EP4739472A1 - Système de préhension d'un objet, notamment d'un élément élastomérique, procédé de manipulation dudit objet et installation de fabrication d'ébauches de pneumatique - Google Patents

Abstract

Système de préhension (10) d'un objet (4) comprenant un organe de préhension (20) configuré pour saisir une surface supérieure (4a) de l'objet (4) selon un axe de préhension et un organe de verrouillage (30) configuré pour verrouiller l'objet (4) dans la position saisie par l'organe de préhension (20). L'organe de verrouil lage (30) comprend au moins un doigt de verrouillage (31) monobloc et mobile en rotation autour d'un seul axe de basculement (32) solidaire de l'organe de préhension (20) entre une position déverrouillée saisi et une position verrouillée de l'objet (4) saisi par l'organe de préhension (20) dans laquelle le doigt de verrouil lage (31) est configuré pour appliquer un effort selon l'axe de préhension sur une surface inférieure (4c) de l'objet (4) saisi.

Description

DESCRIPTION

TITRE : Système de préhension d’un objet, notamment d’un élément élastomérique, procédé de manipulation dudit objet et installation de fabrication d’ébauches de pneumatique

La présente invention concerne le domaine de la préhension d’un objet, notamment de faible épaisseur.

Plus particulièrement, la présente invention concerne la préhension de bandes ou de nappes notamment dans la fabrication d’ ébauches d’un pneumatique.

L’ invention concerne également un procédé de préhension de bandes ou de nappes d’ébauches d’un pneumatique lors de la fabrication de l’ ébauche.

Un pneumatique d’une roue d’un véhicule automobile comprend généralement trois zones distinctes comprenant un sommet qui comporte une armature de sommet et une bande de roulement destinée à entrer en contact avec le sol, des bourrelets destinés à assurer la fixation du pneumatique sur une jante d’une roue et des flancs destinés à relier le sommet au bourrelet.

Le pneumatique comprend en outre une structure métallique ou en fibres textiles formant une carcasse de renfort de la structure du pneumatique et permettant de relier le sommet aux bourrelets.

Pour fabriquer une ébauche de pneumatique, on assemble successivement des éléments prenant la forme de tringles, de bandes ou de nappes de manière à former une armature de carcasse de forme cylindrique. On transforme ensuite l’ armature de carcasse de forme cylindrique en une armature de carcasse de forme toroïdale, lors d’une étape connue sous le nom de « conformation » . Lors de cette étape, on étire le sommet de l’ armature de carcasse cylindrique de manière à augmenter le diamètre et on rapproche axialement les bourrelets l’un vers l’ autre. Enfin, on assemble successivement, sur le sommet de l’ armature de carcasse, des éléments prenant la forme de bandes ou de nappes de manière à venir former en sus une armature de sommet et une bande de roulement.

Les étapes d’ assemblages et de conformation sont généralement réalisées sur un tambour de fabrication d’ ébauches de pneumatique de forme cylindrique, mobile en rotation autour d’un axe de symétrie de révolution. Les éléments prenant la forme de fils, de bandes ou de nappes sont posés circonférentiellement sur le tambour ou sur l’ ébauche de pneumatique en cours de fabrication. Les étapes de pose sont réalisées manuellement ou automatiquement.

La séquence de l’ étape de pose comprend généralement en outre une étape d’ embarrage de l’ élément élastomérique autour du tambour, une étape de découpe de l’ élément élastomérique à la longueur souhaitée et une étape de soudure de la partie découpée de l’ élément élastomérique avec la partie d’ extrémité ancrée sur la surface externe du tambour.

Lors de l’ étape de soudure, il est nécessaire de rapprocher les extrémités coupées de l’ élément élastomérique. Il est alors nécessaire de saisir une extrémité coupée de l’ élément élastomérique.

On peut se référer à la figure 1 qui représente un système de préhension 1 comprenant un aimant 2 configuré pour exercer une force d’ attraction sur un objet 3 de faible épaisseur, de l’ ordre de 1 mm à 5mm et déformable élastiquement, tel qu’un élément élastomérique.

Toutefois, du fait de sa flexibilité, l’ objet 3 peut se déformer lors de sa préhension par le dessus et rompre la liaison avec le système de préhension 1 , tel que visible sur la figure 1.

On observe alors un décollement de l’ objet 3.

On connait aussi des systèmes de préhension à pinces rétractables. On peut se référer à cet égard au document CN 1 13400331 - A. Toutefois, une telle solution ne permet pas de saisir un objet surfacique par un bord.

On connait également le document WO 2020142464 - Al qui décrit un effecteur terminal robotique comprenant une surface d’ aimants et une pluralité de doigts mobiles définissant avec la surface d’ aimants un espace pour saisir un objet tridimensionnel rigide de grande dimension. Une telle solution n’ est pas adaptée pour saisir un objet de faible épaisseur et déformable élastiquement. Par ailleurs, la structure des doigts mobiles est particulièrement complexe et engendre un encombrement important qui n’ est pas compatible avec l’utilisation de robots dans la fabrication d’ ébauches de pneumatiques.

On connait aussi les systèmes de préhension utilisant une ventouse pour manipuler un objet.

Toutefois, la souplesse et/ou la texture de l’ objet peut engendrer un affaissement et ouvrir la surface de maintien ce qui génère une perte d’ efficacité du maintien, voire la perte totale de la fonction de maintien.

Les systèmes de préhension actuels ne permettent pas d’ assurer une manipulation fiable d’un bord d’un objet souple de faible épaisseur.

Ainsi, il existe un besoin de remédier aux inconvénients précités. L’ invention a pour objectif d’ améliorer les systèmes de préhension d’ objets flexibles et de faible épaisseur, tels qu’un élément élastomérique utilisé dans la fabrication d’ébauches de pneumatiques.

