Brevet FR2594065A1 — publié le 19870814

Dispositif de guidage automatique de matériaux déformables sous forme de feuilles. La présente invention a pour objet un dispositif destiné à réaliser automatiquement le guidage de matériaux déformables tels que matière plastique, matière textile, cuirs, peaux, etc.... Ce dispositif est essentiellement destiné au guidage de matériaux, se présentant sous forme de feuille, par rapport à-un objet de même nature, de nature différente ou par rapport à un outil de coupe, d'assemblage, perforation, etc.... Dans le cas de matériaux rigides et non déformables, le guidage ne pose pratiquement pas de problèmes et est souvent réalisé à partir du contour extérieur des pièces. Cependant un tel principe de guidage ne peut pas être appliqué à des matériaux déformables dont le contour est suscep- tible de varier en cours de travail. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvé- nients et de fournir un dispositif de guidage automatique de matériaux en feuille déformables qui soit fiable et permette un guidage efficace de tels matériaux même en cas de déformations locales de ceux-ci au cours de leur travail. Ce but est atteint en ce que le dispositif de guidage automatique selon l'invention comprend un dispositif de guidage général du matériau, qui comporte un système de préhension de ce matériau et est apte à déplacer ce matériau selon une trajectoire prédéterminée, et un dispositif de correction locale de la trajectoire apte à modifier la trajectoire suivie par le matériau lorsque celle-ci s'écarte de la trajectoire prédéterminée. Ce dispositif permet donc d'assurer un guidage parfait du matériau en feuille même lorsque celui-ci se déforme. Selon une forme de réalisation préférée de la présente invention, le dispositif de correction locale de la trajectoire comprend un dispositif de détection de la modification de la trajectoire du matériau par rapport à la trajectoire prédéterminée et un dispositif de modification de l'orientation locale de la trajectoire suivie par le matériau jusqu'à ce que celle-ci corresponde à la trajectoire prédéterminée. Le dispositif de détection est formé par des détecteurs aptes à être excités par un tracé, préalablement déposé sur le matériau et corres- pondant à la trajectoire locale désirée du matériau par rapport à l'outil, lorsque ce tracé passe sous ces détecteurs. Avantageusement, le tracé est réalisé à l'aide d'une encre, d'une poudre ou d'un vernis apte à émettre une radiation lumineuse d'une longueur d'onde déterminée pouvant être détectée par des photodétecteurs lorsqu'il est excité par un rayonnement ultraviolet. Toute autre solution optique, magnétique, électrique pourra être, de même, utilisée avec les détecteurs correspondants. Le dispositif de modification de l'orientation locale de la trajec- toire du matériau est formé par au ftoins un disque d'axe sensiblement horizontal en contact avec le matériau et pouvant être orienté autour d'un axe perpendiculaire au plan de déplacement du matériau. Lorsque la trajectoire du matériau dévie de la trajectoire prédéterminée, c'est-àdire que l'outil dévie par rapport au tracé réalisé sur le matériau, on change l'orientation du disque pour communiquer au matériau une orientation différente qui en modifie la trajectoire locale. De préférence le disque est monté rotatif autour de son axe et roule sur un second disque d'axe vertical, coaxial à l'axe de rotation du premier disque, situé de l'autre côté du matériau et muni d'une gorge circulaire dont le rayon correspond au rayon de rotation du premier disque. De toute façon le dispositif de guidage selon l'invention sera bien compris et d'autres caractéristiques seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation préférée de ce dispositif. Figure 1 est une vue schématique de ce dispositif de guidage automatique, Figure 2 est, à échelle agrandie, une vue en perspective du dispositif de correction locale de la trajectoire, Figure 3 est une vue similaire à figure 2 du dispositif de guidage général et du système de préhension, Figure 4 est une vue schématique en coupe axiale du dispositif de figure 2, Figure 5 est une vue en coupe selon V-V de figure 4, Figure 6 est une vue similaire à figure 4 selon une autre forme de réalisation, dans le cas de deux matériaux conduits séparément; Figures 7 et 8 sont des vues illustrant différentes positions des détecteurs par rapport au tracé, Figure 9 est une vue montrant un exemple particulier de réalisa- tion du tracé, Figures 10 à 13 sont des vues illustrant les différentes étapes d'initialisation d'un tracé dans un angle