FR2936502A1

FR2936502A1 - Prehenseur pour saisir un objet.

Info

Publication number: FR2936502A1
Application number: FR0858722A
Authority: FR
Inventors: Gilles Nignon
Original assignee: Arbor SA
Current assignee: Arbor SA
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: FR2936502B1; FR2936601A1; FR2936435A1; US8688264B2; US20110166696A1; BRPI0913537A2; FR2936435B1; FR2936601B1; WO2010037942A1; EP2331918A1

Abstract

Pour saisir un objet sur un plan de préhension, le préhenseur comprend : - un premier doigt intérieur (58) ; - un deuxième doigt intérieur (66) comprenant une première branche (57) qui longe le premier doigt intérieur (58) et une deuxième branche (59) recourbée au-delà d'une extrémité du premier doigt intérieur parallèlement au plan de préhension de façon à bloquer l'objet lorsqu'il est animé d'un mouvement relatif entre les deux doigts intérieurs en direction de la deuxième branche (59) ; - un mécanisme (65) agencé pour approcher le premier doigt intérieur (58) et la première branche (57) du deuxième doigt intérieur (66) de façon à positionner l'objet le long de ladite première branche (57) et bloqué par ladite deuxième branche (59) ; - des moyens de saisie de l'objet ainsi positionné.

Description

" Préhenseur pour saisir un objet ".

L'invention concerne un préhenseur pour saisir individuellement des objets.

Plus particulièrement, l'invention concerne un préhenseur pour remplir des contenants de manière ordonnée en saisissant des objets répartis aléatoirement sur un plan de préhension. De tels préhenseurs sont utiles sur les chaînes de conditionnement, notamment de conditionnement de produits alimentaires. Des objets tels que des filets de poissons ou de volailles ont des tailles qui varient d'un individu à l'autre autour d'une moyenne propre à l'espèce, parfois à la saison de capture et en fonction du traitement (cuisson, découpe ou autre) infligé à ces objets avant leur conditionnement. Les contenants sont généralement dimensionnés pour contenir un nombre limité d'objets et il convient en conséquence de ranger avec précision les objets dans les contenants. Or le traitement qui précède le conditionnement, peut conduire à une répartition sensiblement aléatoire des objets tant en position qu'en orientation. Les préhenseurs connus ne répondent pas ou ne répondent pas de manière satisfaisante aux contraintes 25 qui viennent d'être invoquées. Le document WO2007/093774 décrit par exemple un préhenseur agencé pour dérouler une courroie sous l'objet à saisir. L'objet doit être surélevé au dessus du plan de préhension pour faciliter le passage de la courroie sous 30 l'objet à saisir. Ce préhenseur de l'état antérieur de la technique ne permet pas de référencer avec précision la position de l'objet lorsque l'objet n'est pas préalablement pré positionné avec précision sur le plan de préhension. 35 Un problème posé est celui de référencer la position de l'objet saisi par rapport au préhenseur de façon à pouvoir ensuite le disposer dans un contenant de manière ordonnée. Pour résoudre ce problème et d'autres posés par l'état antérieur de la technique, l'invention a pour objet un préhenseur qui, pour saisir un objet sur un plan de préhension, comprend : - un premier doigt intérieur ; - un deuxième doigt intérieur comprenant une première branche qui longe le premier doigt intérieur et une deuxième branche recourbée au-delà d'une extrémité du premier doigt intérieur parallèlement au plan de préhension de façon à bloquer l'objet lorsqu'il est animé d'un mouvement relatif entre les deux doigts intérieurs en direction de la deuxième branche ; - un mécanisme agencé pour approcher le premier doigt intérieur et la première branche du deuxième doigt intérieur de façon à positionner l'objet le long de ladite première branche et bloqué par ladite deuxième branche ; - des moyens de saisie de l'objet ainsi positionné. Particulièrement, les moyens de saisie comprennent un premier doigt extérieur et un deuxième doigt extérieur et le mécanisme est agencé pour approcher les deux doigts extérieurs l'un de l'autre de façon à saisir l'objet.

