Brevet FR2707912A1 — publié le 19950127

La présente invention concerne un dispositif de préhension fixé au nez d'un robot pour saisir des pièces plates ou peu galbées de véhicules automobiles. On connaît un tel dispositif destiné à saisir sur un présentoir une pièce plate ou peu galbée, telle qu'une pièce en tôle servant de pare-chaleur ou d'écran thermique d'un véhicule automobile, pour la déposer sur un convoyeur faisant partie d'une chaîne de montage. Cependant, ces dispositifs connus ont des moyens de saisie à ventouses distinctes ne pouvant pas adopter rapidement une configuration de saisie fonction des variations géométriques de différents types de pare-chaleur ou d'écrans thermiques à manipuler. De plus, les dispositifs de préhension utilisés jusqu'à maintenant ne tiennent pas compte des éventuelles variations importantes de position de centre de gravité de l'ensemble préhenseur et pièce saisie relativement au nez du robot, variations occasionnées par différentes familles de pièces à manipuler. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus des dispositifs de préhension connus en proposant un dispositif de préhension fixé au nez d'un robot et destiné à saisir sur un présentoir une pièce plate ou peu galbée, telle qu'une pièce en tôle servant de pare-chaleur ou d'écran thermique de véhicule automobile, pour la déposer sur un convoyeur d'une chaîne de montage, et comprenant un corps fixé au nez du robot par un mécanisme de liaison et des moyens de saisie d'une pièce munis de ventouses reliés à ce corps, et qui est caractérisé en ce que les moyens de saisie comprennent trois bras à mouvements commandés, respectivement un premier bras portant une ventouse pouvant être déplacé uniquement en translation relativement au corps suivant un axe X et des second et troisième bras portant chacun une ventouse et pouvant être déplacés, relativement au corps, en rotation autour de l'axe X et d'un axe Z perpendiculaire à l'axe X et en translation suivant un axe Y perpendiculaire aux deux autres axes X et Z, formant ensemble un trièdre trirectangle. Les second et troisième bras précités sont disposés suivant l'axe Y symétriquement à l'axe X. Le mécanisme de liaison est adapté pour permettre un déplacement commandé en translation du corps de support des moyens de saisie relativement au nez du robot suivant l'axe X de façon à disposer la plaque de fixation du mécanisme de liaison au nez du robot au voisinage du centre de gravité de l'ensemble ventouses et pièce saisie par ces ventouses. Le mécanisme de liaison comprend au moins un axe solidaire du corps de support parallèlement à l'axe X et monté coulissant dans un manchon de guidage solidaire de la plaque de fixation précitée. Le moyen de commande du déplacement en translation du corps de support relativement à la plaque de fixation comprend un vérin du type électrique, hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre est fixé à la plaque de fixation et la tige est fixée au corps de support. Le premier bras comprend un ensemble de translation comprenant une plaque de support de la ventouse fixée à une extrémité d'au moins un axe de support monté coulissant dans un manchon de guidage solidaire du corps de support parallèlement à l'axe X et un moyen de commande du déplacement de l'axe de support constitué de préférence par un vérin du type électrique, hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre est fixé au corps de support et la tige, parallèle à l'axe X, est fixée à la plaque de support de la ventouse. Les second et troisième bras comprennent chacun un ensemble de translation comprenant une plaque de support de la ventouse fixée à une extrémité d'au moins un axe de support monté coulissant dans un manchon de guidage parallèle à l'axe Y et solidaire d'une plaque intermédiaire liée au corps de support et un moyen de commande du déplacement de l'axe de support constitué de préférence par un vérin du type électrique, hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre est solidaire de la plaque intermédiaire et la tige, parallèle à l'axe Y, est fixée à la plaque de support de la ventouse. La plaque intermédiaire précitée supporte un moyen, tel qu'un moteur électrique, d'entraînement en rotation autour de l'axe X de l'ensemble de translation de chacun des second et troisième bras et est assemblée au corps de support de façon à être entraînée en rotation autour de l'axe Z par un moyen, tel qu'un moteur électrique fixé au corps de support. Les deux moteurs électriques précités entraînent en rotation l'ensemble de translation correspondant et la plaque intermédiaire par l'intermédiaire d'un réducteur. Le dispositif comprend également des moyens de mesure associés respectivement au vérin de commande du mécanisme de liaison et aux deux moteurs d'entraînement et reliés électriquement au robot de façon que ce dernier positionne et oriente les ventouses suivant les formes et dimensions des pièces à saisir et positionne la plaque de fixation du mécanisme de liaison au voisinage du centre de gravité de l'ensemble ventouses et pièce saisie. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus du dispositif de préhension conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue du dispositif de préhension suivant la flèche II de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle du dispositif de préhension suivant la flèche III de la figure l; et - la figure 4 montre l'application du dispositif de préhension de l'invention à la saisie de pièces de véhicules automobiles et leur dépose sur un convoyeur d'une chaîne de montage. En se reportant à la figure 4, la référence 1 désigne un robot portant un dispositif de préhension 2 à ventouse 3 pour la saisie sur un présentoir 4 de pare-chaleur 5 de véhicules automobiles et leur dépose sur un convoyeur 6 d'une ligne de montage. Le robot 1 est représenté dans une position au-dessus du convoyeur 6 avec les ventouses 3 du dispositif de préhension 2 prêtes à lâcher un parechaleur 5 sur le convoyeur 6 et initialement saisi sur le présentoir 4. La figure 4 montre également différentes familles de pare-chaleur de formes et de dimensions différentes disposées dans des présentoirs correspondants 4. Chaque pare-chaleur 5 a cependant pour caractéristique commune une forme plate ou peu galbée. Le dispositif de préhension 2 est agencé pour permettre aux ventouses 3 de saisir les pare-chaleur 5 des différentes familles, malgré les variations géométriques de ces types de pare-chaleur à manipuler. Pour cela, le dispositif de préhension conforme à l'invention comprend, comme représenté de façon détaillée aux figures 1 à 3, un corps 7 de support de trois parties formant bras 8, 9 et 10 portant respectivement les trois ventouses 3 à leurs extrémités. Le corps de support 7 est fixé au nez du robot l par l'intermédiaire d"un mécanisme de liaison 12 agencé pour permettre un déplacement commandé en translation du corps de support 12 relativement au nez du robot suivant un axe X parallèle à l'axe longitudinal U, U' du corps de support 7 et suivant lequel s'étend la partie formant bras 8. Ce déplacement en translation du corps de support 7 permet de disposer la plaque de fixation 13 du mécanisme de liaison 12 au nez du robot au voisinage du centre de gravité de l'ensemble constitué par les trois ventouses 3 et un pare-chaleur 5 saisi par ces ventouses, de façon à diminuer autant que possible la distance entre la position de ce centre de gravité relativement à la plaque de fixation 13 et à ainsi minimiser les efforts ou couples transmis par cet ensemble sur les axes terminaux du robot. Le mécanisme de liaison 12 comprend deux axes cylindriques 14 fixés au corps de support 7 parallèlement à l'axe UU' et montés coulissant respectivement dans deux manchons de guidage 15 solidaires de la plaque de fixation 13 sous celle-ci, par exemple par des pattes de fixation 16. Les deux axes 14 ont leurs extrémités opposées fixées respectivement à deux plaques de maintien 17 fixées sur le corps de support 7 perpendiculairement à celui-ci de façon que les deux axes 14 soient disposés à une certaine distance au-dessus du corps de support 7 pour permettre le coulissement des manchons de guidage 15 le long de ceux-ci. Le moyen de commande du déplacement en translation du corps de support 7 relativement à la plaque de fixation 13 est constitué par un vérin 18, du type électrique, hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre 19 est fixé sous la plaque de fixation 13 et la tige 20, qui s'étend le long de l'axe UU entre les deux axes 14, a son extrémité fixée à la plaque 17 du corps de support 7. En actionnant le vérin 18 par des signaux de commande appropriés venant du robot I, la tige 20 de ce vérin provoque le déplacement suivant l'axe X des deux manchons de guidage 15 le long des axes 14 et donc de la plaque de fixation 13 relativement au nez du robot auquel elle est fixée. La partie formant bras 8 peut être déplacée uniquement en translation relativement au corps de support 7 suivant l'axe X. A cet effet, la partie formant bras 8 comprend un ensemble de translation constitué d'une plaque de support 21 de la ventouse 3 fixée aux deux extrémités respectivement de deux axes cylindriques de support 22 montés coulissant respectivement dans deux manchons de guidage 23 solidaires du corps de support 7, par l'intermédiaire de pattes de fixation 24, parallèlement à l'axe UU', et donc à l'axe X. L'ensemble de translation comprend également un moyen de commande du déplacement de la plaque de support 21 de la ventouse 3 et constitué de préférence