FR3063668A1 - Dispositif de prehension de type pince et systeme compose de tels dispositifs - Google Patents

Abstract

Le dispositif comporte au moins : - une barre (9) mobile longitudinalement selon un axe de symétrie (100), pourvue à une extrémité d'un plateau (5) ; - une première liaison rigide (3) et une deuxième liaison rigide (3') symétriques par rapport audit axe (100), terminées chacune par un mors (4, 4'), les deux mors formant une pince apte à saisir un objet ; - deux paires de poutres flexibles (11, 12, 11', 12'), symétriques par rapport audit axe (100), lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides (3, 3'), l'autre extrémité étant fixe, et guidant les mouvements desdites liaisons rigides perpendiculairement audit axe (100), les extrémités d'une paire de poutres formant un parallélogramme ; - deux paires de poutres flexibles (21, 22, 21', 22'), symétriques par rapport audit axe (100), lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides (3, 3'), l'autre extrémité étant reliée à ladite barre (9), et guidant les mouvements de ladite barre (9) parallèlement audit axe (100), les extrémités d'une paire de poutres formant un parallélogramme.

Description

Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : MARKS & CLERK FRANCE Société en nom collectif.

54/ DISPOSITIF DE PREHENSION DE TYPE PINCE ET SYSTEME COMPOSE DE TELS DISPOSITIFS.

FR 3 063 668 - A1

Le dispositif comporte au moins :

- une barre (9) mobile longitudinalement selon un axe de symétrie (100), pourvue à une extrémité d'un plateau (5);

- une première liaison rigide (3) et une deuxième liaison rigide (3j symétriques par rapport audit axe (100), terminées chacune par un mors (4, 4j, les deux mors formant une pince apte à saisir un objet;

- deux paires de poutres flexibles (11, 12, 11', 12'), symétriques par rapport audit axe (100), lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides (3, 3 j, l'autre extrémité étant fixe, et guidant les mouvements desdites liaisons rigides perpendiculairement audit axe (100), les extrémités d'une paire de poutres formant un parallélogramme;

- deux paires de poutres flexibles (21, 22, 21', 22j, symétriques par rapport audit axe (100), lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides (3, 3j, l'autre extrémité étant reliée à ladite barre (9), et guidant les mouvements de ladite barre (9) parallèlement audit axe (100), les extrémités d'une paire de poutres formant un parallélogramme.

Dispositif de préhension de type pince

ET SYSTEME COMPOSE DE TELS DISPOSITIFS

La présente invention concerne un dispositif de préhension, de type pince. Elle concerne également un système de préhension composé de tels dispositifs.

L’invention s’applique notamment pour la saisie et la dépose d’objets fragiles et collants, par exemple pour des produits alimentaires déformables sur une ligne de fabrication agro-alimentaire.

Les lignes de fabrication agro-alimentaire automatisées, du début jusqu’à l’emballage, nécessitent en général un grand nombre de manipulation entraînant la préhension de produits alimentaires tout en répondant à des exigences d’hygiène élevées.

Plusieurs types de préhension sont connus. Un premier type est la préhension par aspiration pneumatique. Il s’agit de systèmes tout ou rien appliquant des efforts inconnus de préhension ne permettant pas de faire face aux erreurs de positionnement des produits. Le rendement de prise d’objet est faible en raison de la grande variabilité de géométrie des objets manipulés. Le rendement à la dépose est également faible car il n’y a pas de système qui traite du collage aléatoire sur l’outil de préhension et qui assure une position finale correcte dans la zone de dépose.

Un autre type est la préhension par pince bi digitale à deux mors symétriques. Il n’y a pas de système de dépose surmontant le problème du collage et il peut y avoir des manquements de saisie ou des écrasements du produit sous des efforts à priori non bornés.

La préhension par éléments flexibles sous-actionnés constitue un autre type. Un inconvénient est également l’impossibilité de surmonter le problème du collage.

