FR3135762A1 - Double channel telescopic cylinder - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un vérin télescopique double canal permettant la manipulation d’objets par aspiration, caractérisé en ce qu’il comporte un premier tube central (2) télescopique formé de plusieurs tronçons (2a, 2b, 2c…) coulissant les uns dans les autres de façon étanche, débouchant à son extrémité libre dans une ventouse de préhension (7), relié alternativement par son autre extrémité à une source de dépression (8a) ou à l’atmosphère au moment de déposer l’objet et caractérisé aussi en ce qu’il comporte une seconde chambre annulaire (3) extérieure audit tube central (2), étanche autour de ce dernier et formée par un agencement d’un même nombre de tronçons (3a, 3b, 3c…) coulissant les uns dans les autres de manière étanche et solidaires des extrémités desdits tronçons de tube central (2), ladite chambre annulaire (3) étant connectée alternativement à une source de pression (8b) et à ladite source de dépression (8a), selon qu’il convient respectivement, d’allonger ou de raccourcir ledit vérin télescopique. Figure d’abrégé : Fig 1.The invention relates to a double-channel telescopic cylinder allowing the manipulation of objects by suction, characterized in that it comprises a first central telescopic tube (2) formed of several sections (2a, 2b, 2c…) sliding one in the others in a sealed manner, opening at its free end into a gripping suction cup (7), connected alternately by its other end to a source of depression (8a) or to the atmosphere at the time of depositing the object and also characterized in this that it comprises a second annular chamber (3) external to said central tube (2), sealed around the latter and formed by an arrangement of the same number of sections (3a, 3b, 3c, etc.) sliding into each other in a sealed manner and integral with the ends of said central tube sections (2), said annular chamber (3) being connected alternately to a pressure source (8b) and to said vacuum source (8a), as appropriate respectively, to extend or shorten said telescopic cylinder. Abstract figure: Fig 1.

Description

Vérin télescopique double canalDouble channel telescopic cylinder

La présente invention concerne un vérin télescopique double canal pour appareil de manutention à ventouse et son application à un distributeur de plateaux.The present invention relates to a double-channel telescopic cylinder for a suction cup handling device and its application to a tray distributor.

ARRIERE PLAN DE L’INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION

Il existe de nombreux dispositifs de manutention destinés à prélever par dépression un objet pour le mettre en place dans un poste de traitement ou de présentation pour un usager. On citera par exemple le document FR 2.637.275 qui concerne un bras manipulateur.There are numerous handling devices intended to remove an object by vacuum to place it in a processing or presentation station for a user. We will cite, for example, document FR 2.637.275 which concerns a manipulator arm.

Dans de nombreux cas, le manipulateur est formé par un mécanisme qui peut mouvoir dans l’espace, selon une ou plusieurs des trois dimensions de celui-ci, une ventouse qu’il porte à son extrémité libre et dans laquelle on crée une dépression quand il s’agit de prélever un objet au contact duquel la ventouse est amenée par le mécanisme et dans laquelle on interrompt cette dépression quand il s’agit de déposer l’objet à un autre endroit de l’espace.In many cases, the manipulator is formed by a mechanism which can move in space, according to one or more of its three dimensions, a suction cup which it carries at its free end and in which a depression is created when it involves taking an object into contact with which the suction cup is brought by the mechanism and in which this depression is interrupted when it comes to depositing the object in another location in space.

L’appareil illustré par le document cité comporte un portique sur lequel peut circuler un chariot porteur d’un vérin à tige unique double effet pour mouvoir une ventouse de préhension. Le vérin étant à double effet pour abaisser et monter la ventouse sous le chariot, il convient donc de prévoir une alimentation en fluide sous pression de chaque côté du piston du vérin ainsi qu’une conduite reliant la ventouse à la source de vide.The device illustrated by the cited document comprises a gantry on which a carriage carrying a double-acting single rod cylinder can circulate to move a gripping suction cup. The cylinder is double-acting to lower and raise the suction cup under the carriage, it is therefore necessary to provide a supply of pressurized fluid on each side of the cylinder piston as well as a pipe connecting the suction cup to the vacuum source.

