Brevet FR2957147A1 — publié le 20110909

DISPOSITIF DE MESURE DE FORCE À APPLIQUER À UN MANIPULATEUR D'OBJETS L'invention concerne les manipulateurs d'objets qui sont déplacés manuellement par des techniciens, et plus précisément la mesure des forces qui doivent être appliquées par des techniciens pour déplacer de tels manipulateurs. Comme le sait l'homme de l'art, il existe dans de nombreux pays des Zo règles ergonomiques qui sont définies par une législation relative aux conditions de travail et qui définissent les forces maximales qui peuvent être appliquées par des techniciens pour déplacer des manipulateurs d'objets. Il est en effet rappelé que pour déplacer certains manipulateurs qui sont suspendus, par exemple au dessus d'une chaîne d'assemblage (ou de 15 montage), il faut exercer manuellement sur eux, pour qu'ils puissent être déplacés, une force qui dépend de leur poids (lequel peut atteindre plusieurs centaines de kilogrammes) et de leur mécanisme de déplacement suspendu. En outre, il peut exister des contraintes relatives au déplacement, comme par exemple une durée maximale de déplacement et donc une vitesse moyenne 20 de déplacement minimale sur une distance prédéfinie. En d'autres termes, pour qu'un manipulateur puisse être utilisé réglementairement, il faut que son déplacement satisfasse à certaines règles prédéfinies. Pour contrôler si ces règles sont satisfaites, on utilise actuellement un dispositif à peson actionné manuellement par un technicien 25 qui est muni d'un chronomètre. Or, ce mode de contrôle induit notamment des retards d'inertie, qui varient de façon incontrôlable du fait qu'un technicien tire inconsciemment plus ou moins vite sur le dispositif à peson. Il en résulte que les mesures d'effort à appliquer sont généralement entachées d'erreurs fréquentes, et sont donc ni fiables ni reproductibles. 30 L'invention a pour but d'améliorer la situation, en réduisant autant que possible les erreurs de mesure induites par le facteur humain. Elle propose à cet effet un dispositif, dédié à la mesure de force à appliquer à un manipulateur d'objets pour le déplacer, et comprenant: - un chariot pouvant être déplacé sur une surface de support et immobilisé dans une position de mesure, - un support couplé au chariot et dont la position par rapport à la surface de support peut être réglée à un niveau adapté à une mesure, - un mécanisme de guidage défini sur le support, et - un câble comprenant une partie principale guidée par le mécanisme de guidage, une première extrémité munie de moyens de fixation propres à être couplés au manipulateur, et une seconde extrémité propre à être entraînée par une force ajustable choisie destinée à déplacer le manipulateur suivant une direction choisie pour qu'il acquière une vitesse mesurable après un déplacement sur une distance choisie pendant une durée mesurable. Le dispositif de mesure selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - il peut comprendre des moyens de déclenchement propres à permettre le déclenchement d'une mesure de durée lorsque son câble commence à être entraîné et l'arrêt de cette mesure de durée lorsque son câble a été entraîné sur la distance choisie; - la seconde extrémité de son câble peut être solidarisée à un contrepoids dont le poids est ajustable de manière à définir la force ajustable choisie; - le contrepoids peut être constitué d'une série de poids empilables; - son mécanisme de guidage peut comprendre au moins une première poulie montée à rotation libre sur son support, et un mât solidarisé à son support à côté de la première poulie et sur lequel est montée à rotation libre une deuxième poulie. Dans ce cas, la partie principale du câble coulisse dans des gorges que comprennent les première et deuxième poulies; - le mécanisme de guidage peut comprendre une troisième poulie montée à rotation libre sur le support, à distance de la première poulie et sensiblement au même niveau par rapport à la surface de support, et comportant une gorge dans laquelle peut coulisser la partie principale du câble; • le mécanisme de guidage peut également comprendre une quatrième poulie montée à rotation libre sur le support, sensiblement en dessous de la troisième poulie, et comportant une gorge dans laquelle peut coulisser la partie principale du câble; - il peut comprendre un pied muni d'une première extrémité couplée à son chariot et une seconde extrémité, opposée à la première extrémité, et solidarisée à son support; - le pied peut être de type télescopique afin que son extension verticale puisse fixer la position du support par rapport à la surface de support; - en variante, la première extrémité du pied peut être propre à être déplacée verticalement par rapport au chariot de manière à être solidarisée temporairement à ce dernier dans une position qui fixe la position du support par rapport à la surface de support. L'invention est bien adaptée, bien que non limitativement, à la mesure de forces à appliquer à un manipulateur qui est destiné à manipuler des objets constituants des éléments d'un véhicule, éventuellement de type automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un exemple de réalisation de dispositif de mesure selon l'invention placé sur une surface de support et couplé à un manipulateur d'objets. Le dessin annexé pourra non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but d'offrir un dispositif D destiné à permettre de mesurer la force devant être appliquée à un manipulateur MO d'objets pour le déplacer (en translation ou en rotation). Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif (de mesure) D est destiné à mesurer la force à appliquer à un manipulateur MO qui est destiné à manipuler des objets constituants des éléments d'un véhicule, éventuellement de type automobile. Mais, l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout type de manipulateur devant être déplacé manuellement par au moins un technicien reposant sur une surface de support SS. Par ailleurs et comme illustré, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le manipulateur MO comprend, dans une partie supérieure, des moyens de déplacement MD qui sont couplés à des rails de déplacement RD d'un circuit de déplacement qui est monté au dessus d'une piste d'une chaîne d'assemblage (ou de montage). On comprendra que ce circuit de déplacement permet un déplacement du manipulateur MO selon une direction X, dite longitudinale, et/ou une direction Y, dite transversale (perpendiculaire à la direction longitudinale X). Par ailleurs, les moyens de déplacement MD peuvent également et éventuellement permettre un déplacement vertical du manipulateur MO selon une direction verticale Z (perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y). Mais, l'invention n'est pas limitée à cette application. On notera que le manipulateur MO comprend, dans sa partie inférieure (opposée aux moyens de déplacement MD), un ensemble d'entraînement EE destiné à permettre à un technicien de le déplacer (pousser/tirer et/ou monter/descendre). Par exemple et comme illustré, cet ensemble d'entraînement EE peut comprendre un mât sensiblement vertical et muni d'une première extrémité solidarisée fixement à la partie inférieure du manipulateur MO et d'une seconde extrémité à laquelle est solidarisé sensiblement perpendiculairement au moins un bras sensiblement horizontal. On comprendra que c'est ce bras qui est manipulé par un technicien lorsqu'il veut déplacer le manipulateur MO. Comme illustré schématiquement (et non limitativement) sur l'unique figure, un dispositif (de mesure) D selon l'invention comprend au moins un chariot CH, un support SM, un mécanisme de guidage MG, et un câble CT. Le chariot CH est agencé (ou conçu) de manière à pouvoir être déplacé sur une surface de support SS et immobilisé sur cette dernière (SS) dans une position de mesure. On entend ici par "position de mesure" une position dans laquelle le dispositif D peut être utilisé pour effectuer une mesure de la force devant être appliquée à un manipulateur MO pour le déplacer (en translation ou en rotation). Par exemple, et comme illustré non limitativement sur l'unique figure, le chariot CH comporte des roues couplées à un mécanisme d'immobilisation (non représenté), de manière à faciliter son déplacement et son immobilisation sur une surface de support SS (ici d'une piste d'une chaîne d'assemblage (ou de montage)) qui est située au dessous du manipulateur MO suspendu. Mais, en variante, le chariot CH pourrait être dépourvu de moyens de déplacement. Dans ce cas, il doit être transporté et installé à l'endroit précis de la mesure. Le support SM est couplé au chariot CH de telle sorte que sa position par rapport à la surface de support SS puisse être réglée à un niveau (suivant la direction verticale Z) qui est adapté à la mesure que l'on veut effectuer. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur l'unique figure, ce couplage peut se faire au moyen d'un pied PD. Plus précisément, le pied PD comprend une première extrémité qui est couplée au chariot CH et une seconde extrémité qui est opposée à la première extrémité et solidarisée au support SM. Dans l'exemple non limitatif illustré, le pied PD est de type télescopique. Il s'agit par exemple d'un vérin. Par conséquent, c'est son extension suivant la direction verticale Z qui fixe la position du support SM (et plus précisément sa hauteur) par rapport à la surface de support SS. Dans une variante, la première extrémité du pied PD peut être agencée de manière à être déplacée suivant la direction verticale Z par rapport au chariot CH et solidarisée temporairement à ce dernier (CH) dans une position qui fixe la position du support SM (et plus précisément sa hauteur) par rapport à la surface