de celui-ci. Ainsi que cela est schématisé à la figure 1, le dispositif de guidage automatique de matériaux en feuille 1 selon l'invention est formé essentiellement d'un dispositif de guidage général 10 muni d'un système de préhension 11 du matériau en feuille 1 et d'un dispositif 20 de correction locale de la trajectoire du matériau 1, ce dispositif 20 étant situé à proximité de l'outil de travail 30. Le dispositif de guidage général 10 est monté déplaçable dans un plan horizontal, c'est-à-dire dans un plan parallèle au plan de déplacement du matériau, de façon connue en soi, selon les axes perpendiculaires 31, 32, les directions de déplacement étant matérialisées par les doubles flèches 31a, 32a. Ainsi que le montre la figure 1, la direction correspondant à la flèche 31a est parallèle à la direction d'entraînement (avance) du matériau en feuille 1, celle-ci étant représentée par la flèche 33. L'autre direction de déplacement 32a est perpendiculaire à la direction d'avance 33 du matériau en feuille 1. Le système de préhension 11 est en outre monté rotatif (flèche 34) par rapport à un axe 15 qui est perpendiculaire au plan de déplacement horizontal du matériau 1 et qui est par conséquent vertical. Le dispositif de guidage général 10 et notamment son système de préhension 11 sont représentés de façon plus détaillée sur la figure 3. Le système de préhension 11 est formé de plusieurs bras télesco- piques 12 (trois bras télescopiques dans l'exemple du dessin) qui rayonnent à partir de leur axe de rotation 15 commun. Chaque bras 12 est muni à son extrémité libre d'un élément de préhension 13 pouvant être formé par un pince comme dans l'exemple de la figure 3, mais aussi par des systèmes de type ventouse ou à action magnétique. Chaque bras 12 est fixé, par l'intermédiaire d'un système débra- yable mécaniquement 12a, à l'axe 15. Les différents bras 12 peuvent être décalés angulairement l'un par rapport à l'autre et les éléments de préhension 13 peuvent -être plus ou moins éloignés de l'axe 15. Comme ces bras 12 sont télescopiques, on conçoit qu'ils peuvent être adaptés très facilement à la configuration du matériau en feuille 1 devant être pris en charge par le dispositif de guidage 10. Les différents déplacements du dispositif de guidage 10, c'est-à-dire la rotation du système de préhension 11 autour de l'axe 15, les déplacements selon les axes 31 et 32 sont obtenus de façon connue en soi à l'aide de vérins et/ou de moteurs ou similaires qui ne sont pas représentés sur le dessin pour plus de clarté. Ces déplacements sont programmés et commandés en synchroni- sation avec l'avance du matériau par exemple par un ordinateur, de façon que le matériau en feuille I suive une trajectoire prédéterminée, qui est calculée de façon que la tangente à la courbe décrite par le matériau en feuille soit toujours parallèle à la direction d'avance de celui-ci, la courbe décrite par le matériau correspondant bien évidemment à la trajectoire locale désirée du matériau par rapport à l'outil. Le dispositif 20 de correction locale de la trajectoire est montré plus particulièrement aux figures 2, 4 et 5. Ce dispositif de correction 20 est formé essentiellement d'un disque 21 monté rotatif autour d'une tige 22 d'axe 22a horizontal, et d'un disque 25, d'axe 25a vertical et monté tangentiellement au disque 21. Ainsi que le montre la figure 2 ce dispositif est monté en amont de l'outil de travail 30 et du système d'entraînement 28 (pied de biche) maintenant le matériau 1, par rapport au sens d'avance 33. La tige 22 est solidaire d'une tige 23 d'axe 23a vertical, cette tige 23 étant elle-même reliée à l'arbre de sortie d'un moteur positionneur 24. Par conséquent le disque 21 est monté rotatif, d'une part, autour d'un axe vertical décalé par rapport à son plan médian et qui est l'axe 23a, et d'autre part, autour de son propre axe horizontal 22a. Ce disque 21 est en outre muni sur sa périphérie d'un bourrelet 21a, formé par exemple par un anneau en caoutchouc ou autre matériau ayant un coefficient de frottement élevé, ou encore d'une série de picots. Le disque 25 est lui-même monté rotatif autour de son axe 25a, qui est confondu avec l'axe de rotation 23a, par exemple à l'aide d'un roulement à billes non représenté sur le dessin. Ce disque 25 a un rayon correspondant au moins au rayon de giration du disque 22 autour de l'axe 23a. Il présente en outre une gorge circulaire 26 sur sa face supérieure destinée à venir en contact avec le disque 21. Cette gorge 26 est également centrée sur l'axe 25a, 23a; elle a une section transversale correspondant à celle du bourrelet 