Dans d’autres cas, la manipulation se résume à un mouvement vertical de la charge élevée par le manipulateur entre un niveau bas (qui peut être variable) et un niveau haut sensiblement invariable (voir FR 3.058.667) au-dessus d’un plan de recueil à translation horizontale.In other cases, the manipulation is reduced to a vertical movement of the raised load by the manipulator between a low level (which can be variable) and a substantially invariable high level (see FR 3,058,667) above a collection plan with horizontal translation.

Les vérins utilisés sont soit à tige unique soit télescopiques lorsque la course d’un vérin à tige unique est inadaptée. Dans les deux cas la connexion de la ventouse à la source de vide nécessite une conduite, conduite qui doit en permanence suivre les mouvements de la ventouse, vérin déployé ou rétracté. Différents systèmes permettent les mouvements de la conduite, mais cette dernière, extérieure au vérin, est visible et souvent gênante.The cylinders used are either single rod or telescopic when the stroke of a single rod cylinder is unsuitable. In both cases, the connection of the suction cup to the vacuum source requires a pipe, a pipe which must constantly follow the movements of the suction cup, cylinder deployed or retracted. Different systems allow the movements of the pipe, but the latter, external to the cylinder, is visible and often annoying.

L’invention propose pour assurer les fonctions de prélèvement et d’élévation de la charge un dispositif ne nécessitant pas de conduite extérieure pour alimenter la ventouse.The invention proposes to ensure the functions of sampling and raising the load a device that does not require an external pipe to power the suction cup.

OBJET DE L’INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION

A cet effet, la présente invention concerne un vérin télescopique double canal permettant la manipulation d’objets par aspiration, caractérisé en ce qu’il comporte un premier tube central télescopique formé de plusieurs tronçons coulissant les uns dans les autres de façon étanche, débouchant à son extrémité libre dans une ventouse de préhension, relié alternativement par son autre extrémité à une source de dépression ou à l’atmosphère au moment de déposer l’objet et caractérisé aussi en ce qu’il comporte une seconde chambre annulaire extérieure audit tube central, étanche autour de ce dernier et formée par un agencement d’un même nombre de tronçons coulissant les uns dans les autres de façon étanche et solidaires des extrémités desdits tronçons de tube central, ladite chambre annulaire étant connectée alternativement à une source de pression et à ladite source de dépression, selon qu’il convient, respectivement, d’allonger ou de raccourcir le vérin télescopique.For this purpose, the present invention relates to a double-channel telescopic cylinder allowing the manipulation of objects by suction, characterized in that it comprises a first telescopic central tube formed of several sections sliding into each other in a sealed manner, opening out at its free end in a gripping suction cup, connected alternately by its other end to a source of depression or to the atmosphere when depositing the object and also characterized in that it comprises a second annular chamber external to said central tube, sealed around the latter and formed by an arrangement of the same number of sections sliding into each other in a sealed manner and integral with the ends of said central tube sections, said annular chamber being connected alternately to a pressure source and to said source of depression, depending on whether it is appropriate, respectively, to lengthen or shorten the telescopic cylinder.

Selon un mode de réalisation de l’invention, les connexions alternatives sont assurées par un jeu d’électrovannes commandées par une électronique gérant les différentes fonctions.According to one embodiment of the invention, the alternative connections are provided by a set of solenoid valves controlled by electronics managing the different functions.

