FR3075682B1 - DEVICE AND METHOD FOR TRANSFERRING ELASTOMERIC BLOCKS - Google Patents
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Abstract
Dispositif de transfert automatisé d'un bloc (10) élastomérique comprenant un préhenseur (21) apte à saisir le bloc (10). Selon l'invention, le dispositif de transfert comprend un manipulateur (20) automatisé collaboratif, apte à passer d'un mode de fonctionnement actif, à un mode de fonctionnement passif, un dispositif d'assistance (30), un tambour (43) et un embrayage (44), le moteur (32) coopérant avec le manipulateur (20) de telle sorte que, lorsque le moteur (32) et le tambour (43) sont embrayés, le manipulateur (20) étant dans un mode de fonctionnement passif, le moteur (32) entraine en rotation le tambour et pilote le manipulateur (20), et lorsque le moteur (32) et le tambour (43) sont débrayés, le manipulateur (20) étant dans un mode fonctionnement actif, le moteur (32) n'entraine pas en rotation le tambour (43) et ne pilote pas le manipulateur (20).Device for automated transfer of an elastomeric block (10) comprising a gripper (21) able to grip the block (10). According to the invention, the transfer device comprises an automated collaborative manipulator (20) capable of changing from an active operating mode to a passive operating mode, an assistance device (30) and a drum (43). and a clutch (44), the motor (32) cooperating with the manipulator (20) such that when the motor (32) and the drum (43) are engaged, the manipulator (20) is in an operating mode passive, the motor (32) rotates the drum and controls the manipulator (20), and when the motor (32) and the drum (43) are disengaged, the manipulator (20) being in an active operating mode, the motor (32) does not rotate the drum (43) and does not control the manipulator (20).
Description
Dispositif et procédé de transfert de blocs élastomériques [0001] La présente invention se rapporte à un dispositif de transfert automatisé de blocs élastomériques, et à un procédé de transfert de blocs élastomériques mettant en œuvre un tel dispositif.Device and method for transferring elastomeric blocks [0001] The present invention relates to an automated device for transferring elastomeric blocks, and to a method for transferring elastomeric blocks using such a device.
[0002] Le déplacement d’un bloc élastomérique est réalisé manuellement dans une grande variété d’applications industrielles dans lesquelles il est nécessaire de transférer le bloc d’une première à une deuxième position, suivant un processus de fabrication. Les blocs sont souvent lourds, ce qui rend difficile leur manipulation par l’opérateur.The displacement of an elastomeric block is carried out manually in a wide variety of industrial applications in which it is necessary to transfer the block from a first to a second position, according to a manufacturing process. The blocks are often heavy, making it difficult for the operator to handle them.
[0003] On peut par ailleurs, comme cela est décrit dans la demande de brevet JP2005297091, empiler des blocs de caoutchouc de plusieurs dizaines de kilogrammes et de forme parallélépipédique sur une palette, au moyen d’un portique de transfert automatisé. Le portique déplace et oriente un préhenseur selon quatre axes. Le préhenseur comprend une partie inférieure horizontale qui fait face au sol et qui comporte deux mèches destinées à saisir le bloc. Les mèches pénètrent dans la face supérieure du bloc lorsqu’elles sont mises en rotation et approchées du bloc.We can also, as described in patent application JP2005297091, stack rubber blocks of several tens of kilograms and of rectangular shape on a pallet, by means of an automated transfer gantry. The gantry moves and orientates a gripper along four axes. The gripper comprises a horizontal lower part which faces the ground and which has two bits intended to grip the block. The bits enter the upper face of the block when they are rotated and approached the block.
[0004] Cependant, un tel dispositif ne convient pas si les blocs sont empilés de manière aléatoire dans un bac. La face supérieure d’un bloc n’est pas horizontale et les vis sont alors partiellement en prise dans un bloc. Le matériau du bloc étant visqueux, les vis peuvent se détacher du bloc et ce dernier peut chuter, imposant une intervention manuelle. De plus, le matériau des blocs étant collant et ces derniers étant préalablement disposés sur un support, ils y adhèrent. L’effort d’extraction du bloc de son support peut alors dépasser la force à laquelle peut résister la liaison entre les mèches et le bloc, rendant encore une fois une intervention manuelle nécessaire. Enfin, le dispositif de transfert étant situé dans une enceinte de sécurité, une intervention manuelle est contraignante puisqu’elle nécessite de réarmer le dispositif.However, such a device is not suitable if the blocks are randomly stacked in a bin. The top face of a block is not horizontal and the screws are then partially engaged in a block. The material of the block being viscous, the screws can detach from the block and the latter can fall, requiring manual intervention. In addition, the material of the blocks being sticky and the latter being previously arranged on a support, they adhere to it. The effort to extract the block from its support can then exceed the force which the connection between the locks and the block can resist, again making manual intervention necessary. Finally, the transfer device being located in a safety enclosure, manual intervention is binding since it requires resetting the device.