La présente invention a pour objet un système de préhension d’un objet comprenant un organe de préhension configuré pour saisir une surface supérieure de l’ objet selon un axe de préhension et un organe de verrouillage configuré pour verrouiller l’ objet dans la position saisie par l’ organe de préhension.

L’ organe de verrouillage comprend au moins un doigt de verrouillage monobloc et mobile en rotation autour d’un seul axe de basculement solidaire de l’ organe de préhension entre une position déverrouillée saisi et une position verrouillée de l’ objet saisi par l’ organe de préhension dans laquelle le doigt de verrouillage est configuré pour appliquer un effort selon l’ axe de préhension sur une surface inférieure de l’ objet saisi.

Le système de préhension selon l’ invention est dédié à la manipulation de pièces souples et de faible épaisseur et permet de coupler deux actions, une saisie par le dessus avec un organe de préhension et un maintien par le biais d’un doigt de verrouillage mobile.

Le doigt permet d’ assurer la préhension une fois le décollement réalisé. De plus, le doigt permet d’éviter le glissement de l’ objet une fois en contact avec l’ organe de préhension. Ceci permet, le cas échéant d’ assurer une traction tangentielle sur l’ objet saisi.

Par « monobloc », on entend un doigt de verrouillage monolithique, c’ est-à-dire en une seule partie.

On pourrait également prévoir que le doigt de verrouillage monobloc soit recouvert d’un revêtement ou d’une pièce d’usure assurant une meilleur adhérence afin d’ améliorer la pression en fonction de la nature de l’ objet à saisir.

Le doigt de verrouillage est par ailleurs relié directement à l’ axe de basculement, sans pièce(s) intermédiaire(s) , ni d’ autres liaisons pivots.

Avantageusement, l’ organe de préhension comprend un élément de préhension configuré pour exercer une force d’ attraction sur l’ objet selon l’ axe de préhension.

Le système de préhension selon l’ invention permet la manipulation de pièces souples renforcées de câbles métalliques qui sont trop souples pour être manipulées par un seul aimant ou trop texturées pour être manipulées par une seule ventouse.

Selon un mode de réalisation, l’ organe de verrouillage comprend une roue dentée ou un pignon solidaire du doigt de verrouillage et mobile en rotation autour de l’ axe de basculement et une tige ou crémaillère s’ étendant selon l’ axe de préhension et munie de crans configurés pour coopérer avec le pignon lors du passage de la position verrouillée à la position déverrouillée du doigt de verrouillage.

Le doigt de verrouillage est, ici, solidaire du pignon, de sorte que lors de la translation de la crémaillère selon l’ axe de préhension, vers le bas, le pignon engrène sur les crans de ladite crémaillère, ce qui génère un mouvement de rotation du doigt de verrouillage autour de l’ axe.

Par exemple, l’ organe de verrouillage comprend un deuxième actionneur relié à la tige et configuré pour déplacer ladite tige en translation selon l’ axe de préhension.

La tige est, avantageusement, solidaire d’un organe de liaison solidaire du deuxième actionneur. L’ organe de liaison s’ étend, par exemple, de manière perpendiculaire à la tige.

Le deuxième actionneur est, de préférence, un vérin pneumatique comprenant une tige de vérin reliée à l’ organe de liaison.

Par exemple, le doigt de verrouillage comprend une première portion dont l’ extrémité libre est solidaire du pignon, et une deuxième portion reliée à la première portion par un coude.

Les première et deuxième portions s’ étendent avantageusement, selon deux axes formant un angle compris entre 100° et 80° entre eux, de préférence égal à 90°.

La deuxième portion peut comprendre une extrémité libre comprenant un bossage s’ étendant selon une direction perpendiculaire à la deuxième portion et formant une surface de contact avec l’ objet dans la position verrouillée dudit objet.

Avantageusement, l’ axe de basculement du doigt de verrouillage est perpendiculaire à l’ axe de préhension.

L’ axe de basculement est solidaire d’un carter de l’ organe de préhension.

Selon un mode de réalisation, le système de préhension comprend une pluralité de doigts de verrouillage agencés en série sur une même ligne uniquement d’un seul côté, notamment du bord de l’ objet.

Par exemple, l’ élément de préhension est un élément en matériau magnétique, tel qu’un aimant et/ou une ventouse.

Dans le cas d’un aimant seul, l’ objet doit comprendre des particules ferromagnétiques, afin d’ être attiré par l’ aimant. L’ aimant est configuré pour saisir l’ objet par le dessus, c’ est-à-dire sa surface supérieure et notamment un bord latéral dudit objet.

Dans la position saisie, la surface d’ aimantation de l’ aimant est parallèle à l’ objet et notamment à sa surface supérieure.

Lorsque l’ élément de préhension est un élément en matériau magnétique, sa surface de contact avec l’ objet présente une rugosité de surface comprise entre 6.3 et 80 Ra, afin d’ augmenter le coefficient de friction sur ladite surface de l’ élément en matériau magnétique. On pourrait également prévoir une rugosité comme du papier de verre.

Lorsque l’ élément de préhension comprend au moins une ventouse, ladite ventouse comprend un corps général cylindrique et une jupe flexible s’étendant depuis le corps de manière oblique vers l’ extérieur et configurée pour venir en contact avec la surface supérieure de l’ objet dans la position saisie.

Par exemple, l’ organe de préhension comprend un carter solidaire d’une interface de liaison avec le bras robotisé, par exemple d’une installation de fabrication d’ ébauches pneumatique.

Par exemple, le carter comprend un logement interne de réception d’un premier actionneur, par exemple un vérin pneumatique configuré pour déplacer en translation selon l’ axe de préhension l’ élément de préhension à l’ intérieur du logement.

