Brevet FR2979105A1 — publié le 20130222

DISPOSITIF DE SECURITE POUR TETE DE PREHENSION D'AU MOINS UN PRODUIT, ET TETE DE PREHENSION EQUIPEE D'UN TEL DIPOSITIF L'invention concerne un dispositif de sécurité pour une tête de préhension d'au moins un produit, ladite tête étant usuellement utilisée dans les lignes de conditionnement de produits qui sont convoyés jusqu'à ladite tête par un convoyeur d'amenée, par exemple. En pratique de telles têtes de préhension sont conçues pour saisir plusieurs produits qui arrivent alignés les uns derrière les autres, séparés d'une certaine distance appelée le « pas », afin de les regrouper et/ou de les encaisser par lots comprenant un nombre de produits prédéterminé. Souvent, la tête de préhension est conçue pour saisir un nombre de produits tel que la tête s'étend sur une longueur de l'ordre de 1 à 2 m. Pour déplacer les produits saisis, la tête de préhension est montée à l'extrémité d'un bras manipulateur qui transfère les produits d'un poste de prise à un poste de dépose. Il peut arriver que certains produits ne soient pas positionnés correctement au poste de prise, ou qu'un élément étranger se trouve sur la trajectoire de la tête de préhension (par exemple dû à un problème de synchronisation avec un autre mouvement de la machine) dans les phases de prise ou de dépose produits. Dans une telle situation, quand la tête est abaissée pour saisir ou déposer les produits, les moyens de préhension dont elle est équipée ou la structure de la tête de préhension vient heurter un produit, une caisse mal positionnée ou un élément mécanique extérieur. Cela crée une force inverse à la descente de la tête de préhension, qui peut très facilement endommager cette dernière et/ou le ou les produits et générer des arrêts machine pour réparer les éléments endommagés ou pour nettoyer la machine dans le cas de flacons contenant des produits liquides, par exemple. Pour éviter d'endommager la tête de préhension ou les éléments mécaniques extérieurs ou les produits, il est connu d'équiper celle-ci d'un dispositif appelé « dispositif de sécurité » qui autorise un mouvement de coulisse vertical de la tête lors d'un choc accidentel, et de déclencher l'arrêt de la machine dans une telle situation. Un tel dispositif comprend généralement une coulisse verticale ainsi qu'un ressort ou tout autre moyen élastique autorisant un mouvement vertical de la tête de préhension, afin de réduire la force engendrée par le contact de la tête avec l'élément étranger tout en conservant une rigidité suffisante à l'accomplissement de la tâche normale, ainsi qu'un capteur qui détecte le mouvement vertical anormal de la tête, relié à des moyens de commande d'arrêt du bras manipulateur portant la tête de préhension, par exemple. Si le déport horizontal de l'impact par rapport au guidage vertical est trop important (par exemple, une longueur de tête qui est au moins deux fois supérieure à l'entraxe du guidage du dispositif de sécurité dont elle est équipée), la force nécessaire pour provoquer le mouvement vertical de limitation de l'effort est trop élevée, ce qui ne permet pas d'obtenir la sensibilité nécessaire évitant de manière certaine l'endommagement de celle-ci ou des éléments mécaniques extérieurs ou des produits. Un tel dispositif est particulièrement adapté en cas de choc centré par rapport au « dispositif de sécurité ». D'autres dispositifs disposent de plusieurs degrés de libertés de très faibles amplitudes et de systèmes de détection multidirectionnels permettant de stopper le bras manipulateur supportant la tête de préhension par l'intermédiaire du 20 système de commande de la machine. L'insuffisance de l'amplitude des mouvements ne permet pas de limiter suffisamment les forces générées lors d'impact, la butée des mouvements étant atteinte avant l'arrêt du bras manipulateur. L'invention vise à proposer un dispositif de sécurité qui pallie les 25 inconvénients précités, et qui fonctionne lors d'un choc quel que soit la position de l'impact et pour toutes les longueurs de tête de préhension. Elle concerne à cet effet un dispositif de sécurité pour une tête de préhension d'au moins un produit, le dispositif comportant au moins un élément de fixation