Brevet FR3017065A1 — publié le 20150807

L'invention concerne les appareils de préhension et plus particulièrement un caisson modulaire à vide pour préhension d'une pièce. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Les caissons à vide sont utilisés dans de nombreux domaines industriels (industrie automobile, pharmaceutique, etc.), par exemple pour des applications de préhension ou de manipulation de pièces dans une chaîne de production. Les caissons à vide associés à un générateur de vide pneumatique ou électrique comportent un plateau de préhension sur lequel sont montés des moyens de préhension destinés à effectuer une prise de la pièce lorsque l'air contenu à l'intérieur du caisson est aspiré. Ces moyens de préhension sont constitués le plus souvent soit par un certain nombre de ventouses, soit par une plaque de mousse comportant un certain nombre de points de préhension. Chaque application de préhension particulière pos- Bède ses propres contraintes. Ainsi, les pièces que sont susceptibles de manipuler les caissons à vide sont de forme, de poids et de taille variables. De plus, les niveaux de vide requis, les temps de cycle de préhension sont différents selon les applications. Les caissons à vide doivent donc être fabriqués de manière à répondre aux contraintes propres à l'application de préhension particulière dans laquelle ils sont utilisés. Il est donc relativement complexe de mettre en oeuvre des procédés de fabrication en série de ces caissons et donc de fabriquer ces caissons en un temps réduit et à un coût réduit. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de réduire le coût et le temps de fabrication d'un caisson à vide, et de simpli- fier la fabrication des caissons à vide de différents formats. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un caisson à vide modulaire pour préhension d'une pièce, comportant : - une première plaque formant une paroi supérieure du caisson ; - une deuxième plaque percée par au moins un orifice aval et formant une paroi inférieure du caisson ; - des membrures auxquelles sont fixées des bords de la première plaque et de la deuxième plaque et qui forment des parois latérales du caisson ; - des moyens d'assemblage pour assembler la première plaque, la deuxième plaque et les membrures ; - au moins un orifice amont situé sur l'une des parois du caisson ; - des moyens d'étanchéité pour interdire un échange d'air entre l'intérieur du caisson et l'extérieur du caisson autre qu'à travers l'orifice amont et l'orifice aval ; - des moyens de génération de vide adaptés à aspirer l'air contenu à l'intérieur du caisson via l'orifice amont pour générer du vide dans le caisson ; - au moins un élément déformable s'étendant sur la deuxième plaque et présentant un orifice de passage d'air en regard de l'orifice aval pour former une surface de contact étanche avec la pièce lorsque l'air contenu à l'intérieur du caisson est aspiré. Le dimensionnement du caisson à vide de l'invention pour une application de préhension particulière requiert, au cours de sa fabrication, un nombre limité d'opérations relativement simples. Le dimensionnement consiste notamment à dimensionner et à fabriquer les membrures en fonction des contraintes de l'application de préhension particulière, puis à adapter la première plaque et la deuxième plaque en fonction des dimensions des membrures. La fabrication de la deuxième plaque est relativement simple, et peut être réalisée par exemple par découpage d'une plaque similaire préalablement fabriquée de surface plus importante. La première plaque est fabriquée de la même manière. Les membrures, quant à elle, sont obtenues à partir de membrures préalablement fabriquées de longueur plus importantes qui sont découpées pour présenter une longueur correspondant à la longueur et à la largeur de la deuxième plaque. Le dimensionnement du caisson à vide de l'invention est donc compatible avec une fabrication en série efficace qui permet de réduire le coût et le temps de fabri- cation du caisson. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un caisson modulaire à vide selon un premier mode de réalisation de l'invention, et d'une pièce manipulée par le caisson ; - les figure 2 à 4 sont des vues de détail du caisson modulaire à vide selon l'invention en cours d'assemblage ; - la figure 5 représente une vue en coupe d'un profilé d'une membrure du caisson ; - la figure 6 est une vue de détail de l'intérieur du caisson modulaire à vide selon l'invention, sur laquelle est visible un pion de protection anti-implosion ; - la figure 7 est une vue en perspective d'un caisson modulaire à vide selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, ledit caisson étant représenté sans ses parois su- périeure et inférieure ; - la figure 8 représente une vue en perspective d'un caisson modulaire à vide selon un troisième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, l'invention concerne un caisson modulaire à vide 1 pour préhension d'une pièce, utilisé ici dans une application de manipulation d'un carton 2 comprenant par exemple des produits alimentaires, ledit carton 2 présentant une forme parallélépipédi- que et un poids et une taille relativement importants. Le caisson modulaire à vide 1 selon l'invention comporte une première plaque 3 formant une paroi supérieure du caisson à vide 1, une deuxième plaque 4 formant une paroi inférieure du caisson à vide 1, et des membrures 5 auxquelles sont fixées des bords de la première plaque 3 et de la deuxième plaque 4 et qui forment des parois latérales du caisson à vide 1. La première plaque 3 est percée par un orifice amont, alors que la deuxième plaque est percée par un certain nombre d'orifices aval. Des moyens de génération de vide, fonctionnant par effet Venturi, sont montés sur la première plaque 3. Dans un premier mode de réalisation du caisson à vide 1, visible sur la figure 1, ces moyens de génération de vide sont constitués d'un générateur de vide 8 dit « multi- étagé » qui comporte un orifice d'entrée 9 d'air comprimé et des orifices d'échappement 10. L'orifice d'entrée 9 est relié à plusieurs chambres de génération de vide disposées en série à l'intérieur du générateur de vide 8, l'une derrière l'autre. Chacune de ces chambres comporte une buse et au moins un orifice latéral communiquant via l'orifice amont de la première plaque 3 avec l'intérieur du caisson à vide 1. Lorsque de l'air comprimé est admis par l'orifice d'entrée 9, l'air contenu à l'intérieur du caisson à vide 1 est aspiré par les orifices latéraux via l'orifice amont, ce qui génère du vide à l'intérieur du caisson à vide 1. L'orifice d'entrée 9 est relié par un tuyau 11 à une unité de commande 12 reliée à une source d'air comprimé non représentée sur la figure 1. Un certain nombre d'éléments déformables, en l'occurrence des ventouses 13, s'étendent sur la deuxième plaque 4. Les ventouses 13 sont ici montées sur des inserts eux-mêmes fixés par vissage ou par clipsage sur la deuxième plaque 4. Chaque ventouse 13 présente un orifice de passage d'air positionné en regard d'un orifice aval de la deuxième plaque 4. Lorsque du vide est généré à l'intérieur du caisson à vide 1, l'air contenu dans chaque ventouse 13 est aspiré via l'orifice de passage de la ventouse 13 et l'orifice aval en regard. Ainsi, lorsque le générateur de vide 8 aspire l'air contenu à l'intérieur du caisson à vide 1, les ventouses 13 préalablement appliquées sur la surface du carton 2 sont solidarisées à celui-ci et réalisent une préhension du carton 2. Pour manipuler le carton 2 suite à une préhension de celui-ci, il suffit donc de manipuler le caisson à vide 1. Le caisson à vide 1 comporte à cet effet des moyens de fixation situés sur la première plaque 3. Ces moyens de fixation sont destinés à fixer une extrémité d'un bras de préhension (non représenté sur les figures) au caisson à vide 1, ledit bras de préhension étant ensuite piloté ma- nuellement ou automatiquement pour manipuler le caisson à vide 1 et donc le carton 2. Les moyens de fixation comportent au moins une partie profilée, en l'occurrence une plaque profilée 15 po- sitionnée sur la première plaque 3. La plaque profilée 15 présente une ouverture 16 à l'intérieur de laquelle est positionné le générateur de vide 8. La plaque profilée 15 définit ici quatre glissières 17, parmi lesquelles deux glissières 17 accueillent entre autres chacune deux lar- dons taraudés 18 dont la position peut être définie ma- nuellement en faisant coulisser les lardons