21a ou similaire réalisé sur le disque 21, et est apte à recevoir celui-ci, lors de la rotation du disque 21 autour de l'axe 23a. De cette façon, lorsque la tige 23a tourne, le disque 21 tourne sur le disque 25 en roulant dans la gorge 26 de celui-ci. Lorsque le matériau en feuille 1 est interposé entre les deux disques 21, 25, la rotation du disque 21 par rapport à l'axe 23a modifiera son orientation par rapport au sens d'avance 33 et par là-même l'orientation de la trajectoire suivie par le matériau I au niveau du point de contact P entre celui-ci et les deux disques 21, 25, du fait de la modification de la tangente T de la trajectoire à ce point de contact P. En effet, pour une orientation donnée du disque 21 autour de l'axe 23, le point de contact P entre ce disque 21 et le matériau 1 provoque une orientation différente de la trajectoire suivie par le matériau On conçoit que selon l'angle d'orientation de l'ensemble tige 22-disque 21 par rapport à la direction d'entraînement ou d'avance 33 du matériau, l'orientation donnée à la trajectoire de celui-ci sera modifiée. Ainsi si le disque 21 reste parallèle à la direction d'avance 33, c'est-àdire si la tige 22 se trouve perpendiculaire à celle-ci, le point P de contact entre le disque 21 et le matériau 1 sera confondu avec le point 0, et la trajectoire du matériau sera rectiligne. Si le disque 21 tourne autour de l'axe 23 de façon à former un angle aigu avec la direction d'avance 33, c'est-à-dire de façon que le point de contact P se trouve sur l'arc de cercle ON, la modification de la trajectoire imposée par le disque 21 au matériau 1 sera un arc de cercle concave, de rayon d'autant plus faible que P est proche de N. Par contre si le disque 21 tourne de façon à former un angle obtus avec la direction d'avance 33, c'est-à-dire de façon que le point de contact P se trouve sur l'arc de cercle OM, la modification de la trajectoire du matériau I sera convexe (Cf. figure 5). Ce dispositif permet donc de compenser avantageusement les éventuelles déformations subies par le matériau 1 et de conserver toujours la trajectoire voulue. Il permet en outre de modifier la trajectoire selon des rayons de courbure très petits et permet donc une grande précision dans le suivi de la trajectoire prédéterminée. Il va de soi que le système d'orientation locale doit en perma- nence générer une trajectoire locale correspondant à la trajectoire locale désirée et donc que le disque 21 sera asservi autour d'une position théorique correspondant à la trajectoire prédéterminée au point considéré. Bien sûr il va de soi que ce dispositif de guidage pourrait être réalisé différemment. Par exemple le disque 25 pourrait être supprimé, de même que la gorge circulaire 26 et le bourrelet 21a du disque 21. Cependant on peut noter que la présence du disque 25 facilite le fonctionnement de l'ensemble. De même la présence de la gorge 26 et du bourrelet 21a permet de supprimer tout effet de glissement entre le matériau I et chacun des deux disques 21, 25, effet qui serait bien évidemment préjudiciable au fonctionnement global de l'ensemble. Enfin, le disque 21 pourrait Ltre également disposé non perpen- diculaire au matériau I mais simplement incliné par rapport à celui-ci. La figure 6 montre l'application du système de correction locale à la superposition de deux matériaux en feuille 1. Dans ce cas, un système de correction locale 20, à savoir un disque 21 roulant sur un disque , est associé à chaque matériau 1 et les deux disques 25 peuvent être alors constitués par les deux bagues d'une butée à billes 29. Un moteur couple (non représenté sur le dessin) peut être associé à l'un ou l'autre des disques 21, de façon à créer un couple s'opposant ou au contraire s'ajoutant à l'avance de l'un ou l'autre des matériaux 1, de façon à étirer ou au contraire à comprimer ce matériau I par rapport à l'autre matériau et à obtenir une superposition parfaite de ceux-ci. A chaque dispositif 20 de correction locale de la trajectoire est associé un système de tracé 40 sur le matériau en feuille et de détection 50 de ce tracé permettant au dispositif 20 de modifier localement la trajec- toire du matériau I lorsque celle-ci dévie trop de la trajectoire théorique matérialisée par les tracés 40. Le tracé 40 est réalisé sur le matériau I lui-même et correspond à la trajectoire prédéterminée devant être décrite par l'outil 30 sur le matériau 1. Ce tracé 40 est réalisé au moyen d'une encre ou d'un vernis qui émet, sous l'effet d'une excitation lumineuse, une radiation lumineuse de longueur d'onde différente de celle de l'excitation lumineuse (dans l'exemple considéré). L'encre choisie est notamment une encre, couramment utilisée dans l'industrie textile, qui lorsqu'elle est excitée par de la lumière ultraviolette, émet une lumière rouge très intense. Le système de détection 50 associé à chaque tracé 40 comprend une source de lumière ultraviolette 51 apte à venir exciter le tracé 40 réalisé sur le matériau I et des photo-détecteurs 52, 53, 54, 55 aptes à recevoir le rayonnement émis par l'encre excitée par les rayons ultraviolets de la source lumineuse 51. Ce système de détection 50 se trouve le plus près possible de l'outil et en amont de celui-ci par rapport au sens d'avance 33 du matériau. Bien entendu à la source lumineuse 51 peuvent être associés de façon connue en soi une optique de focalisation, un ensemble de filtres et un guide d'onde de façon à obtenir un faisceau lumineux convergent présentant la bonne longueur d'onde et avec un minimum de perte lumineuse (non représentés sur le dessin). Le guide d'onde, éventuel conduisant les rayons ultraviolets, assure la conduite du faisceau formé à la source lumineuse 51 jusqu'à la zone de détection choisie et permet un parcours non rectiligne de ces rayons, en fonction des contraintes d'encombrement des éléments extérieurs au sys- tème de détection. Chaque système de détection 50 comprend au moins trois photo- détecteurs 52, 53, 54 qui peuvent être disposés soit perpendiculairement à la direction d'avance 33 comme montré à la figure 7, soit inclinés par rapport à celle-ci (comme montré à la figure 8), cette disposition permettant de réduire l'encombrement. La position correcte du matériau I sera donc détectée lorsque le photodétecteur 53 situé au milieu sera au-dessus du tracé 40 et sera donc excité. Si le matériau I dévie de sa trajectoire et que par exemple le détecteur 52 qui est situé à gauche dans les figures 7, 8 est excité, le moteur modifiant l'orientation du disque 21 est actionné de façon à ramener le matériau I vers la droite.- Ce moteur effectue des rotations d'angle déterminé jusqu'à ce que les nouvelles orientations du disque 21 aient permis au matériau 1 de retrouver la trajectoire prédéterminée. Inversement si le détecteur situé à droite 54 est excité, le moteur fera tourner le disque 21 de façon à ramener le matériau I vers la gauche jusqu'à ce qu'il retrouve la trajectoire théorique. Le système de correction locale 20 est donc asservi par le système de détection 50. Un quatrième photodétecteur 55 peut également être prévu pour l'initialisation du tracé c'est-à-dire le repérage du début de ce tracé 40. Ce photodétecteur 55 d'initalisation est disposé en avant du photodétecteur central 53 dans le sens d'avance 33, et est aligné avec celui-ci. Les figures 10 à 13 illustrent les différentes étapes de la procédure d'initialisation d'un tracé 40 lorsque celle-ci a lieu dans un angle 41 de celui-ci. En position de démarrage les différents détecteurs et notamment celui d'initialisation 55 sont situés en dehors du tracé 40 et ne sont donc pas excités par celui-ci (Cf. figure 10). Le dispositif de transfert ou guidage général 10 déplace la feuille de matériau I jusqu'à ce que le détecteur d'initialisation 55 et le détecteur central 53 soient excités (Cf. figure 11), à un moment l'ensemble des détecteurs est aligné sur le tracé 40 et celui-ci est parallèle à la direction d'avance 33. Le dispositif de transfert général 10 éventuellement assisté du système d'orientation locale, si celui-ci est motorisé (moteur couple associé au disque 21) déplace alors la feuille de matériau I parallèlement au tracé 40, (Cf. figure 12), jusqu'à ce que le détecteur d'initialisation 55 ne soit plus excité et se retrouve donc à l'extérieur du tracé 40 (Cf. figure 13). A ce moment la feuille de matériau I se trouve en position d'initialisation, c'est-à-dire que les détecteurs 52, 53, 54, 55 sont situés au-dessus d'un angle 41 du tracé et le suivi de la trajectoire par les détecteurs peut être commence. Ainsi que le montre la figure 9, des repères 42 peuvent être disposés à intervalles réguliers sur le tracé 40. Ces repères 42 sont orientés par rapport au tracé de façon à pouvoir exciter plusieurs photodétecteurs 52, 53, 54 (en l'occurence trois photodétecteurs dans le cas de la figure 9) en même temps. Ces repères 42 servent de "rendez-vous" et permettent par exemple de vérifier le bon suivi de la trajectoire prédéterminée, ou de particulariser certaines zones de celles-ci: ces rendez-vous peuvent être des points particuliers devant être en coïncidence sur deux matériaux con- duits séparément (superposition pour assemblage par