de support SS. Dans ce cas le chariot CH comprend un moyen de fixation destiné à permettre l'immobilisation de la première extrémité à la hauteur ergonomique préconisée qui a été choisie pour la mesure. Dans une autre variante, la première extrémité du pied PD est solidarisée fixement au chariot CH et c'est la seconde extrémité de ce même pied PD qui est agencée de manière à être déplacée suivant la direction verticale Z par rapport au support SM et solidarisée temporairement à ce dernier (SM) dans une position qui fixe la position du support SM (et plus précisément sa hauteur) par rapport à la surface de support SS. Dans ce cas le support SM comprend un moyen de fixation destiné à permettre l'immobilisation de la seconde extrémité du pied PD à la hauteur qui a été choisie pour la mesure. On notera que la course du support SM par rapport à la surface de support SS peut par exemple être comprise entre environ 30 cm et environ 80 1 o cm. On notera également que la course du support SM peut être éventuellement fixée de façon contrôlée électroniquement et informatiquement. Le support SM peut, comme illustré non limitativement, se présenter 15 sous la forme d'une barre (ou poutre) rigide. Mais, dans une variante il pourrait se présenter sous la forme d'un plateau (ou tablette) ou d'une plaque. Le mécanisme de guidage MG du dispositif D est défini sur le support SM. Il est de préférence destiné à placer une partie du câble CT sensiblement parallèlement à la direction suivant laquelle on veut déplacer le manipulateur 20 MO pour effectuer une mesure de force (ou d'effort) et sensiblement au niveau du bras de l'ensemble d'entraînement EE (pour que la mesure porte précisément sur une force (en tant que vecteur) (quasi) identique à celle que devra exercer le technicien). On notera que dans l'exemple non limitatif illustré sur l'unique figure, 25 le dispositif D est placé et configuré dans une position de mesure adaptée à la mesure d'une pression exercée par un technicien sur le bras de l'ensemble d'entraînement EE suivant la direction longitudinale X. Si l'on souhaite effectuer une mesure de la pression exercée par un technicien sur le bras de l'ensemble d'entraînement EE suivant la direction transversale Y, on doit faire 30 pivoter le bras de l'ensemble d'entraînement EE à 90°, et déplacer le chariot CH de 90° pour que le câble CT se trouve placé sensiblement perpendiculairement au mât et au bras de l'ensemble d'entraînement EE. Si l'on souhaite effectuer une mesure de la pression ou traction exercée par un technicien sur le bras de l'ensemble d'entraînement EE suivant la direction verticale Z, on doit placer le chariot CH au moins en partie sous le bras de l'ensemble d'entraînement EE. Le câble CT du dispositif D comprend une partie principale PP, qui est guidée par le mécanisme de guidage MG, une première extrémité El, qui prolonge sa partie principale PP d'un côté (ici vers la gauche) et qui est munie de moyens de fixation MF propres à être couplés au manipulateur MO, et une seconde extrémité E2, qui prolonge sa partie principale PP d'un autre côté (ici vers la droite) et qui est propre à être entraînée par une force ajustable choisie. Cette dernière est destinée à déplacer le manipulateur MO suivant une direction choisie pour qu'il acquière une vitesse mesurable après un déplacement sur une distance choisie pendant une durée mesurable. On notera que le câble CT peut être avantageusement un toron en métal, afin d'être bien résistant. Mais, il pourrait également s'agir d'une corde. Par exemple, les moyens de fixation MF peuvent se présenter sous la forme d'un crochet que l'on vient ancrer sur un anneau solidarisé à la partie inférieure du mat au niveau du bras, ou inversement d'un anneau sur lequel on vient ancrer un crochet solidarisé à la partie inférieure du mat au niveau du bras, ou d'un aimant qui vient se plaquer par aimantation sur la partie inférieure du mat au niveau du bras, ou encore d'une boucle qui entoure le mat au niveau du bras. La force qui est appliquée au manipulateur MO, via le câble CT et via l'ensemble d'entraînement EE, peut par exemple, comme illustré non limitativement, être produite par un contrepoids CP qui est solidarisé à la seconde extrémité E2 du câble CT. Le poids de ce contrepoids CP est alors ajustable afin de définir la force ajustable choisie qui doit être appliquée. Pour ce faire, le contrepoids CP peut par exemple être constitué d'une série de poids empilables et amovibles. Mais, la force à appliquer pourrait être produite de façon différente. Ainsi, on peut par exemple envisager qu'elle soit produite par un moteur rotatif à contrôle d'effort ou un vérin contrôlé électroniquement et informatiquement. Afin de guider le câble CT avec un minimum de frottement tout en permettant d'effectuer des mesures fiables et reproductibles, le mécanisme de guidage