FR2951985A3 - Organe de liaison d'un moyen de prehension a une structure d'un systeme de manipulation, de manutention ou de prehension - Google Patents
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Abstract
Organe de liaison mécanique (4) d'un dispositif de préhension (1), permettant de lier mécaniquement : - une structure (101 ) d'un système (100) de manipulation, à - un moyen de préhension (5), l'organe de liaison mécanique (4) comprenant un moyen (3) de fixation destiné à être fixé à la structure, un support (16) destiné à recevoir le moyen de préhension (5) et un premier axe (Z), ledit organe de liaison mécanique (4) comprenant : - un moyen (9, 10) de translation du support par rapport au moyen (3) de fixation selon le premier axe (Z), - un moyen (14, 16) de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon un deuxième axe (X) au moins sensiblement perpendiculairement au premier axe (Z), et - un moyen (14, 16) de rotation du support par rapport au moyen (3) de fixation selon un troisième axe (Y) au moins sensiblement perpendiculairement aux premier (Z) et deuxième (X) axes, caractérisé en ce que l'organe de liaison mécanique (4) comprend un moyen (13, 14) de translation du support par rapport au moyen (3) de fixation selon un quatrième axe (X1) au moins sensiblement perpendiculaire au premier axe (Z).
Description
La présente invention concerne un organe de liaison mécanique d'un dispositif de préhension, permettant de lier mécaniquement une structure d'un système de manipulation à un moyen de préhension. L'invention concerne également un dispositif de préhension comprenant un tel organe de liaison mécanique et un moyen de préhension. L'invention concerne encore un système de manipulation comprenant au moins un tel dispositif de préhension.
Dans l'industrie, en particulier dans l'industrie automobile, il est courant, notamment sur des sites de production, d'utiliser des systèmes de manipulation. Ces systèmes peuvent par exemple être mis en oeuvre grâce à des robots ou mis en oeuvre manuellement. Ils nécessitent évidemment une partie assurant une interface entre le système et les objets à manipuler qui soit adaptée à la géométrie des objets. Ainsi, il est connu d'équiper un système de manipulation d'une première interface système-objet lorsque l'on veut manipuler un objet d'un premier type et d'équiper le système d'une deuxième interface système-objet lorsque l'on veut manipuler un objet d'un deuxième type. En conséquence, il est nécessaire de prévoir autant d'interfaces système-objet que de types d'objet à manipuler. Ceci a bien sûr pour première conséquence économique de nécessiter l'acquisition ou la réalisation d'autant d'interfaces système-objet que de types d'objet à manipuler, mais a, aussi, comme deuxième conséquence économique de nécessiter des coûts indirects, en termes de temps, dus à des changements d'interfaces système-objet à chaque fois que l'on doit manipuler un objet différent du précédent.
De plus, la tendance industrielle actuelle est d'augmenter la diversité des objets circulant sur une ligne de fabrication afin de permettre grâce à une même ligne de fabrication une production la plus variée possible. MS\REN216FR.dpt30 Pour remédier à ce problème, il est connu par exemple des documents US 7 280 739 et FR 2 804 892 d'utiliser dans les interfaces système ù objet, des organes de liaison entre les moyens de préhension proprement dit et le reste du système comprenant plusieurs degrés de liberté, permis notamment grâce à des rotules, afin de permettre de manipuler des objets de différents types.
Néanmoins, même avec de tels organes de liaison, les possibilités de manipulation d'objet demeurent limitées.
Ainsi, le but de l'invention est de fournir un organe de liaison permettant de remédier aux problèmes évoqués précédemment et améliorant les organes de liaison connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un organe de liaison simple et flexible permettant de pouvoir adapter au moindre coût des systèmes de manipulation pour les rendre compatibles avec une vaste gamme d'objets.
Selon l'invention, l'organe de liaison mécanique d'un dispositif de préhension, permet de lier mécaniquement : une structure d'un système de manipulation, à un moyen de préhension. L'organe de liaison mécanique comprend un moyen de fixation destiné à être fixé à la structure, un support destiné à recevoir le moyen de préhension et un premier axe, ledit organe de liaison mécanique comprenant : un moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation selon le premier axe, un moyen de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon un deuxième axe au moins sensiblement perpendiculairement au premier axe, et MS\REN216FR.dpt un moyen de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon un troisième axe au moins sensiblement perpendiculairement aux premier et deuxième axes. L'organe de liaison mécanique est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation selon un quatrième axe au moins sensiblement perpendiculaire au premier axe.
