Brevet FR2979278A1 — publié le 20130301

MANIPULATEUR POUR OUTIL DE PREHENSION D'AU MOINS UN PRODUIT L'invention concerne un manipulateur sur lequel peut être associé un outil de préhension d'au moins un produit ou un outil pour former au moins un lot de produits (appelé outil de conformation), par exemple. Il s'agit là d'un système qui est monté mobile sur une structure type portique et sur lequel est monté un outil de préhension ou de conformation. Le système permet de déplacer l'outil dans l'espace limité par son « enveloppe de travail », c'est-à-dire l'espace dans lequel évoluent les produits à saisir et à déplacer, d'un premier point géographique à un second point géographique : par exemple, le manipulateur permet de déplacer un outil de préhension qui saisit des produits arrivant sur un convoyeur pour les disposer dans des caisses situées à une certaine distance du convoyeur. L'outil peut-être une tête de préhension qui peut atteindre plusieurs dizaines de kilogrammes, et même plus de cent kilogrammes pour la plupart des modèles permettant de saisir plusieurs produits et de les regrouper en lots. C'est pourquoi ces outils peuvent être qualifiés de «lourds». Il est donc nécessaire que le manipulateur qui la porte soit robuste. De ce fait, bien souvent, les installations comprenant de tels manipulateurs 20 sont elles-mêmes lourdes et encombrantes. Par exemple, on connait du document WO 2007/031238 une installation qui permet d'insérer des objets dans des cartons, ainsi que des séparateurs. L'installation est équipée pour ce faire d'un manipulateur, qui comprend un bras vertical à l'extrémité duquel est fixé un outil de préhension, le bras vertical 25 étant monté mobile en translation verticale grâce à un moteur embarqué sur le manipulateur. Le mouvement de translation du bras vertical permet de déplacer l'outil entre une position haute et une position basse. L'outil, le bras vertical et le moteur sont assemblés sur un chariot, qui est monté mobile en déplacement entre deux positions latérales sur un portique. 30 Quand l'outil est en position haute, le bras vertical est remonté au maximum, ce qui fait que son extrémité opposée à celle portant l'outil peut dépasser la poutre supérieure du portique d'une hauteur sensiblement égale à la moitié de la hauteur du portique. Ainsi, une telle installation est encombrante. Elle est également lourde, ce qui ralentit tout déplacement de l'outil de préhension. Enfin, le moteur embarqué permettant le déplacement vertical du bras est cher et contraignant à implanter dans une telle installation. Une installation moins encombrante est décrite dans le document FR 2 590 560. Le manipulateur d'outil de préhension comprend, pour ce faire, une partie télescopique, à l'extrémité de laquelle est monté un élément articulé portant l'outil de préhension. Toutefois, une telle installation n'est pas adaptée à recevoir un outil de préhension pouvant peser plus de cent kilogrammes. En effet, une telle installation ne peut être équipée que d'un outil de préhension de poids limité, comme une pince telle que celle montrée dans ce document, sans quoi l'élément articulé serait déformé ou soumis à des contraintes difficilement supportables. L'invention vise à proposer une solution qui est à la fois plus compacte que celle décrite dans le document WO 2007/031238 et qui est adaptée à porter de lourds outils de préhension, contrairement à la solution technique proposée dans le document FR 2 590 560. L'invention concerne à cet effet un manipulateur pour un outil de préhension d'au moins un produit, ledit manipulateur comprenant un élément de fixation de l'outil de préhension, des moyens de déplacement dudit élément de fixation entre une position haute et une position basse, et un chariot apte à être monté mobile en déplacement entre deux positions latérales sur un portique et sur lequel sont montés les moyens de déplacement de l'élément de fixation. Le manipulateur conforme à l'invention est remarquable en ce que lesdits moyens de déplacement comportent : - un arbre monté pivotant sous l'action d'un actionneur, et - au moins un bras, présentant une première extrémité reliée audit arbre et une seconde extrémité sur laquelle ledit élément de fixation est monté pivotant. On comprendra par actionneur tout moyen moteur assurant la mise en mouvement d'un élément, ledit élément étant un arbre dans le cadre de l'invention. L'actionneur peut ainsi être un moteur, et de préférence un servoréducteur. Le montage du bras directement sur l'actionneur, associé au fait que l'actionneur est embarqué, permet d'avoir un outil compact, ce qui résout le problème lié à l'encombrement du manipulateur. Par ailleurs, le fait d'avoir un élément unique (le bras) qui, animé d'un mouvement, peut faire bouger verticalement l'outil de préhension, rend le dispositif simple à réaliser et plus robuste qu'un double bras