MG peut, comme illustré non limitativement sur l'unique figure, comprendre au moins une première poulie P1 et un mât MA. La première poulie P1 est montée à rotation libre sur le support SM (ici sur un côté). Le mât MA est solidarisé au support SM, ici sur sa face supérieure, à côté (ou au voisinage) de la première poulie P1. Il est destiné à offrir une course de déplacement importante au câble CT suivant la direction verticale Z. Il peut, comme illustré non limitativement, supporter à rotation libre, au niveau d'une extrémité supérieure, une deuxième poulie P2 qui est destinée à renvoyer la partie du câble CT, qui comprend la seconde extrémité E2 et qui est issue de la première poulie P1, dans une direction verticale vers le bas. Dans ce cas, la partie principale PP du câble CT coulisse dans une gorge de la première poulie P1 en passant sous cette dernière (P1), puis coulisse dans une gorge de la seconde poulie P1 en passant par dessus cette dernière (P2). On notera que le mât MA est ici agencé sous la forme d'une potence comprenant une partie principale sensiblement verticale et dont la partie d'extrémité supérieure est prolongée par une barre sensiblement horizontale sur laquelle est montée à rotation la deuxième poulie P2, afin de la décaler du plan vertical dans lequel est sensiblement implanté la première poulie P1. On notera également qu'afin d'améliorer le guidage du câble CT, mais également de permettre d'effectuer des mesures de force (ou d'effort) suivant la direction verticale Z, le mécanisme de guidage MG peut, comme illustré non limitativement sur l'unique figure, comprendre au moins une troisième poulie P3 montée à rotation libre sur le support SM, ici sur le même côté que la première poulie P1 mais à distance de cette dernière (P1) et sensiblement au même niveau qu'elle (P1) par rapport à la surface de support SS. Dans ce cas, la partie principale PP du câble CT coulisse dans une gorge de la troisième poulie P3 en passant sous cette dernière (P3), puis se dirige vers la première poulie P1. Afin d'améliorer encore plus le guidage du câble CT, le mécanisme de guidage MG peut également, comme illustré non limitativement sur l'unique figure, comprendre une quatrième poulie P4 montée à rotation libre sur le support SM, sensiblement en dessous de la troisième poulie P3. Dans ce cas, la partie principale PP du câble CT coulisse entre les gorges des troisième P3 et quatrième P4 poulies (en passant sous la troisième poulie P3 et au dessus de la quatrième poulie P4), puis se dirige vers la première poulie P1. Lorsqu'un technicien veut effectuer une mesure de force ou d'effort suivant une direction choisie, il doit commencer par placer le chariot CH et le support SM dans des positions respectives qui sont adaptées à cette mesure, comme indiqué précédemment. Puis, il doit commencer par utiliser un contrepoids CP présentant un faible poids et augmenter progressivement ce poids jusqu'à ce qu'il permette de déplacer le manipulateur MO. A ce stade, le technicien doit alors mesurer la durée qu'il faut au câble CT pour se déplacer d'une distance choisie sous l'action de la force appliquée (ici par le contrepoids CP). On comprendra que l'on peut alors déduire la vitesse acquise par le manipulateur MO de la durée mesurée pour le déplacement sur la distance choisie. Il suffit en effet de diviser la distance choisie par la durée mesurée. Si la vitesse déduite est inférieure à la vitesse minimale que l'on désire obtenir en fonctionnement pour la distance de déplacement choisie, alors le technicien doit encore augmenter le poids du contrepoids CP et effectuer une nouvelle mesure. Il réitère cette opération jusqu'à ce qu'il obtienne une vitesse déduite au moins égale à la vitesse minimale pour la distance de déplacement choisie. Il déduit alors la force appliquée au manipulateur MO du dernier poids du contrepoids CP utilisé. La mesure de la durée peut se faire manuellement ou bien automatiquement. Les mesures manuelles peuvent par exemple se faire au moyen d'un marquage de deux endroits du câble CT qui sont éloignés l'un de l'autre de la distance de déplacement choisie (une première marque étant initialement placée en regard d'une marque de référence définie par exemple sur le mât MA, et d'un relevé chronométrique que l'on déclenche lorsque la première marque commence à s'éloigner de la marque de référence et que l'on arrête lorsque la seconde marque (située plus en aval) parvient au niveau de la marque de référence). Les mesures automatiques peuvent être effectuées au moyen de moyens de déclenchement qui sont propres à permettre le déclenchement d'une mesure de durée lorsque le câble CT commence à être entraîné et à permettre l'arrêt de cette mesure de durée lorsque le câble CT à été entraîné sur la distance choisie. Dans ce cas, les moyens de déclenchement peuvent par exemple effectuer une