On comprend bien qu’en mettant la chambre annulaire en pression, on obtient l’extension du vérin, qui peut ainsi parvenir jusqu’à la surface de l’objet à prendre en charge et dont le déploiement s’arrête automatiquement dès que la ventouse est au contact de cet objet qui l’obstrue de manière étanche. En effet, à ce moment la pression atmosphérique régnant dans le tube central chute brutalement puisqu’il n’y a plus d’entrée d’air. Cette chute détectée par un capteur de vide constitue le signal de commande de mise en dépression de la chambre annulaire, le vérin se raccourcit alors sous l’effet de la pression atmosphérique. L’objet pris en charge par la ventouse est translaté jusqu’à ce que le vérin soit parvenu à sa dimension minimale. L’objet se trouvant dans la position finale, détectée par le capteur de distance, la pression atmosphérique est alors injectée dans le dit tube central et l’objet est détaché de la ventouse sous l’effet de la gravité.We clearly understand that by putting the annular chamber under pressure, we obtain the extension of the cylinder, which can thus reach the surface of the object to be handled and whose deployment stops automatically as soon as the suction cup is in contact with this object which obstructs it in a watertight manner. In fact, at this moment the atmospheric pressure reigning in the central tube drops suddenly since there is no longer any air inlet. This drop detected by a vacuum sensor constitutes the control signal for depressurization of the annular chamber, the cylinder then shortens under the effect of atmospheric pressure. The object supported by the suction cup is translated until the cylinder has reached its minimum dimension. The object being in the final position, detected by the distance sensor, atmospheric pressure is then injected into said central tube and the object is detached from the suction cup under the effect of gravity.

L’invention trouve une application intéressante dans un distributeur de plateaux du genre de celui décrit dans le document FR 3.058.667. L’objet manipulé est ici le plateau situé au sommet d’une pile de ces derniers. Il est pris en charge par le vérin télescopique double canal qui l’amène d’une position basse à une position haute sous laquelle un support se déplace et peut réceptionner le plateau afin de le délivrer à l’usager.The invention finds an interesting application in a tray distributor of the type described in document FR 3.058.667. The object being manipulated here is the tray located at the top of a pile of these. It is supported by the double channel telescopic cylinder which brings it from a low position to a high position under which a support moves and can receive the tray in order to deliver it to the user.

Il est bien entendu également possible que le vérin et l’objet saisi puissent se déplacer selon les axes X, Y, Z ou encore selon une courbe. Ainsi, dans une variante du distributeur de plateaux décrit précédemment, le vérin télescopique double canal, après avoir prélevé verticalement le plateau situé au sommet d’une pile de ces derniers, est capable de se déplacer horizontalement entre deux positions pour délivrer directement le plateau à l’usager.It is of course also possible that the cylinder and the gripped object can move along the X, Y, Z axes or even along a curve. Thus, in a variant of the tray distributor described previously, the double channel telescopic cylinder, after having vertically removed the tray located at the top of a stack of the latter, is capable of moving horizontally between two positions to directly deliver the tray to the user.

Selon la valeur maximale désirée de l’extension du vérin télescopique, on mettra en œuvre tant pour le tube central que pour la chambre annulaire extérieure, plusieurs tronçons intermédiaires coulissant les uns dans les autres, de manière étanche.Depending on the maximum desired value of the extension of the telescopic cylinder, several intermediate sections will be used for both the central tube and the outer annular chamber, sliding inside each other, in a watertight manner.

L’invention sera mieux comprise au cours de la description d’un exemple de sa réalisation donné ci-après.The invention will be better understood during the description of an example of its implementation given below.

Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels :Reference will be made to the appended drawings in which:

La illustre par une vue en coupe un vérin télescopique double canal déployé conforme à l’invention, ainsi que les différents éléments de commande. There illustrates in a sectional view a deployed double-channel telescopic cylinder conforming to the invention, as well as the various control elements.

La illustre par une vue en coupe le vérin télescopique double canal rétracté. There illustrates in a sectional view the retracted double-channel telescopic cylinder.

La illustre une application à un distributeur de plateaux. There illustrates an application to a tray distributor.

La illustre une autre application à un distributeur de plateaux. There illustrates another application to a tray dispenser.