[0005] Afin de pouvoir utiliser un robot qui rendrait moins pénible le travail d’un opérateur, et afin de faciliter les interventions manuelles, on utilise un robot collaboratif, tel un manipulateur automatisé collaboratif. Par collaboratif, on entend l’aptitude d’un robot industriel, à être installé dans un espace de travail qui est partagé avec un opérateur, donc sans enceinte de sécurité interposée. Par exemple, un robot collaboratif remplace ouIn order to be able to use a robot which would make the work of an operator less painful, and in order to facilitate manual interventions, a collaborative robot is used, such as a collaborative automated manipulator. By collaborative, we mean the ability of an industrial robot to be installed in a workspace that is shared with an operator, therefore without an interposed safety enclosure. For example, a collaborative robot replaces or
-2assiste un opérateur dans le maniement de charges de manière répétitive ou dans l’accomplissement de tâches fatigantes et/ou susceptibles d’entraîner l’apparition de troubles musculo-squelettiques.-2 assists an operator in handling loads repeatedly or in performing tiresome tasks and / or likely to lead to the development of musculoskeletal disorders.
[0006] Toutefois, les masses du préhenseur et du bloc que le préhenseur saisit, peuvent dépasser la masse que le manipulateur automatisé collaboratif est capable de déplacer.However, the masses of the gripper and of the block that the gripper grasps can exceed the mass that the collaborative automated manipulator is able to move.
[0007] Une solution à ce problème a été apportée par la demande de brevet US20130013109, décrivant un dispositif d’assistance pour un manipulateur automatisé. Une charge est maintenue par un préhenseur fixé à l’extrémité du manipulateur. Le dispositif d’assistance prend la forme d’une potence qui comporte des poulies et un dispositif de compensation de masse. Un câble guidé par les poulies, relie le dispositif de compensation au manipulateur de telle sorte que les masses de la charge et du préhenseur sont en partie compensées.A solution to this problem has been provided by patent application US20130013109, describing an assistance device for an automated manipulator. A load is held by a gripper attached to the end of the manipulator. The assistance device takes the form of a jib which includes pulleys and a mass compensation device. A cable guided by the pulleys connects the compensation device to the manipulator so that the masses of the load and the gripper are partly compensated.
[0008] L’utilisation d’un tel dispositif d’assistance avec un robot collaboratif pose problème. En effet, si le dispositif d’assistance est bien capable de compenser en partie les masses de la charge et du préhenseur, permettant ainsi au robot de les déplacer dans l’espace de travail, il soumet également le robot à des efforts brutaux, notamment lors l’extraction d’un bloc de son support. Un effort brutal étant interprété par le robot comme une potentielle collision avec un opérateur, le robot s’immobilise, interrompant ainsi le processus de fabrication.The use of such an assistance device with a collaborative robot poses a problem. Indeed, if the assistance device is capable of partially compensating for the masses of the load and of the gripper, thus allowing the robot to move them in the workspace, it also subjects the robot to brutal forces, in particular when extracting a block from its support. A brutal effort being interpreted by the robot as a potential collision with an operator, the robot stops, thus interrupting the manufacturing process.
[0009] Un objectif de l’invention est de remédier aux inconvénients des documents précités et d’apporter une solution originale pour améliorer le fonctionnement d’un manipulateur automatisé collaboratif manipulant un bloc élastomérique assisté par un dispositif d’assistance.An object of the invention is to remedy the drawbacks of the above documents and to provide an original solution to improve the operation of a collaborative automated manipulator handling an elastomeric block assisted by an assistance device.
[0010] Cet objectif est atteint par l’invention qui propose un dispositif de transfert automatisé d’un bloc élastomérique entre une première position et une deuxième position, comprenant un préhenseur apte à saisir le bloc, le dispositif de transfert étant caractérisé en ce qu’il comprend un manipulateur automatisé collaboratif apte à déplacer et orienter le préhenseur, et à passer d’un mode de fonctionnement actif dans lequel le manipulateur, qui comporte des actionneurs, est piloté par lesdits actionneurs, à un mode de fonctionnement passif dans lequel le manipulateur n’est pas piloté par lesdits actionneurs, et en ce qu’ilThis object is achieved by the invention which provides an automated transfer device of an elastomeric block between a first position and a second position, comprising a gripper capable of gripping the block, the transfer device being characterized in that '' It includes a collaborative automated manipulator able to move and orient the gripper, and to pass from an active operating mode in which the manipulator, which comprises actuators, is controlled by said actuators, to a passive operating mode in which the manipulator is not controlled by said actuators, and in that it
-3 comprend un dispositif d’assistance relié au manipulateur par une première extrémité d’un câble, le dispositif d’assistance comportant un moteur, un tambour sur lequel est enroulé au moins une spire du câble et qui coopère avec le câble de telle sorte que le défilement du câble entraîne la rotation du tambour et que la rotation du tambour entraîne le défilement du câble, et un embrayage apte à passer d’un premier état dans lequel le moteur et le tambour sont embrayés, à un deuxième état dans lequel le moteur et le tambour sont débrayés, le moteur coopérant avec le manipulateur de telle sorte que, lorsque le moteur et le tambour sont embrayés, le manipulateur étant dans un mode de fonctionnement passif, le moteur entraîne en rotation le tambour et pilote le manipulateur, et lorsque le moteur et le tambour sont débrayés, le manipulateur étant dans un mode fonctionnement actif, le moteur n’entraîne pas en rotation le tambour et ne pilote pas le manipulateur.-3 comprises an assistance device connected to the manipulator by a first end of a cable, the assistance device comprising a motor, a drum on which is wound at least one turn of the cable and which cooperates with the cable so that the running of the cable causes the rotation of the drum and that the rotation of the drum causes the running of the cable, and a clutch capable of passing from a first state in which the motor and the drum are engaged, to a second state in which the motor and drum are disengaged, the motor cooperating with the manipulator so that, when the motor and the drum are engaged, the manipulator being in a passive operating mode, the motor rotates the drum and drives the manipulator, and when the motor and the drum are disengaged, the manipulator being in an active operating mode, the motor does not rotate the drum and does not control the manipulator.
