Brevet FR2642055A1 — publié le 19900727

*1 *DISPOSITIF DE SAISIE PAR DEPRESSION, ET VENTOUSE POUR DITO" La présente invention concerne un dispositif de manutention ou de fixation de pièces par dépression, équipé d'au moins un élément de contact muni d'au moins un orifice relié à un conduit dans lequel peut être établie une dépres- sion, avec dans le conduit de dépression un clapet et son siè- ge. Un tel dispositif est utilisé par exemple pour saisir et déplacer des pièces, auquel cas ledit élément de contact peut être une ventouse en caoutchouc qui comporte, gé- néralement en son centre, un orifice d'aspiration, et qui est tournée vers le bas. Il peut être utilisé aussi comme plateau support, par exemple dans une machine outil, auquel cas ledit élément de contact est une plaque plane percée d'une pluralité desdits orifices, tournés vers le haut. Un problème à résoudre est que, dans le cas o le dispositif est équipé d'une pluralité d'éléments de contact munis chacun d'un orifice et disposés selon un réseau, qui sont tous reliés au même circuit de dépression, et o les piè- ces à travailler n'ont pas toutes la même dimension, il faut que les orifices situés hors du gabarit de la pièce à travail- ler, et par conséquent non bouchés par elle, ne soient pas mis en dépression afin d'éviter une *fuite de vide". Dans le cas contraire on aurait, au mieux, une perte d'énergis d e à la perte de vide, et au pire une remon- tée de pression, avec la conséquence que la pièce ne serait pas suffisamment maintenue. Il est donc nécessaire de pouvoir commander l'ap- plication de la dépression à chaque orifice. C'est à cet effet qu'à chaque orifice est associé un clapet, avec son siège, disposés dans le conduit de dépression. Dans l'art antérieur, on pouvait commander les clapets en prévoyant pour chaque orifice un dispositif électromagnétique d'actionnement du clapet, avec une programmation de la fermeture de certains clapets, spécifique pour chaque pièce à traiter, une solution beaucoup plus simple et moins onéreuse consistait à utiliser des clapets normalement fermés et munis d'une tige dirigée vers la pièce, sur laquelle cette dernière appuie lorsqu'elle est appliquée sur l'orifice, avec pour résultat d'ouvrir le clapet. Ainsi les clapets sont ouverts par la pièce elle- même. Cette solution a l'inconvénient que les pièces peuvent être rayées ou marquées par les tiges. L'invention procure un dispositif qui ne présente aucun de ces inconvénients. Ce résultat est obtenu du fait que le clapet est placé, par rapport au courant d'air qui est éventuellement aspiré par la dépression dans le conduit, en amont de son siège de façon à être sollicité en fermeture par le courant d'air, que des moyens autonomes sollicitent par ailleurs le clapet en position d'ouverture, et que des moyens sont prévus pour d'abord appliquer l'un sur l'autre l'orifice et la pièce à manutentionner ou à fixer, et seulement ensuite établir la dépression dans le conduit. Les susdits moyens sollicitant le clapet à l'ou- verture sont "autonomesn en ce sens qu'ils ne sont pas action- nés par un élément extérieur tel qu'un dispositif électroma- gnétique ou une tige de commande: ces moyens sont constitués par exemple par le propre poids du clapet ou bien de préféren- ce par un ressort. Ainsi, l'idée sur laquelle repose l'invention est qu'au lieu de partir de clapets normalement fermés et de faire ouvrir les clapets utiles par la pièce elle-même comme dans l'art antérieur, on part de clapets normalement ouverts, et on utilise le courant d'air provoqué par la fuite de vide pour fermer les clapets inutiles, un peu à la manière dont une por- te laissée ouverte dans une maison d'habitation est parfois refermée violemment par un courant d'air. Le dispositif est avantageusement muni de moyens pour ajuster la dépression à une valeur réglable comprise entre le vide maximum réalisable et la pression ambiante. Ainsi un fonctionnement optimum peut être obtenu. Si l'on uti- lise par exemple le dispositif pour manipuler ou fixer des circuits imprimés, on peut désirer que la fuite occasionnée par la présence de petits trous dans la pièce n'entraîne pas la fermeture du clapet, alors que la présence de plus grands trous entraîne cette fermeture. L'ajustage de la dépression permet de choisir avec précision la surface de fuite pour la- quelle a lieu la fermeture. Dans une forme de réalisation particulière, le dispositif est muni d'un réservoir servant de réserve de vide, auquel le conduit de dépression est relié par une vanne pour commander l'établissement de la dépression. Ceci permet d'uti- liser une pompe à vide très petite puisque, le débit moyen étant faible du fait que les orifices sont à peu près toujours fermés soit du fait de la présente d'une pièce soit par le clapet, la réserve de vide permet d'assurer les débits transi- toires. La vanne sert à couper la dépression au moment o l'on applique la pièce sur l'orifice, et à la rétablir ensuite. Dans le cas o chaque élément de contact est une ventouse, munie d'un embout fileté, le clapet est placé à l'intérieur de l'embout. Ainsi la réalisation d'un réseau de ventouses à clapets automatiques est rendue particulièrement aisée: il suffit d'acheter