de la tête de préhension relié à un châssis, des moyens de 30 déplacement dudit élément de fixation par rapport audit châssis suivant une direction de déplacement, au moins un détecteur de déplacement de l'élément de fixation par rapport audit châssis, et des moyens pour relier le détecteur à un système de mise à l'arrêt d'une machine. Le dispositif est remarquable en ce que ledit au moins un élément de fixation de la tête de préhension est monté pivotant autour d'au moins un axe de pivotement qui est sensiblement perpendiculaire à ladite direction de déplacement. Ainsi réalisé, le dispositif de sécurité permet de mieux préserver la tête de préhension que les dispositifs de sécurité actuels, si la tête de préhension venait en contact avec un élément étranger aux postes de prise ou de dépose. En effet, comme elle est autorisée, grâce au dispositif conforme à l'invention, à pivoter au moins suivant un axe perpendiculaire à la direction de déplacement de l'élément de fixation de la tête de préhension par rapport au châssis, les effets du « crash » sont minimisés, car un seul côté de la tête peut alors s'escamoter par inclinaison de la tête de préhension (le côté en contact avec l'élément étranger) ce qui permet de supprimer les efforts dus à l'arc-boutement, en comparaison avec les dispositifs de sécurité actuels qui autorisent uniquement l'escamotage par coulissement de toute la tête de préhension dans la direction opposée au mouvement de la tête de préhension. De plus, la diminution des effets des « crashs », c'est-à-dire des forces résultantes du contact de la tête de préhension avec un élément étranger aux postes de prise ou de dépose, permet de réduire également les contraintes internes dans le dispositif de sécurité, en particulier dans les guidages (rotations ou translations), ce qui permet de réduire jusqu'à 20 % la masse du dispositif de sécurité. De la même manière il est également possible de réduire la masse de l'outillage de préhension, la structure de celui-ci supportant des efforts moindres lors de chocs accidentels. Le dispositif conforme à l'invention peut également comporter les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : - il peut comporter, suivant un premier mode de réalisation, deux glissières sensiblement parallèle à ladite direction de déplacement, chacune étant reliée à l'élément de fixation de la tête de préhension par une liaison pivot d'axe sensiblement perpendiculaire à ladite direction de déplacement, lesdites glissières constituant lesdits moyens de déplacement ; - l'axe de pivotement peut être relié à l'extrémité de moyens amortisseur qui relient ledit élément de fixation audit châssis, lesdits moyens amortisseur maintenant à distance l'élément de fixation par rapport au châssis ; - lesdits moyens amortisseur peuvent être réalisés par un vérin ; - lesdits moyens amortisseur peuvent être réalisés par un ressort ; - le détecteur de déplacement peut comporter au moins un capteur, relié audit châssis du dispositif de sécurité ; - le dispositif peut comporter, suivant un autre mode de réalisation, au moins deux systèmes d'embiellage raccordés chacun au voisinage d'une extrémité longitudinale de l'élément de fixation de la tête de préhension, chaque système d'embiellage constituant une liaison pivot d'axe perpendiculaire à ladite direction de déplacement et lesdits moyens de déplacement de l'élément de fixation de la tête de préhension par rapport audit châssis ; - l'élément de fixation peut alors comprendre un cadre sensiblement rectangulaire relié au châssis par quatre systèmes d'embiellage parallèles, positionnés aux quatre coins du cadre et couplés deux à deux par l'intermédiaire d'un arbre perpendiculaire à ladite direction de déplacement, chaque système d'embiellage étant actionné par un ou plusieurs vérins ; - au moins un vérin de chaque groupe d'embiellage peut alors être équipé d'un capteur magnétique, apte à détecter le mouvement d'un piston dans un corps de vérin, ledit capteur magnétique constituant ledit au moins un détecteur de déplacement de l'élément de fixation de la tête de préhension par rapport audit châssis. Dans les modes de réalisation qui viennent d'être définis, l'utilisation de vérin(s), ou