[0011] Bien que disposé sur un support antiadhésif, un bloc élastomérique adhère fortement au support. Le décollage progressif voire brutal du bloc du support, sous l’action du moteur et via le câble, engendre une accélération qui entraîne l’immobilisation du manipulateur. Le mode de fonctionnement passif du manipulateur associé à l’action du moteur permet de décoller un bloc sans entraîner l’immobilisation du manipulateur.Although disposed on a non-stick support, an elastomeric block strongly adheres to the support. The progressive or even brutal takeoff of the support block, under the action of the engine and via the cable, generates an acceleration which leads to the immobilization of the manipulator. The passive operating mode of the manipulator associated with the action of the engine makes it possible to take off a block without causing the manipulator to immobilize.
[0012] Lors d’un mode de fonctionnement actif du manipulateur, le moteur du dispositif d’assistance engendrerait des effets dynamiques excessifs et/ou brutaux sur le manipulateur qui entraînerait également son immobilisation. L’action du moteur n’est alors pas nécessaire. Il est donc particulièrement intéressant de disposer un embrayage entre le moteur et le tambour, afin de bénéficier de l’assistance du moteur uniquement lors d’une étape de fonctionnement susceptible d’engendrer de tels effets dynamiques, par exemple lors du décollage d’un bloc de son support, ou pour toute action nécessitant un effort de traction du manipulateur qui excède sa charge utile.During an active operating mode of the manipulator, the motor of the assistance device would generate excessive and / or brutal dynamic effects on the manipulator which would also bring about its immobilization. Motor action is then not necessary. It is therefore particularly advantageous to have a clutch between the engine and the drum, in order to benefit from the assistance of the engine only during an operating step likely to generate such dynamic effects, for example during takeoff of a block of its support, or for any action requiring a traction force of the manipulator which exceeds its payload.
[0013] De préférence, le moteur comprenant un arbre moteur qui s’étend le long d’un axe longitudinal et qui est apte à transmettre la puissance du moteur, et le tambour comprenant un arbre duquel il est solidaire et qui s’étend le long de l’axe longitudinal, l’embrayage comporte un volant moteur mobile à coulissement sur l’arbre moteur selon l’axe longitudinal, et un disque d’embrayage solidaire de l’arbre du tambour, ledit volant étant apte à venir contact contre le disque sous l’effet d’un actionneur. Une telle construction de l’embrayage est simple et compacte.Preferably, the motor comprising a motor shaft which extends along a longitudinal axis and which is capable of transmitting the power of the motor, and the drum comprising a shaft from which it is integral and which extends the along the longitudinal axis, the clutch comprises a movable flywheel sliding on the motor shaft along the longitudinal axis, and a clutch disc secured to the drum shaft, said flywheel being capable of coming into contact against the disc under the effect of an actuator. Such a clutch construction is simple and compact.
-4 [0014] Avantageusement, l’actionneur est un solénoïde. Un solénoïde constitue un moyen d’actionnement simple du volant moteur qui, plongé dans le champ magnétique du solénoïde et par conséquent soumis à une force électromagnétique, coulisse le long de l’arbre moteur.Advantageously, the actuator is a solenoid. A solenoid is a simple means of actuating the flywheel which, immersed in the magnetic field of the solenoid and therefore subjected to an electromagnetic force, slides along the motor shaft.
[0015] De préférence, le dispositif d’assistance comprenant un portique situé audessus de la première position, le portique comprenant une poutre horizontale, le dispositif d’assistance comprend une poulie de renvoi solidaire de la poutre et située à la verticale du centre de la première position, la poulie constituant le dernier organe du dispositif d’assistance en contact avec le câble avant que la câble soit relié au manipulateur.Preferably, the assistance device comprising a gantry situated above the first position, the gantry comprising a horizontal beam, the assistance device comprises a return pulley secured to the beam and located vertically from the center of the first position, the pulley constituting the last member of the assistance device in contact with the cable before the cable is connected to the manipulator.
[0016] Lorsque la poulie de renvoi n’est pas sensiblement à la verticale de la liaison entre le câble et le manipulateur, le câble n’est pas vertical et le manipulateur subit une force latérale et/ou un moment auxquelles il doit s’opposer pour conserver sa position ou se déplacer, ce qui limite la masse qu’il est capable de déplacer. Il est donc intéressant de positionner la poulie de renvoi à la verticale du centre du premier poste de travail afin d’optimiser les capacités du manipulateur.When the return pulley is not substantially vertical to the connection between the cable and the manipulator, the cable is not vertical and the manipulator undergoes a lateral force and / or a moment when it must be oppose to maintain its position or move, which limits the mass it is able to move. It is therefore interesting to position the return pulley vertically from the center of the first workstation in order to optimize the capabilities of the manipulator.
[0017] Avantageusement, la poulie de renvoi est mobile en translation selon la direction longitudinale de la poutre. Ainsi, la poulie de renvoi est toujours à la verticale de la liaison entre le câble et le manipulateur, et la masse que le manipulateur est capable de déplacer n’est pas limitée.Advantageously, the deflection pulley is movable in translation in the longitudinal direction of the beam. Thus, the return pulley is always vertical to the connection between the cable and the manipulator, and the mass that the manipulator is able to move is not limited.
