FR3100005A1

FR3100005A1 - Préhenseur adapté pour transporter des objets étendus

Info

Publication number: FR3100005A1
Application number: FR1909307A
Authority: FR
Inventors: Frédéric GELIN; Daniel Fouillen; Pascal Ligot; Yannick Arnaud; Pascal Denoel
Original assignee: Soc Sapelem; PSA Automobiles SA; Sapelem SAS
Current assignee: SOCIETE SAPELEM, FR; Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2039-08-20
Also published as: FR3100005B1

Abstract

PRÉHENSEUR ADAPTÉ POUR TRANSPORTER DES OBJETS ÉTENDUS Préhenseur (1) pour objet étendu, comprenant :un organe d’articulation (13) avec une membrane (17) formant une enceinte déformable contenant un matériau granuleux apte à être compacté ; deux bras (3) comprenant, chacun, une extrémité proximale (7) attachée à l’organe d’articulation (13) et une extrémité distale (9) apte à supporter un moyen de préhension (11) de l’objet étendu ; l’organe d’articulation (13) comprenant une enveloppe rigide (15) logeant la membrane (17) et apte, par pressurisation de ladite enveloppe rigide (15), à comprimer ladite membrane (17) et compacter le matériau granuleux, les extrémités proximales (7) des deux bras (3) traversant l’enveloppe rigide (15) et s’étendant dans l’enceinte déformable, en contact avec le matériau granuleux. (Figure pour l’abrégé : figure 1)

Description

PRÉHENSEUR ADAPTÉ POUR TRANSPORTER DES OBJETS ÉTENDUS

L’invention a trait au domaine de la préhension d’objets en vue de leur manutention, et, plus particulièrement, à la préhension d’objets dans le domaine de l’industrie automobile.

La fabrication d’un véhicule automobile nécessite plusieurs chaînes de montage pour la production et le montage des différentes pièces du véhicule. Ainsi, il est souvent nécessaire de déplacer ces pièces, ou de déplacer les outils indispensables à la fabrication des pièces du véhicule. À cette fin, de nombreux préhenseurs, de tailles et de formes différentes, et pouvant exercer des fonctions variées, sont utilisés.

Le document de brevet publié FR 3 051 701 A1 divulgue un préhenseur d’objets comprenant une membrane et une ventouse. La membrane forme une enceinte fermée et déformable dans laquelle se trouve un matériau granuleux. L’injection ou l’aspiration d’air dans cette enceinte permet à la ventouse d’être positionnée de manière adéquate pour soulever un objet, quel que soit le positionnement d’origine de la pièce. Mais ce type de préhenseur peut difficilement soulever des pièces de grande taille, ou des pièces lourdes.

Le document de brevet publié FR 3 066 422 A1 divulgue un préhenseur d’objets comprenant un support, à partir duquel s’étendent plusieurs bras de préhension. Chaque bras comprend plusieurs branches articulées entre elles par un organe d’articulation, et, à une extrémité distale, un moyen de préhension. L’organe d’articulation comprend une membrane formant une enceinte creuse avec un matériau granuleux, enceinte dans laquelle il peut être injecté ou aspiré de l’air. Une fois les bras dans une position voulue, l’aspiration de l’air de la membrane permet de rigidifier les organes d’articulation, permettant alors de soulever l’objet. Mais ces organes d’articulation restent fragiles, notamment du fait des efforts exercés sur la membrane lors de la préhension.

L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif d’améliorer la tenue mécanique de l’organe d’articulation du préhenseur.

L’invention a pour objet un préhenseur pour objet étendu, comprenant : un organe d’articulation avec une membrane formant une enceinte déformable contenant un matériau granuleux apte à être compacté ; deux bras comprenant, chacun, une extrémité proximale attachée à l’organe d’articulation et une extrémité distale apte à supporter un moyen de préhension de l’objet étendu ; remarquable en ce que l’organe d’articulation comprend une enveloppe rigide logeant la membrane et apte, par pressurisation de ladite enveloppe rigide, à comprimer ladite membrane et compacter le matériau granuleux, les extrémités proximales des deux bras traversant l’enveloppe rigide et s’étendant dans l’enceinte déformable, en contact avec le matériau granuleux.