de servovalve(s), permet de faire varier la sensibilité du « dispositif de sécurité » lors des différentes phases du cycle de fonctionnement par la gestion de la pression dans les chambres du ou des vérins. Les risques de chocs sont présents principalement dans les phases de préhension et/ou de dépose des produits. Il est donc nécessaire de disposer du maximum de sensibilité pendant ces deux phases. Pour se faire, une pression permettant de compenser la masse de la tête de préhension est appliquée dans la/les chambre(s) correspondante(s) du/des vérin(s). Si bien que, le moindre effort provoque « l'enfoncement du dispositif de sécurité » et donc l'arrêt du bras manipulateur, protégeant ainsi durablement les éléments mécaniques et les produits. Par contre, dans les phases de transfert, il est nécessaire que le « dispositif de sécurité » soit suffisamment rigide pour supporter les accélérations nécessaires à la tenue des temps de cycle et donc de la cadence globale de la machine sans déclencher l'arrêt du bras manipulateur. Pour se faire, une pression adaptée est alors appliquée dans les chambres du/des vérin(s) dans le but de « durcir le dispositif de sécurité ». L'invention vise également une tête de préhension équipée d'un dispositif de sécurité tel que défini ci avant. Pour pouvoir être exécutée, l'invention va maintenant être exposée de façon suffisamment claire et complète dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation, qui sont illustrés sur les dessins parmi lesquels : - les figures 1 à 4 illustrent schématiquement un premier mode de réalisation d'un dispositif de sécurité conforme à l'invention dans différentes positions : - la figure 1A montre le dispositif en position de repos (la tête de préhension fonctionne normalement), - la figure 1B montre également le dispositif en position de repos, mais comporte une variante de réalisation de moyens amortisseur, - la figure 2 montre le dispositif en position de crash après contact avec un élément étranger sensiblement au milieu de la tête de préhension, - la figure 3 montre le dispositif en position de crash après contact avec un élément étranger sur un côté de la tête de préhension, - la figure 4 montre le dispositif en position de crash après contact avec un élément étranger sur un autre côté de la tête de préhension, - les figures 5 à 8 illustrent schématiquement un second mode de réalisation d'un dispositif de sécurité conforme à l'invention dans différentes positions : - la figure 5 montre le dispositif en position de repos (la tête de préhension fonctionne normalement), - la figure 6 montre le dispositif en position de crash après contact avec un élément étranger sensiblement au milieu de la tête de préhension, - la figure 7 montre le dispositif en position de crash après contact avec un élément étranger sur un côté de la tête de préhension, - la figure 8 montre le dispositif en position de crash après contact avec un élément étranger sur un autre côté de la tête de préhension, - et la figure 9 montre une tête de préhension équipée du dispositif de sécurité illustré sur les figures 5 à 8. Un premier mode de réalisation va tout d'abord être décrit en faisant référence aux figures 1 à 4. Sur la figure 1, un dispositif 1 de sécurité conforme à l'invention est représenté. Il est conçu pour être monté sur une tête 2 de préhension d'au moins un produit, comme celle qui est illustrée schématiquement sur la figure 9. De façon en soit classique, la tête de préhension 2 comporte un cadre 21 sur lequel sont montés des éléments 22 de préhension, à l'extrémité de bras 23 montés mobiles (ou pas) sur le cadre 21. Dans le mode de réalisation illustré en figure 9, la tête 2 de préhension comporte plusieurs éléments de préhension. Toutefois, la tête pourrait ne porter qu'un seul élément de préhension sans sortir du cadre de l'invention. Pour être relié à la tête 2 de préhension, le dispositif 1 conforme à l'invention est équipé d'un élément 3 de fixation. L'élément 3 de fixation est lui-même relié à un châssis 4. Comme il est en soi connu de l'état de la technique, le dispositif 1 comporte des moyens permettant le déplacement de l'élément 3 de fixation par rapport au châssis 4. Ces moyens