[0018] Avantageusement, le dispositif d’assistance comprend un contrepoids auquel une seconde extrémité du câble est reliée. Ainsi, le dispositif d’assistance exerce passivement une contrainte sur la câble de telle sorte que, d’une part, les masses de la charge et du préhenseur sont en partie compensées et, d’autre part, le câble est en permanence tendu.Advantageously, the assistance device comprises a counterweight to which a second end of the cable is connected. Thus, the assistance device passively exerts a stress on the cable so that, on the one hand, the masses of the load and of the gripper are partly compensated and, on the other hand, the cable is permanently tensioned.
[0019] De préférence, le dispositif d’assistance comprend un palan auquel une seconde extrémité du câble est reliée, et un contrepoids relié au palan, ledit palan étant apte à diviser par deux à jusqu’à six la distance parcourue par le contrepoids par rapport à la distance parcourue par la seconde extrémité du câble.Preferably, the assistance device comprises a hoist to which a second end of the cable is connected, and a counterweight connected to the hoist, said hoist being able to divide by two to up to six the distance traveled by the counterweight by relative to the distance traveled by the second end of the cable.
[0020] Les déplacements du manipulateur sont amples. En l’absence de palan, la distance parcourue par le contrepoids est équivalente à la distance parcourue par le câble.The movements of the manipulator are wide. In the absence of a hoist, the distance traveled by the counterweight is equivalent to the distance traveled by the cable.
-5 Un palan permet notamment de diviser la distance parcourue par le contrepoids ce qui améliore la compacité du dispositif d’assistance.-5 A hoist makes it possible in particular to divide the distance traveled by the counterweight which improves the compactness of the assistance device.
[0021] L’invention propose également un procédé de transfert automatisé d’un bloc élastomérique entre une première position et une deuxième position, utilisant un dispositif de transfert qui comprend un préhenseur apte à saisir le bloc, un manipulateur automatisé collaboratif apte à déplacer et orienter le préhenseur, et à passer d’un mode de fonctionnement actif dans lequel le manipulateur, qui comporte des actionneurs, est piloté par lesdits actionneurs, à un mode de fonctionnement passif dans lequel le manipulateur n’est pas piloté par lesdits actionneurs, et un dispositif d’assistance relié au manipulateur par une première extrémité d’un câble, le dispositif d’assistance comportant un moteur, un tambour sur lequel est enroulé au moins une spire du câble et qui coopère avec le câble de telle sorte que le défilement du câble entraîne la rotation du tambour et que la rotation du tambour entraîne le défilement du câble, et un embrayage apte à passer d’un premier état dans lequel le moteur et le tambour sont embrayés, à un deuxième état dans lequel le moteur et le tambour sont débrayés, le dispositif d’assistance coopérant avec le manipulateur de telle sorte que, lorsque le moteur et le tambour sont embrayés, le manipulateur étant dans un mode de fonctionnement passif, le moteur entraîne en rotation le tambour et pilote le manipulateur, et lorsque le moteur et le tambour sont débrayés, le manipulateur étant dans un mode fonctionnement actif, le moteur n’entraîne pas en rotation le tambour et ne pilote pas le manipulateur.The invention also provides a method for automated transfer of an elastomeric block between a first position and a second position, using a transfer device which comprises a gripper capable of gripping the block, a collaborative automated manipulator capable of moving and orient the gripper, and to pass from an active operating mode in which the manipulator, which comprises actuators, is controlled by said actuators, to a passive operating mode in which the manipulator is not controlled by said actuators, and an assistance device connected to the manipulator by a first end of a cable, the assistance device comprising a motor, a drum on which is wound at least one turn of the cable and which cooperates with the cable so that the scrolling of the cable causes the drum to rotate and that the rotation of the drum causes the cable to run, and an apt clutch e to pass from a first state in which the motor and the drum are engaged, to a second state in which the motor and the drum are disengaged, the assistance device cooperating with the manipulator so that, when the motor and the drum are engaged, the manipulator being in a passive operating mode, the motor rotates the drum and controls the manipulator, and when the motor and the drum are disengaged, the manipulator being in an active operating mode, the motor does not does not rotate the drum and does not control the manipulator.
[0022] De préférence, le procédé de transfert automatisé comprend :Preferably, the automated transfer method comprises:
- une étape de saisie du bloc par le préhenseur, le manipulateur étant dans un mode de fonctionnement actif,a step for gripping the block by the gripper, the manipulator being in an active operating mode,
- une étape dans laquelle le moteur et le tambour sont embrayés,- a stage in which the motor and the drum are engaged,
- une étape dans laquelle le moteur entraîne en rotation le tambour et pilote le manipulateur, le manipulateur étant dans un mode de fonctionnement passif,a step in which the motor rotates the drum and controls the manipulator, the manipulator being in a passive operating mode,
- une étape dans laquelle le moteur et le tambour sont débrayés,- a stage in which the motor and the drum are disengaged,
- une étape de déplacement et d’orientation du préhenseur par le manipulateur, le manipulateur étant dans un mode de fonctionnement actif.- a step of displacement and orientation of the gripper by the manipulator, the manipulator being in an active operating mode.