Selon un mode avantageux de l’invention, les extrémités proximales des deux bras traversent l’enveloppe rigide à deux faces opposées de ladite enveloppe rigide, respectivement.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’enveloppe rigide comprend une interface de fixation à un manipulateur, tel qu’un bras robotisé, située entre les faces opposées traversées, respectivement, par les extrémités proximales des deux bras.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’enveloppe rigide comprend : deux flasques parallèles et alignés formant les deux faces opposées de ladite enveloppe rigide ; une paroi à contour fermé s’étendant entre les deux flasques parallèles et alignés, logeant la membrane ; un pontet fixé aux deux flasques parallèles et alignés, formant l’interface de fixation à un manipulateur.

Selon un mode avantageux de l’invention, chacune des extrémités proximales des deux bras comprend une portion terminale annulaire en contact avec le matériau granuleux et formant une surépaisseur par rapport à une portion directement adjacente dudit bras.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins une des deux portions terminales annulaire présente un profil périphérique irrégulier de manière à assurer un arrêt en rotation du bras correspondant lorsque le matériau granuleux est compacté.

Selon un mode avantageux de l’invention, la ou chacune des portions terminales annulaires avec un profil périphérique irrégulier présente une surface périphérique extérieure avec des encoches radiales.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins un des deux bras comprend un tube traversant l’enveloppe rigide, et un axe s’étendant de manière rotative dans le tube, de part et d’autre dudit tube, de manière à former l’extrémité distale dudit bras, apte à supporter un moyen de préhension de l’objet étendu.

Selon un mode avantageux de l’invention, la portion terminale annulaire du ou de chacun des deux bras comprenant un tube et un axe traversant ledit tube est formée sur ledit axe.

Selon un mode avantageux de l’invention, l’enveloppe rigide forme avec chacun des deux bras traversant ladite enveloppe rigide une liaison à rotule ou à pivot, étanche au matériau granuleux.

Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent d’améliorer la tenue mécanique de l’organe d’articulation. L’insertion des extrémités proximales de chaque bras dans l’organe d’articulation permet d’améliorer le maintien des bras, donc des moyens de préhension, en place une fois le matériau granuleux compacté. La tenue mécanique de l’organe de préhension est améliorée par la présence de l’enveloppe solide entourant ledit organe, et permettant une pressurisation à une pression supérieure à la pression atmosphérique. De plus, la tenue mécanique de l’organe est améliorée grâce à la présence d’encoches radiales dans la portion terminale annulaire de chaque extrémité proximale des bras. Ce préhenseur peut ainsi transporter des pièces étendues, et peut également conserver des positions angulaires et/ou en rotation réalisées par les bras après la mise sous pression de l’organe. L’adaptation du préhenseur sur la chaîne de montage est facile à réaliser, car il peut facilement s’intégrer sur les chaînes de montage connues sans nécessiter de changements importants.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins.

est une vue du préhenseur selon l’invention ;

représente une vue en coupe d’un organe d’articulation du préhenseur de la figure 1.

Description détaillée

La figure 1 montre une vue en perspective d’un préhenseur selon l’invention. Le préhenseur 1 est généralement conçu pour être monté sur un manipulateur, de manière à pouvoir être utilisé en vue de déplacer un objet, généralement étendu. Avantageusement, le manipulateur est un bras robotisé.

Ainsi, à la figure 1, le préhenseur 1 comprend deux bras 3. Chaque bras 3 comprend un tube 5, avec une extrémité proximale 7 et une extrémité distale 9. Le tube 5 loge un axe 5A qui s’étend de manière rotative dans le tube 5. Au niveau de l’extrémité distale 9, l’axe 5A est fixé à un support 5B supportant un ou des moyens de préhension 11, en l’occurrence des ventouses. Les moyens de préhension 11 pourront alors supporter un objet étendu. Avantageusement, le support 5B s’étend transversalement de part et d’autre de l’axe 5A et du tube 5 et supporte deux des moyens de préhension 11. Le préhenseur 1 comprend, en outre, un organe d’articulation 13 dans lequel s’étendent les extrémités proximales 7 de chaque bras 3. Les bras 3 permettent une rotation des moyens de préhension 11, cette rotation permettant aux moyens de préhension 11 d’épouser une forme complexe de l’objet à soulever, avec un degré de variation dans la forme de l’objet.

