Brevet FR2825944A1 — publié le 20021220

La présente invention concerne, de façon générale, les robots manipulateurs, pourvus d'un bras articulé équipé, à son extrémité, d'un dispositif de préhension, capable de saisir au moins un objet à manipuler. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à une tête de préhension, adaptable à l'extrémité du bras articulé d'un tel robot manipulateur. Encore plus spécialement, l'invention s'intéresse à une telle tête de préhension, adaptée pour la saisie et le déplacement de formes utilisées comme gabarits dans le domaine de la fabrication des chaussures. Pour la fabrication de chaussures, sont généralement utilisés des gabarits spécifiques en bois ou en matière synthétique, dits formes , qui reproduisent les diverses caractéristiques d'un pied : pointure, pied gauche ou droit, ainsi que le type et l'aspect de la chaussure à réaliser. C'est sur la forme que la tige de la chaussure est adaptée, puis que la partie de semelle dite première est mise en place, et que sont aussi effectuées toutes les autres opérations de fabrication, par exemple le cardage ou l'encollage. Traditionnellement, toutes ces opérations sont réalisées manuellement, la forme munie de sa tige de chaussure étant transportée manuellement d'une machine à une autre. Mais on connaît aussi des lignes de fabrication automatique ou semi-automatique de chaussures, dans lesquelles une chaîne, entraînant avec elle des plateaux ou palettes portant les formes , fait passer ces plateaux, les uns après les autres, à un certain nombre de postes de travail, situés sur la chaîne elle-même ou sur le côté de cette chaîne, où s'effectuent des opérations successives de fabrication ou de traitement des chaussures. Dans une telle installation, telle que décrite dans le brevet français NI 2 721 913 ou le brevet européen correspondant NI 0 691 089, les chaussures en cours de fabrication sont donc montées sur des formes , elles-mêmes portées par les plateaux. Plus particulièrement, chaque plateau est habituellement prévu pour recevoir une seule forme , correspondant à une chaussure à fabriquer. Les formes utilisées dans le cadre d'une fabrication étant multiples, ne serait-ce qu'en raison des nombreuses pointures à réaliser pour un modèle donné de chaussures, chaque fois avec un pied droit et un pied gauche, on doit disposer d'un stock important de formes qui, lorsqu'elles ne sont pas utilisées, se trouvent rangées dans des magasins de stockage du genre râtelier. Il se pose alors le problème du transfert des formes entre le magasin et la ligne de fabrication, et vice-versa. L'utilisation de robots manipulateurs à bras articulé, pour le transfert des formes , a déjà été proposée. A cet effet, il est prévu, sur chaque forme à manipuler, un dispositif de préhension ou préhenseur , tandis que l'extrémité du bras du robot est équipée d'une tête de préhension pourvue de mâchoires complémentaires du dispositif de préhension prévu sur les formes . Ainsi, un robot manipulateur peut saisir une forme , la déplacer selon la trajectoire désirée, et la déposer en un point choisi. En particulier, le robot manipulateur peut saisir une forme stockée sur un râtelier de stockage, l'amener et la positionner sur un plateau ou une palette, et la ramener sur un râtelier. On peut ici se référer aux brevets français NI 2 586 908, NI 2 586 909, NI 2 612 052 et NI 2 705 872 qui décrivent les moyens de préhension, tant du côté des formes que du côté du robot manipulateur. Dans toutes ces réalisations connues, la tête de préhension, placée à l'extrémité du bras du robot manipulateur, est conçue comme une pince ne pouvant saisir qu'une seule forme M. Il en résulte que la cadence d'alimentation en formes de la ligne de fabrication de chaussures, donc la cadence de production des chaussures elle-même, se trouve limitée. La présente invention vise à améliorer la cadence et le rendement des lignes de fabrication de chaussures, ici considérées, par un aménagement particulier des robots manipulateurs utilisés pour le transfert des formes entre les râteliers de stockage et les plateaux ou palettes circulant sur les lignes de fabrication. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une tête de préhension, adaptable à l'extrémité du bras articulé d'un robot manipulateur, cette tête de préhension étant adaptée pour la saisie de formes utilisées comme gabarits dans le domaine de la fabrication des chaussures, ladite tête de préhension étant caractérisée par le fait qu'elle comporte deux pinces disposées côte à côte, et adaptées chacune pour la saisie d'une forme pourvue d'un préhenseur, les deux pinces étant montées mobiles en translation sur un support commun, de manière à permettre une variation de leur écartement, et des moyens motorisés étant prévus pour commander, d'une part, la modification d'écartement des deux pinces et, d'autre part, l'ouverture/fermeture de chacune de ces deux pinces. De préférence, dans la mesure où le robot manipulateur est utilisé pour le transfert des formes entre au moins un râtelier de stockage sur lequel les formes sont groupées par paires, et des plateaux ou palettes circulant sur une ligne de fabrication de chaussures, chaque plateau étant prévu pour recevoir une seule forme , la tête de préhension objet de l'invention est conçue pour modifier l'écartement de ses deux pinces entre une valeur minimale, correspondant à l'écartement de deux formes d'une même paire sur au moins un râtelier de stockage, et une valeur maximale, correspondant à la distance séparant les positions des formes respectivement portées par deux plateaux consécutifs, lorsque ces deux plateaux se trouvent rapprochés au maximum sur la ligne de fabrication. Ainsi, la tête de préhension selon l'invention permet d'alimenter la ligne de fabrication en formes associées par paires. Les deux formes d'une même paire, en attente sur le râtelier de stockage, sont saisies simultanément par la double pince de la tête de préhension, cette double pince étant resserrée pour s'adapter au rangement serré des formes sur le râtelier. Ensuite, le bras du robot manipulateur se dirigeant vers la ligne de fabrication, la double pince de la tête de préhension est écartée, pour alimenter simultanément deux plateaux successifs, en attente de chargement avec une forme . Les formes sont ainsi manipulées deux par deux, tant pour l'alimentation de la ligne de fabrication, à partir des râteliers de stockage, que pour l'opération inverse d'évacuation des formes , consistant à les retirer de la ligne de fabrication pour les déposer sur les râteliers. On comprend que les cadences peuvent ainsi être considérablement augmentées, et pratiquement doublées, dans la mesure où les formes sont manipulées par paires et non plus une à une, et ceci toujours à l'aide d'un seul robot manipulateur. Selon un mode de réalisation de la tête de préhension, objet de l'invention, celle-ci comprend, en combinaison : un bras-support prévu pour être adapté à l'extrémité du bras articulé du robot manipulateur ; - à l'avant du bras-support, deux vérins opposés prévus pour déplacer en translation, suivant la même direction mais en sens opposés, deux embases de pinces, symétriques l'une de l'autre ; sur chaque embase de pince, deux vérins prévus pour déplacer en translation, en sens opposés, deux mâchoires complémentaires appartenant à la pince correspondante. Ainsi, les deux embases de pinces peuvent être rapprochées ou éloignées l'une de l'autre, de manière à obtenir la variation de l'entraxe des deux pinces, et chacune de ces deux pinces peut être, elle-même, ouverte ou fermée. La tête de préhension, objet de l'invention, est notamment utilisable sur un robot manipulateur placé au centre d'un ensemble de râteliers de stockage de formes , disposés par exemple en losange, cet ensemble de râteliers étant situé sur le côté de la ligne de fabrication de chaussures. Avantageusement, chaque râtelier de stockage de formes possède, vu de côté, un profil concave tourné vers le robot manipulateur, ce qui lui confère une capacité de stockage maximale tout en garantissant l'accessibilité à toutes les formes pour la tête de préhension, montée à l'extrémité du bras du robot manipulateur (l'ensemble des formes étant stocké ainsi dans une zone approximativement sphérique, entourant le robot manipulateur). Dans cet ensemble, chaque râtelier de stockage de formes peut être mobile et interchangeable, des moyens d'indexage de la position de chaque râtelier étant prévus pour assurer son positionnement précis relativement au robot manipulateur, donc à la tête de préhension. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette tête de préhension pour robot manipulateur, et illustrant son utilisation : Figure 1 est une vue générale, en plan, d'une partie d'installation de fabrication de chaussures, mettant en oeuvre la tête de préhension objet de la présente invention ; Figure 2 est une vue de côté d'un râtelier de stockage de l'installation de la figure 1 ; Figure 3 est une vue de face de la tête de préhension ; Figure 4 est une vue de côté de cette tête de préhension ; Figure 5 montre la même tête de préhension dans deux positions, pour illustrer son fonctionnement. La figure 1 montre, partiellement et de façon très schématique, une installation automatique ou semi-automatique de fabrication de chaussures. L'installation comprend une chaîne 2 qui déplace horizontalement des plateaux 3 prévus pour recevoir, chacun, une forme)) 4, afin de l'amener successivement à différents postes de travail (non représentés), situés sur la chaîne 2 elle-même ou sur le côté de cette chaîne. Les formes 4, en attente, sont stockées sur plusieurs râteliers 5. Par exemple, il est prévu quatre râteliers de stockage 5, disposés en losange sur le côté de la chaîne 2. Ces râteliers 5 entourent un robot manipulateur 6, à bras articulé 7, d'un type connu en soi. A l'extrémité du bras articulé 7 du robot manipulateur 6 est adaptée une tête de préhension 8 spéciale, faisant plus particulièrement l'objet de la présente invention. Le robot manipulateur 6, équipé de la tête de préhension 8, assure le transfert des formes 4 entre les râteliers de stockage 5 et les plateaux 3 disposés sur la chaîne 2, ceci pour alimenter automatiquement en formes la ligne de fabrication, sous le contrôle d'un ordinateur 9. A cet effet, chaque forme 4 est pourvue, de façon connue et non décrite ici en détail, d'un préhenseur avec deux conformations en diabolo 10 aptes à être tenues fermement, en position parfaitement définie, entre deux mâchoires opposées. Les conformations en diabolo 10 sont aussi conçues pour s'emboîter de façon amovible, sur deux broches 11 faisant saillie vers le haut de chaque plateau 3 (voir aussi figure 5). Les différents râteliers 5 possèdent, chacun, une ossature constituée de montants 12 et de traverses 13, comme le montre la figure 2. Les traverses 13 supportent des platines, pourvues chacune de deux paires de broches 14. Ainsi, chaque platine peut recevoir une paire de formes 4, en attente, correspondant au pied gauche et au pied droit d'une paire de chaussures à fabriquer. La tête de préhension 8 est conformée en double pince, pour saisir simultanément sur un râtelier 5 les deux formes 4 correspondant à une paire de chaussures, et pour déposer ces deux formes 4, en une seule opération, sur deux plateaux 3 consécutifs, arrêtés sur la chaîne 2 dans une zone prédéfinie. A cet effet, la tête de préhension 8 possède la structure particulière illustrée, plus en détail, sur les figures 3 et 4. Cette tête de préhension 8 comporte un bras-support 15, dont une extrémité est prévue pour être adaptée à l'extrémité du bras articulé 7 du robot manipulateur 6. L'autre extrémité du bras-support 15 est élargie, et elle forme une sorte de plaque allongée 16. La plaque 16 porte les corps respectifs 17 de deux vérins opposés 18. Les tiges respectives 19 des deux vérins 18 maintiennent, et déplacent en translation, deux embases de pinces 20 symétriques l'une de l'autre. Sur chaque embase de pince 20 sont fixés le corps 21 d'un premier vérin 22, et le corps 23 d'un deuxième vérin 24, les deux vérins 22 et 24 étant disposés parallèlement l'un à l'autre, côte à côte, et aussi parallèlement aux précédents vérins 18. La tige 25 du vérin 22 maintient et déplace une pièce en équerre 26, sur laquelle est fixée, par vissage, une première mâchoire 27. La tige 28 du vérin 24 maintient et déplace une petite plaque 29, sur laquelle est fixée, par vissage, une deuxième mâchoire 30 située en regard de la première mâchoire 27. Dans l'ensemble, la tête de préhension 8 comporte ainsi deux pinces 31 disposées côte à côte, chaque pince 31 résultant des deux mâchoires associées 27 et 30, symétriques