-6[0023] L’invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s’appuie sur les figures suivantes :-6 The invention will be better understood thanks to the following description, which is based on the following figures:
la figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de transfert de blocs élastomérique, la figure 2 est une vue en perspective de certains composants du dispositif de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe horizontale de certains composants du dispositif de la figure 1 à l’état débrayé.Figure 1 is a perspective view of an elastomeric block transfer device, Figure 2 is a perspective view of some components of the device of Figure 1, Figure 3 is a horizontal sectional view of some components of the device of Figure 1 in the disengaged state.
[0024] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent la même référence. Leur description n’est donc pas systématiquement reprise.In the various figures, identical or similar elements have the same reference. Their description is therefore not systematically repeated.
[0025] La figure 1 illustre un dispositif de transfert automatisé d’un bloc 10 élastomérique. Un bloc 10 peut être une balle de caoutchouc cru moulée dans une forme parallélépipédique pour faciliter son stockage, et rentrant dans la composition d’un produit élastomérique tel un pneumatique. Plus particulièrement, le bloc est une pile de chutes obtenues à partir de profilés élastomériques, et a une forme sensiblement parallélépipédique. La masse du bloc est généralement inférieure à 20 kg et de préférence, comprise entre 5 et 7 kg.Figure 1 illustrates an automated transfer device of an elastomeric block 10. A block 10 can be a ball of raw rubber molded in a parallelepiped shape to facilitate its storage, and used in the composition of an elastomeric product such as a tire. More particularly, the block is a pile of scraps obtained from elastomeric profiles, and has a substantially parallelepiped shape. The mass of the block is generally less than 20 kg and preferably between 5 and 7 kg.
[0026] Le dispositif de transfert déplace le bloc d’une première position 11 à une deuxième position (non représenté). Le poste de travail formant la première position 11 comprend une palette 12 sur laquelle sont disposés plusieurs blocs. Les blocs sont suffisamment espacés sur la palette pour qu’ils ne rentrent pas en contact les uns avec les autres lors de leur manipulation ou, par écoulement visqueux des blocs. A titre d’exemple, la première position 11 peut également être un tapis de convoyage.The transfer device moves the block from a first position 11 to a second position (not shown). The work station forming the first position 11 comprises a pallet 12 on which are arranged several blocks. The blocks are sufficiently spaced on the pallet so that they do not come into contact with each other during their handling or, by viscous flow of the blocks. For example, the first position 11 can also be a conveyor belt.
[0027] Le dispositif de transfert comprend un manipulateur 20 automatisé collaboratif apte à déplacer et orienter un préhenseur 21. Le manipulateur 20 est conçu pour effectuer des tâches en collaboration avec un opérateur et est apte à s’immobiliser lorsqu’il est soumis à un effort imprévu lors de ses déplacements, par exemple lors d’une collision avec l’opérateur.The transfer device comprises a collaborative automated manipulator 20 able to move and orient a gripper 21. The manipulator 20 is designed to perform tasks in collaboration with an operator and is able to come to a standstill when it is subjected to a unforeseen effort during its movements, for example during a collision with the operator.
[0028] A titre d’exemple, le manipulateur 20 présente une aptitude à la manipulation de charges jusqu’à 10 kilogrammes à des vitesses jusqu’à 1 m. s'1. Les énergies deFor example, the manipulator 20 has an ability to handle loads of up to 10 kilograms at speeds up to 1 m. s' 1 . The energies of
-7collision admises entre le manipulateur 20 et l’opérateur varient de l’ordre de 0,2 J à 2,5 J. Les collisions sont détectées par des capteurs du manipulateur 20 qui s’immobilise le cas échéant.-7 collisions admitted between the manipulator 20 and the operator vary from 0.2 J to 2.5 J. Collisions are detected by sensors of the manipulator 20 which comes to a standstill if necessary.
[0029] Le manipulateur 20 est du type bras manipulateur anthropomorphe à six axes, et comporte une série de segments de longueur variable, ainsi que des articulations aux extrémités du manipulateur et entre chaque segment. A titre d’exemple, une articulation comporte un axe, deux pivots et un actionneur, de préférence un moteur électrique. Le manipulateur 20 est piloté par l’ensemble des actionneurs logés dans les articulations. Une première extrémité du manipulateur est montée mobile à pivotement d’axe vertical par rapport à un support 24 fixe qui a la forme d’un fut. Le préhenseur 21 est montée mobile à pivotement avec une seconde extrémité du manipulateur 20, appelée embase 26, selon un axe 25 longitudinal de l’embase 26.The manipulator 20 is of the anthropomorphic manipulator arm type with six axes, and comprises a series of segments of variable length, as well as joints at the ends of the manipulator and between each segment. For example, a hinge has an axis, two pivots and an actuator, preferably an electric motor. The manipulator 20 is controlled by all of the actuators housed in the joints. A first end of the manipulator is mounted so that it can pivot vertically with respect to a fixed support 24 which has the shape of a barrel. The gripper 21 is pivotally movable with a second end of the manipulator 20, called base 26, along a longitudinal axis 25 of base 26.