L'organe de liaison mécanique peut comprendre un moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation selon un cinquième axe au moins sensiblement perpendiculaire aux premier et quatrième axes.
L'organe de liaison mécanique peut comprendre un appui plan orienté parallèlement aux quatrième et cinquième axes.
L'organe de liaison mécanique peut comprendre au moins un élément élastique de rappel permettant de rappeler le support vers une position de repos relativement à sa translation par rapport au moyen de fixation selon le quatrième axe et/ou relativement à sa translation par rapport au moyen de fixation selon le cinquième axe et/ou relativement à sa rotation par rapport au moyen de fixation selon le deuxième axe et/ou relativement à sa rotation par rapport au moyen de fixation selon le troisième axe.
L'organe de liaison mécanique peut comprendre une rotule.
La rotule peut comprendre une première portée convexe solidaire du support et une deuxième portée concave réalisée sur une bague.
La première portée convexe peut être sphérique et/ou la deuxième portée concave peut être sphérique. MS\REN216FR.dpt30 Selon l'invention, le dispositif de préhension comprend un organe de liaison mécanique défini précédemment et un moyen de préhension.
Le moyen de préhension peut être de type électromagnétique, comme une 5 ventouse électromagnétique.
Selon l'invention, le système de manipulation comprend au moins un dispositif de préhension défini précédemment, par exemple quatre dispositifs de préhension. Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples, deux modes de réalisation d'un organe de liaison et d'un dispositif de préhension selon l'invention.
15 La figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de préhension selon l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du premier mode de réalisation du dispositif de préhension selon l'invention. La figure 3 est une vue de détail en coupe longitudinale du premier mode de réalisation du dispositif de préhension selon l'invention.
La figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un 25 système de préhension comprenant quatre dispositifs de préhension selon l'invention.
Les figures 5 à 7 sont des vues schématiques du fonctionnement du mode de réalisation du système de préhension selon l'invention. MS\REN216FR.dpt 10 20 30 La figure 8 est un schéma cinématique du premier mode de réalisation de l'organe de liaison selon l'invention.
La figure 9 est un schéma cinématique d'un deuxième mode de réalisation de l'organe de liaison selon l'invention.
Le dispositif de préhension 1, représenté à la figure 1, comprend principalement un moyen de préhension 5, en particulier un moyen de préhension de type électromagnétique, notamment une ventouse électromagnétique, et un organe de liaison mécanique 4. Il est destiné à être fixé, en un ou plusieurs exemplaires, sur une structure 101 pour constituer un système 100 de manipulation.
L'organe de liaison mécanique 4 permet de lier mécaniquement : la structure 101 du système 100 de manipulation, au moyen de préhension 5.
L'organe de liaison mécanique 4 comprend : un moyen 3 de fixation destiné à être fixé à la structure 101, un support 16 destiné à recevoir le moyen de préhension (figure 3), un premier axe 20 ou axe Z, un moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation selon le premier axe, ù un moyen de rotation du support par rapport au moyen de fixation, selon un deuxième axe X au moins sensiblement perpendiculairement au premier axe, et un moyen de rotation du support par rapport au moyen de fixation, selon un troisième axe Y au moins sensiblement perpendiculairement aux premier et deuxième axes, et MS\REN216FR.dpt un moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation, selon un quatrième axe Xl au moins sensiblement perpendiculaire au premier axe.
Le quatrième axe Xl et le deuxième axe X ou le troisième axe Y peuvent être confondus.
Le moyen 3 de fixation comprend par exemple une platine, notamment une platine présentant des trous de fixation. Le support 16 destiné à recevoir le moyen de préhension 5 comprend par exemple un perçage 30 destiné à recevoir une queue cylindrique 31 d'un élément 17 du moyen de préhension 5.