de déplacement (déplacement vertical ici) sont réalisés par deux glissières 5 qui sont sensiblement verticales, qui sont reliées chacune à l'élément 3 de fixation de la tête de préhension. De préférence, et comme illustré sur les figures 1 à 4, la fixation des deux glissières 5 sur l'élément 3 est réalisée à égale distance de deux extrémités 7 de l'élément 3 de fixation (voir les points de fixation portant la référence 6 sur les figures 1 à 4). Chaque fixation d'une glissière 5 sur l'élément 3 se fait au moyen d'une liaison pivot 6 dont l'axe est sensiblement horizontal. Ainsi, et conformément à l'invention, l'élément 3 de fixation est monté pivotant autour d'au moins un axe de pivotement sensiblement horizontal (donc perpendiculaire à la direction de déplacement de l'élément de fixation par rapport au châssis). L'élément 3 de fixation est également relié à l'extrémité d'un moyen amortisseur, lui-même relié au châssis 4. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 a, 2, 3 et 4 ; les moyens amortisseur sont réalisés par un vérin 8. Le vérin 8 permet de maintenir à distance l'élément 3 de fixation par rapport au châssis 4. Le vérin 8 permet également de « durcir » le dispositif de sécurité comme indiqué plus haut, en choisissant d'appliquer dans les chambres dudit vérin une certaine pression. Dans une variante de réalisation, le vérin 8 pourrait également être remplacé par un ressort 9, comme illustré sur la figure 1 B. Pour permettre le mouvement de pivotement de l'élément 3 de fixation par rapport à au moins un axe perpendiculaire à la direction de déplacement de l'élément de fixation par rapport au châssis (qui est ici verticale), on prévoit que la fixation entre l'élément 3 de fixation et les moyens 8 ou 9 amortisseur soit également une liaison 10 pivot. Ainsi réalisé, le dispositif de sécurité autorise l'élément 3 de fixation de la tête de préhension à pivoter autour d'au moins un axe sensiblement 2 9 79 105 8 perpendiculaire à sa direction de déplacement par rapport au châssis, et à coulisser (suivant sa direction de déplacement par rapport au châssis), ce qui permet à la tête de préhension de se rapprocher du châssis en cas de collision avec un produit mal disposé ou un élément étranger qui se trouverait au poste 5 de prise ou de dépose. Pour assurer la sécurité même de l'installation, on prévoit que le dispositif de sécurité comprenne un détecteur de déplacement de l'élément 3 de fixation de la tête 2 de préhension, et de relier ce détecteur à un système de mise à l'arrêt de l'installation, ou de la machine équipée de la tête 2 de préhension et du 10 dispositif 1 de sécurité. Pour ce faire, le dispositif 1 de sécurité comporte un capteur 11, représenté symboliquement par un petit rectangle sur les figures 1 à 4, duquel sort un fil 12 représentant symboliquement une connexion à un système de mise à l'arrêt de la machine équipée du dispositif conforme à l'invention et d'une tête 2 de 15 préhension. Concrètement, le capteur 11 peut comporter deux parties, l'une fixée sur le châssis 4, l'autre à un élément mobile dans la glissière 5. Quand le dispositif 1 de sécurité est activé, c'est-à-dire quand l'élément 3 de fixation de la tête 2 se déplace verticalement (suivant sa direction de déplacement par rapport au 20 châssis) à cause d'une collision avec un élément étranger au poste de prise ou au poste de dépose, les deux parties du capteur 11 se séparent, déclenchant un signal d'alerte qui conduit à l'arrêt de la machine. Les deux parties du capteur 11 peuvent également ne pas être en contact l'une avec l'autre en position de repos du dispositif (position de repos illustrée en 25 figure 1A). Il pourrait ainsi s'agir de deux parties l'une en face de l'autre, comme par exemple les parties 12 et 13 du dispositif. Quand un élément étranger déclenche le dispositif 1 de sécurité, les parties 12 et 13 ne sont plus alignées et le système de mise à l'arrêt de la machine est déclenché. 