L’organe d’articulation 13 comprend une enveloppe rigide 15 logeant une membrane 17. Préférentiellement, l’enveloppe rigide 15 comprend deux flasques 15A parallèles et alignés, formant deux faces opposées de l’enveloppe rigide 15. Chaque flasque 15A est traversé par l’extrémité proximale 7 d’un bras 3. L’enveloppe rigide 15 comprend, en outre, une paroi à contour fermé 15B qui s’étend entre les deux flasques 15A, et un pontet 15C. Le pontet 15C est fixé aux deux flasques 15A, et forme une interface de fixation 15C avec le manipulateur (non visible sur ces figures). L’enveloppe rigide 15, avec chacun des deux bras 3, forme une liaison à rotule 15D ou à pivot. L’organe d’articulation 13 sera plus amplement décrit à la figure 2.

La figure 2 montre une vue en coupe de l’organe d’articulation pour un préhenseur tel que représenté à la figure 1. Sur cette vue, l’organe d’articulation 13 comprend la membrane 17 entourée par l’enveloppe rigide 15. La membrane 17 forme une enceinte déformable 17A dans laquelle se trouve un matériau granuleux (non représenté sur cette figure). Ce matériau granuleux peut être compacté, par expulsion de l’air contenu dans l’enceinte 17A, en vue de permettre la tenue mécanique de l’organe d’articulation 13.

Chaque extrémité proximale 7 des bras 3 comprend une portion terminale annulaire 7A, en contact avec le matériau granuleux. Cette portion terminale annulaire 7A forme une surépaisseur 7A par rapport à une portion adjacente 7B du bras 3. Avantageusement, les portions terminales annulaires 7A présentent un profil périphérique irrégulier, formé par une surface périphérique extérieure 7A.1 comprenant des encoches radiales 7A.2. De plus, la portion terminale annulaire 7A de chaque bras 3 est formée sur l’axe 5A rotatif dudit bras 3.

Avantageusement, les bras 3 traversent les flasques 15A de l’enveloppe rigide 15 via des orifices qui forment les liaisons à rotule 15D. À cet effet, une bague intérieure 15D.1 de la liaison à rotule 15D est montée autour du bras 3 et une bague extérieure 15D.2 de ladite liaison 15D est montée sur le flasque 15A correspondant. Ces liaisons à rotule 15D empêchent un déplacement axial des bras 3 tout en permettant leur pivotement, et forment une barrière étanche au matériau granuleux dans l’enceinte 17A. La membrane 17 est adhérée, par exemple par vulcanisation, à une face interne 15D.3 de l’enveloppe rigide 15, en l’occurrence aux bagues extérieures 15D.2 des liaisons à rotules 15D, de manière étanche au matériau granuleux. Avantageusement, la présence supplémentaire d’une membrane (non représentée sur ces figures), positionnée à l’intérieur de l’enveloppe rigide 15 contre la bague extérieure 15D.2 de la liaison à rotule 15D, permet, de manière plus efficace, d’éviter l’introduction de matériau granuleux entre les bagues (15D.1, 15D.2). La présence de la liaison à rotule 15D, et, plus particulièrement, la présence des bagues extérieure 15D.2 et intérieure 15D.1, permet de limiter le débattement des bras 3 du préhenseur 1. Ce débattement est d’autant plus limité du fait que la bague extérieure 15D.2 fait saillie de la surface de la flasque 15A correspondante. Avantageusement, le débattement permis par la bague extérieure 15D.2 est compris dans un angle de moins de 45°, plus avantageusement dans un angle inférieur à 30°. Avantageusement, la bague extérieure 15D.2 forme un cône adjacent à la bague intérieure 15D.1 de la liaison à rotule 15D.

En alternative aux liaisons à rotule 15D susmentionnées, il est possible de prévoir des liaisons pivotantes suivant un axe fixe par rapport à l’enveloppe rigide 15. Chacun des bras 3 est alors libre de pivoter dans un plan perpendiculaire à l’axe de pivotement.