Plus particulièrement, les doigts extérieurs comprennent au moins une lame parallèle au plan de préhension et agencée pour passer sous l'objet positionné entre les doigts intérieurs. Plus particulièrement encore, une première lame est agencée pour passer sous le premier doigt intérieur et une deuxième lame est agencée pour passer sous la première branche lorsque les doigts extérieurs sont approchés de façon à séparer l'objet du plan de préhension.

Le préhenseur fonctionne de manière équivalente avec un seul élément mobil par paire de doigts. De préférence, le mécanisme comprend : - une première plaque extérieure associée au premier doigt extérieur pour y être fixé; - une deuxième plaque extérieure associée au deuxième doigt extérieur pour y être fixé; - au moins un piston de saisie pour approcher les plaques extérieures l'une de l'autre. Avantageusement, le premier ou le deuxième doigt extérieur comprend un profilé extérieur qui converge de la plaque extérieure associée vers la lame horizontale de façon à permettre une taille minimale de la lame horizontale adaptée à la largeur de l'objet à saisir. De préférence aussi, le mécanisme comprend : - une première plaque intérieure associée au premier doigt intérieur pour y être relié; - une deuxième plaque intérieure associée au deuxième doigt intérieur pour y être relié; - au moins un piston de positionnement pour approcher les plaques intérieures l'une de l'autre. Avantageusement, au moins le premier ou le deuxième doigt intérieur comprend un profilé intérieur qui converge de la plaque intérieure associée vers une partie centrale du préhenseur de façon à permettre un écartement minimal entre les doigts intérieurs, adapté à la largeur de l'objet à saisir.

De préférence encore, au moins l'un parmi le premier doigt intérieur, la première branche et la deuxième branche du deuxième doigt intérieur, comprend une paroi perpendiculaire au plan de préhension à proximité du plan de préhension.

Avantageusement, le préhenseur comprend un doigt supérieur agencé pour appuyer sur l'objet. Le doigt supérieur permet aussi de chasser l'objet lors de la dépose par ouverture des doigts extérieurs. Particulièrement, le mécanisme comprend : - au moins un ressort disposé pour soutenir le doigt supérieur ; et - un piston de poussée contrôlable pour provoquer un allongement du ressort compatible avec l'épaisseur de l'objet à saisir. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif et nullement limitatif de l'invention. Elles montrent . - figure 1 une représentation schématique en 10 perspective d'une chaîne de conditionnement pour laquelle il est utile de mettre en oeuvre l'invention; - figures 2A et 2B : des vues de côté et de dessus d'une autre chaîne de conditionnement pour laquelle il est utile de mettre en oeuvre l'invention; 15 - figure 3 une vue en perspective d'une face avant de préhenseur conforme à l'invention ; - figure 4 une vue en perspective d'une face arrière du préhenseur représenté sur la figure 3. Les éléments identiques conservent la même 20 référence d'une figure à l'autre. En référence à la figure 1, une chaîne de conditionnement comprend un convoyeur qui présente un plan de préhension 41 sur lequel sont présentées en vrac des sardines 6, 7, 8, 9, éparpillées qui constituent des 25 objets de tailles variables répartis aléatoirement tant en termes de position que d'orientation. D'autres denrées alimentaires peuvent constituer de tels objets tels que des filets de maquereaux ou autres poissons, des filets ou fois de volailles ou tout autre produit dont la taille 30 n'est pas nécessairement calibrée et dont la disposition sur le convoyeur n'est pas nécessairement ordonnée. La présentation en vrac résulte du traitement précédent auquel ont été soumis ces objets : vrac, lavage, découpe, cuisson, portionnage, tranchage, sciage etc. 35 Un convoyeur 21 reçoit des contenants 36 de denrées alimentaires initialement vides et évacue des contenants 31 qui sont pleins. Dans l'exemple illustré par la figure 1, les contenants sont des boîtes à sardines. Pour des fruits, les contenants pourraient être des sachets. Un robot 11 muni d'un préhenseur 51 monté au bout d'un bras articulé 56, répartit des sardines 1, 2, 3, 4, 5 dans des boîtes 31, 32, 33, 34, 35 jusqu'à cumuler un poids minimal dans chaque boîte que le robot remplit en prenant les sardines une à une sur le convoyeur qui présente le plan de préhension 41. Lorsque les objets à prendre sont parfaitement alignés dans le sens de marche du convoyeur, une simple cellule photoélectrique suffit pour les détecter et permettre au robot 11 de les repérer en tenant compte du mouvement du convoyeur comme il est d'usage dans les processus de suivi automatique.

