Brevet FR2668084A1 — publié le 19920424

DISPOSmF DE PREHENSION MAGNETIOUE La présente invention concerne un dispositif de préhension magnétique, particulièrement destiné à la manipulation de pièces en feuille comme des tôles d'acier planes ou en forme dont le poids est relativement faible. Un tel dispositif est prévu pour s'adapter à l'extrémité d'un manupulateur, d'un robot, ou de tout autre moyen habituellement utilisé en manutention. On connait les ventouses magnétiques qui sont des électro-aimants. Elles procurent une force portante élevée, mais elles sont lourdes, et nécessitent une alimentation en courant. Les brevets français 82 22198 et 83 01392 décrivent des porte pièces magnétiques avec des aimants permanents. Chacun de ces porte pièces a pour principe une ou plusieurs plaques fixes sur lesquelles sont fixées des aimants dont le flux est orienté dans le même sens. Un ou plusieurs tiroirs portent des aimants dont le flux est orienté dans le sens opposé au sens du flux des aimants fixés sur les plaques fixes. Lorsque l'on déplace le ou les tiroirs, on peut mettre les flux soit en opposition, et la pièce est relachée, soit en concordance et la pièce est attirée. Ces portes pièces qui sont lourds assurent un maintien efficace des pièces mais exigent une commande mécanique de la mise en concordance des flux. De plus, la pièce manupulée restant rémanente pendant un temps plus ou moins long selon sa nature, le temps de cycle de prise et dépose pièce n'est pas toujours suffisament court pour que ces dispositifs soient inclus sur les chaînes de fabrication de pièces en grande série. La présente invention a pour but de fournir un dispositif léger pour être porté par des vecteurs de- manutention comme des vérins, des manipulateurs ou des robots qui permettent d'assurer des temps de cycle très court, mais dont la capacité de charge est faible. Ce dispositif de préhension magnétique ne possède aucune alimentation extérieure en courant électrique afin d'éviter les cables électriques, les prises, les joints tournants qui, en dehors des problèmes de fiabilité qu'ils posent, entravent souvent les mouvements du préhenseur. Enfin, le "lacher de pièce" se fait par une augmentation rapide de l'entrefer entre la pièce manipulée et les. masses polaires du dispositif. A cet effet le dispositif décrit est constitué d'un sommier en matériau amagnétique, mobile dans un bâti qui est fixé sur le vecteur de manutention. Des élements magnétiques comme des aimants permanents mis les uns à côté des autres, mais aussi comme une plaque d'élastomère magnétique sont fixés sur la face du sommier qui se présente du côté de la pièce à manutentionner. Un carter de faible épaisseur en matériau amagnétique comme de l'aluminium, de l'acier inoxydable ou un métal cuivreux, fixe par rapport au bâti, enferme le sommier élastique qui vient s'appuyer sur la face interne de cette feuille. Lorsque la face externe dudit carter est mise en contact avec la pièce à manutentionner, cette dernière est attirée par la force des aimants. Pour relacher la pièce manutentionnée, la présentation du bâti sur le poste de dépose, déplace le sommier mobile dans le sens de son écartement avec la pièce. L'entrefer augmente et la pièce est immédiatement relachée. Les avantages produits par un tel dispositif sont: Le "lâcher des pièces" est instantané dès que l'entrefer est suffisant, donc les pièces vont tomber toujours au même moment. Cela permet d'obtenir l'avance puis le - recul de la préhension sans avoir un temps d'arrêt en fin d'avance, pour le "lâcher pièces" Pour obtenir l'augmentation de l'entrefer qui libère les pièces, on utilise le mouvement d'avance de la préhension (pas de commande électrique, pas d'énergie à amener sur la préhension) Lorsqu'il s'agit de tôles plates, (flancs) cette invention accepte toutes formes et épaisseurs de tôles. Elle est capable de prendre en même temps plusieurs flancs de formes différentes. Elle permet de véhiculer des pièces de grandes dimensions. Exemple : côté de caisse, panneau de porte etc... De sa simplicité découlent des coûts de réalisation et d'entretien réduits. La précision de la prise et de la dépose des pièces, est comparable à tout autre type de préhensions. Le dispositif expliqué ci-dessus va être décrit plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente le dispositif relié à l'extrémité d'un robot dans une configuration de"prise de pièce" La figure 2 représente le même dispositif dans une configuration de 'lâcher de pièce". La figure 3 représente une application avec deux dispositifs en vis à vis permettant de faire passer une pièce d'une préhension à une autre préhension. En se reférant aux dessins on voit que la préhension magnétique I comprend un corps qui a une forme