Avantageusement, la ventouse est reliée au carter de l’ organe de préhension par une tige verticale creuse destinée à recevoir un flux d’ air pour l’ actionnement ou le décollement de la ventouse, ladite tige verticale étant solidaire de l’ élément de préhension par des éléments de visseries formant un plot inférieur situé à l’intérieur de ladite ventouse, le plot inférieur étant configuré pour être en contact avec la surface supérieure de l’ objet dans la position saisie et pour recevoir l’effort exercé par le doigt de verrouillage dans la position verrouillée.

De préférence, le système de préhension comprend en outre une unité électronique de commande comprenant un module de préhension d’un bord de la partie d’ extrémité de l’ objet, un module de commande de l’ organe de préhension, notamment du premier actionneur, et un module de commande de l’ organe de verrouillage, notamment du deuxième actionneur.

Le module de préhension comprend un module d’ acquisition de l’ image de l’ élément élastomérique par la première caméra et un module de traitement de l’ image 3D ou 2D avec une information sur la profondeur et de détermination d’un point de prise de l’ objet à l’ aide d’un processeur de traitement d’ image

Le processeur de traitement d’image est configuré pour déterminer un point de prise de l’ objet tangentiellement au bord de l’ objet à une distance comprise entre 1mm et 10mm, de préférence entre 1mm et 5mm du début du bord de l’ objet.

En effet, pour des raisons de longueur d’ accès du doigt de verrouillage, si le point de prise de l’ objet à saisir est trop éloigné du bord de l’ objet à saisir, l’ organe de préhension ne permet pas une prise efficace.

On cherche ainsi à avoir un organe de préhension au plus près du bord de l’ objet à saisir pour améliorer la précision de positionnement de l’ objet saisi.

A cet effet, le processeur de traitement d’ image est configuré pour détecter un bord de l’ objet par la première caméra 3D, par exemple, un capteur RGB -D, et pour récupérer des points en trois dimensions appartenant au bord de l’ objet.

Le processeur de traitement d’image est en outre configuré pour approximer le bord de l’ objet, rechercher un point de tangence dudit bord, évaluer le repère du point de tangence et déterminer le centre de l’ organe de préhension en fonction du point de tangence.

Le point de prise est ensuite transmis au bras robotisé.

Selon un second aspect, l’invention concerne un ensemble comprenant un système tel que décrit précédemment et un objet à saisir.

Par exemple, l’ objet est un élément élastomérique.

Par « élément élastomérique », on entend un produit élastomérique éventuellement renforcé, calandré ou extrudé selon un profil donné de manière à former une bande ou une nappe continue et, par extension, un ensemble d’ éléments élastomériques préassemblés.

L’ objet est de faible épaisseur, de l’ ordre de 1mm à 5mm et déformable élastiquement.

Par « déformable élastiquement », on entend un objet « flexible » ou « souple » qui, de par sa forme ou son matériau, est capable de se déformer élastiquement lors d’une sollicitation extérieure, par exemple l’effet de la pesanteur, et de reprendre sa position initiale lors de l’ arrêt de la sollicitation extérieure. Un objet flexible est le contraire d’un objet rigide configuré pour résister aux efforts de torsion, de cisaillement et qui ne plie pas sous l’ effet de la pesanteur.

Selon un mode de réalisation, l’ ensemble comprend un système de maintien en position de l’ objet lors d’une étape de soudure configuré pour effectuer une pression sur l’ objet saisi avant le relâchement par l’ organe de préhension.

L’ étape de soudure est réalisée par une succession de préhension et de relâchement de l’ objet saisi le long du bord tangentiel de l’ objet saisi et en effectuant une rotation du tambour.

En effet, du fait de la flexibilité de l’ objet saisi, celui-ci tend à revenir dans sa position initiale après arrêt d’une sollicitation exercée, de sorte que lors que l’ organe de préhension vient tirer sur l’ objet à saisir pour le plaquer au plus près de la coupe, celui-ci tend à reprendre sa position initiale une fois que l’ organe de préhension 10 le relâche.

Le système de maintien en position est ainsi configuré pour effectuer une pression sur l’ objet saisi avant le relâchement par l’ organe de préhension.

Le système de maintien en position permet de lutter contre un retour élastique de l’ objet plaqué.

Selon un autre aspect, l’invention concerne une installation de fabrication d’ ébauches de pneumatique à partir d’ au moins un élément élastomérique et comprenant au moins un bras robotisé, une unité électronique de commande configurée pour piloter le bras robotisé, un poste de pose comprenant un tambour de fabrication d’ ébauches de pneumatiques, par exemple mobile en rotation autour d’un axe de rotation, et au moins une première caméra en trois dimensions restituant un nuage de points de coordonnées mesurées dans un repère associé à ladite première caméra et ayant un axe de visée orienté vers l’élément élastomérique à saisir et configurée pour acquérir une image de l’ élément élastomérique à saisir, l’installation comprenant au moins un système de préhension tel que décrit précédemment solidaire du bras robotisé. Selon un autre aspect, l’ invention concerne un procédé de manipulation d’un objet par un système de préhension d’un objet comprenant un organe de préhension configuré pour saisir une surface supérieure de l’ objet selon un axe de préhension et un organe de verrouillage configuré pour verrouiller l’ objet dans la position saisie par l’ organe de préhension, l’ organe de verrouillage comprenant au moins un doigt de verrouillage monobloc et mobile en rotation autour d’un seul axe de basculement solidaire de l’ organe de préhension entre une position déverrouillée saisi et une position verrouillée de l’ objet saisi par l’ organe de préhension dans laquelle le doigt de verrouillage est configuré pour appliquer un effort selon l’ axe de préhension sur une surface inférieure de l’ objet saisi.

Le procédé de manipulation comprend les étapes successives suivantes :

- positionnement du système de préhension au-dessus du bord de l’ objet à saisir,

- déplacement en translation selon l’ axe de préhension de l’ organe de préhension de la surface extérieure de l’ objet jusqu’ à venir en contact vertical avec ladite surface extérieure,

- basculement du doigt de verrouillage autour de l’ axe de basculement dans la position verrouillée dans laquelle ledit doigt de verrouillage est en contact ponctuel avec la surface inférieure de l’ objet selon l’ axe de préhension.