Lorsque les objets à prendre ne sont pas alignés et orientés en tous sens comme c'est le cas des sardines 6 à 9, une caméra 42 placée au dessus des convoyeurs 21, 41 et orientée vers l'entrée des convoyeurs, facilite la détection des objets et leur repérage par le robot 11.

Accessoirement, la caméra 42 permet aussi au robot de repérer les boîtes. Le robot 11 de la figure 1 est disposé à côté du convoyeur 21. En référence aux figures 2A et 2B, le robot 11 est suspendu au dessus de convoyeurs 21, 22 et du plan de préhension 41. Le convoyeur 22 est agencé pour faire repasser sous le robot 11, un contenant qui n'a pas pu être rempli après un premier passage. Dans l'exemple ici illustré, les contenants sont des barquettes et les objets sont des produits nus quelconques avant emballage dans les barquettes. Les objets avant emballage peuvent être aussi des produits filmés, c'est-à-dire recouverts individuellement d'un film protecteur. Le robot 11 de la figure 2A comprend un ou plusieurs bras articulés 56 pour maintenir et déplacer le préhenseur 51 après avoir pris un objet depuis le plan 41 de préhension vers le convoyeur 21 ou vers le convoyeur 22 et depuis l'un des convoyeurs 21, 22 vers le plan 41 de préhension après avoir déposé l'objet dans un contenant. En référence aux figures 3 et 4, le préhenseur 51 comprend deux doigts intérieurs 58, 66, deux doigts extérieurs 53, 54, un doigt supérieur 63 et un mécanisme 65 pour déplacer les cinq doigts du préhenseur 51. Le doigt intérieur 66 comprend une première branche 57 qui longe le doigt intérieur 58 et une deuxième branche 59 recourbée au-delà d'une extrémité du premier doigt intérieur 58 parallèlement au plan de préhension. Dans l'exemple illustré, le doigt intérieur 58, la première branche 57 et la deuxième branche 59 du doigt intérieur 66, comprennent chacun une paroi sensiblement perpendiculaire au plan de préhension à proximité du plan de préhension de sorte que le doigt intérieur 66 est représenté sous forme d'une cornière couchée dont la tranche est dans un plan parallèle au plan de préhension. La paroi de la première branche 57 est sensiblement parallèle à la paroi du doigt intérieur 58. La paroi de la deuxième branche 59 est sensiblement perpendiculaire à la paroi du doigt intérieur 58 de façon à former un T non jointif sur l'extrémité de la paroi du doigt intérieur 58 en face avant du préhenseur 51. Asservi à la vitesse d'avancement du convoyeur qui présente le plan de préhension 41, le robot 11 approche le préhenseur 51 en avant de l'objet à saisir en amenant les arrêtes inférieures des doigts intérieurs à faible distance du plan de préhension. A ce stade, les doigts intérieurs 57, 66, sont suffisamment écartés pour ne pas toucher l'objet en plaçant le doigt intérieur 58 d'un côté de l'objet et la première branche 57 du doigt intérieur 66 de l'autre côté. De même, le préhenseur et juste suffisamment