Les éléments identiques représentés dans les figures portent des références identiques.Identical elements represented in the figures bear identical references.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

En se reportant à la , le vérin manipulateur selon l’invention comporte une platine d’extrémité 1 qui assure la fixation étanche d’un premier tronçon 2a de tube central 2 et un premier tronçon 3a d’une chambre extérieure entourant le premier tronçon 2a et définissant entre eux un tronçon de chambre annulaire 3. La platine 1 comporte des conduits internes qui débouchent en 1a dans le tube central et en 1b dans la chambre annulaire.Referring to the , the manipulator cylinder according to the invention comprises an end plate 1 which ensures the tight fixing of a first section 2a of central tube 2 and a first section 3a of an outer chamber surrounding the first section 2a and defining between them a section of annular chamber 3. Plate 1 has internal conduits which open at 1a into the central tube and at 1b into the annular chamber.

Un second jeu de tronçons 2b et 3b prolongent la chambre centrale et la chambre annulaire.A second set of sections 2b and 3b extend the central chamber and the annular chamber.

Un troisième jeu 2c et 3c a le même rôle.A third game 2c and 3c has the same role.

Nous arrêterons ici le nombre d’étages, la chose pouvant se poursuivre en fonction des dimensions désirées.We will stop here on the number of floors, the thing being able to continue depending on the desired dimensions.

Les extrémités des tronçons 2c et 3c sont fixées à une platine 5 qui ferme la chambre annulaire de manière étanche et qui possède un orifice 6 prolongeant le tube central pour aboutir à une ventouse 7.The ends of the sections 2c and 3c are fixed to a plate 5 which seals the annular chamber and which has an orifice 6 extending the central tube to lead to a suction cup 7.

On établit une dépression dans le tube central 2, en l’ayant connecté à une source de vide 8a dont la circulation est permanente tant que la ventouse 7 n’est pas au contact étanche d’un objet à manipuler. La connexion du tube central 2 à la source de vide 8a est réalisée par l’électrovanne 10a gérée par une électronique tenant compte des différentes informations d’état et de positions indiquées par le capteur de vide 9 et le détecteur de distance 11. La première électrovanne 10a assure la connexion à la source de vide ; une seconde électrovanne 10b assure la connexion à l’atmosphère afin de libérer instantanément au point souhaité l’objet pris en charge.A depression is established in the central tube 2, by having connected it to a vacuum source 8a whose circulation is permanent as long as the suction cup 7 is not in sealed contact with an object to be handled. The connection of the central tube 2 to the vacuum source 8a is carried out by the solenoid valve 10a managed by electronics taking into account the different state and position information indicated by the vacuum sensor 9 and the distance detector 11. The first solenoid valve 10a ensures connection to the vacuum source; a second solenoid valve 10b ensures connection to the atmosphere in order to instantly release the supported object at the desired point.

La chambre annulaire 3 est quant à elle connectée sélectivement à une source de pression 8b permettant le déploiement du vérin ou une source de vide 8a permettant cette fois sa rétraction. Les connexions sont établies par les électrovannes 10c et 10d, pilotées elles aussi par l’électronique de gestion.The annular chamber 3 is for its part selectively connected to a pressure source 8b allowing the deployment of the cylinder or a vacuum source 8a allowing this time its retraction. The connections are established by the solenoid valves 10c and 10d, also controlled by the management electronics.

La illustre le vérin dans son état rétracté au plus court de sa longueur. Tous les tronçons sont logés dans le tronçon 2a du tube central 2 et le tronçon 3a de la chambre annulaire 3.There illustrates the cylinder in its retracted state at its shortest length. All the sections are housed in the section 2a of the central tube 2 and the section 3a of the annular chamber 3.

Cette brève description ne constitue en aucun cas une limitation des moyens que l’homme de métier est apte à employer pour réaliser différemment les fonctions de commande du vérin.This brief description in no way constitutes a limitation of the means that a person skilled in the art is able to use to perform the actuator control functions differently.

Ainsi, on supposera le vérin en cours d’extension afin d’aller prendre en charge un objet.Thus, we will assume the cylinder is being extended in order to support an object.