taraudés 18 dans les glissières 17. Outre la plaque profilée 15 et les lardons taraudés 18, les moyens de fixation comportent quatre entretoises 20 comportant un corps fileté 21 et un écrou long 22. Une première extrémité 23 de chaque corps fileté 21 est vissée dans un taraudage 24 d'un lardon taraudé 18, ce qui permet d'assembler par compression chaque entretoise 20 à la plaque profilée 15. Comme le corps fileté 21 de chaque entretoise 20 ne s'étend pas sur toute la longueur de l'écrou long 22 lorsque le corps fileté 21 est vissé dans le taraudage 24 du lardon correspondant, chaque entretoise 20 présente une extrémité libre taraudée 26 utilisée pour solidariser l'extrémité du bras de préhension avec la plaque profilée 15 et donc avec le caisson à vide 1. En référence aux figures 1 à 5, on décrit maintenant plus en détail les membrures 5, et la manière dont celles-ci sont assemblées à la première plaque 3 et à la deuxième plaque 4. Les membrures 5 du caisson à vide 1 comprennent deux premières membrures 5a disposées dans la longueur du caisson et deux deuxièmes membrures 5b disposées dans la largeur du caisson à vide 1. Au moins l'une de ces membrures 5 comporte un élé- ment profilé. En l'occurrence, chaque membrure 5 comporte un élément profilé 30, de longueur L pour les premières membrures 5a et de longueur 1 pour les deuxièmes membrures 5b. Des pions de fixation 31 sont disposés dans les mem- brures 5. Chaque pion de fixation 31 comporte une base circulaire 32 et un insert taraudé 33. Les bases circulaires 32 des pions de fixation 31 sont insérées dans des glissières supérieures 34a et dans des glissières inférieures 34b des profilés 30 des membrures 5. La première plaque 3 est positionnée au-dessus des membrures 5, et est vissée aux inserts taraudés 33 des pions de fixation 31 situés dans les glissières supérieures 34a via des vis passant par des trous de fixation de la première plaque 3. De même, la deuxième plaque 4 est positionnée au-dessous des membrures 5, et est vissée aux inserts taraudés 33 des pions de fixation 31 situés dans les glissières inférieures 34b via des vis passant par des trous de fixation de la deuxième plaque 4. Le caisson à vide 1 comporte de plus à chacun de ses coins des moyens d'assemblage, en l'occurrence des coins de fixa- tion 36 formant les coins du caisson à vide 1. Chaque coin de fixation 36 est vissé à une des premières membrures 5a et à une des deuxièmes membrures 5b via les taraudages intérieurs latéraux 33 desdites membrures 5a, 5b. Une fois que la première plaque 3, la deuxième pla- que 4, les premières membrures 5a, les deuxièmes membrures 5b et les coins de fixation 36 sont assemblés et vissés, des coins de protection 37 sont disposés à chaque coin du caisson à vide 1 pour fermer le caisson à vide 1 et pour créer une continuité le long des surfaces exté- rieures des parois latérales du caisson à vide 1 formées par les membrures 5. Les coins de protection 37 sont fixés aux coins de fixation 36. Chaque coin de protection 37 comporte à cet effet deux pattes de fixation 38 adap- tés à être insérés dans deux orifices de réception com- plémentaires 39 des coins de fixation 36. Le caisson à vide 1 comporte de plus des moyens d'étanchéité pour interdire, entre l'intérieur du caisson à vide 1 et l'extérieur du caisson à vide 1, un échange d'air autre qu'à travers l'orifice amont et les orifices aval. Les moyens d'étanchéité comprennent des joints plats 40 qui sont disposés le long des membrures 5 dans des premières gorges supérieures 41 et dans des premières gorges inférieures des membrures 5 pour s'étendre sur toute la longueur des membrures 5. Les moyens d'étanchéité comprennent de plus des joints toriques 43 situés sur les coins de fixation 36 et disposés dans des deuxièmes gorges supérieures 44 et dans des deuxièmes gorges inférieures des coins de fixation 36. Les joints plats 40 et les joints toriques 43 doivent être position- nés dans les premières gorges supérieures 41 et dans les deuxièmes gorges supérieures 44 avant que la première plaque 3 ne soit vissée aux membrures 5, et dans les premières gorges inférieures et dans les deuxièmes gorges inférieures avant que la deuxième plaque 4 ne soit vissée aux membrures 5. En référence à la figure 