Brevet FR2924373A1 — publié le 20090605

La présente invention concerne un outillage de préhension du type à ventouse(s) qui est associé à un robot pour la manipulation de produits en vue de leur mise en caisse, par exemple. L'outillage actuel utilisé sur certaines machines d'encaissage de produits est constitué d'un support sur lequel sont généralement réparties plusieurs ventouses et ce support est fixé sur l'extrémité du bras d'un robot manipulateur. Les ventouses sont reliées par des conduits souples à un générateur de vide unique qui se situe sur le bâti de la machine d'encaissage et parfois sur le robot. Les outillages étant très lourds par rapport à la masse des produits à manipuler comme, par exemple, des sachets ou des poches, les robots actuels sont surdimensionnés par rapport à la charge utile à manipuler. Des robots plus "légers" existent et ils sont aussi généralement très rapides mais ils ne peuvent pas être exploités au mieux de leurs capacités en raison, d'une part, du poids des outillages utilisés et, d'autre part, de leur capacité d'accélérations et de leur vitesse d'évolution. En effet, cette rapidité dans les mouvements génère des accélérations qui deviennent vite problématiques, des accélérations peu compatibles avec le système de préhension des produits par ventouses. L'efficacité de l'accrochage des produits dépend exclusivement de l'efficacité des ventouses; elle dépend notamment de la dépression et du taux de fuite qui règnent au niveau de chacune d'elles. Lorsque l'une des ventouses lâche son produit, la dépression au niveau des autres ventouses devient globalement insuffisante et c'est tout le lot de produits qui se disperse. L'alimentation des ventouses qui se situent à une certaine distance du ou des générateurs de vide s'effectue au moyen de conduites souples plus ou moins longues avec des pertes de charge. De plus, les conduites et raccords sont sujets à des phénomènes d'usure et se dégradent. L'outillage selon l'invention simplifie les circuits d'alimentation des ventouses et il supprime une bonne partie des risques de détérioration. Cette simplification des circuits permet aussi de réduire considérablement les pertes de charges entre le ou les générateurs de vide et la ou les ventouses. 1 L'outillage selon l'invention bénéficie d'une forte réduction de poids et il rend possible l'utilisation d'un robot léger, et par conséquent très rapide, pour la manipulation à grande vitesse de produits dont la taille et le poids sont modestes, quelques dizaines ou centaines de grammes. Avec l'outillage selon l'invention, le robot manipule une charge totale, comprenant ledit outillage et les produits à encaisser, qui est relativement faible, n'excédant pas 5 à 6 kg. Cet outillage permet d'améliorer les cadences d'encaissage, par exemple, et, surtout, il diminue, voire supprime, les risques d'incidents. Pour améliorer l'efficacité de la préhension des produits, l'outillage selon l'invention est constitué d'un corps en forme de bloc réalisé en matériau approprié qui comprend des aménagements pour rassembler et associer générateur(s) de vide et ventouse(s) et pour installer un circuit ultra-court entre les deux, lequel circuit, interne audit bloc, réduit, voire supprime, les pertes de charge. Selon une disposition préférentielle de l'invention, le bloc compact constituant le corps comporte: - d'une part, un forage pour loger le générateur de vide qui se présente sous la forme d'une cartouche; lequel forage constitue la chambre à vide et il s'étend, de façon étanche par l'intermédiaire de ladite cartouche, entre la chambre d'arrivée de l'air comprimé où débouche l'entrée de ladite cartouche et la chambre de détente qui fait office de silencieux du côté de la sortie de ladite cartouche où s'effectue l'échappement de l'air, et, - d'autre part, le circuit interne qui relie ladite chambre à vide et la ou les ventouses, ladite liaison étant constituée d'orifice(s) et/ou cavité(s). Toujours selon l'invention, le corps comporte, d'une part, une partie allongée dans laquelle est logée la cartouche et, d'autre part, une protubérance latérale contiguë à la chambre à vide, laquelle protubérance accueille la ventouse dont l'axe est parallèle à celui de la cartouche. Selon un premier mode de réalisation de l'outillage, le corps en forme de bloc est aménagé pour permettre son installation sur un socle qui comporte plusieurs corps, lesquels corps sont disposés verticalement, par couples, assemblés audit socle au niveau de la protubérance qui porte la ventouse et qui se situe sous ledit socle, lequel socle est 2 recouvert par