détection optique du passage de deux marques, éloignées de la distance choisie et définies sur le câble CT, en un endroit choisi. La détection optique de la première marque déclenche un chronomètre et la détection de la seconde marque arrête ce chronomètre. Dans une variante, les moyens de déclenchement peuvent par exemple comporter deux pattes rigides, solidarisées fixement au câble CT en deux endroits éloignés de la distance choisie et destinées à venir successivement actionner un cliquet (par exemple porté par le mât MA) qui déclenche puis arrête un chronomètre. On comprendra que les mesures automatiques sont particulièrement avantageuses car elles ne font pas intervenir de facteur humain. Les mesures manuelles sont légèrement moins avantageuses car elles nécessitent que les mesures chronométriques soient effectuées par un technicien, ce qui peut entacher les mesures de durée de (très) légères erreurs. Dans tous les cas, l'invention offre une véritable reproductibilité puisque la force appliquée ne fait pas intervenir le technicien. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de mesure décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Dispositif (D) de mesure de force à appliquer à un manipulateur (MO) d'objets pour le déplacer, caractérisé en ce qu'il comprend i) un chariot (CH) déplaçable sur une surface de support (SS) et immobilisable dans une position de mesure, ii) un support (SM) couplé audit chariot (CH) et dont la position par rapport à ladite surface de support (SS) peut être réglée à un niveau adapté à une mesure, iii) un mécanisme de guidage (MG) défini sur ledit support (SM), et iv) un câble (CT) comprenant une partie principale (PP) guidée par ledit mécanisme de guidage (MG), une première extrémité (El) munie de moyens de fixation (MF) propres à être couplés audit manipulateur (MO) et une seconde extrémité (E2) propre à être entraînée par une force ajustable choisie destinée à déplacer ledit manipulateur (MO) suivant une direction choisie pour qu'il acquière une vitesse mesurable après un déplacement sur une distance choisie pendant une durée mesurable. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déclenchement propres à permettre le déclenchement d'une mesure de durée lorsque ledit câble (CT) commence à être entraîné et à permettre l'arrêt de ladite mesure de durée lorsque ledit câble (CT) à été entraîné sur ladite distance choisie. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite seconde extrémité (E2) est solidarisée à un contrepoids (CP) dont le poids est ajustable de manière à définir ladite force ajustable choisie. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit contrepoids (CP) est constitué d'une série de poids empilables. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit mécanisme de guidage (MG) comprend au moins une première poulie (P1) montée à rotation libre sur ledit support (SM), et un mât (MA) solidarisé audit support (SM) à côté de ladite première poulie (P1) et sur lequel est montée à rotation libre une deuxième poulie (P2), ladite partie principale (PP) du câble (CT) étant propre à coulisser dans des gorges que comprennent lesdites première (P1) et deuxième (P2) poulies. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit mécanisme de guidage (MG) comprend une troisième poulie (P3) montée à rotation libre sur ledit support (SM), à distance de ladite première poulie (P1) et sensiblement au même niveau par rapport à ladite surface de support (SS), et comportant une gorge dans laquelle peut coulisser ladite partie principale (PP) du câble (CT). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit mécanisme de guidage (MG) comprend une quatrième poulie (P4) montée à rotation libre sur ledit support (SM), sensiblement en dessous de ladite troisième poulie (P3), et comportant une gorge dans laquelle peut coulisser ladite partie principale (PP) du câble (CT). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un pied (PD) muni d'une première extrémité couplée audit chariot (CH) et une seconde extrémité, opposée à la première extrémité, et solidarisée audit support (SM). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit pied (PD) est de type télescopique de sorte que son extension verticale fixe ladite position du support (SM) par rapport à ladite surface de support (SS). 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite première extrémité du pied (PD) est propre à être déplacée verticalement par rapport audit chariot (CH) de manière à être solidarisée temporairement à ce dernier (CH) dans une position fixant ladite position du support (SM) par rapport à ladite surface de support (SS). 11. Utilisation du dispositif de mesure (D) selon l'une des revendications précédentes pour mesurer des forces à appliquer à un manipulateur (MO) destiné à manipuler des objets constituants des éléments d'un véhicule.