Un but de l’invention est de pallier les inconvénients précités en permettant notamment la préhension automatisée de produits alimentaires fragiles, déformables et collants tout en répondant aux normes de sécurité hygiénique les plus contraignantes. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de préhension du type pince, comportant au moins :

- une barre mobile longitudinalement selon un axe de symétrie, pourvue à une extrémité d’un plateau ;

- une première liaison rigide et une deuxième liaison rigide symétriques par rapport audit axe, terminées chacune par un mors, les deux mors formant une pince apte à saisir un objet ;

- deux paires de poutres flexibles, symétriques par rapport audit axe, lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides, l’autre extrémité étant fixe, et guidant les mouvements desdites liaisons rigides perpendiculairement audit axe, w les extrémités d’une paire de poutres formant un parallélogramme ;

- deux paires de poutres flexibles, symétriques par rapport audit axe, lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides, l’autre extrémité étant reliée à ladite barre, et guidant les mouvements de ladite barre parallèlement audit axe, les extrémités d’une paire de poutres formant un parallélogramme ;

les mouvements desdits mors étant provoqués par actionnement de ladite barre, une force exercée sur ladite barre dans une direction opposée auxdits mors entraînant le rapprochement desdits mors, une force U’ exercée en direction desdits mors entraînant l’ouverture desdits mors.

La longueur de ladite barre est telle que ledit plateau est par exemple apte à pousser ledit objet lorsque ladite force U’ est exercée vers les mors, la poussée étant effectuée simultanément à l’ouverture des mors.

Ledit dispositif est par exemple monolithique.

Lesdites poutres ayant une extrémité fixe sont par exemple reliées à une partie rigide apte à être fixée sur une structure.

Lesdites poutres sont par exemple courbes et non parallèles.

Lesdites poutres reliées à ladite barre comportent par exemple plusieurs sections rectilignes, les sections partant des extrémités desdites poutres étant parallèles, lesdites poutres comportant par exemple trois sections rectilignes.

Lesdites poutres ont par exemple des sections non constantes, les sections étant maximales au niveau des points d’accrochage desdites poutres et diminuant vers le centre desdites poutres.

Lesdits mors sont par exemple flexibles. Ils ont par exemple une largeur leur permettant de saisir au moins deux objets à la fois.

L’activation de la dite barre est par exemple effectuée au moyen d’un anneau fixé à l’extrémité de ladite barre opposée audit plateau.

L’invention a également pour objet un système de préhension comportant un ensemble de dispositifs tels que celui décrit précédemment.

Lesdits dispositifs sont par exemple positionnés selon au moins une double rangée, en quinconce.

Lesdites poutres ayant une extrémité fixe sont par exemple fixées à une structure ayant la forme d’un plateau.

Ledit système est par exemple apte à être utilisé dans une chaîne agroalimentaire, ledit objet étant alors un produit alimentaire déformable.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent :

- La figure 1, un premier exemple de réalisation d’un dispositif de préhension selon l’invention ;

- La figure 2, une structure de type parallélogramme ;

- La figure 3, une illustration du mode d’activation d’un dispositif selon l’invention ;

- La figure 4, un cycle de saisie et dépose d’un objet par un dispositif selon l’invention ;

- La figure 5, un autre exemple de réalisation d’un dispositif de préhension selon l’invention ;

- La figure 6, une représentation des contraintes mécaniques susceptibles d’être subies par un mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention ;

- La figure 7, un autre exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention ;

- La figure 8, un mode de réalisation possible des mors d’un dispositif selon l’invention ;

- La figure 9, par une vue partielle le principe de réalisation d’un exemple de réalisation d’un système de préhension selon l’invention comportant un ensemble de dispositifs précédents ;

- La figure 10, l’exemple de réalisation de la figure 9 dans sa version complète.

La figure 1 présente un premier mode de réalisation possible d’un dispositif de préhension 10 selon l’invention. Pour la suite de la description, on considérera à titre d’exemple que le dispositif est utilisé pour effectuer des opérations de saisie et dépose, dites « pick and place >>. Plusieurs applications sont possibles.