15 Sur la figure 2, le moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation selon le premier axe Z comprend de préférence un fourreau 9 solidaire du moyen de fixation et un arbre 10 apte à coulisser dans ce fourreau selon le premier axe Z. Le coulissement de l'arbre 10 dans le fourreau 9 est limité à une première extrémité par une première butée 8 et à 20 une deuxième extrémité par une deuxième butée réalisée par un premier élément 12 sur lequel sont assemblés d'autres éléments constituant des moyens de rotation du support par rapport au moyen de fixation et un moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation. De préférence, un moyen élastique de rappel 11 permet de rappeler le support 16 dans une 25 position de repos par rapport au moyen de fixation. Cette position de repos est par exemple la position représentée aux figures 1 à 3. Le moyen élastique de rappel comprend de préférence un ressort 11, par exemple un ressort hélicoïdal. Ce ressort peut par exemple prendre appui sur un plan 52 prévu sur le premier élément 12 et sur un plan 51 prévu sur le fourreau 9 ou 30 sur le moyen de fixation. Ce ressort n'est pas forcément nécessaire si les MS\REN216FR.dpt10 efforts de gravité permettent de rappeler le support 16 dans la position de repos par rapport au moyen de fixation.
Le moyen de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon un deuxième axe X au moins sensiblement perpendiculairement au premier axe Y est, de préférence, réalisé grâce à une rotule constituée par une première portée conique ou sphérique 22, de préférence convexe, en liaison mécanique, par exemple de type encastrement, avec le support 16, c'est-à-dire solidaire du support 16, et par une deuxième portée conique ou sphérique 21, de préférence sphérique concave, en liaison mécanique, par exemple de type appui-plan, avec le premier élément 12.
De préférence, la course de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon le deuxième axe est par exemple égale à 8°, soit plus ou 15 moins 4° par rapport à l'axe.
De préférence, un moyen de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon un troisième axe Y au moins sensiblement perpendiculairement aux premier et deuxième axes est également réalisé 20 par la rotule décrite ci-dessus.
De préférence, la course de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon le troisième axe est par exemple égale à 8°, soit plus ou moins 4° par rapport à l'axe. 25 Le moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation selon un quatrième axe X1 au moins sensiblement perpendiculaire au premier axe est de préférence réalisé par une liaison mécanique de type appui plan, par exemple, un appui d'un plan 33 d'une rondelle 14 sur un plan réalisé par un 30 épaulement 34 dans un alésage 35 réalisé dans une pièce 13 solidaire du premier élément 12. MS\REN216FR.dpt De préférence, la différence entre le diamètre extérieur de la rondelle 14 et le diamètre de l'alésage 35 est par exemple égale à 4mm.
De préférence, la portée conique ou sphérique 21 mentionnée plus haut est réalisée sur la rondelle 14 ou sur une pièce solidaire de cette rondelle.
De préférence, l'organe de liaison comprend également un moyen de translation du support par rapport au moyen de fixation selon un cinquième axe Y1 au moins sensiblement perpendiculaire aux premier et quatrième axes. Ce moyen de translation est, de préférence, réalisé par la liaison mécanique de type appui plan décrite ci-dessus.
Le quatrième axe Y1 et le deuxième axe X ou le troisième axe Y peuvent être confondus.
De préférence, au moins un moyen élastique de rappel 15 permet de rappeler le support 16 dans une position de repos par rapport au moyen de fixation. Cette position de repos est par exemple la position représentée aux figures 1 à 3. Chaque moyen élastique de rappel comprend, de préférence, un ou plusieurs ressorts 15, par exemple des ressorts hélicoïdaux. Ces ressorts peuvent par exemple prendre appui sur un plan 41 prévu sur le premier élément 12 et sur un plan 42 prévu sur le support 16. Chaque moyen élastique de rappel permet de rappeler le support vers une position de repos relativement à sa translation par rapport au moyen de fixation selon le quatrième axe et/ou relativement à sa translation par rapport au moyen de fixation selon le cinquième axe et/ou relativement à sa rotation par rapport au moyen de fixation selon le deuxième axe et/ou relativement à sa rotation par rapport au moyen de fixation selon le troisième axe.
MS\REN216FR.dpt L'organe de liaison peut aussi comprendre des moyens 2 de détection de la position du support 16 par rapport au moyen de fixation en translation selon le premier axe. Ces moyens peuvent comprendre un premier capteur 6 de position haute et/ou un capteur 7 de position basse destinée à détecter la présence d'un élément 8 solidaire de l'arbre de guidage 10. Le premier et/ou le deuxième capteur peuvent être fixés à l'organe de liaison via des supports montés sur le moyen de fixation.