Dans la position verrouillée, le contact ponctuel du doigt de verrouillage avec la surface inférieure de l’ objet est situé dans l’ axe de préhension, par exemple l’ axe de magnétisation de l’ organe de préhension quand l’ élément de préhension est un aimant, c’ est-à-dire normal à l’ objet.

Dans la position verrouillée, l’ objet est pris en sandwich entre l’ élément de préhension et le doigt de verrouillage. La combinaison du doigt de verrouillage et de l’ élément de préhension permet de transmettre un effort tangentiel compris entre 6daN et l OdaN, par exemple égal à 8daN. Avantageusement, avant de basculer le doigt de verrouillage dans la position verrouillée, on actionne un premier actionneur pour actionner la force d’ attraction de l’ élément de préhension.

Dans le cas où l’ élément de préhension est un aimant, l’ aimant est en position haute, à une distance ou entrefer de la surface supérieure de l’ objet rendant inopérant la force d’ attraction de l’ aimant. Le premier actionneur de l’ organe de préhension est alors commandé afin de réduire l’ entrefer de l’ aimant, c’ est-à-dire de le rapprocher de la surface extérieure de l’ objet dans la position saisie de l’ objet.

Lorsque l’ élément de préhension est un aimant, il est avantageux de déplacer verticalement l’ objet saisi par l’ organe de préhension d’une hauteur prédéterminée, comprise entre 20mm et 30mm, par exemple égale à 25mm.

Le déplacement vertical de l’ objet dans la position saisie d’une hauteur prédéterminée permet de libérer un espace suffisant pour le basculement du doigt de verrouillage dans la position verrouillée. En variante, on pourrait prévoir de ne pas déplacer l’ objet saisi avant le basculement du doigt de verrouillage.

Par exemple, avant de positionner le système de préhension au- dessus du bord de l’ objet à saisir, on détermine le point de prise de l’ objet par un module d’ acquisition de l’image de l’ objet par une première caméra 3D et par un module de traitement de l’ image 3D.

Par exemple, la libération de l’ objet est réalisée en trois étapes suivantes : le système de préhension est déplacé dans une position de dépose, de préférence augmentée de la hauteur prédéterminée, le doigt de verrouillage est basculé dans la position déverrouillée, et l’ élément de préhension est désactivé, par exemple, déplacé en translation de manière à augmenter l’ entrefer avec la surface de l’ objet, dans le cas où l’ élément de préhension est un aimant.

D’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [Fig . l] représente très schématiquement un système de préhension selon l’ état de la technique ;

[Fig .2] est une vue en perspective d’un système de préhension selon un mode de réalisation de l’invention disposé au-dessus d’un objet ;

[Fig .3] , [Fig.4] , [Fig.5] , [Fig.6] et [Fig.7] illustrent les étapes successives de prise de l’ objet par le système de préhension de la figure 2 ;

[Fig .8] et [Fig.9] représente illustre les étapes successives de prise de l’ objet par un système de préhension selon un autre mode de réalisation, respectivement dans une position déverrouillée et dans une position verrouillée ;

[Fig. 10] est une vue en perspective d’une ventouse utilisée comme organe de préhension du système de préhension selon la figure 8 ;

[Fig. 1 1 ] est une vue en coupe de la ventouse de la figure 10 ;

[Fig. 12] est une vue en perspective du système de préhension de la figure 2 et d’un système de maintien en position selon un mode de réalisation de l’invention et

[Fig . 13] est un organigramme illustrant les certaines étapes du procédé de manipulation de l’ objet par le système de préhension selon l’invention.

Dans la suite de la description, on considère un premier repère ou base orthonormée X, Y, Z, associée au système de préhension 10 dans laquelle on retrouve :

- un axe longitudinal X, horizontal et s’ étendant d’ arrière en avant sur la figure 3 ;

- un axe transversal Y, horizontal, perpendiculaire à l’ axe longitudinal X et s’ étendant de gauche à droite sur la figure 3 ; et - un axe vertical Z, orthogonal aux axes longitudinal X et transversal Y et s’ étendant de bas en haut sur la figure 3.

La figure 1 illustre un système de préhension 10 d’un objet 4 configuré pour être monté sur un robot robotisé (non représenté) d’une installation (non représentée) de fabrication d’ébauches de pneumatique.

L’ objet 4 est, par exemple, un élément élastomérique.

Par « élément élastomérique », on entend un produit élastomérique éventuellement renforcé, calandré ou extrudé selon un profil donné de manière à former une bande ou une nappe continue et, par extension, un ensemble d’ éléments élastomériques préassemblés.

L’ élément élastomérique est de faible épaisseur, de l’ ordre de 1mm à 5mm et déformable élastiquement.

Par « déformable élastiquement », on entend un objet « flexible » ou « souple » qui, de par sa forme ou son matériau, est capable de se déformer élastiquement lors d’une sollicitation extérieure, par exemple l’effet de la pesanteur, et de reprendre sa position initiale lors de l’ arrêt de la sollicitation extérieure.

Un objet flexible est le contraire d’un objet rigide configuré pour résister aux efforts de torsion, de cisaillement et qui ne plie pas sous l’ effet de la pesanteur.

L’ installation de fabrication d’ébauches de pneumatique comprend, de manière connue en soi, un poste de pose comprenant un tambour de fabrication d’ébauches de pneumatique, une unité de commande électronique 40, d’ acronyme UCE, configurée pour piloter le poste de pose et le robot robotisé et une plateforme de présentation du produit. L’ UCE 40 est apte, notamment, à piloter la pose automatique des éléments élastomériques sur le tambour. L’ UCE est également apte à commander le système de préhension 10.

Par « poste de pose », on entend également la zone dans laquelle les élastomériques sont posés.