Le dispositif est formé dans un corps monolithique déformable, symétrique par rapport à un axe 100, comportant un plateau d’éjection 5 et deux mors 4, 4’ formant une pince. Les mouvements du plateau 5 et des mors 11,12 sont commandés par quatre structures en forme de parallélogrammes déformables 1, 1’, 2, 2’, encore appelé systèmes 4-barres. Par la suite, pour simplifier on appellera ces structures parallélogrammes.

Plus précisément, un premier couple de parallélogrammes 1,1’, symétriques par rapport à l’axe 100, commande les mouvements des mors 4, 4’. Le deuxième couple de parallélogrammes, symétriques par rapport à l’axe 100, commande les mouvements du plateau 5. Par ailleurs, les deux couples de parallélogrammes interagissent entre eux.

Les parallélogrammes 1, 1’ du premier couple sont fixés à une structure 7. Cette structure est par exemple une partie d’un robot ou tout autre dispositif automatisé.

Chaque parallélogramme fixe est relié à un mors au moyen d’une liaison rigide 3, 3’, celle-ci étant reliée au côté 13, 13’ du parallélogramme opposé à ladite structure 7. En conséquence, tout mouvement provoqué sur ce côté 11, 11 ’ est transmis au mors 4, 4’. Les mors peuvent être eux-mêmes rigides ou flexibles, selon les besoins.

Les parallélogrammes 2, 2’ du deuxième couple sont reliés d’une part aux liaisons rigides 3, 3’ et d’autre part à une barre 9 portant le plateau 5 disposé dans un plan perpendiculaire à l’axe de la barre, confondu avec l’axe de symétrie 100.

A l’opposé du plateau 5, la barre comporte un point d’actionnement concrétisé par un anneau 8 dans l’exemple de la figure 1. Ce point d’actionnement constitue le point d’entrée du dispositif de préhension, les trois sorties étant le plateau 5 et les deux mors 4, 4’. Il s’agit du point d’entrée et de points de sorties dans la mesure où les forces appliquées pour mettre en mouvement le plateau et les mors sont appliquées sur ce point d’entrée. On décrit maintenant plus précisément les structures parallélogrammes. Dans la suite de la description, on appellera respectivement les parallélogrammes du premier couple 1, 1’ et du deuxième couple 2, 2’ parallélogrammes supérieurs et parallélogrammes inférieurs eu égard à leur position respective.

La figure 2 présente une structure parallélogramme monolithique 201 du type de celles 1, 1’, 2, 2’ utilisées dans le dispositif de préhension selon l’invention. Cette structure parallélogramme est composée de deux côtés rigides opposés reliés par deux poutres flexibles 23, 24 parallèles. Ces poutres agissent comme un système de guidage flexible en fléchissant en leurs points d’accroche, tout en étant raides en traction. Cette structure parallélogramme à poutres flexibles permet de remplacer le guidage 29 obtenu par une structure parallélogramme poly-articulée 202, avec pivots de rotation.

Les poutres 23, 24 souples en flexion et raides en traction permettent d’obtenir un guidage selon des mouvements rectilignes purs, c’est-à-dire précis, parallèlement aux deux autres côtés 25, 26 du parallélogramme auxquels sont accrochées les poutres.

On revient à la figure 1. Chaque parallélogramme supérieur comporte deux poutres 11, 12, 11’, 12’ parallèles reliées d’une part au côté 14, 14’ fixe et d’autre part au côté libre 13, 13’, opposé, relié à la liaison rigide 3, 3’. Par construction, ce côté 13, 13’ fait partie intégrante de la liaison rigide. Une liaison rigide est ainsi composée de trois parties : une partie horizontale reliée à la première paire de poutres 11, 12, 11’, 12’, une partie verticale reliées à la deuxième paire de poutres 21, 22, 21’, 22’, et une partie qui se replie vers l’axe de symétrie 100, cette dernière partie portant le mors 4, 4’. La longueur de cette partie dépend de l’écartement initial souhaité entre les mors.

Une déformation provoquée sur le premier parallélogramme supérieur 1 entraîne un mouvement rectiligne 19, 19’ pur de son côté libre 13, 13’. Ce mouvement rectiligne pur est transmis par translation au mors 4, par l’intermédiaire de la liaison rigide 3 conformément au guidage parallélogramme décrit ci-dessus. Le même phénomène se produit entre le deuxième parallélogramme 1’ et le mors qui lui est relié.