par un vérin 25 dont le cylindre 26 est fixé au corps de support 7 sous celui-ci et la tige 27, située entre les deux axes cylindriques de support 22 suivant l'axe UU, a son extrémité fixée à la plaque de support 21 de la ventouse 3. Les deux autres parties formant bras à mouvements commandés 9 et 10 peuvent être déplacées, relativement au corps de support 7, en rotation autour de l'axe X et d'un axe Z perpendiculaire à l'axe X et en translation suivant un axe Y perpendiculaire aux deux axes X et Z, formant ensemble un trièdre trirectangle. Les deux parties formant bras 9 et 10 sont de structure identique et disposées suivant l'axe Y symétriquement à l'axe UU' et donc à l'axe X. Dans ces conditions, seule la partie formant bras 9 représentée en figure 3 sera décrite. Cette partie formant bras 9 comprend un ensemble de translation de la ventouse 3 suivant l'axe Y et qui est constitué par une plaque de support 28 de la ventouse 3 fixée aux extrémités de deux axes de support 29 disposés parallèlement à l'axe Y et montés coulissant respectivement dans deux manchons de guidage 30 solidaires, par l'intermédiaire de pattes de fixation 31, d'une plaque intermédiaire 32 dépassant de chaque côté du corps de support 7 sous celui-ci, la plaque intermédiaire 32 étant liée au corps de support 7 comme cela va être décrit ultérieurement. L'ensemble de translation de la partie formant bras 9 comprend également un moyen de commande du déplacement de la plaque de support 28 de la ventouse 3 et constitué de préférence par un vérin 33, du type électrique hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre 34 est solidaire de la plaque intermédiaire 32 sous celle-ci et la tige 35, parallèle à l'axe Y entre les deux axes 29, a son extrémité fixée à la plaque de support 28 de la ventouse 3. Le moyen permettant d'entraîner en rotation la partie formant bras 9 ou 10 autour de l'axe X comprend un moteur électrique 36 à réducteur 37 fixés à la plaque intermédiaire 32 en s'étendant d'un côté de celle-ci parallèlement à l'axe X. L'arbre moteur 38 du moteur d'entraînement 36 entraîne l'ensemble de translation de la plaque de support 28 de la ventouse 3 relativement à la plaque intermédiaire 32. A cet effet, l'arbre moteur 38 peut être par exemple claveté dans une pièce (non représentée) solidaire des pattes de fixation 31 et montée dans une partie en forme d'étrier de la plaque intermédiaire de façon à pivoter relativement à cette dernière. Le moyen permettant d'entraîner en rotation la plaque intermédiaire 32 autour de l'axe Z comprend également un moteur électrique 39 à réducteur 40 fixés au corps de support 7 et dont l'arbre d'entraînement 41 traverse le corps de support 7 suivant l'axe Z et est fixé par tout moyen approprié à la plaque intermédiaire 32 de façon à entraîner cette dernière autour de l'axe Z relativement au corps de support 7 sous celui-ci comme cela ressort clairement de la figure 3. Un moyen de mesure, connu en soi, et non représenté, est associé au vérin de commande 18 du mécanisme de liaison 12 et est relié électriquement au robot 1 de façon à recevoir de celui-ci des ordres de commande pour positionner l'ensemble ventouses 3 et pare-chaleur saisi par celles-ci relativement à la plaque de fixation 13 comme déjà expliqué précédemment. Deux moyens de mesure 42 et 43, également connus en soi, sont associés respectivement aux moteurs d'entraînement 36 et 39 et reliés électriquement au robot 1 de façon à recevoir de celui-ci des ordres de commande permettant d'orienter les ventouses 3 suivant les formes et dimensions des pare-chaleur à saisir 5. Le fonctionnement du dispositif de préhension va être maintenant brièvement décrit. Avant de saisir un pare-chaleur 5 sur le présentoir correspondant 4, un dispositif de mesure, non représenté, va tout d'abord détecter le type de parechaleur à saisir et le comparer à un type de pare-chaleur en mémoire, par exemple dans l'unité de commande du robot 1, de façon à permettre au dispositif de préhension d'adopter la configuration de saisie du pare-chaleur en positionnant par des translations et rotations appropriées les parties de bras 9 et 10 et la partie de bras de référence 8 en configuration de saisie. Ensuite, en fonction du type de pare-chaleur saisi, le robot 1 envoie un ordre de commande vers le vérin 18 pour positionner le pare-chaleur saisi relativement à la plaque de fixation 13 afin de minimiser, comme expliqué ci-dessus, les efforts (couples) sur les axes terminaux du robot 1. La saisie du pare-chaleur 5 permet alors le transfert de celui-ci et sa dépose sur le convoyeur 6 de la ligne de montage. Le dispositif a été décrit en application à la saisie de pare-chaleur, mais il est bien entendu qu'il s'applique également à la saisie d'autre pièces, telles que des écrans thermiques de véhicules automobiles. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préhension fixé au nez d'un robot (1) et destiné à saisir sur un présentoir (4) une pièce plate ou peu galbée (5), telle qu'une pièce en tôle servant de pare-chaleur ou d'écran thermique de véhicule automobile, pour la déposer sur un convoyeur (6) d'une chaîne de montage, et comprenant un corps (7) fixé au nez du robot (1) par un mécanisme de liaison (12) et des moyens de saisie d'une pièce (5) munis de ventouses (3) reliés à ce corps (7), caractérisé en ce que les moyens de saisie comprennent trois bras à mouvements commandés (8 ; 9, 10), respectivement un premier bras (8) portant une ventouse (3) pouvant être déplacé uniquement en translation relativement au corps (7) suivant un axe X, et des second (9) et troisième (10) bras portant chacun une ventouse (3) et pouvant être déplacés, relativement au corps (7), en rotation autour de l'axe X et d'un axe Z perpendiculaire à l'axe X et en translation suivant un axe Y perpendiculaire aux deux autres axes X et Z, formant ensemble un trièdre trirectangle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les second (9) et troisième (10) bras sont disposés suivant l'axe Y symétriquement à l'axe X. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison (12) est adapté pour permettre un déplacement commandé en translation du corps de support (7) des moyens de saisie relativement au nez du robot (1) suivant l'axe X précité de façon à disposer la plaque de fixation (13) du mécanisme de liaison (12) au nez du robot (1) au voisinage du centre de gravité de l'ensemble ventouses (3) précité et pièce saisie (5) par ces ventouses. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison (12) précité comprend au moins un axe (14) solidaire du corps de support (7) parallèlement à l'axe X précité et monté coulissant dans un manchon de guidage (15) solidaire de la plaque de fixation (13) précitée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de commande du déplacement en translation du corps de support (7) relativement à la plaque de fixation (13) comprend un vérin (18), du type électrique, hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre (19) est fixé à la plaque de fixation (13) et la tige (20) est fixée au corps de support (7). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier bras (8) comprend un ensemble de translation comprenant une plaque de support (21) de la ventouse (3) fixée à une extrémité d'au moins un axe de support (22) monté coulissant dans un manchon de guidage (23) solidaire du corps de support (7) parallèlement à l'axe X précité et un moyen de commande (25) du déplacement de l'axe de support (22) constitué de préférence par un vérin, du type électrique, hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre (26) est fixé au corps de support (7) et la tige (27), parallèle à l'axe X, est fixée à la plaque de support (21) de la ventouse (3). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les second (9) et troisième (10) bras comprennent chacun un ensemble de translation comprenant une plaque de support (28) de la ventouse (3) fixée à une extrémité d'au moins un axe de support (29) monté coulissant dans un manchon de guidage (30) parallèle à l'axe Y et solidaire d'une plaque intermédiaire (32) liée au corps de support (7) et un moyen de commande (33) du déplacement de l'axe de support (29) constitué de préférence par un vérin du type électrique, hydraulique ou pneumatique, dont le cylindre (34) est solidaire de la plaque intermédiaire (32) et la tige (35), parallèle à l'axe Y, est fixée à la plaque de support (28) de la ventouse (3). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque intermédiaire (32) précitée supporte un moyen (36), tel qu'un moteur électrique, d'entraînement en rotation autour de l'axe X de l'ensemble de translation et est assemblée au corps de support (7) de façon à être entraînée en rotation autour de l'axe Z par un moyen (39), tel qu'un moteur électrique. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux moteurs électriques (36, 39) précités entraînent en rotation respectivement l'ensemble de translation précité et la plaque intermédiaire (32) par l'intermédiaire de réducteurs (37,40). 10. Dispositif selon rune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure (42 , 43) associés respectivement au vérin de commande (18) du mécanisme de liaison (12) et aux deux moteurs d'entraînement (36, 39) et reliés électriquement au robot (1) de façon que ce dernier positionne et oriente les ventouses (3) précitées suivant les formes et dimensions des pièces à saisir (5) et positionne la plaque de fixation (13) du mécanisme de liaison (12) au voisinage du centre de gravité de l'ensemble ventouses (3) et pièce saisie (5).