L’installation de fabrication d’ ébauches de pneumatique ne sera pas davantage décrite.

Tel qu’ illustré, le système de préhension 10 comprend un organe de préhension 20 configuré pour saisir l’ élément élastomérique 4 par le dessus selon un axe de préhension, ici vertical, et un organe de verrouillage 30 configuré pour verrouiller l’ élément élastomérique 4 dans la position saisie par l’ organe de préhension 20.

Tel qu’illustré, l’ organe de préhension 20 du système de préhension 10 comprend un carter 21 solidaire d’une interface de liaison 1 1 avec un bras robotisé par exemple d’une installation de fabrication d’ ébauches pneumatique.

Le carter 21 comprend un logement interne 22 de réception d’un premier actionneur, par exemple un vérin pneumatique.

L’ organe de préhension 20 comprend en outre un élément de préhension 23 , ici un élément en matériau magnétique, tel qu’un aimant capable d’ exercer une force d’ attraction sur tout matériau ferromagnétique.

L’ élément élastomérique 4 comprend, dans ce cas, des particules ferromagnétiques, afin d’être attiré par l’ aimant 23.

L’ aimant 23 est configuré pour saisir l’ élément élastomérique 4 par le dessus, c’ est-à-dire sa surface supérieure 4a et notamment un bord latéral 4b dudit élément élastomérique 4.

L’ aimant 23 comprend, de préférence, une surface de contact avec l’ élément élastomérique 4 présentant une rugosité de surface comprise entre 6.3 et 12.5 Ra, afin d’ augmenter le coefficient de friction sur ladite surface de l’ aimant 23.

En variante, on pourrait prévoir tout actionneur capable de déplacer en translation selon l’ axe vertical Z l’ élément de préhension 23 à l’intérieur du logement 22.

Le premier actionneur est commandé par l’ UCE 40.

La figure 5 illustre l’élément élastomérique 4 dans une position saisie par l’ organe de préhension 20. Dans cette position saisie, la surface d’ aimantation de l’ aimant 23 est parallèle à l’ élément élastomérique 4 et notamment à sa surface supérieure 4a.

Tel qu’ illustré, l’ organe de verrouillage 30 comprend un doigt de verrouillage 31 mobile en rotation autour d’un axe 32 entre une position déverrouillée de l’ élément élastomérique 4 saisi, visible sur les figures 2 à 5 et une position verrouillée de l’ élément élastomérique 4 saisi, visible sur les figures 6 et 7 , dans laquelle le doigt de verrouillage 31 est configuré pour appliquer un effort selon l’ axe de préhension sur une surface inférieure 4c de l’ élément élastomérique 4 saisi.

L’ axe 32 est parallèle à l’ axe longitudinal X et perpendiculaire à l’ axe de préhension.

L’ axe 32 est solidaire du carter 21 de l’ organe de préhension 20.

Le doigt de verrouillage 31 est relié à une roue dentée 33 ou pignon mobile en rotation autour de l’ axe de basculement 32 et configurée pour engrener avec une crémaillère 34, ou plus généralement une tige s’ étendant selon l’ axe vertical Z et munie de crans 34a.

L’ extrémité supérieure 34a de la crémaillère 34 est solidaire d’un organe de liaison 35 s’ étendant ici de manière perpendiculaire à la crémaillère 34.

L’ organe de liaison 35 est relié à un deuxième actionneur 36, ici un vérin pneumatique comprenant une tige de vérin 36a reliée à l’ organe de liaison 35 et configurée pour se déplacer en translation selon l’ axe vertical Z et entrainer en translation la crémaillère 34.

De manière générale, on pourrait prévoir tout actionneur capable de déplacer en translation selon l’ axe vertical Z la crémaillère 34.

Le doigt de verrouillage 31 est solidaire du pignon 33, de sorte que lors de la translation de la crémaillère 34 selon l’ axe Z, vers le bas, le pignon 33 engrène sur les crans 34a de ladite crémaillère 34, ce qui génère un mouvement de rotation du doigt de verrouillage 31 autour de l’ axe 32.

Tel qu’ illustré, le doigt de verrouillage 31 comprend une première portion 31 a dont l’ extrémité libre est solidaire du pignon 33 , et une deuxième portion 31b reliée à la première portion 31 a par un coude 31 c. Les première et deuxième portions 31 a, 31b s’étendent selon deux axes formant un angle compris entre 100° et 80° entre eux, de préférence égal à 90° .

La deuxième portion 31b comprend une extrémité libre 31d comprenant un bossage s’ étendant selon une direction perpendiculaire à la deuxième portion 31b et formant une surface de contact avec l’élément élastomérique 4 dans la position verrouillée dudit élément élastomérique 4.

Le doigt de verrouillage 31 est une pièce monobloc reliée directement à un seul axe de basculement 32 par rapport à l’ organe de préhension 20.

Le deuxième actionneur 36 est commandé par l’ UCE 40.

En variante, on pourrait prévoir plusieurs doigts de verrouillage agencés en série sur une même ligne uniquement du côté du bord 4b de l’élément élastomérique 4.

L’ installation comprend une première caméra en trois dimensions (non représentée), tel qu’un capteur RGB-D, restituant un nuage de points de coordonnées mesurées dans un repère associé à ladite première caméra et ayant un axe de visée orienté vers l’élément élastomérique 4 et configurée pour acquérir une image de l’élément élastomérique 4. Cette étape correspond à une étape 101 d’ acquisition de l’image de l’ élément élastomérique 4. La première caméra 3D est, de préférence, fixée à un portique et dirigée en amont vers l’ élément élastomérique 4.

La première caméra 3D permet d’ éviter le recalage nécessaire lors de l’utilisation d’une caméra 2D. En effet, la première caméra 3D va mettre immédiatement en coïncidence la distance de l’ objet et sa taille perçue, ce qui permet de mesurer les dimensions de l’ objet sans avoir à indiquer la profondeur à laquelle il se trouve par rapport à la caméra.