[0030] Le manipulateur 20 collaboratif comprend notamment deux modes de fonctionnement. Un premier mode de fonctionnement, dit « actif », est le mode de fonctionnement normal durant lequel le manipulateur est piloté par l’ensemble des actionneurs logés dans les articulations. Un deuxième mode de fonctionnement dit « passif » est le mode de fonctionnement dans lequel le manipulateur n’est pas piloté par les actionneurs logés dans les articulations, mais par un opérateur ou un dispositif 30 d’assistance extérieur apte à exercer une contrainte sur le manipulateur.The collaborative manipulator 20 includes in particular two operating modes. A first operating mode, called "active", is the normal operating mode during which the manipulator is controlled by all of the actuators housed in the joints. A second operating mode known as “passive” is the operating mode in which the manipulator is not controlled by the actuators housed in the joints, but by an operator or an external assistance device capable of exerting stress on the manipulator.
[0031] On entend par « piloté », l’aptitude du manipulateur 20 à être mis en mouvement. Autrement dit, lorsque le manipulateur 20 en mode passif n’est soumis à aucune contrainte extérieure, le manipulateur se maintient dans la dernière position atteinte sous l’effet de l’ensemble des actionneurs logés dans les articulations, de l’opérateur ou du dispositif 30 d’assistance.The term "piloted" means the ability of the manipulator 20 to be set in motion. In other words, when the manipulator 20 in passive mode is not subjected to any external constraint, the manipulator remains in the last position reached under the effect of all the actuators housed in the joints, the operator or the device 30 assistance.
[0032] La figure 2 illustre le préhenseur 21 qui comprend deux mèches 22 mobiles en rotation perpendiculairement à l’embase 26 sous l’effet de moteurs 24 électriques. Les mèches 22 ont une forme d’hélice et pénètrent dans la face supérieure du bloc 10 lorsqu’elles sont mises en rotation et approchées du bloc. Ainsi, les mèches sont solidarisées avec le bloc et l’extraction du bloc 10 de la palette 12 est obtenue par traction directe sur l’embase 23. A titre d’exemple, la fonction de préhension peut également être réalisée par une pince ou une paire de griffes.Figure 2 illustrates the gripper 21 which comprises two wicks 22 movable in rotation perpendicular to the base 26 under the effect of electric motors 24. The wicks 22 have a helical shape and penetrate the upper face of the block 10 when they are rotated and approached the block. Thus, the wicks are secured to the block and the extraction of the block 10 from the pallet 12 is obtained by direct pulling on the base 23. For example, the gripping function can also be carried out by pliers or a pair of claws.
- 8 [0033] Le dispositif 30 d’assistance comprend notamment un portique 31 (figure 1) qui est fixe par rapport au sol et qui constitue une structure rigide, et qui supporte un moteur 32. Le portique 31 est situé au-dessus du poste de travail formant la première position 11. Le portique 31 comporte une poutre 33 horizontale, deux montants 34 verticaux supportant la poutre 33, un troisième montant 35 vertical, et une demi-poutre 36 supportée à une première extrémité par le montant 35 et fixée à une seconde extrémité à la poutre 33 perpendiculairement à celle-ci. Le troisième montant 35 et la demi-poutre 33 permettent d’apporter de la stabilité au portique.- 8 The assistance device 30 includes in particular a gantry 31 (Figure 1) which is fixed relative to the ground and which constitutes a rigid structure, and which supports a motor 32. The gantry 31 is located above the work station forming the first position 11. The gantry 31 comprises a horizontal beam 33, two vertical uprights 34 supporting the beam 33, a third vertical upright 35, and a half-beam 36 supported at one end by the upright 35 and fixed at a second end to the beam 33 perpendicular thereto. The third upright 35 and the half-beam 33 provide stability to the gantry.
[0034] La figure 3 illustre plus particulièrement le moteur 32, fixé à une plaque 37 solidaire de la poutre 33 horizontale. Le moteur 32 comprend un arbre 38 moteur qui s’étend le long d’un axe 39 longitudinal et qui est apte à transmettre la puissance du moteur 32. A titre d’exemple, le moteur 32 est un moteur électrique à axe principal parallèle à la direction longitudinale de la poutre 33 horizontale et qui comporte un renvoi d’angle, de telle sorte que l’axe 38 moteur et l’axe principal sont perpendiculaires.Figure 3 illustrates more particularly the motor 32, fixed to a plate 37 secured to the horizontal beam 33. The motor 32 comprises a motor shaft 38 which extends along a longitudinal axis 39 and which is capable of transmitting the power of the motor 32. By way of example, the motor 32 is an electric motor with a main axis parallel to the longitudinal direction of the horizontal beam 33 and which includes an angle gear, so that the motor axis 38 and the main axis are perpendicular.
[0035] Le dispositif 30 d’assistance est relié au manipulateur 20 par une première extrémité d’un câble 40. A titre d’exemple, la première extrémité 41 du câble 40 est fixée au manipulateur 20 par l’intermédiaire d’une élingue logée dans un étranglement le long du manipulateur 20 à proximité de l’embase 26. On peut également fixer la première extrémité 41 du câble 40 au manipulateur 20 par l’intermédiaire d’un étrier 42 (figure 2) encadrant l’embase 26 et mobile en rotation selon un axe perpendiculaire à l’embase 26. L’étrier 42 est rigide.The assistance device 30 is connected to the manipulator 20 by a first end of a cable 40. For example, the first end 41 of the cable 40 is fixed to the manipulator 20 by means of a sling housed in a throttle along the manipulator 20 near the base 26. It is also possible to fix the first end 41 of the cable 40 to the manipulator 20 by means of a bracket 42 (FIG. 2) framing the base 26 and movable in rotation about an axis perpendicular to the base 26. The stirrup 42 is rigid.