Chaque parallélogramme inférieur comporte deux poutres 21, 22, 21’, 22’ reliées d’une part à la liaison rigide 3, 3’ reliant le parallélogramme supérieur au mors, et d’autre part à la barre 9 reliée au plateau 5. Structurellement, le côté du parallélogramme inférieur fait partie intégrante de la liaison rigide 3, 3’. De même la barre 9 intègre l’autre côté du parallélogramme. En d’autres termes, les poutres 21,22, 21’, 22’ sont directement reliées à la liaison rigide et à la barre.

Une déformation des parallélogrammes inférieurs 2, 2’ entraîne un mouvement rectiligne pur de la barre 9 et donc du plateau 5 le long de l’axe de symétrie 100.

La figure 3 illustre le mode d’activation du dispositif selon l’invention. Le dispositif est commandé par une force U exercée sur le point d’activation 8 selon une trajectoire rectiligne le long de l’axe de symétrie 100 dans un sens ou dans l’autre, en pratique vers le haut ou vers le bas. La figure 3 illustre le cas où la force est exercée vers le haut. L’activation du point d’entrée entraîne la mise en mouvement des trois points de sortie 4, 4’, 5. Le déplacement du point d’entrée vers le haut entraîne une déformation vers le haut des parallélogrammes inférieurs 2, 2’ provoquant une déformation des parallélogrammes supérieurs 1, 1 ‘. Celle-ci guide le mouvement rectiligne pur des côtés 13, 13’ libres, et donc des liaisons rigides 3, 3’, vers l’axe de symétrie 100, induisant alors un rapprochement des mors 4, 4’ et donc une action de serrage. De façon synchronisée, le plateau 5 subit un mouvement rectiligne pur vers le haut guidé par les deux parallélogrammes supérieurs 2, 2’.

Une force d’activation exercée vers le bas provoque les mouvements rectilignes opposés, c’est-à-dire un guidage du plateau 5 vers le bas et un guidage des mors en éloignement, et donc un desserrage.

Finalement, un dispositif selon l’invention possède trois positions :

- Une position dite «de repos», sans actionnement, effective durant la phase d’approche autour de l’objet à saisir, où l’écartement initial entre les mors 4, 4’ et le débattement des mors peuvent être adaptés à toute une variabilité paramétrique et géométrique des objets ;

- Une position dite « tirée », où il y a un actionnement permettant un retrait du point d’entrée 8 du mécanisme. Dans ce cas, le plateau 5 « rentre » et les mors se resserrent autour du produit. La position extrême « tirée » permet d’appliquer des efforts suffisants pour la saisie du plus petit objet (jusqu’à 0.2mm d’écrasement dans le cas d’un objet souple), tout en n’écrasant pas le plus grand objet souple (moins de 2mm) ;

- Une troisième position, correspondant au « lâcher guidé » de l’objet, donc à l’ouverture des mors et à la poussée du plateau 5 permettant de redresser le produit en cas de collage sur les mors et de déposer correctement le produit dans un logement prévu à cet effet.

La figure 4 illustre les positions précitées par un cycle de saisie et dépose d’un objet souple 40. Le dispositif de préhension est celui illustré aux figures 1 et 3.

Ce cycle comporte une phase d’approche 41, une phase de saisie de l’objet 42 et une phase d’éjection de l’objet 43.

Dans la phase d’approche 41, le plateau 5 est sans contact avec l’objet et les mors sont en position ouverte. La structure 7 sur lequel est fixé le dispositif de préhension est par exemple un bras robotique dont le mouvement est guidé vers l’objet, entraînant le guidage du dispositif vers l’objet. En fin de phase d’approche les mors arrivent au niveau de l’objet et le plateau 5 effleure l’objet.

Dans la phase de saisie 42, une force d’activation U est exercée sur le point d’activation 8, dans la direction opposée aux mors 4, 4’, provoquant le serrage 49 de l’objet par les mors, faisant fonction de pince, et le guidage du plateau vers le haut.