En variante, on pourrait prévoir que la première caméra soit une caméra 2D.

L’unité de commande électronique UCE 40 comprend à cet effet un module 50 de préhension d’un bord de la partie d’ extrémité l a de l’élément élastomérique 4.

Le module 50 de préhension comprend un module 51 d’ acquisition de l’image de l’ élément élastomérique 4 par la première caméra 3D et un module 52 de traitement de l’ image 3D et de détermination d’un point de prise de l’ élément élastomérique 4 à l’ aide d’un processeur de traitement d’image. Le processeur de traitement d’ image est configuré pour déterminer un point de prise de l’élément élastomérique 4 tangentiellement au bord de l’ élément élastomérique 4 à une distance comprise entre 1mm et 5mm du début du bord de l’ élément élastomérique 4.

A cet effet, le processeur de traitement d’ image est configuré pour détecter un bord 4b de l’ élément élastomérique 4 par la première caméra 3D, par exemple, un capteur RGB -D, et pour récupérer des points en trois dimensions appartenant au bord de l’ élément élastomérique 4.

Le processeur de traitement d’ image est en outre configuré pour approximer le bord 4b de l’ élément élastomérique 4, rechercher un point de tangence dudit bord 4b, évaluer le repère du point de tangence et déterminer le centre de l’ organe de préhension 20 en fonction du point de tangence.

Le point de prise est ensuite transmis au bras robotisé.

L’unité de commande électronique UCE 40 comprend en outre un module 53 de commande du premier actionneur de l’ organe de préhension 20 et un module 54 de commande du deuxième actionneur 36 de l’ organe de verrouillage 30.

Le système de préhension 10 permet de plaquer l’ élément élastomérique 4 au plus près de la coupe lors d’une étape de soudure afin de rapprocher les extrémités coupées de l’élément élastomérique 4. L’ étape de soudure est réalisée par une succession de préhension et de relâchement de l’ objet saisi le long du bord tangentiel de l’ objet saisi et en effectuant une rotation du tambour.

L’ installation comprend un ensemble 80 comprenant le système de préhension 10 et l’ objet 4 à saisir.

Tel qu’illustré sur la figure 12, l’ ensemble 80 comprend en outre un système 90 de maintien en position de l’ objet lors de l’étape de soudure.

En effet, du fait de la flexibilité de l’ objet saisi, celui-ci tend à revenir dans sa position initiale après arrêt d’une sollicitation exercée, de sorte que lors que l’ organe de préhension 10 vient tirer sur l’ objet à saisir pour le plaquer au plus près de la coupe, celui-ci tend à reprendre sa position initiale une fois que l’ organe de préhension 10 le relâche.

Le système 90 de maintien en position est ainsi configuré pour effectuer une pression sur l’ objet saisi avant le relâchement par l’ organe de préhension 10.

Le système 90 de maintien en position permet de lutter contre un retour élastique de l’ objet plaqué.

L’ organigramme illustré à la figure 13 illustre les étapes successives d’un procédé 100 de manipulation de l’élément élastomérique 4 par le système de préhension 10 en référence aux figures 2 à 7.

Le point de prise de l’ élément élastomérique 4 est déterminé, lors d’une première étape 101 , par le module 51 d’ acquisition de l’ image de l’ élément élastomérique 4 par la première caméra 3D ou 2D et par le module 52 de traitement de l’image 3D ou 2D .

Une fois le point de prise déterminé, le système de préhension 10 est positionné, lors de l’ étape 102, au-dessus du bord 4b de l’élément élastomérique 4, dans une position initiale, visible sur la figure 3.

Lors de l’ étape 103, l’ organe de préhension 20 est rapproché de la surface extérieure 4a de l’ élément élastomérique 4 jusqu’ à venir en contact vertical avec ladite surface extérieure 4a, visible sur la figure 4. Dans cette position, l’ aimant 23 est en position haute, à une distance ou entrefer de la surface supérieure 4a de l’ élément élastomérique 4 rendant inopérant la force d’ attraction de l’ aimant 23.

Lors de l’ étape 104, le premier actionneur de l’ organe de préhension 20 est commandé afin de réduire l’ entrefer de l’ aimant 23, c’ est-à-dire de le rapprocher de la surface extérieure 4a de l’élément élastomérique 4, comme visible sur la figure 5 dans la position saisie de l’élément élastomérique 4.

Lors de l’ étape 105 , l’ organe de préhension 20 est actionné afin de déplacer verticalement l’ élément élastomérique 4 dans la position saisie d’une hauteur prédéterminée, comprise entre 20mm et 30mm, par exemple égale à 25mm, comme visible sur la figure 6. Lors de cette étape 105, le doigt de verrouillage 31 est basculé dans la position verrouillée autour de l’ axe 32 et vient en contact ponctuel avec la surface inférieure 4c de l’ élément élastomérique 4.

Dans la position verrouillée, le contact ponctuel du doigt de verrouillage 31 avec la surface inférieure de l’ élément élastomérique 4 est situé dans l’ axe de magnétisation de l’ organe de préhension 20, c’ est- à-dire normal à l’ élément élastomérique 4.

Dans la position verrouillée, l’ élément élastomérique 4 est pris en sandwich entre l’ aimant 23 et le doigt de verrouillage 31.

La combinaison du doigt de verrouillage 31 et de l’ aimant 23 permet de transmettre un effort tangentiel compris entre 6daN et l OdaN, par exemple égal à 8daN.

Le déplacement vertical de l’ élément élastomérique 4 dans la position saisie d’une hauteur prédéterminée permet de libérer un espace suffisant pour le basculement du doigt de verrouillage 31 dans la position verrouillée. En variante, on pourrait prévoir de ne pas déplacer l’élément élastomérique 4 avant le basculement du doigt de verrouillage 31.