La chambre annulaire 3 est en communication avec la source de pression 8b et le tube central 2 est en communication avec la source de vide 8a. Au contact de l’objet à manipuler la ventouse est obstruée de manière étanche par l’objet qu’elle vient de contacter et il s’établit une dépression dans le tube central 2. Cette dépression agit sur le capteur de vide 9 et l’information est gérée par l’électronique centrale qui inverse la connexion de la chambre annulaire 3 de la source de pression 8b vers la source de vide 8a au travers des électrovannes concernées 10c et 10d. Ceci provoque la rétraction du vérin et donc le déplacement de l’objet pris en charge et maintenu par la ventouse.The annular chamber 3 is in communication with the pressure source 8b and the central tube 2 is in communication with the vacuum source 8a. On contact with the object to be handled, the suction cup is sealed in a sealed manner by the object it has just contacted and a depression is established in the central tube 2. This depression acts on the vacuum sensor 9 and the information is managed by the central electronics which reverses the connection of the annular chamber 3 from the pressure source 8b to the vacuum source 8a through the relevant solenoid valves 10c and 10d. This causes the retraction of the cylinder and therefore the movement of the object supported and held by the suction cup.

Selon une particularité secondaire de l’invention, il est nécessaire de prévoir un moyen de verrouillage du vérin dans son état rétracté afin d’éviter qu’il ne se déploie sous l’effet de la gravité lorsqu’il se trouve en position verticale ventouse orientée vers le bas, l’ensemble étant au repos. Ce moyen peut prendre la forme d’une ventouse électromagnétique 12 (connue en elle-même) active à l’état non alimentée et désactivée à l’état alimentée, disposée au centre de la platine supérieure 1 en regard d’une plaquette magnéto ferreuse 13 portée par l’extrémité libre du tronçon le plus intérieur du tube central 2. Quand cette plaquette est à proximité de la platine 1, elle vient se coller à la ventouse électromagnétique 12 non alimentée. L’alimentation de cette dernière annule la force de maintien.According to a secondary feature of the invention, it is necessary to provide a means of locking the cylinder in its retracted state in order to prevent it from deploying under the effect of gravity when it is in the vertical suction position. oriented downwards, the whole being at rest. This means can take the form of an electromagnetic suction cup 12 (known in itself) active in the unpowered state and deactivated in the powered state, placed in the center of the upper plate 1 facing a ferrous magneto plate 13 carried by the free end of the innermost section of the central tube 2. When this plate is close to the plate 1, it sticks to the unpowered electromagnetic suction cup 12. Powering the latter cancels the holding force.

La illustre schématiquement un distributeur de plateaux pour restaurants ou cantines en libre-service dans l’esprit du document FR 3.058.667, c'est-à-dire dans lequel le vérin télescopique double canal 20 va prélever verticalement le plateau 21 situé au sommet d’une pile 22 portée par un chariot 23. Cette pile de plateaux est maintenue à un niveau sensiblement constant grâce à un effort de soutien F exercé par un mécanisme de compensation de la variation du poids de la pile connu en lui-même. Il est même possible d’utiliser des chariots simples sans ce mécanisme de compensation pour des hauteurs de pile de plateaux compatibles avec l’extension maximale du vérin télescopique.There schematically illustrates a tray distributor for restaurants or self-service canteens in the spirit of document FR 3.058.667, that is to say in which the double channel telescopic cylinder 20 will vertically pick up the tray 21 located at the top of a stack 22 carried by a carriage 23. This stack of trays is maintained at a substantially constant level thanks to a support force F exerted by a mechanism for compensating for the variation in the weight of the stack known in itself. It is even possible to use simple trolleys without this compensation mechanism for stack heights of trays compatible with the maximum extension of the telescopic cylinder.

En outre comme dans ce document, le plateau extrait de la pile est lâché par la ventouse 7 sur un support 24 se déplaçant entre cette position de réception et une position d’extraction frontale 25 où le plateau sera récupéré par l’usager.Furthermore, as in this document, the tray extracted from the stack is released by the suction cup 7 onto a support 24 moving between this reception position and a front extraction position 25 where the tray will be recovered by the user.