l'une de l'autre par rapport à un axe 32 qui est, en quelque sorte, l'axe médian de la pince 31. Les deux mâchoires 27 et 30 de chaque pince 31 présentent, sur leurs faces actives, des évidements arrondis 33 qui correspondent aux conformations en diabolo 10 du préhenseur de chaque"forme 4". L'actionnement simultané des deux vérins opposés 18 de la tête de préhension 8 déplace, en sens opposés, les deux embases de pinces 20, dans le sens de leur éloignement ou de leur rapprochement. Ainsi, on fait varier l'entraxe des deux pinces 31, c'est-à-dire la distance entre les axes médians 32 respectifs de ces deux pinces 31, ledit entraxe possédant sa valeur maximale E dans la position illustrée sur la figure 4. L'actionnement simultané des deux vérins 22 et 24 déplace, en sens opposés, les deux mâchoires 27 et 30 d'une pince 31, ceci dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture de cette pince 31, sans modifier la position de l'axe médian 32 de la pince considérée. Le fonctionnement d'ensemble du robot manipulateur 6, équipé de la tête de préhension 8, est illustré plus particulièrement sur la figure 5. Pour prélever une paire de formes 4, posée sur un râtelier 5, le bras articulé 7 du robot manipulateur 6 est dirigé vers le râtelier 5, la tête de préhension 8 étant orientée face à cette paire de formes 4. Les deux pinces 31 de la tête de préhension 8 sont alors rapprochées, de manière à présenter un entraxe de valeur minimale e qui correspond à la distance séparant les positions des deux formes 4 d'une même paire, sur le râtelier 5. La tête de préhension 8 est engagée, avec ses deux pinces 31 ouvertes, sur les préhenseurs respectifs de ces deux formes 4, puis les deux pinces 31 sont fermées, respectivement, sur les deux formes 4, qui se trouvent ainsi saisies simultanément. Puis le bras articulé 7 du robot 2 est déplacé, de manière à dégager les formes 4 des broches 14, et à transférer les deux formes 4 prélevées, en direction de la chaîne 2 et, plus particulièrement, d'une zone d'alimentation dans laquelle sont temporairement arrêtés au moins deux plateaux 3, les plateaux 3 consécutifs étant rapprochés au maximum. A l'approche de cette zone d'alimentation, les deux pinces 31 de la tête de préhension 8 sont écartées, leur entraxe prenant sa valeur maximale E qui correspond à la distance séparant les positions des formes 4 respectivement portées par deux plateaux 3 consécutifs, rapprochés au maximum. Enfin, les deux formes 4, amenées au-dessus des deux plateaux 3, sont abaissées de manière à s'emboîter sur les broches 11 respectives de ces deux plateaux 3, et les deux pinces 31 sont ouvertes de manière à libérer les deux formes 4, qui pourront être ainsi entraînées en avant avec les plateaux 3, eux-mêmes déplacés par la chaîne 2. Le bras articulé 7 du robot manipulateur 6 peut alors revenir, à vide, vers le râtelier 5 pour aller chercher une nouvelle paire de formes 4. Comme on le conçoit aisément, le robot 6 équipé de la tête de préhension 8 peut aussi effectuer le transfert inverse des formes 4, depuis les plateaux 3 vers le râtelier 5. Bien entendu, dans la mesure où plusieurs râteliers 5 sont disposés autour du robot manipulateur 6, comme montré sur la figure 1, le même robot 6 peut venir chercher des paires de formes 4 sur l'un quelconque de ces râteliers 5. Il est clair que, grâce aux articulations de son bras 7, ce robot manipulateur 6 peut venir chercher des paires de formes 4 disposées à tous les niveaux sur les râteliers 5. En particulier, pour augmenter la capacité de stockage et faciliter l'accès de la tête de préhension 8, et comme le montre la figure 2, chaque râtelier 5 possède, vu de côté, un profil concave tourné vers le robot manipulateur 6. On notera aussi que chaque râtelier 5 est avantageusement mobile et interchangeable, le déplacement des différents râteliers 5 étant réalisable au moyen d'un chariot élévateur ou d'un transpalette, le saisissant par-dessous. Chaque râtelier 5 comporte des pieds 34, qui se positionnent sur des plots d'indexage 35 prévus sur le sol 36. L'ordinateur 9 assure le contrôle de tous les mouvements du bras articulé 7 et de la tête de préhension 8. Il permet aussi la programmation de ces mouvements, en tenant compte de la géométrie de la tête de préhension 8 et des positions de stockage des formes 4 sur les râteliers 5. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette tête de préhension pour robot manipulateur qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - par des modifications de détails constructifs de la tête de préhension ; - par une utilisation de cette tête de préhension dans une installation comportant une autre disposition des râteliers de stockage des formes , ou utilisant des palettes ou des chariots, à la place des plateaux, pour recevoir les formes sur la ligne de fabrication. REVENDICATIONS 1-Tête de préhension (8), adaptable à l'extrémité du bras articulé (7) d'un robot manipulateur (6), et adaptée pour la saisie de formes (4) utilisées comme gabarits dans le domaine de la fabrication des chaussures, caractérisée en ce qu'elle comporte deux pinces (31) disposées côte à côte, et adaptées chacune pour la saisie d'une"forme" (4) pourvue d'un préhenseur (10), les deux pinces (31) étant montées mobiles en translation sur un support commun (16), de manière à permettre une variation de leur écartement (E, e), et des moyens motorisés (18,22, 24) étant prévus pour commander, d'une part, la modification d'écartement des deux pinces (31) et, d'autre part, l'ouverture/fermeture de chacune de ces deux pinces (31). 2-Tête de préhension selon la revendication 1, pour robot manipulateur (6) utilisé pour le transfert des formes (4) entre au moins un râtelier de stockage (5), sur lequel les formes (4) sont groupées par paires, et des plateaux ou palettes (3) circulant sur une ligne de fabrication (2), chaque plateau (3) étant prévu pour recevoir une seule forme (4), caractérisée en ce que cette tête de préhension (8) est conçue pour modifier l'écartement de ses deux pinces (31) entre une valeur minimale (e), correspondant à l'écartement de deux formes (4) d'une même paire sur au moins un râtelier de stockage (5), et une valeur maximale (E), correspondant à la distance séparant les positions des formes (4) respectivement portées par deux plateaux (3) consécutifs, lorsque ces deux plateaux (3) se trouvent rapprochés au maximum sur la ligne de fabrication (2). 3-Tête de préhension selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison : un bras support (15,16) prévu pour être adapté à l'extrémité du bras articulé (7) du robot manipulateur (6) : - à l'avant du bras-support (15,16), deux vérins opposés (18) prévus pour déplacer en translation, suivant la même direction mais en sens opposés, deux embases de pinces (20) symétriques l'une de l'autre ; - sur chaque embase de pince (20), deux vérins (22,24) prévus pour déplacer en translation, en sens opposés, deux mâchoires (z/, JU) complémentaires appartenant ci la pince (31) correspondante. 4-Tête de préhension selon la revendication 3, caractérisée en ce que, sur chaque embase de pièce (20), les deux vérins (22, 24), prévus pour le déplacement des mâchoires (27, 30), sont disposés parallèlement l'un à l'autre, côte à côte, et aussi parallèlement aux précédents vérins (18). 5-Tête de préhension selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les deux mâchoires (27,30) de chaque pince (27, 30) présentent, sur leurs faces actives, des évidements arrondis (33) qui correspondent à des conformations en diabolo (10) du préhenseur de chaque forme (4). 6-Tête de préhension selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est utilisée sur un robot manipulateur (6) placé au centre d'un ensemble de râteliers (5) de stockage de formes (4), disposés par exemple en losange, cet ensemble de râteliers (5) étant situé sur le côté de la ligne de fabrication (2) de chaussures. 7-Utilisation de la tête de préhension (8) selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque râtelier (5) de stockage de formes (4) possède, vu de côté, un profil concave tourné vers le robot manipulateur (6). 8 - Utilisation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que chaque râtelier (5) de stockage de formes (4) est mobile et interchangeable, des moyens d'indexage (34,35) de la position de chaque râtelier (5) étant prévus pour assurer son positionnement précis relativement au robot manipulateur (6), donc à la tête de préhension (8).