des ventouses prééquipées d'un clapet selon l'invention. En outre, on peut remplacer des yen- touses préexistantes par des ventouses perfectionnées selon l'invention sans avoir à repenser tout le dispositif. La description qui va suivre, en regard des des- sins annexés décrivant des exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente schématiquement en perspec- tive un réseau d'orifices répartis sur une plaque plane. La figure 2 illustre la disposition du clapet dans l'art antérieur. La figure 3 est une coupe schématique dans une ta- ble à dépression selon l'invention. La figure 4 représente un clapet en vue de dessus, de côté (en coupe selon A), et de dessous. La figure 5 est une vue en coupe d'une ventouse munie d'un embout selon l'invention. Sur la figure 1, une plaque d'embase plane 3 est munie de trous disposés suivant un réseau de lignes 11 à 15 et de colonnes 21 à 26 constituant un réseau de trous. Au travers de ces trous, de l'air est aspiré de manière à fixer une pièce 4 qui est par exemple un panneau de circuit imprimé. Les trous communs aux rangées 12 à 14 et aux colonnes 23 à 26 sont re- couverts par la plaque 4. Par contre les trous des colonnes 21, 22 et des lignes 11, 15 ne sont pas recouverts, et, si la dépression est appliquée globalement à l'ensemble des trous, un débit d'air parasite existe. En dehors de la solution évidente qui consiste à munir chacun des trous d'une électro-vanne et à programmer ces dernières, on a imaginé dans l'art antérieur une solution à base de palpeur qui est illustrée sur la figure 2. A gauche, le dispositif sert à soulever.une pièce en y appliquant la ventouse 33. Il comporte un sommier 28 dans lequel règne en permanence une dépression, l'air étant aspiré par le tuyau 1. Un clapet 7 est maintenu en position de fermeture par un res- sort 31, et il est muni d'une tige 32. Lorsque l'ensemble des- cend vers la pièce 4, cette dernière retient la tige 32 et le clapet 7 qui ne peuvent donc pas continuer à descendre, ce dont résulte l'ouverture du clapet 7. A droite, le dispositif du même genre est une platine de machine sur lequel on veut immobiliser le circuit 4. De la même manière le clapet 7 est sollicité en fermeture par un ressort 31 et la tige 32 est abaissée lorsqu'on pose la pièce 4 ce qui provoque l'ouverture du clapet. Dans les deux cas le ressort doit être taré de fa- çon à assurer l'étanchéité du clapet malgré la dépression ce qui peut impliquer des forces assez grandes d'o résulte un risque de dégradation des pièces 4 par les tiges 32. La coupe de la figure 3 est faite au travers d'une rangée d'orifices d'une platine de machine. Cette rangée com- porte ici 5 orifices identiques dont l'un est référencé 8, et qui sont percés dans une plaque de contact 27. Au dessous de 2642055' chaque orifice est prévue une chambre dont l'une est référen- cée 35. Ces chambres sont formées entre ia plaque de contact 27 et une autre plaque interne 26, et séparées l'une de l'au- tre par des cloisons 30. Elles communiquent chacune par un orifice percé dans la paroi 26 (et dont l'un est référencé 9) avec un sommier 28 qui constitue une partie du conduit par le- quel l'air est aspiré au travers des orifices 8, via les cham- bres 35. Un tube d'aspiration 1 conduisant vers une pompe à vide non représentée est raccordé à un volume 2 qui est une réserve de vide. Ce volume 2 communique avec le sommier 28 par une vanne 6 commandée par un vérin 5. Dans chaque chambre 35 est disposé un clapet 7 qui est représenté à plus grande échelle en 10 et par la figure 4. Le clapet 7 est réalisé d'une seule pièce dans une matière élastique, par exemple un caoutchouc. Elle comporte 3 éléments essentiels: une surface 18 présentant une légère concavité et qui est la partie obturante du clapet. Sur sa face opposée trois pieds 19 ménagent un espace entre le clapet et la paroi adjacente, pour permettre le passage de l'air. Enfin, une jupe 17 élastique de forme conique sert de ressort et repousse le clapet vers le haut (sur la figure) . Dans cette jupe 17 sont ménagées des encoches 16 pour permettre le passage de l'air; ces encoches pourraient aussi bien être remplacées par des trous. Le fonctionnement de l'ensemble est illustré par la partie 10 agrandie de la figure 3. La position dans laquelle le clapet est représenté correspond à l'absence de débit d'air, par exemple avant qu'on applique la dépression. Lors- qu'on applique la dépression et qu'aucune pièce.ne vient obtu- rer l'orifice 8, de l'air passe en abondance en suivant le trajet indiqué par la flèche 20 ce qui, à cause de la perte de charge, crée une dépression sur la face inférieure (sur la fi- gure) du clapet et entraîne la fermeture de celui-ci, avec fléchissement de la jupe 17, le clapet 7 venant obturer l'ori- fice 9. Ainsi, la plaque 26 avec le trou 9 constituant le siê- ge du clapet, c'est parce que ce dernier est en amont dudit siège par rapport au courant d'air 20 que le clapet est solli- cité en fermeture par le courant d'air. Si une pièce obture l'orifice 8, la dépression est appliquée en suivant en sens inverse la même flèche 20 mais, comme il n'y a qu'un débit transitoire faible qui correspond au vidage de la chambre 35, le clapet 7 reste