Dans la phase d’éjection, une force contraire d’activation U’ est exercée sur le point d’activation 8, dans la direction des mors, provoquant l’ouverture des mors, donc le desserrage 49 de l’objet, et le guidage du plateau 5 vers bas jusqu’entre les mors, le plateau faisant alors fonction de poussoir de l’objet. En pratique, le déplacement du point d’activation dans un sens ou dans l’autre peut être inférieur à un centimètre, de l’ordre de 7mm par exemple.

Le dispositif de préhension selon l’invention est sous-actionné, c’est-à-dire qu’il comporte plus de degrés de liberté que d’actionneur. En effet, un seul point d’actionnement permet d’obtenir, dans une phase 42, le resserrement contrôlé des mors autour de l’objet 40, puis dans une phase suivante 43, une dépose garantie par translation du plateau poussoir 5 vers l’objet. La translation pure du plateau 5 perpendiculaire à la trajectoire d’ouverture des mors 4, 4’ permet d’éviter l’adhésion de l’objet sur les mors et de corriger les défauts de positionnement final lors de la dépose. Dans le cas d’une dépose d’une bouchée fromagère par exemple, la poussée exercée par le plateau permet d’éviter l’adhésion du produit sur les mors et permet un positionnement précis dans un contenant par exemple.

La structure intrinsèque du dispositif selon l’invention autorise ainsi une combinaison des mouvements d’ouverture des mors de préhension 4, 4’ et de poussée du plateau 5, faisant fonction de plateau de dévêtissage. C’est donc un dispositif de préhension avec un système de dévêtissage intégré qui n’exige pas d’énergie extérieure, ni de cycle de dévêtissage retardé.

La figure 5 présente un autre mode de réalisation possible d’un dispositif de préhension selon l’invention. Dans cet exemple de réalisation, les poutres 21, 22, 21’, 22’ des parallélogrammes inférieurs ne sont plus rectilignes. D’un point de vue strictement géométrique, ces poutres ne forment donc plus un parallélogramme. On continue cependant à utiliser le terme « parallélogramme >> car les points d’accrochage A, B, C, D (A’, B’, C’, D’) des poutres sur les parties rigides, c’est-à-dire sur les liaisons rigide 3, 3’ et la barre 9 forment toujours un parallélogramme. Avantageusement, ce mode réalisation permet de réduire globalement les contraintes maximales. Comme on le verra par la suite, le caractère courbe permet de diminuer la force d’actionnement, en effet ce caractère courbe augmente la longueur de poutre donc la souplesse en flexion et diminue donc globalement toutes les contraintes. Le caractère non parallèle permet de symétriser la répartition des contraintes entre deux poutres en vis-à-vis.

La figure 6 présente par une vue en perspective le dispositif de préhension présenté en figure 1. Elle illustre par des gradations de gris les contraintes exercées sur les poutres des parallélogrammes inférieurs. En particulier, on observe une concentration de contrainte 61, 61’ sur les poutres supérieures 21, 21’ à proximité de la barre 9. A l’issue d’un certain nombre de cycles de fonctionnement, ces contraintes provoquent la rupture des poutres. Etant donné les grands nombres de cycles de saisie et dépose exigés dans les chaînes alimentaires notamment, il est impératif que les dispositifs de préhension aient une grande durée de vie, et plus précisément soient aptes à subir une très grande quantité de cycles de fonctionnement. Le mode de réalisation de la figure 5 augmente cette durée de vie en répartissant de façon plus homogène les contraintes mécaniques exercées sur les poutres.

On revient à la figure 5. Le principe de réalisation de la figure 5 est d’utiliser des pseudo-parallélogrammes A, B, C, D (A’, B’, C’, D’) où les poutres 21, 22, 21’, 22’ sont courbes et non parallèles. En augmentant ainsi la longueur, donc la souplesse de poutres, on diminue la raideur de l’ensemble et donc la force d’actionnement nécessaire au mouvement des parties mobiles. La réduction de la force d’actionnement nécessaire réduit de fait les contraintes. Dans l’exemple de réalisation de la figure 5, chaque poutre 21, 22, 21’, 22’ comporte trois segments rectilignes. Les segments 211,221,212, 222, 21 T, 22T, 212’, 222’ des poutres supérieures et inférieures reliés aux parties rigides 3, 3’, 9 sont parallèles sur une section débutant au niveau de ces parties rigides, c’est-à-dire aux sommets A, B, C, D (A’, B’, C’, D’) des pseudo-parallélogrammes. Les formes des poutres sont symétriques 21, 22, 21’, 22’ par rapport à l’axe 100 de façon à permettre une suppression des mouvements parasites introduits par ces poutres non parallèles.