30 On note sur les figures 2, 3 et 4 que les parties 12 et 13 faisant office de détecteur ne sont plus alignées quand le dispositif 1 est déclenché, peu importe que l'élément étranger soit entré en contact avec le dispositif sensiblement au milieu de l'élément de fixation (figure 2), d'un côté (figure 3, voir flèche D), ou de l'autre (voir figure 4, flèche G). On va maintenant s'intéresser à un seconde mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, en faisant référence aux figures 5 à 9. La tête 2 de préhension (figure 9) est montée sur un dispositif 30 conforme à l'invention, réalisé de façon différente du mode de réalisation présenté ci avant. Le dispositif 30 comporte un châssis 34 et un élément 33 de fixation de la tête de préhension 2. L'élément 33 de fixation de la tête 2 de préhension comprend notamment un cadre 32 sensiblement rectangulaire, équipé de moyens 31 de fixation rapide d'outils (ici, l'outil est une tête 2 de préhension). Le châssis 34 est réalisé par un cadre ajouré, sur lequel sont fixés des vérins 38. Les vérins 38 sont montés pivotant à l'une de leurs extrémités sur le cadre du châssis 34. L'autre extrémité des vérins est reliée, via un système d'embiellage 35 ou 36, à une extrémité du cadre 32 de l'élément 33 de fixation de la tête 2. Le dispositif 30 comporte donc au moins deux systèmes 35 / 36 d'embiellage, chacun raccordé au voisinage d'une extrémité 37 longitudinale de l'élément 33 de fixation. Plus particulièrement, l'élément 33 de fixation est relié au châssis par quatre systèmes 35 / 36 d'embiellage parallèles, qui sont positionnés aux quatre coins du cadre 32 et qui sont couplés deux à deux par l'intermédiaire d'un arbre horizontal, chaque système d'embiellage étant actionné par un vérin. Chaque système d'embiellage 35 et 36 comporte une pièce 50 en forme de boomerang et une pièce 60 droite. L'une des extrémités de la pièce 50 en forme de boomerang est reliée par une liaison pivot à l'extrémité d'un vérin 38. L'autre extrémité de la pièce 50 en forme de boomerang est fixée via une liaison pivot à une extrémité de la pièce 60 droite. L'autre extrémité de la pièce 60 droite est reliée à l'élément de fixation. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 5 à 6, la fixation du système 35 sur l'élément 33 de fixation se fait par une patte 39, via une liaison 40 qui peut autoriser un pivot de la pièce 60 droite par rapport à l'élément 33. 2 9 79105 10 Quant à la fixation du système 36 d'embiellage sur l'élément 33, elle est réalisée sur une patte 39 mais n'autorise pas le pivot de la pièce 60 droite par rapport à l'élément 33. Les pièces 50 en forme de boomerang sont montées pivotantes (liaison 5 pivot 70) sur le cadre ajouré du châssis 34. Ainsi réalisés, les systèmes d'embiellage constituent eux-mêmes les liaisons pivots de l'élément 33 de fixation sur le châssis et les moyens de déplacement vertical de l'élément 33 de fixation par rapport au châssis 34. En effet, comme on peut le voir sur la figure 6, qui montre le dispositif 30 de 10 sécurité en position activée (comparé à la figure 5 montrant le dispositif 30 non activé), le cadre 32 de l'élément 33 de fixation de la tête remonte et se rapproche du châssis 34 quand une pression sensiblement centrale C est exercée par un élément étranger sur la tête 2 de préhension, au poste de prise ou au poste de dépose. 15 Il en va de même quand la pression exercée par un élément étranger est réalisée à droite de la tête de préhension (figure 7) ou à gauche (figure 8). Pour assurer un arrêt de la machine lorsque la tête de préhension remonte et se rapproche du châssis 34 (figures 6, 7 et 8), on prévoit d'équiper les vérins 38 de capteurs magnétiques 80 qui sont aptes à détecter le mouvement du 20 piston dans le corps des vérins, et de les relier à un dispositif de mise à l'arrêt de la machine en cas de détection du mouvement du piston. En effet, quand la tête 2 de préhension s'escamote suite à une collision avec un élément étranger sur le poste de prise ou sur le poste de dépose, que la collision ait lieu au centre (figure 6), à droite (figure 7) ou à gauche (figure 8), 25 l'élément 33 de fixation de la tête est lui aussi escamoté. En s'escamotant, l'élément 33 de fixation fait bouger les systèmes d'embiellage qui, en bougeant, actionnent les pistons dans les corps des vérins. Ainsi, les capteurs magnétiques qui équipent au moins un vérin 38 de chaque groupe d'embiellage (groupe d'embiellages 35 ou groupe d'embiellages 