FR3050675A1 - Manipulateur de pieces - Google Patents

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FR3050675A1
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Vincent Rouillard
Maxime Prieto
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Abstract

L'invention concerne un manipulateur de pièces comportant un bâti (2) et une partie mobile (5) agencée pour porter la pièce, la partie mobile comprenant un support (6) monté mobile sur le bâti au moins selon un mouvement de translation de premier axe X et/ou un mouvement de rotation de premier axe X, la partie mobile comprenant en outre un robot parallèle (30) relié au support par sa plateforme fixe (31) et un châssis (34) qui est agencé sur la plateforme mobile (32) d robot parallèle et qui est destiné à porter la pièce.

Description

L'invention concerne un manipulateur de pièces. L'invention concerne plus particulièrement, bien que non exclusivement, un manipulateur de pièces volumineuses tels que des pièces d'aéronef de type nacelle ou atterrisseur.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Le montage et la maintenance de pièces volumineuses d'un aéronef, telles qu'une jambe d'atterrisseur ou une nacelle, nécessitent le déplacement de ces pièces d'un poste à un autre, postes répartis à différents endroits d'un atelier.
Or du fait du volume et de la masse de ce type de pièces, les opérateurs doivent avoir recours à des ponts roulants pour les déplacer d'un poste à un autre. Ceci oblige les opérateurs à effectuer des manipulations relativement complexes et lentes.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est d'obvier au moins en partie aux inconvénients précités.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose un manipulateur de pièces comportant un bâti et une partie mobile agencée pour porter la pièce, la partie mobile comprenant un support monté mobile sur le bâti au moins selon un mouvement de translation de premier axe et/ou un mouvement de rotation de premier axe, la partie mobile comprenant en outre un robot parallèle relié au support par sa plateforme fixe et un châssis qui est agencé sur la plateforme mobile du robot parallèle et qui est destiné à porter la pièce.
De la sorte, il s'avère possible grâce à un seul et même manipulateur de bouger la pièce sur laquelle travailler entre différentes positions de façon simple et rapide. On peut ainsi aisément effectuer un travail de montage ou de réparation sur les pièces.
En outre, la partie mobile en amont du robot parallèle permet de déplacer rapidement la pièce jusqu'à une position donnée par des mouvements de grandes amplitudes et le robot parallèle permet d'ajuster plus finement la position de la pièce par des mouvements de plus petites amplitudes. Le déplacement de la pièce s'avère ainsi à la fois rapide et précis grâce à l'invention.
Bien entendu, dans la présente demande, les termes « basse », « haute », « horizontale », « verticale » doivent s'entendre selon la position en service du manipulateur, lorsque le bâti du manipulateur s'étend au-dessus du sol.
Par « robot parallèle » on entend un robot présentant une plateforme fixe et une plateforme mobile reliée à la plateforme mobile par plusieurs bras composés chacun d'une ou de plusieurs pièces articulées entre elles. Le « robot parallèle » est ainsi par exemple un hexapode, une plateforme de Stewart ...Selon un mode de réalisation particulier, le bâti comporte des mécanismes à roulette pour son déplacement par rapport au sol.
Selon un mode de réalisation particulier, la partie mobile comporte une tête pivotante qui est montée mobile sur le support au niveau d'une extrémité proximale de la tête pivotante.
Selon un mode de réalisation particulier, la tête pivotante est montée mobile sur le support selon un mouvement de rotation de deuxième axe perpendiculaire au premier axe.
Selon un mode de réalisation particulier, la partie mobile comporte un plateau pouvant pivoter sur lui-même, la plateforme fixe étant fixé au plateau.
Selon un mode de réalisation particulier, le châssis comporte des premiers et des deuxièmes moyens de solidarisâtion temporaire de la pièce qu'il doit porter. ces moyens de solidarisâtion étant agencés respectivement au niveau des deux extrémités libres du châssis.
Selon un mode de réalisation particulier, le robot parallèle est un hexapode.
Selon un mode de réalisation particulier, le châssis est conformé en U.
Selon un mode de réalisation particulier, le manipulateur comprend un organe de contrôle du manipulateur comportant d'une part des moyens de surveillance de la position du châssis et des moyens de commande de la partie mobile du manipulateur en fonction des informations fournies par les moyens de surveillance.