en avant de l'objet pour que la deuxième branche 59 ne touche pas la tête de l'objet. Le robot 11 déplace ensuite le préhenseur 51 le long de l'objet de sorte que l'objet est animé d'un mouvement relatif entre les deux doigts intérieurs en direction de la deuxième branche 59. Si l'objet est aligné avec un angle faible par rapport à la direction de déplacement du convoyeur, il suffit de réduire la composante de vitesse du préhenseur 51 qui est coplanaire au plan de préhension. Ainsi, le préhenseur 51 vient bloquer l'objet contre la deuxième branche 59. Le préhenseur 51 comporte un mécanisme 65 qui comprend deux plaques intérieures 75, 76 associées chacune respectivement au doigt intérieur 66 et au doigt intérieur 58 et au moins un piston de positionnement 77, 78 pour approcher les plaques intérieures 75, 76 l'une de l'autre. Un ou deux pistons 77 sont déplaçables en translation, par exemple au moyen d'un ou deux vérins logés dans un bloc hydraulique ou pneumatique 91 et ou dans un bloc hydraulique ou pneumatique 93. De même, un ou deux pistons 78 sont déplaçables en translation, par exemple au moyen d'un ou deux vérins logés dans un bloc hydraulique ou pneumatique 92 et ou dans un bloc hydraulique ou pneumatique 94. Les blocs hydrauliques ou pneumatiques 91 à 94 peuvent aussi être remplacés par des boîtiers électriques dans lesquels les vérins sont remplacés par des bobines électriques ou des moteurs linéaires pas à pas. Le doigt intérieur 58 comprend un profilé intérieur 84 qui le relie au bloc 76. Le doigt intérieur 66 comprend un profilé intérieur 83 qui le relie au bloc 75. Chacun des profilés intérieurs 83, 84 converge respectivement du bloc intérieur 75, 76 vers la partie centrale du préhenseur 51 avec un angle et ou une longueur propre à assurer un écartement minimal entre les doigts intérieurs au niveau du plan de préhension, adapté à la largeur de l'objet à saisir. Les profilés permettent d'utiliser le même mécanisme 65 sur différentes chaînes de conditionnement prévues pour des types d'objets différents. A titre illustratif, pour saisir des filets de sardines de relativement faible largeur, l'angle entre les profilés 83, 84 sera plus proche de 180° que pour des filets de maquereaux ou des filets de volaille de largeur relativement plus élevée. A angle de convergence égal, les profilés 83, 84 peuvent être aussi plus longs pour des objets étroits que pour des objets plus larges. Le mécanisme qui vient d'être décrit permet ainsi d'approcher le premier doigt intérieur 58 et la première branche 57 du deuxième doigt intérieur 66 de telle sorte que l'objet est mis en référence dans le préhenseur par positionnement le long de la première branche 57 et bloqué par la deuxième branche 59. Le préhenseur 51 comporte des moyens de saisie de l'objet ainsi positionné. Différents moyens de saisie peuvent convenir en fonction du type d'objet à saisir.