Lors de l’ étape 106, l’ organe de préhension 20 est actionné afin de déplacer verticalement l’ élément élastomérique 4 dans la position saisie comme visible sur la figure 7.

La libération de l’ élément élastomérique 4 est réalisée en trois étapes, le système de préhension 10 est déplacé dans une position de dépose, de préférence augmentée de la hauteur prédéterminée prévue à l’étape 105, le doigt de verrouillage 31 est basculé dans la position déverrouillée, et l’ aimant 23 est déplacé en translation de manière à augmenter l’ entrefer avec la surface 4a de l’ élément élastomérique 4.

Lors d’une étape de soudure (non visible sur la figure 13) et avant de relâcher ou libérer l’ objet 4 saisi par le système de préhension 10, on vient exercer un effort sur l’ objet saisi 4 par le système 90 de maintien en position de l’ objet.

Le mode de réalisation illustré sur les figures 8 à 1 1 , dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation précédent uniquement par le fait que l’élément de préhension 25 comprend une ventouse 26 et un aimant 23. En variante, on pourrait prévoir uniquement une ventouse 26 comme élément de préhension dans le cas où l’ élément élastomérique 4 ne comprend pas de particules ferromagnétiques.

Tel qu’illustré en détails sur les figures 10 et 1 1 , la ventouse 26 comprend un corps 26a général cylindrique et une jupe flexible 26b s’ étendant depuis le corps 26a de manière oblique vers l’ extérieur.

La jupe flexible 26b est configurée pour venir en contact avec la surface supérieure 4a de l’élément élastomérique 4 dans la position saisie, visible sur la figure 9.

L’ élément de préhension 25 est relié au carter 21 de l’ organe de préhension 20 par une tige verticale 27 creuse destinée à recevoir un flux d’ air pour l’ actionnement ou le décollement de la ventouse 26.

La tige verticale 27 est rendue solidaire de l’ élément de préhension par des éléments de visseries formant un plot inférieur 28 situé à l’intérieur de ladite ventouse 26.

Le plot inférieur 28 est en contact avec la surface supérieure 4a de l’ élément élastomérique dans la position saisie et reçoit l’ effort exercé par le doigt de verrouillage 31 dans la position verrouillée.

Le système de préhension 10 selon l’ invention est dédié à la manipulation de pièces souples et de faible épaisseur et permet de coupler deux actions, une saisie par le dessus avec un aimant et/ou une ventouse et un maintien fiable par le biais d’un doigt mobile.

La prise par le dessus est particulièrement adaptée aux situations de robotique où le bras robotisé opère dans un environnement contraint et où a vision ne peut se faire que par le dessus de l’élément à saisir.

Le système de préhension 10 selon l’invention permet la manipulation de pièces souples renforcées ou non de câbles métalliques qui sont trop souples pour être manipulées par un seul aimant ou trop texturées pour être manipulées par une seule ventouse.

Le doigt permet d’ assurer la préhension une fois le décollement réalisé. De plus, le doigt permet d’éviter le glissement de l’ objet une fois en contact avec l’ organe de préhension. Enfin, le système de préhension a une capacité de charge et une rigueur de positionnement nettement améliorées par rapport aux solutions connues.

Le système préhension et le procédé de manipulation selon l’invention est conçue pour s’ adapter tant à des installations manuelles existantes qu’ à de nouvelles installations.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de préhension ( 10) d’un objet (4) comprenant un organe de préhension (20) configuré pour saisir une surface supérieure (4a) de l’ objet (4) selon un axe de préhension et un organe de verrouillage (30) configuré pour verrouiller l’ objet (4) dans la position saisie par l’ organe de préhension (20), caractérisé en ce que l’ organe de verrouillage (30) comprend au moins un doigt de verrouillage (31 ) monobloc et mobile en rotation autour d’un seul axe de basculement (32) solidaire de l’ organe de préhension (20) entre une position déverrouillée et une position verrouillée de l’ objet (4) saisi par l’ organe de préhension (20) dans laquelle le doigt de verrouillage (31 ) est configuré pour appliquer un effort selon l’ axe de préhension sur une surface inférieure (4c) de l’ objet (4) saisi.

2. Système de préhension ( 10) selon la revendication 1 , dans lequel l’ organe de préhension (20) comprend un élément de préhension (23 , 25, 26) configuré pour exercer une force d’ attraction sur l’ objet (4) selon l’ axe de préhension.

3. Système de préhension ( 10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’ organe de verrouillage (30) comprend un pignon (33) solidaire du doigt de verrouillage (31 ) et mobile en rotation autour de l’ axe de basculement (32) et une tige (34) s’ étendant selon l’ axe de préhension et munie de crans (34a) configurés pour coopérer avec le pignon (33) lors du passage de la position verrouillée à la position déverrouillée du doigt de verrouillage (31 ) .

4. Système de préhension ( 10) selon la revendication 3 , dans lequel l’ organe de verrouillage (30) comprend un deuxième actionneur (36) relié à la tige (34) et configuré pour déplacer ladite tige (34) en translation selon l’ axe de préhension.

5. Système de préhension ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le doigt de verrouillage (31 ) comprend une première portion (31 a) dont l’extrémité libre est solidaire du pignon (33), et une deuxième portion (31b) reliée à la première portion (31 a) par un coude (31c) .

6. Système de préhension ( 10) selon la revendication 5 , dans lequel la deuxième portion (31b) comprend une extrémité libre (31d) comprenant un bossage s’ étendant selon une direction perpendiculaire à la deuxième portion (31b) et formant une surface de contact avec l’ objet (4) dans la position verrouillée dudit objet (4) .

7. Système de préhension ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ axe de basculement (32) du doigt de verrouillage (31 ) est perpendiculaire à l’ axe de préhension.

8. Système de préhension ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pluralité de doigts de verrouillage (31 ) agencés en série sur une même ligne uniquement d’un seul côté.