La illustre une variante du distributeur de plateaux précédent, dans lequel il n’existe plus de support de réception du plateau se déplaçant entre une position de réception et d’extraction. Cette fonction est ici assurée par le vérin télescopique double canal 20 qui, après avoir prélevé verticalement le plateau 21 situé au sommet d’une pile 22 de ces derniers, est capable par un mécanisme de déplacement connu en lui-même de mouvementer entre deux positions A et B et de délivrer ainsi directement le plateau qu’il vient de prélever à l’usager.There illustrates a variant of the previous tray distributor, in which there is no longer any support for receiving the tray moving between a reception and extraction position. This function is here provided by the double channel telescopic cylinder 20 which, after having vertically removed the plate 21 located at the top of a stack 22 of the latter, is capable, by a movement mechanism known in itself, of moving between two positions A and B and thus directly deliver the tray that he has just taken to the user.

Claims (3)

Vérin télescopique double canal permettant la manipulation d’objets par aspiration, caractérisé en ce qu’il comporte un premier tube central (2) télescopique formé de plusieurs tronçons (2a, 2b, 2c…) coulissant les uns dans les autres de façon étanche, débouchant à son extrémité libre dans une ventouse de préhension (7), relié alternativement par son autre extrémité à une source de dépression (8a) ou à l’atmosphère au moment de déposer l’objet et caractérisé aussi en ce qu’il comporte une seconde chambre annulaire (3) extérieure audit tube central (2), étanche autour de ce dernier et formée par un agencement d’un même nombre de tronçons (3a, 3b, 3c…) coulissant les uns dans les autres de manière étanche et solidaires des extrémités desdits tronçons de tube central (2), ladite chambre annulaire (3) étant connectée alternativement à une source de pression (8b) et à ladite source de dépression (8a), selon qu’il convient, respectivement, d’allonger ou de raccourcir ledit vérin télescopique.Double channel telescopic cylinder allowing the manipulation of objects by suction, characterized in that it comprises a first central telescopic tube (2) formed of several sections (2a, 2b, 2c, etc.) sliding into each other in a sealed manner, opening at its free end into a gripping suction cup (7), connected alternately by its other end to a source of depression (8a) or to the atmosphere when depositing the object and also characterized in that it comprises a second annular chamber (3) external to said central tube (2), sealed around the latter and formed by an arrangement of the same number of sections (3a, 3b, 3c, etc.) sliding into each other in a sealed and integral manner ends of said central tube sections (2), said annular chamber (3) being connected alternately to a pressure source (8b) and to said vacuum source (8a), depending on whether it is appropriate, respectively, to lengthen or to shorten said telescopic cylinder. Distributeur de plateaux comportant un vérin télescopique double canal (20) selon la revendication 1, apte à prendre en charge le plateau (21) situé au sommet d’une pile (22) de ces derniers et à l’amener d’une position basse à une position haute sous laquelle un support (24) se déplace et peut réceptionner le plateau afin de le délivrer à l’usager.Tray distributor comprising a double channel telescopic cylinder (20) according to claim 1, capable of supporting the tray (21) located at the top of a stack (22) of the latter and of bringing it from a low position at a high position under which a support (24) moves and can receive the tray in order to deliver it to the user. Distributeur de plateaux comportant un vérin télescopique double canal (20) selon la revendication 1 qui, après avoir prélevé verticalement le plateau (21) situé au sommet d’une pile (22) de ces derniers, est capable de se déplacer horizontalement entre deux positions (A) et (B) pour délivrer directement le plateau à l’usager.Tray dispenser comprising a double channel telescopic cylinder (20) according to claim 1 which, after having vertically removed the tray (21) located at the top of a stack (22) of the latter, is capable of moving horizontally between two positions (A) and (B) to deliver the tray directly to the user.
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