[0036] Le dispositif 30 d’assistance comprend également un tambour 43 (figure 3) qui a une forme de cylindre comportant un axe de révolution coaxial à l’axe 39 longitudinal, et un embrayage 44. Le tambour 43 est monté fixe sur un arbre 45 et qui s’étend le long de l’axe 39 longitudinal. Le tambour 43, sur lequel est enroulé au moins une spire du câble 40, coopère avec le câble 40 de telle sorte que le défilement du câble 40 entraîne la rotation du tambour 43, et que la rotation du tambour 43 entraîne le défilement du câble 40. L’embrayage 44 est apte à passer d’un premier état dans lequel le moteur 32 et le tambour 43 sont embrayés, à un deuxième état dans lequel le moteur 32 et le tambour 43 sont débrayés.The assistance device 30 also includes a drum 43 (Figure 3) which has a cylinder shape having an axis of revolution coaxial with the longitudinal axis 39, and a clutch 44. The drum 43 is mounted fixed on a shaft 45 and which extends along the longitudinal axis 39. The drum 43, on which is wound at least one turn of the cable 40, cooperates with the cable 40 so that the running of the cable 40 causes the rotation of the drum 43, and that the rotation of the drum 43 causes the running of the cable 40 The clutch 44 is capable of passing from a first state in which the motor 32 and the drum 43 are engaged, to a second state in which the motor 32 and the drum 43 are disengaged.
-9[0037] L’embrayage 44 comporte un volant 47 moteur mobile à coulissement sur l’arbre 38 moteur selon l’axe 39 longitudinal, et un disque 46 d’embrayage solidaire de l’arbre 45 du tambour, ledit volant 47 étant apte à venir en contact contre le disque 46 sous l’effet d’un actionneur 48. A titre d’exemple, l’embrayage 44 est un embrayage électromagnétique dans lequel l’actionneur 48 est un solénoïde coopérant avec le volant 47 moteur. Le disque 46 d’embrayage et le volant 47 moteur comportent une surface de frottement en vis-à-vis. Lorsque lesdites surfaces de frottement sont mises en contact, le moteur 32 et le tambour 43 sont embrayés.The clutch 44 includes a flywheel 47 which can slide on the motor shaft 38 along the longitudinal axis 39, and a clutch disc 46 secured to the shaft 45 of the drum, said flywheel 47 being able to come into contact against the disc 46 under the effect of an actuator 48. For example, the clutch 44 is an electromagnetic clutch in which the actuator 48 is a solenoid cooperating with the flywheel 47 engine. The clutch disc 46 and the flywheel 47 have a facing friction surface. When said friction surfaces are brought into contact, the motor 32 and the drum 43 are engaged.
[0038] Selon l’invention, lorsque le moteur 32 et le tambour 43 sont embrayés, le manipulateur 20 étant dans un mode de fonctionnement passif, le moteur 32 entraîne en rotation le tambour et pilote le manipulateur 20, et lorsque le moteur 32 et le tambour 43 sont débrayés, le manipulateur 20 étant dans un mode fonctionnement actif, le moteur 32 n’entraîne pas en rotation le tambour 43 et ne pilote pas le manipulateur 20.According to the invention, when the motor 32 and the drum 43 are engaged, the manipulator 20 being in a passive operating mode, the motor 32 rotates the drum and drives the manipulator 20, and when the motor 32 and the drum 43 are disengaged, the manipulator 20 being in an active operating mode, the motor 32 does not rotate the drum 43 and does not control the manipulator 20.
[0039] Le moteur 32 et l’embrayage 44 sont commandés par un contrôleur (non représenté) qui coopère avec le contrôleur du manipulateur 20.The engine 32 and the clutch 44 are controlled by a controller (not shown) which cooperates with the controller of the manipulator 20.
[0040] Selon une première variante du dispositif 30 d’assistance, le dispositif 30 d’assistance comprend un contrepoids 50 auquel une seconde extrémité du câble 40 est reliée. Selon une seconde variante de réalisation du dispositif 30 d’assistance, le dispositif 30 d’assistance comprend un palan 51 auquel une seconde extrémité 49 du câble 40 est reliée, et un contrepoids 50 relié au palan 51. Le palan 51 est apte à diviser par deux et jusqu’à six la distance parcourue par le contrepoids par rapport à la distance parcourue par la seconde extrémité du câble. Le contrepoids 50 coulisse verticalement dans un fut (non représenté). A titre d’exemple le contrepoids a une masse de 10 kg.According to a first variant of the assistance device 30, the assistance device 30 comprises a counterweight 50 to which a second end of the cable 40 is connected. According to a second alternative embodiment of the assistance device 30, the assistance device 30 comprises a hoist 51 to which a second end 49 of the cable 40 is connected, and a counterweight 50 connected to the hoist 51. The hoist 51 is capable of dividing by two and up to six the distance traveled by the counterweight compared to the distance traveled by the second end of the cable. The counterweight 50 slides vertically in a barrel (not shown). For example, the counterweight has a mass of 10 kg.