Comme représenté à la figure 8, le mode de réalisation de l'organe de liaison décrit ci-dessus comprend une mise en série de trois liaisons mécaniques de type glissière, puis de type appui plan, puis de type rotule entre le moyen de fixation 3 et le support 16. Alternativement, comme représenté la figure 9, un deuxième mode de réalisation de l'organe de liaison 4' peut aussi comprendre une mise en série de trois liaisons mécaniques de type glissière, puis de type rotule, puis de type appui plan entre le moyen de fixation 3' et le support 16'. D'autres combinaisons de ces liaisons sont possibles.
Comme évoqué précédemment, le dispositif de préhension 1 comprend un organe de liaison 4 et un moyen de préhension 5, de préférence un moyen de préhension de type électromagnétique. Néanmoins, d'autres types de moyens de préhension peuvent être envisagés, notamment un moyen de préhension de type électropneumatique.
Comme évoqué précédemment, le dispositif de préhension 1 décrit plus haut est destiné à être fixé via le moyen 3 de fixation sur une structure pour réaliser un système de manipulation.
Ainsi, un système 100 de manipulation selon l'invention, représenté aux figures 4 à 7, comprend un ou plusieurs dispositifs de préhension 1 et une structure 101, 102. La structure peut par exemple comprendre un premier MS\REN216FR.dpt élément 101 de support des dispositifs de préhension et un deuxième élément 102 de liaison de la structure, par exemple de liaison à un robot ou à un autre système. Les deux éléments de structure sont alors liés par des éléments de liaison 103.
Le système 100 représenté aux figures 4 à 7 permet la manutention, la manipulation ou la préhension d'éléments de côté de caisse de véhicule automobile. Dans une telle application, le système 100 comprend des systèmes de verrous anti-chute 106 pour éviter la chute d'éléments de côté de caisse en cas de dysfonctionnement d'un ou plusieurs des dispositifs de préhension. Le système 100 comprend également des canons de centrage 104 et 105 permettant son positionnement précis sur les postes où il vient prendre les éléments et où il dépose les éléments.
Par exemple, le système 100 permet, grâce à l'action des moyens de préhension, la préhension d'une doublure 203 de côté de caisse se situant sur un poste 201 de préparation de la doublure et la manipulation de cette doublure jusqu'à l'amener et la mettre en position sur une peau 204 de côté de caisse se trouvant sur un poste 202 d'assemblage de doublures et de peaux de côté de caisse.
Comme décrit ci-après en référence à la figure 5 : - dans une première étape A, le système 100 descend au-dessus de la doublure de côté de caisse 203 se trouvant sur le poste 201, jusqu'à ce qu'il arrive en contact avec la doublure et que les dispositifs de préhension la saisissent ; - dans une deuxième étape B, le système 100 soulève la doublure de côté de caisse et les systèmes de verrous anti-chute sont activés ; - dans une troisième étape C, le système 100 transfert la doublure de côté 30 de caisse vers le poste 202; MS\REN216FR.dpt - dans une quatrième étape D, les systèmes de verrous anti-chute sont désactivés et le système 100 descend la doublure au-dessus de la peau de côté de caisse 204 se trouvant sur le poste 202, jusqu'à ce que la doublure arrive en contact avec la peau ; - dans une cinquième étape E et une sixième étape F, le système 100 retourne vers le poste 201.
Comme représenté aux figures 6 et 7, l'organe de liaison 4 selon l'invention et le système de préhension 100 selon l'invention permettent la prise de pièces ayant des formes variées. Ils permettent notamment de prendre une pièce 300 d'un premier type (figure 6) et de prendre une pièce 301 d'un deuxième type (figure 7). Par rapport aux moyens connus de l'art antérieur, l'organe de liaison selon l'invention et le système de préhension selon l'invention permettent la prise de pièces de types plus variés. Ceci est en particulier dû au fait que le support 16 de l'organe de liaison puisse se déplacer par rapport au moyen de fixation 3, outre par rotulage, selon une ou plusieurs directions au moins sensiblement transversales au premier axe Z. En effet, ce ou ces degrés de liberté supplémentaires permettent à au moins trois des différents dispositifs de préhension utilisés dans le système de préhension de revenir dans une position basse évoquée précédemment et représentée pour deux des trois dispositifs de préhension sur les figures 6 et 7. Plus particulièrement, ce ou ces degrés de liberté permettent de maintenir à la verticale l'arbre 10 du dispositif de préhension 1, uniquement le moyen de préhension 5 étant incliné grâce à l'organe de liaison 4 pour s'adapter à la forme particulière de la pièce 301 (figure 7) correspondante.