Ces structures pseudo-parallélogrammes permettent avantageusement de pallier la présence de grands niveaux de contraintes au sein de leurs poutres constitutives et leur utilisation dans un montage antagoniste (guidage flexible du mors gauche 4 en opposition au guidage flexible du mors droit 4’) permet de supprimer les mouvements parasites précités.

L’utilisation de poutres non parallèles comme illustrée notamment par la figure 5, permet d’optimiser le comportement du système, en particulier le rapport des déplacements des mors 4, 4’ par rapport au plateau 5, et de diminuer la force d’actionnement nécessaire à la saisie des objets. Ainsi, la contrainte maximale est réduite et la durée de vie du dispositif est accrue.

En d’autres termes, le comportement du système de déformation, que constitue un dispositif selon l’invention, est directement fonction de la raideur des guidages flexibles constitutifs du système, via la courbure de ses poutres et de leur raideur en flexion et traction. L’augmentation de la souplesse de poutres en flexion, correspondant au grand débattement du plateau 5, permet de diminuer l’effort d’actionnement et donc les contraintes mises en jeu.

On peut également prévoir, en cas de besoin, d’utiliser des poutres courbes non parallèles dans les couples de parallélogrammes supérieurs 1, T.

La figure 7 présente un autre exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention qui améliore l’homogénéisation des contraintes mécaniques sur les barres. Comme le montre la figure 6, les contraintes ne sont pas identiques entre les deux poutres constitutives d’un même guidage flexible. Un objectif de l’optimisation du mode de réalisation de la figure 7 est d’obtenir une contrainte homogène dans chaque poutre. On agit localement sur les épaisseurs pour homogénéiser ces contraintes.

Dans cet exemple de réalisation, on introduit des sections variables au sein des poutres des guidages flexibles, au moins sur les poutres inférieures 21, 22, 21’, 22’. En augmentant localement leur épaisseur, on diminue localement la contrainte. L’épaisseur est augmentée aux endroits 71, 71’ où la contrainte est maximale, en particulier la section est maximale au niveau des points d’accrochages des poutres sur les parties rigides 9, 3, 3’ puis diminue vers le centre des poutres.

Inversement, en enlevant de la matière sur les points de contrainte minimale 72, 72’, on peut augmenter localement les contraintes internes.

La section variable a notamment pour effet d’atténuer les concentrations de contrainte au sein d’une même poutre. En supprimant les points de concentration de ces contraintes, on augmente encore la durée de vie du dispositif de préhension.

L’homogénéisation ne peut être parfaite, en effet, il faudrait tendre vers une épaisseur de poutre nulle aux endroits de contrainte nulle. Cependant, la répartition non constante du volume ou de densité de matière selon l’axe longitudinal des poutres 21, 22, 21’, 22’, comme illustré par la figure 7, permet de mieux répartir et uniformiser les contraintes sur toute la longueur des poutres et donc d’augmenter encore leur durée de vie.

On peut également prévoir, en cas de besoin, d’utiliser des poutres courbes à sections non constantes dans les couples de parallélogrammes supérieurs 1,1’.

La figure 8 présente un autre exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention. Dans ce cas, la pince 81 formée des deux mors 4, 4’ est conçue pour manipuler plusieurs objets 40, par exemple pour la préhension de deux objets. A cet effet, les mors 4, 4’ sont élargis. Il en est de même pour le plateau poussoir 5. Ce type de réalisation est notamment avantageux dans des systèmes de préhension comportant plusieurs dispositifs de préhension selon l’invention en parallèle destiné à la préhension en parallèle d’une grande quantité d’objets.