exemple). Ces repères espacés régulièrement peuvent aussi permettre de mesurer et vérifier l'avance du matériau I sous l'outil, si celle-ci n'est pas effectuée de façon suffisamment fiable. REVENDICATIONS 1- Dispositif de guidage automatique de matériaux déformables sous forme de feuilles, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de guidage général (10) du matériau (1), qui comporte un système de préhension (Il) de ce matériau et est apte à déplacer ce matériau selon une trajectoire prédéterminée (40), et un dispositif (20) de correction locale de la trajec- toire apte à modifier la trajectoire suivie par le matériau lorsque celleci s'écarte de la trajectoire prédéterminée (40). 2- Dispositif de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (20) de correction locale de la trajectoire comprend un dispositif de détection (50) de la modification de la trajectoire du matériau par rapport à la trajectoire prédéterminée (40) et un dispositif de modifi- cation de l'orientation locale de la trajectoire suivie par le matériau (1) jusqu'à ce que celle-ci corresponde à la trajectoire prédéterminée (40). 3- Dispositif de guidage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de détection est formé par des détecteurs (52, 53, 54, 55) aptes à être excités par un tracé (40), correspondant à la trajectoire locale désirée du matériau par rapport à l'outil et réalisé sur le matériau en feuille, lorsque celui-ci passe sous ces détecteurs. 4- Dispositif de guidage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les détecteurs sont des photodétecteurs (52,53,54,55) et en que le tracé est réalisé à l'aide d'une encre ou d'un vernis apte à émettre, lorsqu'il est excité par un rayonnement ultraviolet (51), une radiation d'une longueur d'onde déterminée, pouvant être détectée par ces photodétecteurs. 5- Dispositif de guidage selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le dispositif (20) de correction locale de la trajectoire locale du matériau est formé par au moins un disque (21) d'axe (22a) sensiblement horizontal en contact avec le matériau (1) et pouvant être orienté différemment autour d'un axe (23a) perpendiculaire au plan de déplacement du matériau (1). 6- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque (21) est monté rotatif autour de son axe (22a) et roule sur un second disque (25) d'axe (25a) vertical, coaxial à l'axe de rotation (23a) du premier disque (21), situé de l'autre côté du matériau et muni d'une gorge circulaire (26) dont le rayon correspond au rayon de rotation du premier disque (21). 7- Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le disque (21) est muni extérieurement de moyens de friction (21a) aptes à supprimer tout effet de glissement entre le matériau (1) et ce disque (21). 8- Dispositif de guidage selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que, dans le cas de la superposition de deux matériaux en feuille (1), un système de correction locale de la trajectoire (20) distinct est associé à chaque matériau en feuille (1). 9- Dispositif de guidage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un moteur couple est associé à l'en ou l'autres des disques (21) du système de correction locale de la trajectoire (20), de façon à créer un couple s'opposant au, au contraire, s'ajoutant à l'avance de l'un ou l'autre des matériaux (1). - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que chaque dispositif de détection comprend au moins trois photodétec- teurs (52, 53, 54) disposés non parallèlement à la direction d'avance (33) du matériau. 11- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque dispositif de détection comprend au moins un quatrième photodétec- teur (55) aligné avec le détecteur central (53) parallèlement à la direction d'avance (33) du matériau (1) et disposé en avant de celui-ci par rapport au sens d'avance (33). 12- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que des repères (42) sont disposés à intervalles réguliers sur le tracé (40) afin de contrôler l'avance du ou des matériaux (1) sous l'outil, ou de contrôler la coïncidence de deux matériaux (1) superposés. 13- Dispositif de guidage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de guidage général (O10) est monté déplaçable selon deux axes perpendiculaires (31, 32) dans un plan parallèle au plan de déplacement du matériau (1). 14- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un système de préhension (11) du matériau en feuille apte à être conformé au matériau devant être mis et monté rotatif par rapport à un axe (15) perpendiculaire au plan de déplacement du matériau (1).