L'invention peut avantageusement être appliquée sur une ligne de production de véhicules automobiles.
Dans tout le présent document, par « au moins sensiblement perpendiculaire », on entend « perpendiculaire » ou « sensiblement MS\REN216FR.dpt 5 perpendiculaire ». Dans tout le présent document, par « système de manipulation », on entend tout système de manipulation, de manutention, de préhension, etc... permettant de transporter des objets de façon manuelle ou automatique. MS\REN216FR.dpt
Claims (11)
- Revendications: 1. Organe de liaison mécanique (4) d'un dispositif de préhension (1), permettant de lier mécaniquement : une structure (101) d'un système (100) de manipulation, à un moyen de préhension (5), l'organe de liaison mécanique (4) comprenant un moyen (3) de fixation destiné à être fixé à la structure, un support (16) destiné à recevoir le moyen de préhension (5) et un premier axe (Z), ledit organe de liaison mécanique (4) comprenant : un moyen (9, 10) de translation du support par rapport au moyen (3) de fixation selon le premier axe (Z), un moyen (14, 16) de rotation du support par rapport au moyen de fixation selon un deuxième axe (X) au moins sensiblement perpendiculairement au premier axe (Z), et un moyen (14, 16) de rotation du support par rapport au moyen (3) de fixation selon un troisième axe (Y) au moins sensiblement perpendiculairement aux premier (Z) et deuxième (X) axes, caractérisé en ce que l'organe de liaison mécanique (4) comprend un moyen (13, 14) de translation du support par rapport au moyen (3) de fixation selon un quatrième axe (X1) au moins sensiblement perpendiculaire au premier axe (Z).
- 2. Organe de liaison mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de liaison mécanique (4) comprend un moyen (13, 14) de translation du support par rapport au moyen de fixation selon un cinquième axe (Y1) au moins sensiblement perpendiculaire aux premier (Z) et quatrième (X1) axes.
- 3. Organe de liaison mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de liaison mécanique (4) comprend un appui plan (13, MS\REN216FR.dpt 1314, 33, 34) orienté parallèlement aux quatrième (X1) et cinquième (Y1) axes.
- 4. Organe de liaison mécanique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe de liaison mécanique (4) comprend au moins un élément (15) élastique de rappel permettant de rappeler le support vers une position de repos relativement à sa translation par rapport au moyen (3) de fixation selon le quatrième axe (X1) et/ou relativement à sa translation par rapport au moyen (3) de fixation selon le cinquième axe (Y1) et/ou relativement à sa rotation par rapport au moyen (3) de fixation selon le deuxième axe (X) et/ou relativement à sa rotation par rapport au moyen (3) de fixation selon le troisième axe (Y).
- 5. Organe de liaison mécanique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de liaison mécanique comprend une rotule (14, 16, 21, 22).
- 6. Organe de liaison mécanique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la rotule (14, 16) comprend une première portée convexe (22) solidaire du support (16) et une deuxième portée concave (21) réalisée sur une bague (14).
- 7. Organe de liaison mécanique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première portée convexe (22) est sphérique et/ou la deuxième portée concave (21) est sphérique.
- 8. Dispositif de préhension (1) comprenant un organe de liaison mécanique (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un moyen de préhension (5). MS\REN216FR.dpt 10
- 9. Dispositif de préhension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de préhension est de type électromagnétique, comme une ventouse électromagnétique.
- 10. Système (100) de manipulation comprenant au moins un dispositif de préhension (1) selon la revendication 8 ou 9.
- 11. Système de manipulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend quatre dispositifs de préhension (1). MS\REN216FR.dpt
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2009
- 2009-10-29 FR FR0957607A patent/FR2951985A3/fr active Pending
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