Ainsi, la pressurisation de l’enveloppe rigide 15 permet de comprimer la membrane 17 et de compacter le matériau granuleux. Le matériau granuleux va alors enserrer les extrémités proximales 7 des bras 3 du préhenseur 1, et permettre un arrêt en rotation des bras 3 dans la position souhaitée par l’opérateur. Cet arrêt est particulièrement intéressant en ce que le compactage du matériau granuleux n’est pas limité à la pression atmosphérique comme dans les configurations classiques où un vide est réalisé dans l’enceinte. En effet, une pression de plusieurs bars, notamment couramment disponible dans un réseau de distribution d’air comprimé travaillant à des pressions pouvant aller de 6 à 10 bars, peut être appliquée dans l’enveloppe rigide 15, autour de la membrane 17. Cette pression est alors, en majeure partie, directement appliquée au matériau granuleux dans l’enceinte 17A, assurant un compactage plus important et donc plus résistant.

Claims

Préhenseur (1) pour objet étendu, comprenant :
- un organe d’articulation (13) avec une membrane (17) formant une enceinte déformable (17A) contenant un matériau granuleux apte à être compacté ;
- deux bras (3) comprenant, chacun, une extrémité proximale (7) attachée à l’organe d’articulation (13) et une extrémité distale (9) apte à supporter un moyen de préhension (11) de l’objet étendu ;
caractérisé en ce que
l’organe d’articulation (13) comprend une enveloppe rigide (15) logeant la membrane (17) et apte, par pressurisation de ladite enveloppe rigide (15), à comprimer ladite membrane (17) et compacter le matériau granuleux, les extrémités proximales (7) des deux bras (3) traversant l’enveloppe rigide (15) et s’étendant dans l’enceinte déformable (17A), en contact avec le matériau granuleux.
Préhenseur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités proximales (7) des deux bras (3) traversent l’enveloppe rigide (15) à deux faces opposées de ladite enveloppe rigide (15), respectivement.
Préhenseur (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’enveloppe rigide (15) comprend une interface de fixation (15C) à un manipulateur, tel qu’un bras robotisé, située entre les faces opposées traversées, respectivement, par les extrémités proximales (7) des deux bras (3).
Préhenseur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’enveloppe rigide (15) comprend :
- deux flasques (15A) parallèles et alignés formant les deux faces opposées de ladite enveloppe rigide (15) ;
- une paroi (15B) à contour fermé s’étendant entre les deux flasques (15A) parallèles et alignés, logeant la membrane (17) ;
- un pontet (15C) fixé aux deux flasques (15A) parallèles et alignés, formant l’interface de fixation (15C) à un manipulateur.
Préhenseur (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune des extrémités proximales (7) des deux bras (3) comprend une portion terminale annulaire (7A) en contact avec le matériau granuleux et formant une surépaisseur par rapport à une portion (7B) directement adjacente dudit bras (3).
Préhenseur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’au moins une des deux portions terminales annulaire (7A) présente un profil périphérique irrégulier de manière à assurer un arrêt en rotation du bras (3) correspondant lorsque le matériau granuleux est compacté.
Préhenseur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la ou chacune des portions terminales annulaires (7A) avec un profil périphérique irrégulier présente une surface périphérique extérieure (7A.1) avec des encoches radiales (7A.2).
Préhenseur (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’au moins un des deux bras (3) comprend un tube (5) traversant l’enveloppe rigide (15), et un axe (5A) s’étendant de manière rotative dans le tube (5), de part et d’autre dudit tube (5), de manière à former l’extrémité distale (9) dudit bras (3), apte à supporter un moyen de préhension (11) de l’objet étendu.
Préhenseur (1) selon l’une des revendications 5 à 7, et selon la revendication 8, caractérisé en ce que la portion terminale annulaire (7A) du ou de chacun des deux bras (3) comprenant un tube (5) et un axe (5A) traversant ledit tube (5) est formée sur ledit axe (5A).
Préhenseur (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l’enveloppe rigide (15) forme avec chacun des deux bras (3) traversant ladite enveloppe rigide (15) une liaison à rotule (15D) ou à pivot, étanche au matériau granuleux.