9. Système de préhension ( 10) selon la revendication 2 prise en combinaison avec l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel l’ élément de préhension (23, 25, 26) est un élément en matériau magnétique (23) et/ou une ventouse (26).

10. Système de préhension ( 10) selon la revendication 9, dans lequel lorsque l’ élément de préhension (23) est un élément en matériau magnétique, sa surface de contact avec l’ objet (4) présente une rugosité de surface comprise entre 6.3 et 80 Ra.

1 1. Système de préhension ( 10) selon la revendication 9, dans lequel lorsque l’ élément de préhension (23, 25, 26) comprend au moins une ventouse (26), ladite ventouse (26) comprenant un corps (26a) général cylindrique et une jupe flexible (26b) s’ étendant depuis le corps (26a) de manière oblique vers l’ extérieur et configurée pour venir en contact avec la surface supérieure (4a) de l’ objet (4) dans la position saisie.

12. Système de préhension ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ organe de préhension (20) comprend un carter (21 ) solidaire d’une interface de liaison ( 1 1 ) avec le bras robotisé.

13. Système de préhension ( 10) selon la revendication 12, dans lequel le carter (21 ) comprend un logement interne (22) de réception d’un premier actionneur configuré pour déplacer en translation selon l’ axe de préhension l’ élément de préhension à l’ intérieur du logement.

14. Système de préhension ( 10) selon la revendication 1 1 en combinaison avec l’une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel la ventouse (26) est reliée au carter (21 ) de l’ organe de préhension (20) par une tige verticale (27) creuse destinée à recevoir un flux d’ air pour l’ actionnement ou le décollement de la ventouse (26), ladite tige verticale (27) étant solidaire de l’ élément de préhension (26) par des éléments de visseries formant un plot inférieur (28) situé à l’intérieur de ladite ventouse (26), le plot inférieur (28) étant configuré pour être en contact avec la surface supérieure (4a) de l’ objet (4) dans la position saisie et pour recevoir l’ effort exercé par le doigt de verrouillage (31 ) dans la position verrouillée.

15. Système de préhension ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité électronique de commande (40) comprenant un module (50) de préhension d’un bord (4b) de la partie d’ extrémité de l’ objet (4), un module (53) de commande de l’ organe de préhension (20) et un module (54) de commande de l’ organe de verrouillage (30) .

16. Ensemble (80) comprenant un système de préhension ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un objet (4) à saisir.

17. Ensemble (80) selon la revendication 16, dans lequel l’ objet (4) est un élément élastomérique.

18. Ensemble (80) selon la revendication 16 ou 17, comprenant un système (90) de maintien en position de l’ objet lors d’une étape de soudure configuré pour effectuer une pression sur l’ objet (4) saisi avant le relâchement par l’ organe de préhension ( 10).

19. Installation de fabrication d’ ébauches de pneumatique à partir d’ au moins un élément élastomérique (4) et comprenant au moins un bras robotisé, une unité électronique de commande (40) configurée pour piloter le bras robotisé, un poste de pose comprenant un tambour de fabrication d’ ébauches de pneumatique et au moins une première caméra en trois dimensions restituant un nuage de points de coordonnées mesurées dans un repère associé à ladite première caméra et ayant un axe de visée orienté vers l’ élément élastomérique (4) à saisir et configurée pour acquérir une image de l’élément élastomérique (4) à saisir, l’installation comprenant au moins un système de préhension ( 10) selon l’une quelconque des revendications précédentes solidaire du bras robotisé.

20. Procédé ( 100) de manipulation d’un objet (4) par un système de préhension ( 10) d’un objet (4) comprenant un organe de préhension (20) configuré pour saisir une surface supérieure (4a) de l’ objet (4) selon un axe de préhension et un organe de verrouillage (30) configuré pour verrouiller l’ objet (4) dans la position saisie par l’ organe de préhension (20), l’ organe de verrouillage (30) comprenant au moins un doigt de verrouillage (31 ) monobloc et mobile en rotation autour d’un seul axe de basculement (32) solidaire de l’ organe de préhension (20) entre une position déverrouillée saisi et une position verrouillée de l’ objet (4) saisi par l’ organe de préhension (20) dans laquelle le doigt de verrouillage (31 ) est configuré pour appliquer un effort selon l’ axe de préhension sur une surface inférieure (4c) de l’ objet (4) saisi, comprenant les étapes successives suivantes :

- positionnement du système de préhension ( 10) au-dessus du bord (4b) de l’ objet (4) à saisir,

- déplacement en translation selon l’ axe de préhension de l’ organe de préhension (20) de la surface extérieure (4a) de l’ objet (4) jusqu’ à venir en contact vertical avec ladite surface extérieure (4a),

- basculement du doigt de verrouillage (31 ) autour de l’ axe de basculement (32) dans la position verrouillée dans laquelle ledit doigt de verrouillage (31 ) est en contact ponctuel avec la surface inférieure (4c) de l’ objet (4) selon l’ axe de préhension.

21. Procédé ( 100) selon la revendication 20, dans lequel, avant de basculer le doigt de verrouillage (31 ) dans la position verrouillée, on actionne un premier actionneur pour actionner la force d’ attraction de l’élément de préhension (23 , 25, 26) .

22. Procédé (100) selon la revendication 20 ou 21, dans lequel, avant de positionner le système de préhension (10) au-dessus du bord (4b) de l’objet (4) à saisir, on détermine le point de prise de l’objet (4) par un module (51) d’acquisition de l’image de l’objet (4) par une première caméra 3D et par un module (52) de traitement de l’image 3D.

23. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 20 à 22, dans lequel, lors d’une étape de soudure et avant de relâcher l’objet (4) saisi par le système de préhension (10), on vient exercer un effort sur l’objet saisi (4) par un système (90) de maintien en position de l’objet.