Brevet FR2941294A1 — publié le 20100723

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la détection de mouvement et de position d'éléments physiques, en particulier le mouvement relatif ou la position relative de deux éléments entre eux, avec indication de la situation de l'un desdits éléments par rapport à l'autre, ladite indication étant avantageusement représentative de l'état d'un(e) dispositif, système ou installation intégrant ou non ces deux éléments. La présente invention a plus particulièrement comme objet un dispositif de détection d'un organe de préhension, un détecteur faisant partie d'un tel dispositif et un organe de préhension comportant au moins un tel dispositif. Dans de nombreuses applications, le positionnement relatif de deux pièces ou parties peut fournir une indication fiable de l'état général d'un ensemble fonctionnel auquel ces deux pièces ou parties sont reliées, associées ou intégrées. Tel est notamment le cas, de manière non limitative, pour les organes de préhension, par exemple du type pince, utilisés pour maintenir avec serrage deux pièces en contact intime. Un cas particulier de mise en oeuvre de ce type d'organes de préhension est le domaine du soudage, dans lequel les deux pièces à assembler doivent être maintenues fermement et de manière fiable dans un état prédéterminé, notamment dans le cadre de la mise en oeuvre de robots de soudure. En effet, dans le cadre d'opérations automatisées, il est nécessaire de disposer d'informations sûres et en temps réel sur l'état exact des organes de préhension concernés, afin de valider une situation opératoire actuelle et/ou d'autoriser l'exécution des opérations suivantes d'un cycle. Une première possibilité consiste à intégrer des moyens de mesure dans les actionneurs générant les mouvements définissant l'état et la manoeuvre de l'organe de préhension considéré. Toutefois, le coût de tels actionneurs est élevé et les signaux de mesure fournis peuvent ne pas être directement exploitables. Une autre possibilité consiste à mettre en oeuvre des moyens de mesure externes rapportés qui déterminent la course de l'élément mobile de -2- l'actionneur. Néanmoins, cette solution entraîne, en plus du coût de ces moyens rapportés, des coûts additionnels importants d'installation et de réglage, ainsi que des opérations fastidieuses de maintenance, et nécessite la présence d'un volume disponible suffisant. De plus, il convient de noter qu'aucune des deux solutions précitées ne fournit une indication directe de l'état exact des organes de préhension. La présente invention a notamment pour objet de surmonter les inconvénients précités et de proposer une solution permettant, dans le cas d'un organe de préhension à mouvement rotatoire ou de pivotement, de fournir une indication directe et fiable de l'état dudit organe, tout en ne nécessitant qu'un aménagement et un montage simples et aisés pour son implémentation. En outre, ladite solution devra pouvoir être mise en oeuvre aisément sur des systèmes existants, c'est-à-dire dans le cadre d'un montage ultérieur. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de détection de l'état d'un organe de préhension, cet organe présentant au moins un état ouvert et un état fermé et le passage d'un état à l'autre s'effectuant par ou résultant en un mouvement rotatoire ou de pivotement d'au moins une première partie par rapport à au moins une seconde partie dudit organe, la position en rotation de ladite au moins une première partie par rapport à ladite au moins une seconde partie étant indicative de l'état dudit organe de préhension, dispositif de détection caractérisé en ce qu'il est constitué par un détecteur de rotation ou de déplacement circulaire, dont le corps ou boîtier est solidaire en rotation de l'une des première et seconde parties précitées et qui intègre un élément de détection rotatif dont la position et/ou le mouvement en rotation est(sont) relevé(e)(s) par des moyens de mesure et/ou d'évaluation aptes à délivrer un signal de mesure et/ou d'état, ledit élément de détection étant assujetti en rotation à un élément d'entraînement faisant partie de ou rapporté sur l'autre des première et seconde parties. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : -3- la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un organe de préhension pourvu d'un dispositif de détection selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe selon un plan contenant l'axe d'articulation des deux parties ; la figure 3 est une vue en coupe selon F-F de l'objet représenté sur la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe selon C-C de l'objet représenté sur la figure 2, et, la figure 5 est une représentation de principe à une échelle différente d'un détail du dispositif de détection des figures 1 à 4. Les figures 1 à 4 des dessins annexés montrent un dispositif 1 de détection de l'état d'un organe de préhension 2. Cet organe 2 présente au moins un état ouvert et un état fermé et le passage d'un état à l'autre s'effectue par ou résulte en un mouvement rotatoire ou de pivotement d'au moins une première partie 3 ou 3' par rapport à au moins une seconde partie 3' ou 3 dudit organe 2 (cette rotation ou ce pivotement s'effectue préférentiellement autour d'un axe X). Compte tenu de la structure de l'organe 2, la position en rotation de ladite au moins une première partie 3 ou 3' par rapport à ladite au moins une seconde partie 3' ou 3 est indicative de l'état dudit organe de préhension 2. Conformément à l'invention, le dispositif de détection 1 est constitué par un détecteur 4 de rotation ou de déplacement circulaire, dont le corps ou boîtier 5 est solidaire en rotation de l'une des première et seconde parties 3, 3' précitées et qui intègre un élément de détection 6 rotatif dont la position et/ou le mouvement en rotation est(sont) relevé(e)(s) par des moyens 7, 7' de mesure et/ou d'évaluation aptes à délivrer un signal de mesure et/ou d'état, ledit élément de détection 6 étant assujetti en rotation à un élément d'entraînement 8 faisant partie de ou rapporté sur l'autre des première et seconde parties 3, 3'. Ainsi, le dispositif de détection 1 fournit une indication directe de l'état (fermé/ouvert ; degré d'ouverture/de fermeture) d'un organe de préhension 2, par exemple du type assurant un maintien avec serrage entre les deux parties 3 et 3'. Le mouvement relatif, et donc les positions relatives, entre les parties 3 et 3' se trouvent par conséquent répercutés directement dans le détecteur 4 du fait de l'entraînement de l'élément de détection 6 faisant partie dudit détecteur monté sur l'une des parties 3, 3' par -4- un élément 8 solidaire de l'autre des deux parties, copiant ainsi de manière fidèle le déplacement et l'état de l'organe de préhension 2. Le dispositif de détection 1 consiste par conséquent en un dispositif composite formé de deux composantes fonctionnelles coopérantes dont chacune est solidaire de l'une des parties formant l'organe de préhension 2. En accord avec un mode de réalisation préféré de l'invention, ressortant également des figures 1 à 4, le corps ou boîtier 5 du détecteur 4 de rotation ou de déplacement circulaire est monté fixe, directement ou indirectement, sur une première partie 3 immobile en rotation au cours de la modification de l'état de l'organe de préhension 2 et en ce que l'élément d'entraînement 8 fait partie de ou est rapporté sur une seconde partie 3' se déplaçant en rotation ou pivotement au cours de ladite modification d'état. Conformément à une application avantageuse du dispositif de détection selon l'invention, les première et seconde parties 3 et 3' sont assemblées de manière articulée entre elles par l'intermédiaire d'une articulation 9 définissant un axe X de rotation ou de pivotement entre ces parties, par exemple sous la forme d'une articulation à arbre, moyeu, axe physique ou pièce 9' analogue, d'un seul tenant ou en plusieurs segments coaxiaux, la première partie 3 étant fixe et la seconde partie 3' étant mobile par rapport audit axe X et le corps ou boîtier 5 du détecteur 4 étant positionné à proximité ou sur ledit axe X de rotation ou de pivotement. Ainsi, l'invention permet de détecter autour d'un axe de rotation X définissant l'articulation entre les deux parties consécutives 3 et 3' d'un organe de préhension 2, l'état (en particulier les positions ouvert et fermé) dudit organe de préhension 2. En accord avec une variante de construction particulièrement avantageuse, résultant en un montage simple et aisé ne nécessitant qu'un faible encombrement, il peut être prévu que le corps ou boîtier 5 du détecteur 4 soit monté fixe directement sur la ou une pièce 9' définissant l'axe X de rotation, préférentiellement sur une portion latérale saillante 9" de cette pièce 9'. Dans cette réalisation de l'invention, aucun support de montage additionnel n'est nécessaire et la taille du dispositif de détection peut être réduite, tout en fournissant une détection précise et fiable. Conformément à une caractéristique de l'invention, représentée sur les figures 2 à 4 des dessins annexés, l'élément d'entraînement 8 se -5- présente sous la forme d'un plot, d'un ergot, d'une broche ou d'un élément saillant analogue venant en engagement, à l'état monté dudit dispositif de détection 1, dans un site de réception 6' adapté de l'élément de détection 6, ce dernier étant monté dans le corps ou boîtier 5 du détecteur 4 de manière guidée en rotation autour de l'axe X de rotation ou de pivotement entre