6, on équipe le caisson à vide 1 d'un ou de plusieurs pions de protection antiimplosion 45. Ces pions 45 permettent de renforcer la structure du caisson à vide 1 et d'améliorer la résis- tance de celui-ci aux contraintes provoquées par la différence de pression entre la pression externe et la pression interne du caisson. Les pions 45 sont positionnés à l'intérieur du caisson à vide 1 et s'étendent entre la première plaque 3 et la deuxième plaque 4. Dans un deuxième mode de réalisation, visible sur la figure 7, le caisson à vide de l'invention 101 comporte une traverse principale 102 et deux traverses secondaires 103 positionnées à l'intérieur du caisson à vide 101. La traverse principale 102 s'étend entre les centres de deux membrures opposées 105a situées en regard l'une de l'autre. Les traverses secondaires 103 s'étendent chacune entre le centre de l'une des deux autres membrures 105b et le centre de la traverse principale 102. Chaque extré- mité des traverses principale et secondaires située au niveau d'une membrure 105 est fixée à ladite membrure 105 via une pièce de fixation 106 comprenant un profilé en forme de « U » présentant un évidement à l'intérieur duquel s'étend la membrure. Chaque traverse 102, 103 est munie de deux joints plats 107 disposés le long de la traverse dans des gorges supérieure et inférieure de la traverse 102, 103. Les traverses 102, 103 forment ainsi des cloisons qui définissent à l'intérieur du caisson à vide 101 qua- tre zones de vide 108 étanches et indépendantes. Chaque zone de vide 108 peut être associée à un générateur de vide distinct, à un nombre de ventouses distincts, etc. Les traverses jouent aussi le rôle de renforts mécaniques de la structure du caisson. L'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre particulier qui viennent d'être décrits, mais, bien au contraire, couvre toute variante entrant dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications. Bien que l'on ait indiqué que les moyens de généra- tion de vide sont constitués d'un générateur de vide mul- ti-étagé, ces moyens de génération de vide peuvent être différents. Par exemple, dans un troisième mode de réalisation, visible sur la figure 8, le caisson à vide de l'invention 201 comporte des moyens de génération de vide formés par un simple éjecteur 208 comportant une unique buse d'injection. De même, les moyens de génération de vide utilisés peuvent comporter ou non des moyen de pilotage électrique du vide, des moyens de soufflage pour désolidariser les ventouses du caisson, des moyens d'affichage du niveau de vide de type vacuomètre, etc. Bien que l'on ait décrit qu'un certain nombre d'éléments déformables s'étendent sur la deuxième plaque, l'invention s'applique à tout caisson à vide comportant au moins un élément déformable. Ces éléments déformables ne sont pas nécessairement des ventouses : il est bien sûr possible d'utiliser un autre type d'élément déformable, par exemple une plaque de mousse comportant au moins un point de préhension, c'est-à-dire un orifice de passage d'air permettant d'exercer un effort d'aspiration sur la pièce. De même, bien que l'on ait précisé que les ventouses sont montées sur des inserts eux-mêmes fixés par vissage sur la deuxième plaque, tout autre moyen connu d'interface entre la deuxième plaque et les ventouses ou autres éléments déformables peut être utilisé : inserts buses, clapets à fuite (lorsque les éléments déformables sont constitués d'une plaque de mousse), etc. Bien que l'on ait choisi d'illustrer l'invention en disposant les moyens de génération de vide sur la pre- mière plaque du caisson à vide, c'est-à-dire sur la paroi supérieure du caisson à vide, ceux-ci peuvent aussi être positionnés au niveau d'une paroi latérale, auquel cas l'orifice amont sera situé sur cette paroi latérale. Bien que l'on ait décrit et représenté des caissons dans lesquels les moyens de fixation comportent une seule plaque profilée présentant une ouverture à l'intérieur de laquelle est positionné le générateur de vide, il est possible d'équiper le caisson de plusieurs plaques profilées, et notamment de deux plaques profilées positionnées de chaque côté du générateur de vide. Bien que les parois supérieure et inférieure des caissons représentés ici soient toutes de forme générale rectangulaire, il est bien sûr possible d'envisager des caissons de forme différente, et notamment des caissons triangulaires. Dans ce cas, les coins de fixation sont adaptés pour que les membrures auxquelles ils sont fixés forment entre elles un angle inférieur ou supérieur à 90° selon la forme du caisson requise. Bien que l'on ait indiqué que trois traverses définissent quatre zones de vide distinctes à l'intérieur du caisson, il est bien sûr possible d'utiliser un nombre de traverses différent pour obtenir au moins deux zones de vide distinctes. Il est aussi possible de munir le caisson à vide modulaire de l'invention d'accessoires permettant d'améliorer la préhension ou de réaliser des fonctionnalités additionnelles complémentaires. On pourra par exemple équiper le caisson d'un ou de plusieurs capteurs de présence de pièce permettant de détecter si une pièce à manipuler est bien saisie par le caisson. On pourra aussi équiper le caisson de moyens de dépilage comportant par exemple au moins un générateur de vide et une ventouse pour séparer une pièce, telle qu'une feuille de tôle, d'autres pièces avec lesquelles elle est empilée. On pourra de plus munir le caisson à vide de moyens mécaniques de maintien de la pièce à manipuler, notamment de moyens de maintien rabattables sur le côté du caisson. REVENDICATIONS1. Caisson à vide modulaire pour préhension d'une pièce (2), comportant : - une première plaque (3) formant une paroi supérieure du caisson (1) ; - une deuxième plaque (4) percée par au moins un orifice aval et formant une paroi inférieure du caisson (1) ; - des membrures (5) auxquelles sont fixées des bords de la première et de la deuxième plaques (3, 4) et qui forment des parois latérales du caisson (1) ; - des moyens d'assemblage (36) pour assembler la première plaque (3), la deuxième plaque (4) et les membrures (5) ; - au moins un orifice amont situé sur l'une des parois du caisson (1) ; - des moyens d'étanchéité (40, 43) pour interdire un échange d'air entre l'intérieur du caisson (1) et l'extérieur du caisson (1) autre qu'à travers l'orifice amont et l'orifice aval ; - des moyens de génération de vide (8) adaptés à aspirer l'air contenu à l'intérieur du caisson via l'orifice amont pour générer du vide dans le caisson ; - au moins un élément déformable (13) s'étendant sur la deuxième plaque (4) et présentant un orifice de passage d'air en regard de l'orifice aval pour former une surface de contact étanche avec la pièce (2) lorsque l'air contenu à l'intérieur du caisson (1) est aspiré. 2. Caisson à vide modulaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins une membrure (5) comporte un élément profilé (30).35 3. Caisson à vide modulaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première et la deuxième plaques (3, 4) ainsi que les moyens d'assemblage (36) sont vissés aux membrures (5). 4. Caisson à vide modulaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'étanchéité comprennent au moins un joint plat (40) s'étendant sur une longueur d'au moins une des membrures. 5. Caisson à vide modulaire selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'assemblage (36) forment des coins du caisson à vide (1). 6. Caisson à vide modulaire selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre des moyens de fixation (15, 20) situés sur la première plaque (3) et agencés pour permettre de manipuler le caisson (1). 7. Caisson à vide modulaire selon la revendication 6, dans lequel les moyens de fixation comportent au moins une partie profilée (15). 8. Caisson à vide modulaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément déformable comporte au moins une ventouse (13). 9. Caisson à vide modulaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de géné- ration de vide fonctionnent par effet Venturi. 10. Caisson à vide modulaire selon l'une des revendications précédentes comportant au moins une traverse (102, 103) définissant à l'intérieur du caisson au moins deux zones de vide (108) étanches et indépendantes. 11. Caisson à vide modulaire selon l'une des re- vendications précédentes comportant au moins un pion de protection anti-implosion (45) qui s'étend entre la première plaque (3) et la deuxième plaque (4).