[0041] Le dispositif 30 d’assistance comprend une poulie 52 de renvoi solidaire de la poutre 33 et située à la verticale du centre de la première position 11, la poulie 52 constituant le dernier organe du dispositif 30 d’assistance en contact avec le câble 40 avant que le câble soit relié au manipulateur 20. Dans une variante de réalisation, la poulie 52 de renvoi est mobile en translation selon la direction longitudinale de la poutre.The assistance device 30 comprises a pulley 52 of return integral with the beam 33 and located vertically from the center of the first position 11, the pulley 52 constituting the last member of the assistance device 30 in contact with the cable 40 before the cable is connected to the manipulator 20. In an alternative embodiment, the return pulley 52 is movable in translation in the longitudinal direction of the beam.
[0042] On va décrire dans ce qui suit un procédé de transfert automatisé d’un bloc élastomérique.We will describe in the following an automated transfer process of an elastomeric block.
- 10 [0043] Une pluralité de blocs 10 élastomériques est disposée sur une palette 12. La palette 12 est située dans une première position du dispositif de transfert.- A plurality of elastomeric blocks 10 is disposed on a pallet 12. The pallet 12 is located in a first position of the transfer device.
[0044] Une caméra orientée vers la palette 12 communique des images à un contrôleur du type à microprocesseur. A partir des images, le contrôleur produit une modélisation en trois dimensions des blocs 10 et de la palette 12, sélectionne un bloc 10 sur la palette 12, calcule les coordonnées des points de pénétration des mèches 22 dans le bloc 10 et l’orientation selon laquelle les mèches 22 doivent pénétrer dans le bloc 10.A camera oriented towards the pallet 12 communicates images to a controller of the microprocessor type. From the images, the controller produces a three-dimensional modeling of the blocks 10 and of the pallet 12, selects a block 10 on the pallet 12, calculates the coordinates of the points of penetration of the locks 22 in the block 10 and the orientation according to which the wicks 22 must enter the block 10.
[0045] Plus précisément, le contrôleur détermine le centre de gravité du bloc 10, la direction longitudinale du bloc 10 et l’orientation de la surface supérieure du bloc 10 par rapport au plan horizontal. Lesdites coordonnées et directions sont communiquées à un manipulateur 20. Le manipulateur 20 étant dans un mode de fonctionnement actif, il déplace le préhenseur 21 à la verticale du centre de gravité du bloc 10, oriente les deux mèches 22 selon la direction longitudinale du bloc 10 et oriente le préhenseur 21. Les mèches 22 sont entraînées en rotation et rapprochées du bloc 10 de telle sorte que les mèches 22 pénètrent perpendiculairement dans le bloc 10.More specifically, the controller determines the center of gravity of the block 10, the longitudinal direction of the block 10 and the orientation of the upper surface of the block 10 relative to the horizontal plane. Said coordinates and directions are communicated to a manipulator 20. The manipulator 20 being in an active operating mode, it moves the gripper 21 vertically from the center of gravity of the block 10, orients the two wicks 22 in the longitudinal direction of the block 10 and orients the gripper 21. The wicks 22 are rotated and brought closer to the block 10 so that the wicks 22 penetrate perpendicularly into the block 10.
[0046] Le moteur 32 est mis en rotation, puis le moteur 32 et le tambour 43 sont embrayés.The motor 32 is rotated, then the motor 32 and the drum 43 are engaged.
[0047] Le contrôleur passe le manipulateur dans un mode de fonctionnement passif.The controller switches the manipulator into a passive operating mode.
[0048] Le moteur 32 entraîne en rotation le tambour et pilote le manipulateur 20, le manipulateur 20 étant dans un mode de fonctionnement passif. Le bloc 10 est extrait de la palette 12 par le préhenseur 21.The motor 32 rotates the drum and drives the manipulator 20, the manipulator 20 being in a passive operating mode. The block 10 is extracted from the pallet 12 by the gripper 21.
[0049] Le moteur 32 et le tambour 43 sont débrayés puis le moteur 32 est stoppé.The motor 32 and the drum 43 are disengaged and the motor 32 is stopped.
[0050] Le contrôleur passe le manipulateur dans un mode de fonctionnement actif.The controller switches the manipulator into an active operating mode.
[0051] Le manipulateur 20 étant dans un mode de fonctionnement actif, le manipulateur 20 déplace et oriente le préhenseur 21 solidaire du bloc 10, jusqu’à la verticale d’une deuxième position du dispositif de transfert. Les mèches 22 sont entraînées en rotation en sens inverse de telle sorte que le préhenseur 21 lâche le bloc 10.The manipulator 20 being in an active operating mode, the manipulator 20 moves and orients the gripper 21 integral with the block 10, up to the vertical of a second position of the transfer device. The wicks 22 are rotated in opposite directions so that the gripper 21 releases the block 10.
[0052] D’autres variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être envisagés sans sortir du cadre de ses revendications.Other variants and embodiments of the invention can be envisaged without departing from the scope of its claims.
- 11 [0053] Par exemple, le dispositif d’assistance peut fonctionner sans contrepoids. La fonction de mise en tension du câble est réalisée par le tambour 43 qui comprend des moyens élastiques de telle sorte que, lorsque la traction dans le câble est inférieure à une certaine valeur, le tambour enroule ou applique un effort en traction sur le câble 40.- 11 For example, the assistance device can operate without a counterweight. The cable tensioning function is carried out by the drum 43 which includes elastic means so that, when the traction in the cable is less than a certain value, the drum winds up or applies a tensile force on the cable 40 .
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