Par exemple un dispositif à aspiration connu convient pour des objets suffisamment fermes tels que des saucisses. Les moyens de saisie décrits à présent en référence au mode de mise en oeuvre illustré par les figures 3 et 4, convient plus particulièrement à des objets pour lesquels un problème de délitage se pose tel que c'est le cas pour des filets de poisson précuits. Les moyens de saisie comprennent alors deux doigts extérieurs 53, 54 agencés pour être approchés l'un de l'autre par le mécanisme 65 de façon à saisir l'objet. Chacun des doigts extérieurs comprend une lame 61, 62 parallèle au plan de préhension et agencée pour passer sous l'objet positionné entre les doigts intérieurs, grâce à un biseautage.

Lorsque le robot 11 approche le préhenseur 51 de l'objet à saisir dans la configuration de la phase de positionnement décrite ci-dessus, les doigts extérieurs 57, 58 sont totalement écartés de sorte que les lames 61, 62 sont derrière les doigts intérieurs 57, 66 relativement à l'objet. Le robot pose alors le préhenseur sur le convoyeur de façon à mettre les lames 61, 62 dans le plan de préhension.

Le mécanisme 65 est équipé de deux plaques extérieures 67, 68, associées chacune respectivement au doigt extérieur 53 et au doigt extérieur 54. Les doigts extérieurs 53, 54 comprennent chacun un profilé extérieur 73, 74 qui converge de la plaque extérieure 67, 68 associée vers la lame horizontale 61, 62 respective. Chacun des profilés extérieurs 73, 74, est fixé à la plaque extérieure 67, 68 associée. De la sorte, il est possible de donner une taille minimale à la lame horizontale 61, 62, adaptée au plus juste à la largeur de l'objet à saisir. La taille minimale des lames, conjuguée à l'écart minimisé entre les doigts intérieurs et par conséquent entre les doigts extérieurs, réduit considérablement les risques d'écraser un objet voisin en venant plaquer les lames du préhenseur sur le convoyeur. Les lames 61, 62 sont reliées aux profilés extérieurs de façon à pouvoir passer respectivement sous la branche 57 du doigt intérieur 66 et sous le doigt intérieur 58 lorsque les doigts extérieurs sont approchés de façon à séparer l'objet du plan de préhension. De manière équivalente, un seul doigt extérieur muni d'une lame suffisamment large, convient pour saisir l'objet en faisant alors passer la lame sous les deux doigts intérieurs. Le mécanisme 65 comprend au moins deux pistons de saisie 71, 72 pour approcher les plaques extérieures 67, 68 l'une de l'autre qui, par l'intermédiaire des profilés 73, 74, viennent faire glisser les lames 61, 62 sous l'objet à saisir. Les pistons 71, 72 sont déplaçables en translation par des moyens identiques à ceux des pistons 77, 78, vérins, bobines électriques, moteurs pas à pas ou autres. Après avoir saisi l'objet en approchant les lames l'une de l'autre, le robot 11 déplace le préhenseur 51 avec une accélération vertigineuse en direction du contenant qui lui est destiné.

Pour éviter que l'objet ne décolle des lames, le préhenseur comprend un doigt supérieur 63 agencé pour appuyer sur l'objet pendant le trajet du plan de préhension vers le contenant.

Pour un objet de consistance fragile, il convient de tenir compte de sa résistance à la compression pour éviter de l'écraser pendant son maintien dans le préhenseur. Dans ce but, le mécanisme 65 représenté sur les figures 3 et 4, comprend quatre ressorts 85, 86, 87, 88 auxquels est suspendue une plateforme légère 95 pour soutenir le doigt supérieur 63. Lorsque le doigt 63 est utilisé pour le maintien de l'objet au cours de son trajet, la raideur des ressorts est plus faible que la résistance à l'écrasement de l'objet. Les ressorts 85 à 88 travaillent en élongation. Au repos, l'allongement des ressorts compense simplement le poids de la plateforme 95 et du doigt 63 pour retenir le doigt 63 suffisamment éloigné au dessus de l'objet à saisir.

Un piston de poussée 64 est contrôlé par une force de pression hydraulique, pneumatique ou électromagnétique de façon à provoquer un allongement du ou des ressorts 85, 86, 87, 88 qui est compatible avec l'épaisseur de l'objet à saisir. Dans le cas de l'utilisation du doigt en maintien pendant le trajet, la force exercée sur le piston 64 est suffisamment faible pour que la résistance à la compression de l'objet, conjuguée à la force de rappel des ressorts, s'oppose à une descente du doigt 63 au-delà de la mise en contact avec l'objet.

Le piston a aussi une autre utilité que celle du maintien pendant le trajet qui peut être mise en oeuvre en combinaison avec celle qui vient d'être décrite ou indépendamment. Lorsque le robot amène le préhenseur au dessus du contenant destiné à l'objet, l'objet est référencé en position avec une grande précision par rapport au préhenseur grâce aux doigts intérieurs qui font l'objet de l'invention. Conjuguée à la précision de positionnement du préhenseur au dessus du contenant permise par les moyens qui sont propres au robot, la précision du positionnement de l'objet dans le préhenseur, permet de positionner avec précision l'objet saisi au dessus de la place qui lui est réservée dans le contenant. Le robot commande alors le mécanisme 65 du préhenseur de façon à écarter les doigts extérieurs jusqu'à retirer la ou les lames 61, 62 qui soutiennent l'objet. Les doigts intérieurs, quant à eux sont maintenus en contact avec l'objet de façon à garder la référence de position jusqu'à la libération définitive de l'objet.