Une pince 81 du type de la figure 8 peut aussi permettre de saisir des objets plus larges avec stabilité.

La figure 9 illustre, par une vue partielle, le principe de réalisation du système pour la préhension de plusieurs objets en parallèle, notamment en grande quantité, par exemple plusieurs dizaines. Dans ce contexte on appellera un dispositif 10 selon l’invention pince élémentaire.

Le système de la figure 9 est composé de plusieurs pinces élémentaires. Dans ce mode de réalisation, les mors sont élargis comme dans l’exemple de la figure 8. Les pinces élémentaires 10 sont disposées en quinconce. Plus précisément, elles sont disposées selon des doubles rangées 91 dont une seule est représentée. Dans chaque double rangée, les pinces 10 sont disposées en quinconce comme l’illustre la figure 9 où seulement deux pinces d’une double rangée sont représentées. Une telle disposition est notamment avantageuse pour saisir et déposer des objets dans un logement, non représenté, apte à contenir au moins deux rangées d’objets.

Chaque pince permet la préhension de deux objets, ce qui permet de doubler la capacité de manipulation par rapport au nombre de pinces. Ainsi, en utilisant 40 pinces 10, on peut manipuler 80 objets.

La figure 10 illustre le système complet composé de quatre double rangées de dix pinces chacune, permettant donc la préhension de 80 objets. Les pinces 10 sont fixées à une structure 7 au niveau de leurs parallélogrammes supérieurs comme illustré par la figure 1. Cette structure est par exemple un plateau. Les dispositifs de préhension élémentaires, c’est-à-dire les pinces 10, sont fixées à la structure 7 par les extrémités des poutres flexibles 11, 12, 11’, 12’, par exemple via la partie rigide 14 elle-même fixée sur la structure.

Des évidements 101 sont prévus pour laisser passer un mécanisme d’activation des pinces, ce mécanisme exerçant une force dans un sens et dans l’autre sur le point d’activation 8 de chaque pince. En opération, la structure 7 est par exemple fixée à un bras robotique couplé au mécanisme d’activation produisant un mouvement relatif des pinces par rapport à la structure. L’actionneur, ou le mécanisme d’activation peut être le même pour toutes les pinces 10. Les phases d’approche, de saisie et d’éjection sont celles décrites relativement à la figure 4, mais pour plusieurs dizaines de pinces en parallèle avec des mouvements simultanés.

D’autres modes de mise en parallèle des pinces sont bien sûr possibles pour réaliser des systèmes de préhension capables de manipuler de grandes quantités d’objets. La mise en œuvre de tels systèmes est avantageusement facilitée par le fait que les pinces 10 sont monolithiques et peuvent être de masse réduite.

Avantageusement, un dispositif de préhension selon l’invention est une pince monolithique déformable fabriquée dans un seul matériau compatible avec les contraintes de conception hygiéniques. Le matériau utilisé peut être un polymère de type polyoxyméthylène, POM homopolymère ou copolymère d’acétal, polyétheréthercétone également désigné sous le sigle PEEK, polyamide ou polyimide. Il n’y a pas d’articulations au sein du dispositif, évitant ainsi certains risques d’encrassement ou de contamination, par graisse ou huile par exemple, et facilitant son nettoyage. Ces avantages sont notamment de premier intérêt pour les chaînes agro-alimentaires.

Il n’y a pas de jeu ni de frottements, garantissant une précision de déplacement des mors optimale lors de la prise des objets.

Bon marché et robuste, un dispositif selon l’invention est facilement fabriqué par dépôt de polymère fondu, ou par découpage laser, voire par découpe en commande numérique. Tous les composants du dispositif et notamment les poutres sont usinés dans un seul bloc de matière.

Finalement, un dispositif selon l’invention est un système monolithique flexible, équivalent à un système cinématique poly-articulé, qui ne nécessite pas d’assemblage, évite les phénomènes d’encrassement, facilite le nettoyage et la fabrication. En plus, il est peu coûteux, fiable et de masse réduite. Sa durée de vie est par ailleurs augmentée par une disposition et une structure des poutres astucieuses.