30 36) constitue le détecteur de déplacement de l'élément 33 de fixation de la tête 2 de préhension, apte à déclencher la mise à l'arrêt de la machine. On comprend de ce qui précède que l'invention offre une grande liberté de mouvement de la tête de préhension en cas de collision avec un élément étranger au poste de prise ou au poste de dépose. Cette grande liberté de mouvement en cas de collision permet de limiter les risques de détérioration de la machine en cas de collision ou de limiter l'endommagement des produits qui auraient été mal positionnés. Il devra toutefois être entendu que l'invention n'est pas limitée aux deux seuls modes de réalisations qui viennent d'être présentés, mais qu'elle s'étend au contraire à la mise en oeuvre de tout moyen équivalent.10 REVENDICATIONS1. Dispositif (1 ; 30) de sécurité pour une tête (2) de préhension d'au moins un produit, le dispositif comportant au moins un élément (3 ; 33) de fixation de la tête (2) de préhension relié à un châssis (4 ; 34), des moyens (5 ; 35) de déplacement dudit élément (3 ; 33) de fixation par rapport audit châssis (4 ; 34) suivant une direction de déplacement, au moins un détecteur (11, 80) de déplacement de l'élément (3 ; 33) de fixation par rapport audit châssis (4 ; 34), et des moyens pour relier le détecteur (11, 80) à un système de mise à l'arrêt d'une machine, caractérisé en ce que ledit au moins un élément (3 ; 33) de fixation de la tête (2) de préhension est monté pivotant autour d'au moins un axe (6, 10 ; 70) de pivotement sensiblement perpendiculaire à ladite direction de déplacement. 2. Dispositif (1) de sécurité pour tête de préhension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux glissières (5) sensiblement parallèles à la direction de déplacement, chacune étant reliée à l'élément (3) de fixation de la tête (2) de préhension par une liaison pivot (6) d'axe sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement, lesdites glissières (5) constituant lesdits moyens de déplacement. 3. Dispositif (1) de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe (10) de pivotement est relié à l'extrémité de moyens (8, 9) amortisseur qui relient ledit élément (3) de fixation audit châssis (4), lesdits moyens (8, 9) amortisseur maintenant à distance l'élément (3) de fixation par rapport au châssis (4). 4. Dispositif (1) de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens amortisseur sont réalisés par un vérin (8). 5. Dispositif (1) de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens amortisseur sont réalisés par un ressort (9). 6. Dispositif (1) de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le détecteur de déplacement comporte au moins un capteur (11) relié audit châssis (4). 7. Dispositif (30) de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux systèmes (35, 36) d'embiellage raccordés chacun au voisinage d'une extrémité longitudinale de l'élément (33) de fixation de la tête (2) de préhension, chaque système (35, 36) d'embiellage constituant une liaison pivot d'axe (70) perpendiculaire à ladite direction de déplacement et lesdits moyens de déplacement de l'élément (33) de fixation de la tête (2) de préhension par rapport audit châssis (34). 8. Dispositif (30) de sécurité selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément (33) de fixation comprend un cadre (32) sensiblement rectangulaire relié au châssis (34) par quatre systèmes (35, 36) d'embiellage parallèles, positionnés aux quatre coins du cadre (32) et couplés deux à deux par l'intermédiaire d'un arbre perpendiculaire à ladite direction de déplacement, chaque système (35, 36) d'embiellage étant actionné par un ou plusieurs vérins (38). 9. Dispositif (30) de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce que au moins un vérin (38) de chaque système (35, 36) d'embiellage est équipé d'un capteur (80) magnétique, apte à détecter le mouvement d'un piston dans un corps de vérin, ledit capteur (80) magnétique constituant ledit au moins un détecteur de déplacement de l'élément (33) de fixation de la tête (2) de préhension par rapport audit châssis (34). 10. Tête (2) de préhension équipée d'un dispositif (1 ; 30) de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes.