préhenseur 1 représenté sur la figure 1 présente une première configuration sur la figure 2 et une deuxième configuration sur la figure 3. Les configurations du bras de préhension 3 sont illustrées à titre explicatif et ne sont pas restrictives quant à la portée de l'invention.
A partir d'une modification de la configuration du bras de préhension 3 entre la première configuration et la deuxième configuration, l'architecture du préhenseur 1 est modifiée. Le bras de préhension 3 étant par exemple conformé selon la première configuration, l'un au moins des organes d'articulation 5 qu'il comprend est placé à l'état souple. Un opérateur peut alors modifier l'orientation des branches 3a-3c les unes par rapport aux autres pour adapter la configuration du bras de préhension 3 entre la première configuration et la deuxième configuration. Ainsi, l'opérateur peut adapter l'architecture globale du préhenseur 1 selon la forme de la pièce mécanique à saisir et plus spécifiquement selon les positions relatives des têtes de préhension 4 équipant le préhenseur 1 les unes par rapport aux autres.
Après modification de la configuration du bras de préhension 3, le ou les organes d'articulation 5 sont placés à l'état indéformable pour placer le préhenseur 1 selon une architecture figée.
Selon l'exemple de réalisation illustré sur la figure 4, le changement d'états de l'organe d'articulation 5 est réalisé par mise sous pression ou alternativement par mise sous dépression d'une matière pulvérulente logée à l'intérieur de l'organe d'articulation 5. A cet effet, l'organe d'articulation 5 est relié à une source de vide 6 sélectivement génératrice de pression d'air ou de dépression d'air, pour respectivement assouplir la cohésion de la matière pulvérulente ou inversement durcir la cohésion de la matière pulvérulente. Plus particulièrement, l'organe d'articulation 5 comprend une poche à granulats 7 interposée entre des premiers organes de montage 8 que comprend l'organe d'articulation 5. La poche à granulats 7 est reliée à la source de vide 6 pour provoquer le changement d'état de l'organe d'articulation 5. Les premiers organes de montage 8 coopèrent par emboîtement avec des deuxièmes organes de montage 9 formés d'embouts 10 équipant les extrémités des branches 3a-3c. Les premiers organes de montage 8 sont notamment formés de coupelles 1 1 logeant les extrémités de la poche à granulats 7. Les coupelles 1 1 sont elles même logées à l'intérieur de cages 12 ménagées à l'intérieur des embouts 10. Les coupelles 1 1 et les cages 12 présentent des surfaces de contact S1 , S2 l'une contre l'autre de configuration tronconique définie autour d'un axe A1 d'extension longitudinale des branches 3a-3c entre leurs extrémités. Les surfaces de contact S1 , S2 entre les coupelles 1 1 et les cages 12 autorisent ainsi une mobilité relative suivant les trois dimensions D1 , D2, D3 de l'espace orthonormé entre la poche à granulats 7 et les extrémités des branches 3a-3c.
Les coupelles 1 1 sont chacune traversées par un canal 13 communiquant avec un conduit 14 que comprennent chacun des embouts 10. Le canal 13 est notamment ménagé par des ouvertures que comportent les coupelles 1 1 en leur fond et qui sont communicantes d'une part avec la poche à granulats 7 et d'autre part avec les conduits 14. Des filtres 15 de rétention des granulats à l'intérieur de la poche à granulats 7 sont interposés entre les coupelles 1 1 et les embouts 10.
Les conduits 14 sont raccordables à la source de vide 6, via une conduite 16 pour permettre de durcir ou alternativement d'assouplir la poche à granulats 7 à partir de sa mise sous dépression ou alternativement de sa mise sous pression par la source de vide 6, telle qu'une pompe à air par exemple.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Préhenseur (1 ) d'une pièce mécanique pour un manipulateur, du type présentant une architecture figée en station de saisie de la pièce mécanique par le préhenseur (1 ), le préhenseur (1 ) comprenant au moins un support (2) sur lequel est monté au moins un bras de préhension (3) muni d'au moins une tête de préhension (4) configurée pour saisir la pièce mécanique, caractérisé en ce que le bras de préhension (3) comprend au moins deux branches (3a-3c) articulées entre elles par un organe d'articulation (5) à changement d'états, entre un état indéformable conférant au bras de préhension (3) un caractère rigide et un état souple conférant au bras de préhension (3) un caractère déformable entre les branches (3a-3c).
2. - Préhenseur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'organe d'articulation (5) comprend au moins une poche à granulats (7) et au moins un canal (13) de raccordement de la poche à granulats (7) à une source de vide (6) sélectivement génératrice de dépression et inversement génératrice de pression.
3. - Préhenseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe d'articulation (5) comprend des premiers organes de montage (8) aux extrémités des branches (3a-3c) qu'il relie l'une à l'autre, les premiers organes de montage (8) étant respectivement coopérants avec des deuxièmes organes de montage (9) ménagés aux dites extrémités des branches (3a-3c).
4. - Préhenseur (1 ) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'un au moins des premiers organes de montage (8) comporte un dit canal (13) qui communique avec un conduit (14) que comporte au moins un deuxième organe de montage (9) avec lequel le premier organe de montage (8) coopère, le conduit (14) étant raccordable à la source de vide (6).
5. - Préhenseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les premiers organes de montage (8) et les deuxièmes organes de montage (9) coopèrent entre eux par emboîtement via des surfaces de contact (S1 -S2) de formes complémentaires qui sont configurées en surfaces de révolution tronconique.
6. - Préhenseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les premiers organes de montage (8) sont chacun formés d'une coupelle (1 1 ) tronconique dont le creux loge une portion de la poche à granulats (7), et en ce que les deuxièmes organes de montage (9) sont chacun formés par un embout (10) équipant chacune des extrémités des branches (3a-3c) ménageant une cage (12) logeant la coupelle (1 1 ) qui leur est affectée.
7. - Préhenseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'organe d'articulation (5) comprend des filtres (15) de rétention des granulats à l'intérieur de la poche à granulats (7), qui sont placés en interposition entre les premiers organes de montage (8) et les deuxièmes organes de montage (9).
8.- Procédé de modification de l'architecture d'un préhenseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes effectuées par un opérateur, le préhenseur (1 ) étant initialement en station figée de son architecture :
-) placer au moins un dit organe d'articulation (5) à l'état souple, et adapter l'architecture du préhenseur (1 ) selon la configuration de la pièce mécanique à saisir par modification de l'orientation l'une par rapport à l'autre des branches (3a-3c) reliées entre elles par l'organe d'articulation (5) placé à l'état souple, puis
-) placer le dit au moins un organe d'articulation (5) à l'état indéformable en rigidifiant le raccordement entre-elles des branches (3a-3c) reliées par l'organe d'articulation (5), pour conférer au préhenseur (1 ) une architecture indéformable.
9.- Procédé de mise en œuvre d'un préhenseur (1 ) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe d'articulation (5) est placé à l'état souple par mise sous pression modérée de la poche à granulats (7), et est placé à l'état indéformable par mise sous dépression de la poche à granulats (7) via la source de vide (6).
10.- Manipulateur équipé d'un préhenseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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