Une seule force linéaire d’actionnement permet d’obtenir, dans un premier temps, le resserrement de deux mors sur l’objet durant la phase de prise, et d’obtenir ensuite, lors de la phase de dépose, un décollement puis une dépose guidée du produit grâce à au plateau poussoir. Ces mouvements sont synchronisés par la topologie même de la structure mécanique du dispositif. Les cycles de production s’en trouvent optimisés et la cadence de production améliorée.

Dans le cas de préhension de produits alimentaires déformables et collants sur une chaîne agro-alimentaire par exemple, l’invention permet de faire face aux erreurs de positionnement des produits sur le convoyeur et d’adapte aux défauts de formes et aux disparités de souplesse et de collage suivant les différents types de produits.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de préhension du type pince, caractérisé en ce qu’il comporte au moins :

   - une barre (9) mobile longitudinalement selon un axe de symétrie (100), pourvue à une extrémité d’un plateau (5) ;

   - une première liaison rigide (3) et une deuxième liaison rigide (3’) symétriques par rapport audit axe (100), terminées chacune par un mors (4,4’), les deux mors formant une pince apte à saisir un objet (40) ;

   - deux paires de poutres flexibles (11, 12, 11’, 12’), symétriques par rapport audit axe (100), lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides (3, 3’), l’autre extrémité étant fixe, et guidant les mouvements desdites liaisons rigides perpendiculairement audit axe (100), les extrémités d’une paire de poutres formant un parallélogramme ;

   - deux paires de poutres flexibles (21, 22, 21’, 22’), symétriques par rapport audit axe (100), lesdites poutres étant reliées chacune par une extrémité à une desdites liaisons rigides (3, 3’), l’autre extrémité étant reliée à ladite barre (9), et guidant les mouvements de ladite barre (9) parallèlement audit axe (100), les extrémités d’une paire de poutres formant un parallélogramme ;

   les mouvements desdits mors (4, 4’) étant provoqués par actionnement de ladite barre (9), une force (U) exercée sur ladite barre dans une direction opposée auxdits mors (4, 4’) entraînant le rapprochement desdits mors, une force (U’) exercée en direction desdits mors entraînant l’ouverture desdits mors.
2. 2. Dispositif de préhension selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de ladite barre (9) est telle que ledit plateau (5) est apte à pousser ledit objet (40) lorsque ladite force (U’) est exercée vers les mors, la poussée étant effectuée simultanément à l’ouverture des mors (4, 4’).
3. 3. Dispositif de préhension selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est monolithique.
4. 4. Dispositif de préhension selon l’une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que lesdites poutres (11, 12, 11’, 12’) ayant une extrémité fixe sont reliées à une partie rigide (14) apte à être fixée sur une structure (7).
5. 5. Dispositif de préhension selon l’une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que lesdites poutres sont courbes et non parallèles.
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites poutres (21, 22, 21’, 22’) reliées à ladite barre (9) comportent plusieurs sections

   15 rectilignes, les sections (211, 221, 212, 222, 211’, 221’, 212’, 222’) partant des extrémités desdites poutres étant parallèles.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites poutres comportent trois sections rectilignes.
8. 8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites poutres ont des sections non constantes.
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sections sont 25 maximales au niveau des points d’accrochage desdites poutres et diminuent vers le centre desdites poutres.
10. 10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits mors sont flexibles.
11. 11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’activation de la dite barre est effectuée au moyen d’un anneau (8) fixé à l’extrémité de ladite barre opposée audit plateau (5).
12. 12. Système de préhension, caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble de dispositifs (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
13. 13. Système de préhension selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits dispositifs (1) sont positionnés selon au moins une double rangés, en quinconce.
14. 14. Système selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que lesdites poutres (11, 12, 11’, 12’) desdits dispositifs ayant une extrémité fixe sont fixées à une structure (7) ayant la forme d’un plateau.
15. 15. Système selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu’il est apte à être utilisé dans une chaîne agro-alimentaire, ledit objet (40) à saisir étant un produit alimentaire déformable.

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