Selon un mode de réalisation particulier, le manipulateur comprend des moyens de guidage sans contact du manipulateur, ces moyens étant destinés à coopérer avec au moins un circuit de déplacement du manipulateur présent dans au moins un atelier.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention.
Il sera fait référence à la figure unique jointe qui est une vue en perspective du manipulateur selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence à la figure unique, le manipulateur selon un mode de réalisation particulier de l'invention, généralement désigné par 1, est ici destiné à manipuler une demi-nacelle N d'un aéronef. Cette application n'est bien entendu pas limitative et le manipulateur 1 pourra être destiné à supporter d'autres pièces comme par exemple d'autres éléments d'un aéronef comme un atterrisseur, ou de façon générale toute autre pièce notamment volumineuse.
Le manipulateur 1 comporte ainsi ici un bâti 2 comprenant une base 3 s'étendant au-dessus du sol.
Le bâti 2 comporte par exemple des mécanismes à roulette 1 pour son déplacement par rapport au sol. Chaque mécanisme comporte ainsi une chape montée sur la base 3 et une ou plusieurs roulettes montées pivotantes autour d'un axe sur la chape.
De façon particulière, le bâti 2 comporte deux mécanismes à roulette motorisé 20 (montés à l'avant du bâti 2 de part et d'autre du bâti 2) . Le bâti 2 comporte ici quatre autres mécanismes non motorisés 21 (dont seulement deux sont visibles) montés chacun respectivement au centre d'un des côtés de la base 3. Ceci permet un déplacement aisé du manipulateur 1 dans l'atelier comme nous le verrons par la suite.
Le bâti 2 comprend en outre une colonne 4 s'étendant à partir de la base 3 sensiblement verticalement.
Le manipulateur 1 comprend en outre une partie mobile 5 agencée pour porter la demi-nacelle N.
La partie mobile 5 comprend un support 6 qui est monté mobile sur le bâti 2, ici au niveau de la colonne 4. Le support 6 est ici sensiblement plan, la face principale dudit support 6 étant en regard de la colonne 4.
De préférence, le support 6 est monté mobile sur le bâti 2 selon un unique mouvement de translation entre une position haute et une position basse, la colonne 4 jouant donc le rôle de glissière pour le support 6. Du fait de l'orientation de la présente colonne 4, le support 6 est monté coulissant sur la glissière selon une translation d'axe X sensiblement vertical. Le support 6 et le bâti 2 sont conformés de sorte qu'en position basse, le support 6 est sensiblement au niveau de la base 3 et de sorte qu'en position haute le support 6 est sensiblement au niveau de l'extrémité supérieure de la colonne 4. De façon préférée, le manipulateur 1 est conformé de sorte que le support 6 puisse être arrêté et bloqué dans n'importe quelle position intermédiaire relativement au bâti 2 entre la position basse et la position haute, en plus de pouvoir être bloqué en position basse et en position haute.
De façon particulière, la partie mobile 5 comporte une tête pivotante 8 qui est montée mobile sur le support 6 relativement au support 6 (ici au niveau de la face principale du support 6 opposée à la face principale du support 6 en regard de la colonne 4) au niveau de l'extrémité proximale 7a de la tête pivotante 8. La tête pivotante 8 est donc solidaire en translation selon l'axe X du support 6. De préférence, la tête pivotante 8 est montée mobile sur le support 6 selon un mouvement de rotation d'axe Y. La tête pivotante 8 est ici agencée sur le support 6 de sorte que l'axe Y s'étende sensiblement horizontalement et perpendiculairement à l'axe de translation X. Il s'agit donc là d'un mouvement de pivotement et en aucun cas d'un dépliement/repliement de la tête pivotante 8 relativement au support 6. De façon particulière, la tête pivotante 8 est agencée de sorte à pouvoir pivoter autour de l'axe de rotation Y à 180 degrés. De préférence, la tête pivotante 8 peut ainsi basculer relativement au support 6 entre une première position d'extrémité dans laquelle la tête pivotante 8 fait face à la base 3 (correspondant par exemple à une amplitude de 180 degrés) et une deuxième position d'extrémité dans laquelle la tête pivotante 8 fait face au plafond de l'atelier dans lequel le manipulateur 1 est installé (correspondant alors à une amplitude de 0 degrés). De façon préférée, le manipulateur 1 est conformé de sorte que la tête pivotante 8 puisse être arrêtée et bloquée dans n'importe quelle position intermédiaire relativement au bâti 2 entre la première position d'extrémité et la deuxième position d'extrémité, en plus de pouvoir être bloquée en première position d'extrémité et en deuxième position d'extrémité.