articulé comme décrit dans la demande FR 2 590 560. La charge supportée peut être importante également du fait que le bras, qui assure le déplacement vertical de la charge, est directement relié à l'actionneur qui impose le mouvement à la charge. L'invention peut également comporter les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : - Ledit au moins un bras peut présenter une forme sensiblement courbe avec une concavité tournée vers le bas, ladite concavité étant apte à accueillir au moins partiellement ledit outil quand l'élément de fixation est en position haute ; - Le manipulateur peut comporter au moins un vérin comprenant un cylindre et une tige, le cylindre étant fixé audit chariot et la tige présentant une extrémité qui est fixée sur ledit bras au voisinage de ladite première extrémité ; - Le manipulateur peut comporter au moins une tige, la tige présentant une première extrémité montée pivotante sur l'élément de fixation et une seconde extrémité montée pivotante sur le chariot ; - Le chariot peut comporter une butée contre laquelle ledit au moins un bras prend appui quand l'élément de fixation est en position haute ; - Le manipulateur peut comporter deux bras, montés chacun à une extrémité dudit arbre ; - Le manipulateur peut comporter deux vérins, chaque vérin comprenant un cylindre et une tige, les deux tiges présentant des extrémités qui sont fixées sur lesdits bras au voisinage desdites premières extrémités ; - Suivant une variante de réalisation, les deux vérins peuvent constituer ledit actionneur ; - Dans le cadre de cette variante, l'arbre peut être monté sur deux paliers libres qui sont fixés sur ledit chariot ; - Toujours dans le cadre de cette variante, les vérins peuvent être commandés pneumatiquement, électriquement ou asservis ; - Le manipulateur peut également comporter deux tiges, chacune des deux tiges étant montée pivotante sur ledit chariot et sur l'élément de fixation. L'invention concerne également une installation comprenant un manipulateur tel que défini ci-dessus, ledit manipulateur étant monté mobile en translation suivant au moins une direction sur ledit portique. Suivant l'invention, le portique peut également être lesté. Pour pouvoir être exécutée, l'invention est exposée de façon suffisamment claire et complète dans la description suivante qui est, en plus, accompagnée de dessins dans lesquels : La figure 1 est une vue en perspective d'un portique sur lequel est monté un manipulateur conforme à l'invention, suivant un premier mode de réalisation ; La figure 2 est un agrandissement du manipulateur montré en figure 1, qui est vu en perspective ; La figure 3 est une vue plongeante par-dessous du manipulateur montré sur les figures 1 et 2 ; La figure 4 est une vue de côté et en perspective du manipulateur montré sur les figures précédentes, dans une autre position ; Et la figure 5 est une représentation schématique de côté d'un second mode de réalisation du manipulateur conforme à l'invention. Dans la description qui suit, les termes « inférieur », « supérieur », « haut », « bas » etc... sont utilisés en référence aux dessins pour une plus grande facilité de compréhension. Ils ne doivent pas être compris comme étant des limitations de la portée de l'invention. Comme on peut le comprendre de la figure 1, le manipulateur conforme à l'invention est conçu pour être monté mobile sur un portique 1, par exemple entre deux positions latérales. Par exemple, le manipulateur 2 comporte un chariot 3 qui est monté mobile sur deux rails 4 transversaux, lesquels rails appartiennent à un cadre 5 fixé sur la partie supérieure du portique 1. Le déplacement du chariot 3 sur les rails 4 est commandé par un moteur 6, comme il est en soi classique. Plus précisément, le chariot 3 comporte deux patins 7 latéraux, chacun étant monté coulissant sur un rail 4. Les deux patins 7 sont fixés de part et d'autre d'un tronc 8 du chariot 3. Le tronc 8 comprend un logement 9 conçu pour accueillir un actionneur 10. Plus précisément, l'actionneur 10 est un servoréducteur qui est fixé dans le logement 9 du tronc 8 du chariot 3. L'actionneur 10 comporte un arbre 11 (figure 2) qui est monté pivotant et aux extrémités duquel sont montés deux bras 12 (donc au moins un bras 12). La présence de deux bras 12, de part et d'autre de l'arbre 11, permet de répartir la charge qu'ils ont à soulever, comme il sera vu par la suite. A l'autre extrémité des deux bras 12 est monté un élément 13. L'élément 13 est un élément conçu pour y fixer un outil de préhension de produits. L'outil n'a été représenté sur aucune des figures de façon à en simplifier la lecture, car l'outil n'est pas l'objet de la présente demande. On note toutefois la présence d'un amortisseur 14 (dispositif de sécurité pour la tête de préhension), fixé sur l'élément 13. L'outil de préhension est conçu pour se fixer à l'extrémité basse de l'amortisseur 14, sur deux plateaux 15 que comporte l'amortisseur 14. L'élément 13 de fixation de l'outil est monté pivotant à l'extrémité des bras 12. Pour ce faire, une traverse 16 de section circulaire relie les deux extrémités libres des bras 12, et l'élément 13 de fixation comporte deux pièces 17 montées pivotantes autour de la traverse 16, les pièces 17 étant montées pivotantes aux extrémités de la traverse 16, à proximité des bras 12 (voir figures 2 et 4). L'ensemble comprenant les bras 12, l'arbre 11 et l'actionneur 10 constitue des moyens de déplacement de l'élément 13 en assurant ledit déplacement de l'élément 13 de fixation entre une position haute et une position basse à l'intérieur de l'enceinte définie par le portique. Ainsi, les moyens de déplacement de l'élément 13 entre une position basse (illustrée par exemple en figure 2) et une position haute sont bien montés sur le chariot 3, comme le veut l'invention. Comme on peut le voir sur les figures, et en particulier sur la figure 4, les bras 12 présentent une forme particulière courbe. La partie 18 supérieure du bras présente deux coudes 19 et 20. La partie 21 inférieure du bras présente un évidement 22 tourné vers le bas qui s'étend sur plus de la moitié de la longueur du bras 12, permettant d'y loger l'outil de préhension quand il est fixé sur l'amortisseur 14 et que l'élément de fixation 13 est en position haute. Chaque bras 12 comporte par ailleurs des trous 23 de forme circulaire. Ils n'ont pas d'utilité dans le cadre de cet exemple si ce n'est d'alléger le poids de chacun des bras 12. Quand les bras 12 amènent l'outil de préhension en position haute, ils se positionnent contre une butée 24 fixée sur le tronc 8 du chariot 3. La butée a pour fonction d'assurer la sécurité de l'outil : en effet, si l'outil de préhension était amené au-delà de cette butée 24, il se disloquerait. Conformément à l'invention, la manipulateur comporte deux vérins 25 comprenant chacun un cylindre 26 et une tige 27. Les cylindres 26 sont fixés au chariot 3, et en particulier au tronc 8 du chariot 3, par des moyens 28 de fixation (voir figure 3). Quant à la tige 27 (voir figure 2), elle présente une extrémité 29 libre qui est fixée au voisinage de l'extrémité du bras 12 reliée à l'arbre 11. En particulier, l'extrémité 29 libre de la tige présente un embout 30 qui est monté sur un axe X fixé perpendiculairement au bras 12 (voir figure 2). L'embout 30 peut ainsi également pivoter. Les vérins 25 ont pour utilité d'amortir la descente des bras 12 (soulager la masse soulevée par les bras 12). Ils assurent également une sécurité pour le manipulateur en cas de défaillance du servoréducteur (dans le cas présent il s'agit de l'actionneur 10). On prévoit également, conformément à l'invention, deux tiges 31 qui relient l'élément 13 de fixation et le chariot 3. Pour ce faire, les deux tiges 31 présentent une première extrémité 32 montée pivotante sur l'élément 13 de fixation, et une seconde extrémité 33 montée pivotante sur le tronc 8 du chariot 3 (voir figure 4). Les tiges 31 ont pour fonction de maintenir vertical l'élément 13 de fixation (et par conséquent l'outil de préhension quand il est fixé dessus) lorsqu'il monte et lorsqu'il descend quand les bras 12 sont actionnés. Autrement dit, les tiges 31 assurent que l'élément 13 de fixation ne bascule pas lors de son déplacement vers le haut ou vers le bas. De cette façon, les produits qui sont saisis par l'outil ne tanguent pas et peuvent être, par exemple, encaissés sans problème. Le manipulateur ainsi réalisé peut atteindre des cadences très élevées, de l'ordre de 17 cycles / minute, quand l'élément de fixation porte une masse de l'ordre de 130 Kg (et jusqu'à 25 cycles / minutes quand la masse supportée par l'élément 13 de fixation atteint 70 Kg). Cela signifie que le manipulateur se déplace relativement vite. Compte tenu de la masse embarquée sur le chariot 3 (c'est-à-dire la masse du servoréducteur - de l'ordre de 70 kg - additionnée de celle de l'élément de fixation et de celle de l'outil pouvant dépasser 130 Kg), il peut arriver que le portique bouge sous l'action du déplacement rapide du manipulateur. Aussi, on peut prévoir de lester le portique 1, et en particulier en ajoutant du poids au niveau des éléments du portique se trouvant au voisinage du sol. On comprend de la description qui précède comme le manipulateur conforme à l'invention permet de résoudre le problème à l'origine de l'invention. En particulier, on comprend que le manipulateur est peu encombrant du fait de sa conception « ramassée » (embarquement des moyens d'actionnement des bras, combinés à la forme particulière des bras) qui permet d'engager l'outil de préhension de produit en partie dans les bras 12 élévateur (concavité 22 de la partie 21 inférieure des bras 12) et qui ne s'élève pas (ou très peu) au-dessus de la poutre supérieure du portique. Ainsi, le manipulateur peut être monté sur le portique et l'ensemble peut être déplacé par des véhicules usuels (et en particulier dans des camions de taille standard) sans avoir à être démontés. 2 9 792 78 8 On comprend également que le manipulateur peut être utilisé avec des outils de différentes masses, et en particulier ceux qui présentent des masses très lourdes (de plus de 100 Kg). Il devra toutefois être compris que l'invention n'est pas limitée au mode de 5 réalisation qui vient d'être décrit, et qu'elle s'étend à la mise en oeuvre de tout moyen équivalent. Par exemple, en lieu et place du servoréducteur servant d'actionneur 10, on pourrait ne prévoir que les deux vérins. La figure 5 illustre très schématiquement une telle variante de réalisation. 10 Les mêmes références ont été gardées pour définir les mêmes éléments. Ainsi, le manipulateur comporte un chariot 3, comprenant un tronc 8, qui est relié à des patins 7 (un seul patin a été représenté) montés mobiles sur un rail 4 (par exemple le rail 4 d'un cadre fixé sur un portique 1). Les bras 12 sont actionnés par le pivot d'un arbre 36 monté sur deux 15 paliers 37 libres qui sont fixés sur le tronc 8 du chariot 3. Un élément 13 de fixation, portant un outil 38, est fixé à l'extrémité libre des bras 12. L'élément 13 de fixation est également maintenu vertical par les tiges 31 reliant le chariot 3 à l'élément 13 de fixation. En lieu et place du servoréducteur qui fait office d'actionneur 10 dans le 20 mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 4, deux vérins 35 sont prévus de part et d'autre des bras 12 comme illustré sur la figure 5. Les actionneurs (c'est-à-dire les deux vérins 35) peuvent être commandés pneumatiquement, électriquement voire asservis. 25 REVENDICATIONS1 Manipulateur pour un outil de préhension d'au moins un produit, ledit manipulateur comprenant un élément (13) de fixation de l'outil de préhension, des moyens de déplacement dudit élément (13) de fixation entre une position haute et une position basse, et un chariot (3) apte à être monté mobile en déplacement entre deux positions latérales sur un portique (1) et sur lequel sont montés les moyens de déplacement de l'élément (13) de fixation, le manipulateur étant caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comportent : un arbre (11 ;36) monté pivotant sous l'action d'un actionneur (10 ; 35), et au moins un bras (12), présentant une première extrémité reliée audit arbre (11 ; 36), et une seconde extrémité sur laquelle ledit élément (13) de fixation est monté pivotant. 2. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un bras (12) présente une forme sensiblement courbe avec une concavité (22) tournée vers le bas, ladite concavité (22) étant apte à accueillir au moins partiellement ledit outil quand l'élément (13) de fixation est en position haute. 3. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un vérin (28) comportant un cylindre (26) et une tige (27), ledit cylindre (26) étant fixé audit chariot (3) et la tige (27) présentant une extrémité (29) qui est fixée sur ledit bras (12) au voisinage de ladite première extrémité. 4. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins unetige (31), la tige (31) présentant une première extrémité (32) montée pivotante sur l'élément (13) de fixation, et une seconde extrémité (33) montée pivotante sur le chariot (3). 5. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chariot (3) comporte une butée (24) contre laquelle ledit au moins un bras (12) prend appui quand l'élément (13) de fixation est en position haute. 6. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux bras (12), montés chacun à une extrémité dudit arbre (11 ; 36). 7 Manipulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux vérins (28 ; 35), chaque vérin comportant un cylindre (26) et une tige (27), les deux tiges (27) présentant des extrémités (29) qui sont fixées sur lesdits bras (12) au voisinage desdites premières extrémités. 8. Manipulateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits deux vérins (35) constituent ledit actionneur. 9. Manipulateur selon la revendication 8, caractérisé en ce ledit arbre (36) est monté sur deux paliers libres (37) qui sont fixés sur ledit chariot (3). 10. Manipulateur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdits vérins (36) sont commandés pneumatiquement, électriquement ou asservis. 11. Manipulateur selon la revendication 6 ou selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux tiges(31), chacune des deux tiges (31) étant montée pivotante sur ledit chariot (3) et sur l'élément (13) de fixation. 12. Installation comprenant un manipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit manipulateur étant monté mobile en translation suivant au moins une direction sur ledit portique (1). 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit portique (1) est lesté.