les première et seconde parties 3 et 3' de l'organe de préhension 1. Le mouvement de pivotement de la partie 3' mobile par rapport à la partie fixe 3 est ainsi transmis de manière physique, simple, précise et fiable au détecteur 4, l'élément d'entraînement 8 et le détecteur 4 pouvant être aisément installé sur des systèmes existants sans nécessiter d'intervention importante, ni pièce de montage supplémentaire. Conformément à un mode de réalisation pratique de l'invention, l'élément de détection 6 est constitué par ou comporte un élément magnétique 10 au moins bipolaire dont l'orientation est définie directement par la position en rotation de l'élément de détection 6, ladite orientation étant relevée par un capteur 7 correspondant monté dans le corps ou boîtier 5 du détecteur 4 et interprétée par ce dernier ou par un circuit électronique 7' associé, également monté dans ledit corps ou boîtier 5 du détecteur 4, en vue de la fourniture d'au moins un signal binaire ou analogique indicatif de l'état de l'organe de préhension 2, l'information véhiculée par ledit signal étant affichée localement par l'intermédiaire de moyens de visualisation 11, par exemple lumineux colorés, et/ou transmis à distance par l'intermédiaire d'une liaison filaire 11', radiofréquence ou optique. Plus précisément, comme nous le montrent les figures 2, 3 et 5, l'élément de détection 6 peut se présenter sous la forme d'un disque guidé en rotation dans le corps ou boîtier 5 du détecteur 4, sur lequel est monté l'élément magnétique 10 et qui comporte un site 6' sous forme d'un logement, d'un renfoncement ou d'une découpe pour la réception calée, avec liberté de rotation le cas échéant, d'une portion d'extrémité au moins de l'élément d'entraînement 8. En outre, l'élément magnétique 10 peut consister en un élément bipolaire rotatoire, par exemple sous forme de disque ou de pastille, dont la position en rotation est assujettie à la position en rotation de l'élément de détection 6 et dont le flux ou l'orientation magnétique est relevé(e) par un capteur 7 apte à déterminer l'orientation de l'élément 6. Afin de permettre la transmission du mouvement de la partie mobile 3' à l'élément de détection 6 par l'intermédiaire de l'élément 8, le corps ou boîtier 5 du détecteur 4 de rotation est pourvu d'au moins une -6- ouverture 13 pour le passage de l'élément d'entraînement 8, la forme de l'ouverture 13 étant adaptée au trajet parcouru par ledit élément de transmission entre les deux positions de rotation ou de pivotement relatives extrêmes entre les première et seconde parties 3 et 3' de l'organe de préhension 1, correspondant avantageusement aux deux états dudit dispositif de détection 1. Comme le montrent les figures 1 à 4, le corps ou boîtier 5 du détecteur 4, présentant avantageusement une forme cylindrique à section circulaire, est constitué par une partie creuse 5' délimitant une chambre ouverte et par une partie complémentaire 5" en forme de plaque assemblée avec la partie creuse 5 de manière à obturer l'ouverture de ladite partie creuse 5', ladite partie en forme de plaque 5" comportant, d'une part, un site 12 de montage avec blocage sur la pièce 9' définissant l'axe X de rotation ou de pivotement entre les deux parties 3 et 3' concernées de l'organe de préhension 2 et, d'autre part, ladite au moins une ouverture de passage 13, avantageusement en forme d'arc de cercle, pour l'élément d'entraînement 8. L'ouverture 12 peut par exemple se présenter sous la forme d'une fente à conformation circulaire présentant une extension angulaire suffisante pour prendre en compte le déplacement de l'élément d'entraînement 8 entre les positions ouverte et fermée au moins de l'organe 2 (par exemple au moins 130 °). La partie 5" peut éventuellement comporter au moins une seconde ouverture 13 symétrique par rapport au site 12. En outre, ladite ouverture 13 peut éventuellement comporter une barrière flexible sous forme de brosse ou de lèvre souple, en limitant l'introduction de poussière ou analogue tout en n'entravant pas le déplacement de l'ergot 8. Le montage avec blocage de la partie 5" en forme de plaque sur la pièce 9' formant axe au niveau du site 12 (découpe circulaire dans la plaque 5") s'effectue avantageusement par l'intermédiaire d'une clavette ou vis pointeau 14 prenant appui sur un méplat de la pièce 9', éventuellement renforcé par une liaison supplémentaire au moyen de deux vis traversantes 11 reliant entre elles les parties 5' et 5" et la pièce 9 (voir figure 4). De même, le blocage en rotation de la partie fixe 3 avec la pièce 9 peut également être obtenu au moyen d'un clavette ou d'une vis pointeau. La présente invention concerne également un détecteur 4 de rotation ou de déplacement circulaire apte à déterminer au moins un état -7- ouvert et un état fermé d'un organe de préhension 2. Le passage d'un état à l'autre s'effectue par ou résulte en un mouvement rotatoire ou de pivotement d'au moins une première partie par rapport à au moins une seconde partie dudit organe, la position en rotation de ladite au moins une première partie par rapport à ladite au moins une seconde partie étant indicative de l'état dudit organe de préhension. Ce détecteur 4 comprend un corps ou boîtier 5 destiné à être monté, avec solidarisation en rotation au moins, sur l'une 3 des première et seconde parties 3, 3' précitées, et intègre un élément de détection 6 rotatif dont la position et/ou le mouvement en rotation est(sont) relevé(e)(s) par des moyens 7, 7' de mesure et/ou d'évaluation aptes à délivrer un signal de mesure et/ou d'état, ledit élément de détection 6 étant assujetti en rotation à un élément d'entraînement 8 faisant partie de ou rapporté sur l'autre des première et seconde parties 3, 3'. Un tel détecteur 4 peut en outre faire état des caractéristiques supplémentaires évoquées ci-dessus et faire partie d'un dispositif de détection tel que décrit précédemment. Par ailleurs, l'invention vise également un organe de préhension 2, en particulier organe de maintien avec serrage de parties en contact intime destinées à être assemblées, notamment des tôles à assembler par soudage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de détection 1 tel que décrit ci-dessus et représenté aux dessins annexés. Le détecteur 4 est bien entendu adapté aux conditions de mise en oeuvre rencontrées dans l'application concernée, notamment en termes de température, vibrations, chocs, interférences électromagnétiques ou analogues. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1) Dispositif de détection de l'état d'un organe de préhension, cet organe présentant au moins un état ouvert et un état fermé et le passage d'un état à l'autre s'effectuant par ou résultant en un mouvement rotatoire ou de pivotement d'au moins une première partie par rapport à au moins une seconde partie dudit organe, la position en rotation de ladite au moins une première partie par rapport à ladite au moins une seconde partie étant indicative de l'état dudit organe de préhension, dispositif de détection (1) caractérisé en ce qu'il est constitué par un détecteur (4) de rotation ou de déplacement circulaire, dont le corps ou boîtier (5) est solidaire en rotation de l'une des première et seconde parties (3, 3') précitées et qui intègre un élément de détection (6) rotatif dont la position et/ou le mouvement en rotation est(sont) relevé(e)(s) par des moyens (7, 7') de mesure et/ou d'évaluation aptes à délivrer un signal de mesure et/ou d'état, ledit élément de détection (6) étant assujetti en rotation à un élément d'entraînement (8) faisant partie de ou rapporté sur l'autre des première et seconde parties (3, 3'). 2) Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps ou boîtier (5) du détecteur (4) de rotation ou de déplacement circulaire est monté fixe, directement ou indirectement, sur une première partie (3) immobile en rotation au cours de la modification de l'état de l'organe de préhension (2) et en ce que l'élément d'entraînement (8) fait partie de ou est rapporté sur une seconde partie (3') se déplaçant en rotation ou pivotement au cours de ladite modification d'état. 3) Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les première et seconde parties (3 et 3') sont assemblées de manière articulée entre elles par l'intermédiaire d'une articulation (9) définissant un axe (X) de rotation ou de pivotement entre ces parties, par exemple sous la forme d'une articulation à arbre, moyeu, axe physique ou pièce (9') analogue, d'un seul tenant ou en plusieurs segments coaxiaux, la première partie (3) étant fixe et la seconde partie (3') étant mobile par rapport audit axe (X) et le corps ou boîtier (5) du détecteur (4) étant positionné à proximité ou sur ledit axe (X) de rotation ou de pivotement.-9- 4) Dispositif de détection selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps ou boîtier (5) du détecteur (4) est monté fixe directement sur la ou une pièce (9') définissant l'axe (X) de rotation, préférentiellement sur une portion latérale saillante (9") de cette pièce (9'). 5) Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément d'entraînement (8) se présente sous la forme d'un plot, d'un ergot, d'une broche ou d'un élément saillant analogue venant en engagement, à l'état monté dudit dispositif de détection (1), dans un site de réception (6') adapté de l'élément de détection (6), ce dernier étant monté dans le corps ou boîtier (5) du détecteur (4) de manière guidée en rotation autour de l'axe (X) de rotation ou de pivotement entre les première et seconde parties (3 et 3') de l'organe de préhension (1). 6) Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de détection (6) est constitué par ou comporte un élément magnétique (10) au moins bipolaire dont l'orientation est définie directement par la position en rotation de l'élément de détection (6), ladite orientation étant relevée par un capteur (7) correspondant monté dans le corps ou boîtier (5) du détecteur (4) et interprétée par ce dernier ou par un circuit électronique (7') associé, également monté dans ledit corps ou boîtier (5) du détecteur (4), en vue de la fourniture d'au moins un signal binaire ou analogique indicatif de l'état de l'organe de préhension (2), l'information véhiculée par ledit signal étant affichée localement par l'intermédiaire de moyens de visualisation (11), par exemple lumineux colorés, et/ou transmis à distance par l'intermédiaire d'une liaison filaire (11'), radiofréquence ou optique. 7) Dispositif de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de détection (6) se présente sous la forme d'un disque guidé en rotation dans le corps ou boîtier (5) du détecteur (4), sur lequel est monté l'élément magnétique (10) et qui comporte un site (6') sous forme d'un logement, d'un renfoncement ou d'une découpe pour la réception calée, avec liberté de rotation le cas échéant, d'une portion d'extrémité au moins de l'élément d'entraînement (8) et en ce que l'élément magnétique (10) consiste en un élément bipolaire rotatoire, par exemple sous forme de disque ou de pastille, dont la position en rotation est assujettie à la position en rotation de l'élément de détection (6) et dont le flux ou l'orientation magnétique est relevé(e) par un capteur (7) apte à déterminer l'orientation de l'élément (6).- 10 - 8) Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps ou boîtier (5) du détecteur (4) de rotation est pourvu d'au moins une ouverture (13) pour le passage de l'élément d'entraînement (8), la forme de l'ouverture (13) étant adaptée au trajet parcouru par ledit élément de transmission entre les deux positions de rotation ou de pivotement relatives extrêmes entre les première et seconde parties (3 et 3') de l'organe de préhension (1), correspondant avantageusement aux deux états dudit dispositif de détection (1). 9) Dispositif de détection selon la revendication 8, pour autant qu'elle dépende de la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le corps ou boîtier (5) du détecteur (4), présentant avantageusement une forme cylindrique à section circulaire, est constitué par une partie creuse (5') délimitant une chambre ouverte et par une partie complémentaire (5") en forme de plaque assemblée avec la partie creuse (5) de manière à obturer l'ouverture de ladite partie creuse (5'), ladite partie en forme de plaque (5") comportant, d'une part, un site (12) de montage avec blocage sur la pièce (9') définissant l'axe (X) de rotation ou de pivotement entre les deux parties (3 et 3') concernées de l'organe de préhension (2) et, d'autre part, ladite au moins une ouverture de passage (13), avantageusement en forme d'arc de cercle, pour l'élément d'entraînement (8). 10) Détecteur de rotation ou de déplacement circulaire apte à déterminer au moins un état ouvert et un état fermé d'un organe de préhension, le passage d'un état à l'autre s'effectuant par ou résultant en un mouvement rotatoire ou de pivotement d'au moins une première partie par rapport à au moins une seconde partie dudit organe, la position en rotation de ladite au moins une première partie par rapport à ladite au moins une seconde partie étant indicative de l'état dudit organe de préhension, détecteur (4) caractérisé en ce qu'il comprend un corps ou boîtier (5) destiné à être monté, avec solidarisation en rotation au moins, sur l'une (3) des première et seconde parties (3, 3') précitées, et en ce qu'il intègre un élément de détection (6) rotatif dont la position et/ou le mouvement en rotation est(sont) relevé(e)(s) par des moyens (7, 7') de mesure et/ou d'évaluation aptes à délivrer un signal de mesure et/ou d'état, ledit élément de détection (6) étant assujetti en rotation à un élément d'entraînement (8) faisant partie de ou rapporté sur l'autre des première et seconde parties (3, 3').-11- 11) Détecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il fait partie d'un dispositif de détection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 12) Organe de préhension, en particulier organe de maintien avec serrage de parties en contact intime destinées à être assemblées, notamment des tôles à assembler par soudage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de détection (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.