Selon un mode de réalisation particulier, la partie mobile 5 comprend un plateau 9 qui est monté mobile sur la tête pivotante 8, au niveau de l'extrémité distale 7a de la tête pivotante, selon un mouvement de rotation d'axe Z. Le plateau 9 est donc solidaire en rotation de la tête pivotante 8 autour de l'axe Y. Le plateau 9 est ici agencé de sorte que l'axe Z soit normal au plateau 9. De la sorte, le plateau 9 peut pivoter sur lui-même relativement à la tête rotative 8. De façon particulière, le plateau 9 est agencé de sorte à pouvoir tourner à 360 degrés selon l'axe Z. Le plateau 9 est ici agencé de sorte à pouvoir tourner à 360 degrés selon l'axe Z de manière continue (le plateau 9 pouvant ainsi enchaîner les tours de rotation autour de l'axe Z) . Le plateau 9 est ici agencé de sorte à pouvoir tourner à 360 degrés selon l'axe Z dans les deux sens de rotation. De façon préférée, le manipulateur 1 est conformé de sorte que le plateau 9 puisse être arrêté et bloqué dans n'importe quelle position relative par rapport à la tête rotative 8.
La partie mobile 5 comprend en outre un robot parallèle qui est ici un hexapode 30.
On rappelle qu'un hexapode est un robot parallèle comprenant une plateforme fixe et une plateforme montée mobile relativement à la plateforme mobile de sorte à présenter six degrés de liberté relativement à ladite plateforme fixe (les trois coordonnées de translation ainsi que les angles de tangage, roulement et lacet).
Le présent hexapode 30 comporte ici une plateforme fixe 31, une plateforme mobile 32 et six actionneurs 33 (dont un seul est référencé ici) reliant la plateforme mobile 32 à la plateforme fixe 31. L'hexapode 30 est ainsi monté sur le plateau 9 au niveau de sa plateforme fixe 31. L'hexapode 30 est donc relié au support 6 par sa plateforme fixe 31 par l'intermédiaire du plateau 9 et de la tête pivotante 8.
La partie mobile 5 comprend en outre un châssis 34 qui est agencé sur la plateforme mobile 32 de l'hexapode 30 et qui est destiné à porter la demi-nacelle N. Le châssis 34 est rigidement fixé à la plateforme mobile 32 et est donc solidaire en mouvement de ladite plateforme mobile 32.
Selon un mode de réalisation particulier, le châssis 34 est conformé en U. Le châssis 34 comporte ici deux arceaux 35 identiques en forme de U solarisés l'un à l'autre par une pluralité de tiges identiques, s'étendant transversalement entre les deux arceaux 35 et formant entretoise. En particulier, une première tige 36a est agencée entre les premières extrémités libres des arceaux 35 se faisant face et une deuxième tige 36b est agencée entre les premières extrémités libres des arceaux 35 se faisant face.
Les deux arceaux 35 sont ici conformés chacun en une succession de cinq segments dessinant un U. En variante, les deux arceaux 35 sont chacun conformés en arc de cercle continu dessinant un U.
Le châssis 34 est ici fixé à la plateforme mobile 32 au niveau de sa zone centrale (la base du U). Le châssis 34 comporte par ailleurs des moyens de solidarisation temporaire de la pièce gu'il doit porter (moyens non représentés ici) . On pourra utiliser tout type connu de moyens de solidarisation pour lier la pièce au châssis 34 notamment, bien que non exclusivement, des dispositifs de bridage.
Ces moyens de solidarisation sont ici agencés au niveau de la première tige 36a et de la deuxième tige 36b. Le châssis 34 permet ainsi de supporter la pièce en deux zones opposées de la pièce ce qui assure une bonne adhérence de la pièce.
On note donc que la demi-nacelle N portée par le châssis 34 peut être déplacée selon de nombreux mouvements relativement au sol par le manipulateur 1. En particulier, la demi-nacelle N peut être déplacée selon des mouvements de grande amplitude selon les axes X, Y et Z et selon des mouvements de plus petite amplitude selon les six degrés de liberté de la plateforme mobile 32 relativement à la plateforme fixe 31. Le déplacement de la pièce peut être ainsi très précis.