de plaque dont la dimension est fonction de la dimension de la pièce ou des pièces à transporter. Sur sa face supérieure on trouve un plateau 4 qui sert d'interface avec le moyen de manutention comme un robot 5. La liaison 6 entre le robot 5 et le plateau 4 peut être fixe: l'ensemble est alors boulonné. Cette liaison peut aussi être un système de fixation du type baionnette rendu possible par la rotation du dernier axe 7 du robot 5. Ce corps qui doit être très rigide et léger peut être une plaque d'acier ou une plaque de matériau composite comme du nid d'abeille -: il est évident que sa masse devra être la plus faible possible. Un sommier 8, lui aussi rigide mais totalement amagnétique, est mobile pour se déplacer suivant une direction perpendiculaire au corps 3 du côté opposé au plateau 4 qui sert d'interface. n est guidé dans son déplacement par des colonnettes 9 fixées dans le sommier et coulissantes dans des bagues 10 emmanchées dans le corps 3. La face du sommier 8 qui est opposé au corps 3, est munie, sur le dispositif décrit, d'une plaque d' élastomère magnétique 11. Selon sa surface, une telle plaque peut produire une force portante suffisante à la manutention d'une ou plusieurs pièces de tôle 12 de faible épaisseur. Sans modifier l'invention, cette plaque d'élastomère magnétique peut être remplacée par un arrangement d'aimants permanents répartis correctement sur la face extérieure de ce sommier 8. Un carter (13) rigide et amagnétique comme de l'aluminium, de l'acier inoxydable ou un métal cuivreux enferme le sommier 8 et vient se fixer sur les flancs 14 du corps 3. L'épaisseur du matériau qui forme ce carter est nécessairement la plus faible possible afin de limiter l'entrefer séparant les masses polaires commes la plaque d'élastomère magnétique de ce carter 13 et la ou les pièces 12 à transporter qui sont mises en contact avec sa face extérieure. Comme le dispositif de préhension doit pouvoir fonctionner dans tous les sens, des ressorts 16 concentriques avec les colonnette 9 poussent le sommier 8 contre le carter 13. Afin d'éviter la déformation dudit carter, celui-ci est maintenu fixé au corps 3 par des entretoises 15 qui traversent le sommier 8 par des orifices 17. La forme de la face inférieure 18 du carter 13 est en accord avec la forme de ou des pièces 12 à manutentionner : elle est plane si les pièces sont planes, mais elle épouse la forme des pièces si celles-ci sont gauches. De même, la plaque d'élastomère magnétique 11 ainsi que la face inférieure 19 du sommier 8 sur laquelle est fixée la plaque d'élastomère ont une forme en accord avec la ou les pièces 12; Selon une particularité essentielle, on peut voir sur la figure 1 le dispositif de préhension magnétique dans la position "prise de pièce" les colonnettes 9 traversent le carter amagnétique 13 par des orifices correspondants 20 et dépassent d'une valeur "A" la face inférieure 18 de ladite feuille amagnétique 13. Ces mêmes colonnettes pénètrent dans des dégagements correspondants 21 aménagés dans la zone de prise en charge de pièce 12 et permettent ainsi à la plaque d'élastomère magnétique 11 de venir en contact avec la feuille amagnétique 13. La ou les pièces 12 sont alors prises en charge par le dispositif de préhension. La figure 2 représente le dispositif de préhension magnétique en position "lacher de pièce" la zone de dépose de pièce ne possède pas de dégagement en vis à vis des colonnettes 9. Le mouvement d'approche de la préhension magnétique provoque le recul des colonnettes 9 et donc le recul du sommier 8, ainsi que le recul de la plaque d'élastomère magnétique 11. Lorsque les colonnettes 9 sont complètement enfoncées, il s'est crée un entrefer "B' entre la plaque d'élastomère magnétique Il et la ou les pièces 12 suffisant pour assurer la libération immédiate de la ou des pièces 12. Un capteur d'information 30 d'un type connu comme un capteur de proximité à effet de champ, un capteur optique ou un contacteur électromécanique monté en vis à vis d'une partie détectable 31 de la colonnette 9, permet de contôler les positions de "prise de pièce" et de "lacher de pièce" en agissant sur la commande des vecteurs de manutention qui portent le préhenseur 1, 22 ou 23. La dimension de la plaque d'élastomère magnétique 11 dépend du poids de la pièce à transporter. Si plusieurs pièces doivent être transportées par cette préhension, une répartition particulère de plusieurs plaques d'élastomère magnétique peut-être arrangée sur sommier 8. De même, la plaque d'élastomère magnétique peut être avantageusement remplacée par une pluralité d'aimants permanents positionnés en fonction de la forme et de la masse de la ou des pièces 12 à manutentionner. La figure 3 représente une combinaison de deux préhensions magnétiques permettant un cycle de travail tel que: -Prise des pièces 12 par la préhension 22 monté à l'extrémité d'un robot de manutention -Déplacement de la préhension 22 -Mise en vis à vis des préhensions 22 et 23 -Dépose des pièces 12 sur la préhension 23 lui même porté sur un dispositif transfert 29 -Déplacement de la préhension 23 et dépose des pièces 12 sur un autre poste de travaiL Dans ce cas, les ressorts 24 de la préhension magnétique 22 produisent une force de compression plus faible que les ressorts 25 de la préhension 23. Ainsi, lorsque les deux préhensions (dont les colonnettes 26, 27 sont en vis à vis les unes des autres, ce qui est une condition indispensable), sont face à face, le sommier 28 du préhenseur 22 s'efface et cré un entrefer "B" qui assure la libération des pièces 12 au profit du préhenseur 23. Les vecteurs de manutention comme le robot 5 et le transfert 29 sont cités à titre d'exemple tout autre arrangement relevant du même principe ne modifie en rien l'invention. REVENDICATIONS [ 1 ] Dispositif de préhension magnétique, particulièrement destiné à la manipulation de pièces en feuille comme des tôles d'acier comprenant: -Un corps (3) pourvu de moyen de liaison (4) avec un vecteur de manutention comme un robot (5) ou un transfert (29) -Un carter en matériau amagnétique de faible épaisseur et en forme de boitier (13) dont la face inférieure vient en contact avec la pièce à transporter (12) -Un sommier en matériau amagnétique (8) mobile à l'intérieur du boitier ~ (13) et portant des masses polaires (11) en vis à vis de la face inférieure de la feuille (13) caractérisé en ce qu'une pluralité de colonnettes 9 guident le déplacement du sommier en matériau amagnétique (8) dans une direction perpendiculaire en plan de la face inférieure de la feuille en matériau amagnétique en forme de boitier (13) de façon à augmenter ou à diminuer un entrefer ("B") entre les masses polaires (11) et la pièce à transporter (12). [2] Dispositif de préhension suivant la revendication précedente caractérisé en ce que les colonnettes (9) sont fixées rigidement sur le sommier (8), qu'elles coulissent par leur partie supérieure dans des bagues (10) prévues à cet effet dans le corps (3) et que leur partie inférieure est d'une longueur telle que lorsque la face inférieure (32) des dites colonnettes (9) est en affleurement avec la face inférieure du carter (13), les masses polaires (11) remontent et s'écartent du carter (13) d'une valeur ("B") qui est une valeur d'entrefer suffisante pour le "lacher" de la pièce (12). [3] Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les masses polaires fixées sur la partie inférieure du sommier en matériau amagnétique (8) sont constituées par une plaque d'élastomère magnétique (11) [4] Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les masses polaires fixées sur la partie inférieure du sommier en matériau amagnétique (8) sont constituées par une pluralité d'aimants permanents positionnés sur ledit sommier (8) en fonction de la forme et de la masse de là ou des pièces (12) à manutentionner. [ 5 ] Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que qu'une pluralité d'entretoises (15) fixées sur la face inférieure du corps (3) traversent le sommier (8) par des orifices (17) pour maintenir constante la distance entre la face inférieure (18) du carter (13) et le corps (3) du dispositif de préhension. [6] Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que qu'une pluralité de ressorts (16) sont montés concentriquement avec les colonnettes (9) entre la face inférieure du corps (3) et la face supérieure du sommier (8) avec une force supérieure au poids dudit sommier (8) de façon à appliquer le sommier (8) contre la face inférieure (18) du carter (13) quelle que soit la position dans l'espace de la préhension magnétique (1). [ 7 ] Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce que la face inférieure (18) du carter (13) est un plan et que la face active des masses polaires est un plan. [8] Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce que la face inférieure (18) du carter (13) a une forme correspondante avec la forme de la pièce (12) à manutentionner et que la face active des masses polaires (11) correspond avec la forme de la face inférieure (18) du carter (13), et donc de la pièce (12). [ 9 ] Dispositif selon les revendications 1, 2 et 6 caractérisé en ce qu'au moins un capteur d'informations (30) d'un type connu comme un capteur de proximité à effet de champ, un capteur optique ou un contacteur électro-magnétique monté d'une façon fixe sur le corps (3) de la préhension magnétique (1) et en vis à vis d'une partie détectable (31) mobile avec le sommier (8) permet de contrôler les positions "prise de pièce" et "lacher de pièce.