un chapeau perforé qui forme une chambre de détente, lequel chapeau renferme un matériau du genre mousse qui fait office d'isolant acoustique. L'outillage selon l'invention peut aussi se présenter globalement sous une forme compacte. Ainsi, selon un autre mode de réalisation, l'outillage se présente sous la forme d'un corps monobloc qui est constitué de strates préalablement façonnées et assemblées par collage comprenant, de façon intrinsèque: -des chambres à vide et des circuits de liaison entre ces dernières et les ventouses qui sont greffées sur ledit corps, - une chambre d'alimentation globale des différentes cartouches en air comprimé et, - une chambre de détente qui est commune auxdites cartouches, lesquelles cartouches sont disposées côte à côte, parallèles entre elles, et lesdites ventouses se greffent sous ledit corps, perpendiculairement aux cartouches. Selon un mode préférentiel de l'invention, le bloc comporte quatre cartouches qui sont logées dans des forages dont les axes sont parallèles entre eux, situés dans un même plan, et les ventouses sont au nombre de quatre également, alimentées chacune de façon indépendante par une cartouche, lesquelles ventouses sont centrées dans deux plans parallèles qui sont perpendiculaires audit plan des axes desdites cartouches, chaque plan de ventouses étant situé, par exemple, dans le plan médian des cartouches qui alimentent respectivement lesdites ventouses. Toujours selon ce mode préférentiel de l'invention, les forages d'accueil des différentes cartouches débouchent, d'un côté, dans une chambre commune d'arrivée de l'air comprimé qui alimente la partie amont des cartouches et, de l'autre côté, c'est-à-dire du côté de l'échappement, ils sont chacun obturés par un bouchon qui verrouille la cartouche correspondante dans son forage, lequel bouchon est muni d'ouvertures radiales, lesquelles ouvertures débouchent dans une chambre commune de détente garnie d'un matériau approprié qui permet l'absorption du bruit d'échappement de l'air comprimé qui sort de chaque cartouche. Mais l'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre indicatif, et dans lesquels: 3 - la figure 1 montre, sous forme de schéma fonctionnel, un outillage constitué d'un bloc élémentaire qui réunit la ventouse et son générateur de vide, lequel générateur se présente sous la forme d'une cartouche; - la figure 2 montre une cartouche couramment utilisée pour l'élaboration du vide au niveau des ventouses, laquelle cartouche est représentée en demi-vue externe et en demi-coupe longitudinale; - la figure 3 montre, en perspective, un mode de réalisation d'un outillage qui est constitué de plusieurs blocs élémentaires pour former une tête compacte, laquelle tête est, par exemple, installée sur un bras de robot manipulateur non représenté; - la figure 4 montre, en perspective, un second mode de réalisation de l'outillage selon l'invention; - la figure 5 est une vue de face de l'outillage représenté figure 4; - la figure 6 est une coupe verticale de la figure 5, selon un plan vertical passant par l'axe d'une cartouche; - la figure 7 représente quatre coupes partielles selon 7-7 de la figure 5 pour montrer les différents aménagements du corps monobloc constituant l'outillage. La figure 1 représente un outillage que l'on peut qualifier d'outillage élémentaire. Cet outillage comprend: - un corps (1) qui est constitué d'un bloc compact en matériau léger, du type matériau thermoplastique ou résine, lequel bloc est façonné par usinage et/ou par moulage et usinage, - au moins une ventouse (2) qui est fixée sur ledit corps (1), - un générateur de vide qui se présente sous la forme d'une cartouche (3), et ledit corps comporte des forages qui mettent en communication ladite cartouche (3) et ladite ventouse (2). Ces forages constituent, d'une part, une chambre (4) à vide qui renferme la cartouche (3) et, d'autre part, un circuit interne ultra-court, en forme d'orifice ou de cavité (5), qui relie directement ladite chambre (4) à ladite ventouse (2). La chambre (4) à vide s'étend, de façon étanche par l'intermédiaire de la cartouche (3), entre l'entrée et la sortie de ladite cartouche (3), laquelle entrée constitue l'embouchure (6) et la sortie est en forme de tuyère (7). 4 Cette embouchure (6) communique avec la chambre (8) d'arrivée de l'air comprimé et la tuyère (7) débouche dans une chambre (9) de détente, laquelle chambre (9) se présente sous la forme d'un chapeau percé qui est garni d'un matériau (10) absorbant du genre mousse, faisant office de silencieux. La cartouche (3) est logée dans la partie allongée du corps (1) et la ventouse (2) est fixée sur une protubérance (11) qui comporte la cavité (5), laquelle protubérance est disposée sur le côté de cette partie allongée dudit corps (1) ; l'axe (12) de ladite ventouse (2) et l'axe (13) de la cartouche (3) sont parallèles. Ce corps (1), constitué d'un bloc renfermant une cartouche (3) et muni d'une ventouse (2), forme un outillage élémentaire qui peut, par exemple, être fixé sur l'extrémité d'un bras (14) de robot manipulateur, au niveau de la protubérance (11), au moyen de vis (15). La protubérance (11) comporte aussi un bouchon (16) qui obstrue l'extrémité de la cavité (5). La figure 2 montre, de façon plus détaillée, la cartouche (3) qui alimente la ventouse (2). Cette cartouche, du type à deux étages de vide, se présente sous la forme d'un cylindre entre l'embouchure (6) et la tuyère (7) et ce cylindre est muni de deux couples d'orifices (17 et 18), chaque couple d'orifices correspondant à un étage de vide. Ce type de cartouche (3) peut aussi alimenter deux ventouses (2) et même plus, selon le cas, disposées en étoile, par exemple. La figure 3 montre un outillage qui est constitué de plusieurs corps (1), c'est-à-dire que chaque corps comporte une ventouse (2) et cette ventouse est alimentée par une cartouche (3) unique. Les différents corps (1) sont réunis sur un socle (20) qui peut se fixer, au moyen d'une platine (21), sur le bras d'un robot, non représenté. Cette platine (21) se situe au-dessus du niveau de la partie supérieure des corps (1) et elle est reliée au socle (20) au moyen de supports (22) en forme de tiges filetées. Ce socle (20) se présente sous la forme d'une tôle pliée et il comporte des perforations pour permettre le passage de la partie allongée supérieure des corps (1) et l'assemblage de ces derniers sur ledit socle s'effectue au moyen de vis (25) qui coopèrent avec les protubérances (11). L'arrivée d'air comprimé au niveau de chaque corps (1) se situe sous le socle (20) et ces différentes arrivées sont reliées entre elles et elles sont alimentées par 5 une arrivée commune au moyen de la tubulure (26) qui se situe, par exemple, à l'une des extrémités dudit socle (20). Le socle (20) peut aussi servir de support à des instruments de contrôle de la dépression régnant au niveau des différentes ventouses (2). Deux vacuostats (27) sont représentés; ils sont chacun reliés, au moyen de tubulures (28), aux différentes chambres (4) à vide des corps (1). La partie supérieure des corps (1) laisse apparaître la tuyère (7) des cartouches (3) qui se situe dans la chambre (29) de détente, laquelle chambre est délimitée par un chapeau (30) dont le rôle est identique à celui du chapeau dont il a été question figure 1. Ce chapeau (30) est perforé et il enveloppe un matériau (10), en mousse, qui fait office d'isolant acoustique, absorbant le bruit des différentes sorties (7) par lesquelles s'échappe l'air comprimé qui traverse les cartouches (3). La figure 4 montre une variante de réalisation d'un outillage selon l'invention qui comprend plusieurs ventouses (2) et cet outillage présente la particularité d'être constitué d'un corps (1) monobloc. Ce corps (1) se présente sous la forme d'un bloc en matériau léger, du genre matériau thermoplastique qui est aménagé de façon à rassembler l'ensemble des équipements nécessaires à la préhension des produits et à faire fonctionner ces équipements de façon efficace en les reliant entre eux au moyen de circuits internes audit bloc, ultra-courts. Les ventouses (2) sont situées sur la surface (31) inférieure du corps (1) et ce corps (1) renferme plusieurs générateurs de vide en forme de cartouches qui alimentent directement les différentes ventouses (2) et, de préférence, chaque cartouche alimente une seule ventouse (2). Ainsi, figure 4, le corps est représenté avec quatre ventouses (2) qui sont reliées, comme détaillé plus loin, avec quatre cartouches. Ces cartouches sont alimentées en air comprimé au moyen d'un conduit (26) unique qui se situe au niveau de la face (32) arrière du corps (1). Les cartouches sont identiques à celles représentées figure 2; elles sont logées dans des forages borgnes, détaillés plus loin, qui débouchent sur la façade (33) du corps (1). Ces quatre forages sont obturés au niveau de cette façade (33) par quatre bouchons (34). 6 La partie supérieure du corps (1) comporte une cavité ouverte qui forme la chambre (39) de détente de l'air comprimé et en même temps elle fait office de silencieux au moyen d'un matériau (10), en mousse, qui garnit tout son volume. Cette chambre (39) est en communication avec la sortie de différentes cartouches par l'intermédiaire des bouchons (34). Le corps (1) est réalisé en matériau thermoplastique ou en résine. Il est constitué d'un assemblage de strates qui sont au nombre de trois ou quatre selon la forme des aménagements prévus qui seront détaillés sur les figures suivantes. Ces strates sont collées et, ensemble, elles forment le corps (1) monobloc. Cette conception utilisant la stratification pour réaliser le corps (1) permet d'aboutir à un outillage compact, léger et surtout très sobre en ce sens qu'il ne comporte plus de conduites ni de raccords multiples. La partie centrale du corps (1) peut être constituée d'une strate qui comporte: - les forages qui constituent les chambres (44) à vide des cartouches (3), - l'aménagement de la chambre d'alimentation en air comprimé et, - les différents circuits de liaison entre ces chambres (44) à vide avec, d'une part, les ventouses (2) et, d'autre part, la chambre (39) de détente. La strate qui constitue la partie inférieure du corps (1) comporte les aménagements nécessaires à la fixation des ventouses (2) et le prolongement des aménagements qui permettent de raccorder les chambres (44) à vide avec leurs ventouses (2) respectives. La strate qui constitue la partie supérieure du corps (1) est façonnée autour de la chambre (39) de détente. Les trois strates comportent deux ou trois orifices (40) verticaux qui sont alignés, lesquels orifices (40) sont disposés entre les cartouches (3) et ils permettent la fixation du corps (1) sur le bras du robot, non représenté. La figure 5 montre la façade (33) du corps (1) avec les bouchons (34) et les ventouses (2); elle montre surtout les coupes 6- 6 et 7-7 qui sont détaillées figures 6 et 7 respectivement. La figure 6 est une élévation d'une coupe faite au niveau d'une cartouche (3), comme indiqué figure 5. Le corps (1) apparaît sous une forme monobloc avec: - sur sa face (31) inférieure: les ventouses (2), - sur sa partie supérieure: la chambre (39) de détente, 7 - et, entre les deux, dans sa partie centrale: un forage qui fait office de chambre (44), dans laquelle est logée une cartouche (3). Ce forage de la chambre (44) est horizontal par rapport aux ventouses (2) qui sont verticales, lesquelles ventouses sont, par exemple, disposées par paires, chaque paire se situant, comme montré notamment figure 5, dans le plan vertical médian qui s'étend entre les deux cartouches (3) d'alimentation desdites ventouses (2). Le forage de la chambre (44) s'étend entre la chambre (48) où arrive l'air comprimé et le bouchon (34) qui ferme ledit forage. La cartouche (3) s'étend, de façon étanche, entre la chambre (48) et le bouchon (34), lequel bouchon est un bouchon fileté qui verrouille ladite cartouche dans la chambre (44) à vide. Ce bouchon (34) comporte des forages (50) qui sont disposés radialement en bout du logement de la tuyère (7) de la cartouche (3). Ces forages (50) mettent la tuyère (7) de la cartouche (3) en communication avec la chambre (39) de détente par l'intermédiaire d'un orifice (51) aménagé entre les deux, dans le corps (1). Toujours sur cette figure 6, on remarque les aménagements du circuit qui permet de réaliser la liaison entre la chambre (44) à vide des cartouches (3) et les ventouses (2). Dans l'épaisseur du corps (1), entre les chambres (44) et les ventouses (2), on trouve des cavités et orifices ou forages. Les cavités (52) et (53) qui apparaissent figure 6 servent, respectivement à alimenter les ventouses (2) avant et arrière. Ces cavités apparaissent également figure 7; elles s'étendent sous chaque groupe de deux cartouches et au-dessus des deux ventouses qu'elles alimentent. Ce sont ces cavités (52) et (53) qui font la jonction entre les orifices (54) qui partent de la chambre (44) et les orifices (55) qui accueillent les ventouses (2) au niveau de la surface (31) inférieure du corps (1). Les orifices (54) sont situés dans le plan vertical médian de la cartouche (3) à laquelle ils sont associés alors que les orifices (55) se situent dans le plan médian des ventouses (2), entre les deux cartouches (3) qui alimentent ces ventouses. La figure 7 donne un aperçu de l'architecture générale en plan du corps (1) avec des coupes réalisées à plusieurs niveaux. La première coupe, sur la partie gauche du corps (1), montre la chambre (39) de détente et l'orifice (51) qui met le forage (50) du bouchon (34) en communication avec ladite chambre (39). 8 La seconde coupe est une coupe horizontale du corps (1) passant par l'axe (43) de la cartouche (3). Cette cartouche (3) s'étend entre la chambre (48) d'arrivée de l'air comprimé et les forages (50) aménagés dans le bouchon (34). Comme indiqué précédemment, le bouchon (34) est vissé dans le corps (1) et il verrouille la cartouche (3) dans son forage, de façon étanche. La troisième coupe montre l'orifice (54) qui fait la liaison entre la chambre (44) à vide correspondante et la cavité (52), laquelle cavité met en communication ledit orifice (54) avec l'orifice (55) de la ventouse (2) correspondante. La quatrième coupe, à droite sur la figure, montre les cavités (52) et (53) ainsi que les orifices (55) des deux ventouses (2) qui apparaissent en pointillés. On remarque également sur cette figure 7, les orifices (40) qui traversent verticalement le corps (1) entre les cartouches (3), lesquels orifices (40) permettent la fixation dudit corps sur le robot manipulateur. 9 REVENDICATIONS 1 û Outillage de préhension de produits au moyen de ventouse(s) pour robot manipulateur, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un corps (1) en forme de bloc compact en matériau approprié du genre matériau thermoplastique ou résine, lequel bloc est aménagé pour rassembler le ou les générateurs de vide et la ou les ventouses (2), et pour installer un circuit interne ultra-court entre les deux. 2 - Outillage de préhension de produits selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (1) comporte: - d'une part, un forage pour loger le générateur de vide qui se présente sous la forme d'une cartouche (3); lequel forage constitue la chambre (4, 44) à vide et il s'étend, de façon étanche, par l'intermédiaire de ladite cartouche (3), entre la chambre (8, 48) d'arrivée de l'air comprimé, et la chambre (9, 29, 39) de détente qui fait office de silencieux du côté de la sortie de ladite cartouche (3), et, - d'autre part, le circuit interne qui relie ladite chambre (4, 44) à vide et la ou les ventouses (2), ledit circuit étant constitué d'orifice(s) et/ou cavité(s) (5, 52 à 55). 3 - Outillage de préhension de produits selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (1) comporte, d'une part, une partie allongée dans laquelle est logée la cartouche (3) et, d'autre part, une protubérance (11) latérale contiguë à la chambre (4) à vide, laquelle protubérance (11) accueille la ventouse (2) dont l'axe est parallèle à celui de ladite cartouche. 4 - Outillage de préhension de produits selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (1) en forme de bloc est aménagé pour permettre son installation sur un socle (20) qui comporte plusieurs corps, lesquels corps (1) sont disposés verticalement, par couples, assemblés audit socle au niveau de la protubérance (11) qui porte la ventouse (2) correspondante et qui se situe sous ledit socle (20), lequel socle est recouvert par un chapeau (30) perforé qui forme une chambre (29) de détente, lequel chapeau renferme un matériau (10) du genre mousse qui fait office d'isolant acoustique. 5 - Outillage de préhension de produits selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (1) monobloc qui est constitué de strates préalablement façonnées puis assemblées, comprenant, de façon intrinsèque, des chambres (44) à vide et des orifices ou autres de liaison entre ces dernières et les ventouses (2) qui sont greffées sur ledit corps, ainsi qu'une chambre (48) d'alimentation globale des différentes cartouches (3) et une chambre (39) 10de détente qui est commune auxdites cartouches, lesquelles cartouches (3) sont disposées côte à côte, parallèles entre elles, et lesdites ventouses (2) se greffent sous ledit corps (1), perpendiculairement auxdites cartouches (3). 6 - Outillage de préhension de produits selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps (1) comporte quatre cartouches (3) qui sont logées dans des forages dont les axes sont parallèles entre eux, situés dans un même plan, et les ventouses (2) sont au nombre de quatre également, alimentées chacune de façon indépendante par une cartouche (3), les axes desdites ventouses (2) étant perpendiculaires audit plan des axes desdites cartouches (3). 7 - Outillage de préhension de produits selon la revendication 6, caractérisé en ce que les forages d'accueil des différentes cartouches (3) débouchent, d'un côté dans une chambre (48) commune d'alimentation des cartouches (3) et, de l'autre côté, c'est-à-dire du côté de l'échappement, ils sont chacun obturés par un bouchon (34) qui est muni d'orifices (50) disposés radialement, lesquels orifices débouchent dans une chambre (39) commune de détente garnie d'un matériau (10) approprié qui permet l'absorption du bruit d'échappement de l'air comprimé qui sort de chaque cartouche (3). 11