dans la position représentée et la dépression est appliquée au niveau de l'ori- fice 8. Dans le cas o la pièce appliquée contre l'orifice 8 présente une légère fuite, il existe un débit qui peut entrai- ner un déplacement vers le bas du clapet 7 sans aboutir à la fermeture complète. Le niveau de fuite pour lequel cette si- tuation se produit peut être réglé par différents moyens, dont bien entendu le tarage de l'effet de ressort de la jupe 17. Hais lorsqu'on dispose de clapets 7 standards non réglables, l'effet peut être réglé par la dépression appliquée au systè- me, ceci étant obtenu par exemple au moyen d'un servo déclen- chement de la pompe à vide, ou par insertion d'un détendeur réglable dans le tube d'aspiration 1, ces moyens que l'homme du métier sait réaliser n'étant pas représentés. Une dépres- sion de l'ordre de 300 hectopascals est susceptible de donner de bons résultats. L'agencement constitué par la vanne 6 et le vérin permet de commander la mise en dépression du sommier 28. La dépression est établie seulement après que la pièce à travail- ler ait été appliquée sur les orifices 8. Si l'on appliquait la dépression plus tôt, tous les clapets se fermeraient et le dispositif ne pourrait plus fonctionner. Lorsqu'il s'agit de déplacer les pièces en les soulevant, les orifices sont alors situés au dessus des pièces et disposés au fond d'une ventouse. Sur la figure 5, l'orifice 8 est disposé au fond d'une ventouse 33 et fait partie d'un embout 34 dont la partie supérieure comporte un filetage 36 qui permet de le fixer dans une plaque 26 qui est une paroi d'un sommier. L'embout 34 comporte une chambre 35 reliée à la ventouse par l'orifice 8 et au sommier par l'orifice 9, et qui contient un clapet 7 tel que décrit ci-dessus. Dans le cas présent, ce clapet est la tête en bas par rapport à celui de la figure 3. L'explication de son fonctionnement est la même à condition d'inverser le haut et le bas. Il faut remarquer que dans le cas présent le clapet 7 pourrait être lesté, de façon à être sollicité en position d'ouverture, c'est àt dire vers le bas sur la figure; alors la jupe élas- tique deviendrait inutile. Dans un mode de réalisation qui donne satisfaction le clapet a un diamètre total, jupe comprise, de l'ordre de 8mm, et il faut environ 0,1 newton pour écraser la jupe et fermer le clapet. La pièce elle-même pèse environ 1 gramme et par conséquent l'effet de ressort dû à la jupe est à peu près 10 fois plus fort que l'effet dû au poids dans le cas de la figure 5. C'est pourquoi il est plus avantageux d'utiliser une jupe élastique que de compter sur le poids de la pièce pour la solliciter en ouverture. En outre, avec la présence d'une jupe élastique, la ventouse peut être montée indifféremment dans toutes les positions. Une ventouse telle que celle de la figure 5 com- porte ainsi un clapet automatique intégré, grâce auquel des dispositifs complets comprenant un réseau de telles ventouses à clapets automatiques peuvent être constitués très facile- ment. REVENDICATIONS: 1. Dispositif de manutention ou de fixation de pièces par dépression, équipé d'au moins un élément de contact muni d'au moins un orifice relié à un conduit dans lequel peut être établie une dépression, avec dans le conduit de dépression un clapet et son siège, caractérisé en ce que le clapet est pla- cé, par rapport au courant d'air qui est éventuellement aspiré par la dépression dans le conduit, en amont de son siège de façon à être sollicité en fermeture par le courant d'air, en ce que des moyens autonomes sollicitent par ailleurs le clapet en position d'ouverture, et en ce que des moyens sont prévus pour d'abord appliquer l'un sur l'autre l'orifice et la pièce à manutentionner ou à fixer, et seulement ensuite établir la dépression dans le conduit. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens autonomes sont constitués par un res- sort. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort est constitué par une jupe élastique, crene- lée ou percée d'orifices, dont est muni le clapet. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le clapet est réalisé en une seule pièce et fait d'un matériau élastique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une pluralité d'éléments de contacts munis chacun d'un orifice et disposés selon un réseau, qui sont tous reliés au même circuit de dépression, et en ce qu'il comporte un clapet pour chaque orifice. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque élément de contact est une ventouse. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de contact est une embase plane dans laquelle sont percés lesdits orifices. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens pour ajuster la dépression à une valeur réglable comprise en- tre le vide maximum réalisable et la pression ambiante. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni d'un ré- servoir servant de réserve de vide, auquel le conduit de dé- pression est relié par une vanne pour commander l'établisse- ment de la dépression. 10. Ventouse destinée à faire partie d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisée en ce que, la ventouse étant munie d'un embout fileté, le clapet est placé à l'intérieur de l'embout.