Un force pré calculée à une valeur suffisante, est alors exercée par le piston 64 pour appuyer sur le doigt supérieur 63 jusqu'à éjecter l'objet dans le contenant. La force est appliquée sous la forme d'une impulsion de sorte que le rappel ascendant du doigt 63 par les ressorts, aide l'objet dans sa course descendante à se détacher du doigt 63. Les doigts intérieurs sont ensuite écartés pour se préparer à la prise d'un objet suivant. On notera avec intérêt que la géométrie des doigts intérieurs et extérieurs, notamment la présence des profilés orientés de manière oblique l'un vers l'autre depuis le mécanisme en direction du plan de préhension, permet d'obtenir un encombrement minimal par rapport à la zone de préhension sur la bande ou le tapis du convoyeur.30

Claims

REVENDICATIONS1. Préhenseur (51) pour saisir un objet sur un plan (41) de préhension comprenant : - un premier doigt intérieur (58) ; - un deuxième doigt intérieur (66) comprenant une première branche (57) qui longe le premier doigt intérieur (58) et une deuxième branche (59) recourbée au-delà d'une extrémité du premier doigt intérieur parallèlement au plan de préhension de façon à bloquer l'objet lorsqu'il est animé d'un mouvement relatif entre les deux doigts intérieurs en direction de la deuxième branche (59) ; - un mécanisme (65) agencé pour approcher le premier doigt intérieur (58) et la première branche (57) du deuxième doigt intérieur (66) de façon à positionner l'objet le long de ladite première branche (57) et bloqué par ladite deuxième branche (59) ; - des moyens de saisie de l'objet ainsi positionné. 20
2. Préhenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de saisie comprennent un premier doigt extérieur (54) et un deuxième doigt extérieur (53) et en ce que le mécanisme (65) est agencé pour approcher 25 les deux doigts extérieurs l'un de l'autre de façon à saisir l'objet.
3. Préhenseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les doigts extérieurs comprennent au moins une 30 lame (61, 62) parallèle au plan de préhension et agencée pour passer sous l'objet positionné entre les doigts intérieurs.
4. Préhenseur selon la revendication 3, caractérisé 35 en ce qu'une première lame (62) est agencée pour passer sous le premier doigt intérieur (58) et une deuxième lame (61) est agencée pour passer sous la première branche(57) lorsque les doigts extérieurs sont approchées de façon à séparer l'objet du plan de préhension.
5. Préhenseur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le mécanisme (65) comprend : - une première plaque extérieure (68) associée au premier doigt extérieur (54) pour y être fixé; - une deuxième plaque extérieure (67) associée au deuxième doigt extérieur (53) pour y être fixé; - au moins un piston de saisie (71, 72) pour approcher les plaques extérieures (67, 68) l'une de l'autre.
6. Préhenseur selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce qu'au moins le premier ou le deuxième doigt extérieur (53, 54) comprend un profilé extérieur (73, 74) qui converge de la plaque extérieure (67, 68) associée vers la lame horizontale (61, 62) de façon à permettre une taille minimale de la lame horizontale (61, 62) adaptée à la largeur de l'objet à saisir.
7. Préhenseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme (65) comprend : - une première plaque intérieure (76) associée au premier doigt intérieur (58) pour y être relié; - une deuxième plaque intérieure (75) associée au deuxième doigt intérieur (66) pour y être relié; - au moins un piston de positionnement (77, 78) 30 pour approcher les plaques intérieures (75, 76) l'une de l'autre.
8. Préhenseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins le premier ou le deuxième doigt 35 intérieur (58, 66) comprend un profilé intérieur (84, 83) qui converge de la plaque intérieure (76, 75) associée vers une partie centrale du préhenseur (51) de façon àpermettre un écartement minimal entre les doigts intérieurs, adapté à la largeur de l'objet à saisir.
9. Préhenseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un parmi le premier doigt intérieur (58), la première branche (57) et la deuxième branche (59) du deuxième doigt intérieur, comprend une paroi perpendiculaire au plan de préhension à proximité du plan de préhension.
10. Préhenseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un doigt supérieur (63) agencé pour appuyer sur l'objet.
11. Préhenseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le mécanisme (65) comprend : - au moins un ressort (85, 86, 87, 88) disposé pour soutenir le doigt supérieur (63) ; et - un piston de poussée (64) contrôlable pour 20 provoquer un allongement du ressort (85, 86, 87, 88) compatible avec l'épaisseur de l'objet à saisir.