De préférence, le manipulateur 1 comporte un organe de contrôle du manipulateur 1 (non représenté ici). Cet organe de contrôle comporte d'une part des moyens de surveillance de la position du châssis 34 (par exemple lesdits moyens de surveillance comportent une ou plusieurs caméras portées par le bâti 2 et visant le châssis 34) et des moyens de commande de la partie mobile 5 du manipulateur 1 en fonction des informations fournies par les moyens de surveillance.
On peut ainsi asservir la partie mobile 5 du manipulateur 1 pour positionner le châssis 34 (et donc la pièce qu'il porte) dans une position voulue.
Ceci permet encore davantage de rendre plus précis le déplacement de la pièce.
De préférence, l'organe de contrôle est agencé de sorte à asservir la partie mobile 5 pour positionner d'abord le châssis 34 à l'aide du support 6, de la tête pivotante 8 et du plateau 9 avant de positionner le châssis à l'aide de l'hexapode 30.
Le manipulateur 1 comporte en outre ici une unité d'alimentation 13 du manipulateur 1 et notamment des différents actionneurs engendrant les mouvements de la partie mobile 5 et des mécanismes à roulette motorisés (tels que des moteurs électriques). Ceci permet de rendre le manipulateur 1 très autonome. L'unité d'alimentation 13 est par exemple agencée sur la base 3 à l'arrière de la colonne 4 (c'est-à-dire du côté de la colonne 4 opposé à celui portant la partie mobile 5).
Selon un mode de réalisation particulier, le manipulateur 1 est agencé de sorte à pouvoir se déplacer dans l'atelier. A cet effet, le manipulateur 1 comprend ici des moyens de guidage sans contact (non représentés ici). De préférence ces moyens de guidage optique sont complémentaires à ceux d'un circuit de manutention de l'atelier. Ce circuit de manutention comprend ainsi ici des pistes qui sont matérialisées par des lignes continues blanches peintes sur le sol de l'atelier. Le manipulateur 1 suit donc ces lignes grâce à ces moyens de guidage sans contact, en fonction d'un programme informatique éventuellement incorporé dans l'organe de contrôle.
Ainsi, il est aisé de modifier la configuration d'un atelier, notamment d'ajouter une ligne de production ou une ligne de dégagement. Il est aussi possible de tracer de telles lignes entre différents ateliers de production, ou entre un atelier de production et un atelier de maintenance. On note en outre qu'il s'avère aisé de déplacer ainsi le manipulateur 1 dans l'atelier ou d'un atelier à un autre. Pour plus d'informations sur le déplacement du manipulateur dans l'atelier ou d'un atelier à un autre, on pourra se référer à la demande française de numéro de dépôt 1 462 575 de la présente demanderesse déposée le 17 décembre 2014.L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.
En particulier, le manipulateur pourra comprendre un nombre différent de mécanisme à roulette motorisé et non motorisé que ce qui a été décrit. Le manipulateur pourra ainsi comprendre que des mécanismes à roulette motorisé ou que des mécanismes à roulette non motorisé. Par ailleurs, le manipulateur pourra ne pas comporter de mécanisme à roulette et comprendre au contraire des moyens de son ancrage au sol au niveau de la base qui comprendront par exemple des tiges filetées.
De plus, les mécanismes à roulette pourront être différents de ce qui a été décrit. Par exemple, les mécanismes à roulettes pourront également comprendre une barrière protectrice de la ou des roulettes qui sera liée à la chape de sorte qu'au moins une portion de la barrière s'étendra devant la roulette et de sorte qu'au moins une surface inférieure de ladite portion sera au voisinage immédiat du sol. De tels mécanismes à roulettes sont ainsi décrits dans une autre demande française de la présente demanderesse déposée le même jour que la présente demande.
Bien qu'ici l'alimentation se fasse par une unité d'alimentation autonome de type batterie, le manipulateur pourra comporter d'autres moyens d'alimentation comme une tige métallique solidarisée au bâti et s'étendant en hauteur en direction d'une grille métallique d'alimentation électrique de l'atelier, la liaison entre la tige et la grille permettant d'alimenter le manipulateur.
Le manipulateur pourra comporter d'autres éléments que ceux décrits comme un organe de sécurité contrôlant les mouvements de la partie mobile vis-à-vis du bâti pour arrêter la partie mobile lorsque celle-ci risque de venir percuter un obstacle indésirable se trouvant sur sa trajectoire.
Le manipulateur pourra comporter d'autres degrés de liberté que ce qui a été décrit. Par exemple, le support pourra être mobile en rotation vis-à-vis du bâti (par exemple selon un axe horizontal) en place de la présente liaison glissière. En variante, le support pourra être mobile en rotation et en translation vis-à-vis du bâti (par exemple translation selon un axe vertical et rotation selon un autre axe perpendiculaire à l'axe vertical). Par ailleurs, la tête pivotante pourra être mobile en rotation relativement au support selon un axe orthogonal (non concourant) à l'axe vertical de translation afin d'assurer un mouvement de dépliement et de repliement de la tête pivotante relativement au support.
Le dispositif pourra ne pas comporter de tête pivotante et/ou de plateau. Le dispositif pourra ainsi comporter seulement un support monté mobile relativement au bâti.
Le châssis pourra également être différent de ce qui a été décrit. Le châssis pourra ainsi comporter des moyens de solidarisâtion temporaire de la pièce qui seront agencés au centre du châssis. Le châssis pourra être conformé de sorte que sa longueur soit modifiable. Par exemple, le châssis pourra être conformé de sorte à comporter des extensions au niveau de ses extrémités libres, extensions qui seront montées mobiles relativement au reste du châssis de sorte que les extensions puissent s'étendre du reste du châssis ou être rentrées à l'intérieur du châssis afin de modifier les dimensions du châssis.
Bien qu'ici le robot parallèle soit un hexapode, le robot parallèle pourra être différent et notamment comprendre un nombre de bras entre sa plateforme fixe et sa plateforme mobile différent de six comme dans le mode de réalisation décrit. L'organe de contrôle pourra être différent de ce qui a été décrit. L'organe de contrôle pourra ainsi être agencé pour asservir seulement une partie du manipulateur comme par exemple le robot parallèle. Les moyens de surveillance pourront être agencés pour surveiller d'autres éléments du manipulateur que le châssis. Les moyens de surveillance pourront comporter une ou plusieurs caméras agencées à d'autres endroits du manipulateur que la base comme par exemple sur le châssis. Les moyens de surveillance pourront comporter d'autres éléments que des caméras comme par exemple des capteurs de mesure d'un déplacement angulaire ou linéaire.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Manipulateur de pièces comportant un bâti (2) et une partie mobile (5) agencée pour porter la pièce, la partie mobile comprenant un support (6) monté mobile sur le bâti au moins selon un mouvement de translation de premier axe et/ou un mouvement de rotation de premier axe, la partie mobile comprenant en outre un robot parallèle (30) relié au support par sa plateforme fixe (31) et un châssis (34) qui est agencé sur la plateforme mobile (32) du robot parallèle et qui est destiné à porter la pièce.
  2. 2. Manipulateur selon la revendication 1, dans lequel le bâti (2) comporte des mécanismes à roulette (1) pour son déplacement par rapport au sol.
  3. 3. Manipulateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la partie mobile (5) comporte une tête pivotante (8) qui est montée mobile sur le support (6) au niveau d'une extrémité proximale (7a) de la tête pivotante.
  4. 4. Manipulateur selon la revendication 3, dans lequel la tête pivotante (8) est montée mobile sur le support (6) selon un mouvement de rotation de deuxième axe perpendiculaire au premier axe.
  5. 5. Manipulateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la partie mobile (5) comporte un plateau (9) pouvant pivoter sur lui-même, la plateforme fixe (31) étant fixé au plateau.
  6. 6. Manipulateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le châssis (34) comporte des premiers et des deuxièmes moyens de solidarisâtion temporaire de la pièce qu'il doit porter, ces moyens de solidarisâtion étant agencés respectivement au niveau des deux extrémités libres du châssis.
  7. 7. Manipulateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le robot parallèle est un hexapode (30) .
  8. 8. Manipulateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le châssis (34) est conformé en U.
  9. 9. Manipulateur selon l'une des revendications précédentes, comportant un organe de contrôle du manipulateur (1) comportant d'une part des moyens de surveillance de la position du châssis (34) et des moyens de commande de la partie mobile (5) du manipulateur en fonction des informations fournies par les moyens de surveillance.
  10. 10. Manipulateur selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de guidage sans contact du manipulateur, ces moyens étant destinés à coopérer avec au moins un circuit de déplacement du manipulateur présent dans au moins un atelier.
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