Brevet FR3073766A1 — publié le 20190524

La présente invention concerne le domaine de le préhension d'objets notamment dans l'industrie, ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu des dispositifs de préhension comprenant des ventouses comportant un corps de fixation à partir duquel s'étend une jupe élastiquement deformable ayant un bord annulaire libre destiné à venir au contact d'un objet à saisir. Les corps de fixation, de forme tubulaire, sont montés sur un bâti mobile et sont reliée individuellement ou collectivement à une source dé vide* Le bâti mobile est par exemple monté sur l'extrémité mobile d'un robot piloté pour déplacer l'objet depuis une position initiale, dans laquelle la source de vide est activée et les ventouses sont appliques contre l'objet, vers une position finale dans laquelle la source de vide est désactivée de sorte que l'Objet est libéré des ventouses. Eventuellement, en position finale, de l'air est expulsé par la ventouse pour accélérer la libération de l'objet. Lors de la prise de l'objet, le bord annulaire de la jupe est appliqué sur la surfaôe extérieure de l'objet délimitant ainsi une chambre étanche dont l'air est aspiré par le générateur de vide. L'objet se trouve alors entraîné vers le bâti mobile en provoquant une déformation (similaire à un écrasement) de la jupe. Cette déformation se répète à chaque cycle de prise et de relâchement de l'objet. L'accroissement, du nombre de cycles subis finit par provoquer par fatigue une fissuration de la jupe. Il en résulte des difficultés pour maintenir le vide dans la chambre étanche foLltiee lors de la prise de l'objet, ce qui augmente la consommation d'air et risque à terme d'empêcher la: saisie de l'objet. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen pour améliorer la fiabilité du dispositif de préhension. 2 BREF EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de préhension par le vide comprenant au. moins une ventouse (100) comportant un corps de fixation (110) 5 à partir duquel s'étend une jupe: (120) élastiquement deformable ayant un bord annulaire libre (122) destiné à venir au contact d'un objet à saisir, caractérisé en ce que la ventouse comprend au moins une piste électriquement conductrice (200) solidaire au moins de la 10 jupe, en ce que la piste conductrice est en un matériau élastiquement conducteur et élastiquement deformable pour se déformer avec la jupe, et en ce que le dispositif comprend un circuit électronique de traitement (300) qui est électriquement relié à deux plages de connexion (210) 15 appartenant à la piste électriquement conductrice et qui est agencé pour surveiller une propriété électrique de la piste conductrice, la propriété électrique variant avec la déformation de la piste conductrice, et la comparer à des données de référence de manière à anticiper une 20 défaillance de la ventouse. Ainsi, la jupe et la piste conductrice se déforment ensemble et la propriété électrique varie avec la déformation. Il en résulte que la surveillance de la propriété électrique permet de compter le nombre dé 25 cycles- En outre, il est possible à partir d'essais de déterminer une évolution normale de la propriété électrique de sorte qu'une évolution anormale de cette même propriété électrique serait révélatrice d'une anomalie, comme un vieillissement ou une usure du 3-0 matériau constituant la piste conductrice. La propriété électrique est per exemple la résistance. La résistance de la piste conductrice dépend de la section de ladite piste. La déformation entraîne une 35 diminution de cette section et donc de la résistance dé 1e piste conductrice. 3 Avantageusement, les: plages de connexion de la piste conductrice sont solidaires du corps. Le corps étant une paiLie fixé de la ventouse, la connexion est plus aisée à réaliser et subit relativement 5 peu de sollicitations, ce qui la rend plus fiable. D'autres caraçtéristiqUe$ et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention, 10 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Il sera: fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels la figure 1 est Une vue schématique en perspective d'un dispositif de préhension selon 15 l'invention - la figure 2 est une vue en perspective d'une ventouse selon Un, premier mode de réalisation de ce dispositif ; - la figure 3 est une vue schématique en 20 perspective d'une ventouse selon un deuxième mode de réalisation de ce dispositif. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, le 'dispositif de préhension par le vide selon l'invention comprend un 25 robot manipulateur IO ayant une partie mobile portant un caisson 20, étanche, définissant un conduit relié à une source de vide 30. Le robot manipulateur 10 et la source de vide 30 sont pilotés par une unité électronique de commande 40. Ce type d'agencement est connu en lui-même 30 et ne sera pas plus détaillé ici. Le caisson 20 est 'pourvu de ventouses généralement désignées en 100. Chaque ventouse 100 comporte un corps de fixation 110 à partir duquel s'étend une jupe 120 élastiquement deformable. Le corps de 35 fixation 110 eSt de forme tubulaire et reçoit un insert tubulaire métallique permettant la fixation de la 4 ventouse 100 au caisson 20 et la mise en communication fluidique de la ventouse 100 avec le conduit relié à la source de vide 30. La jupe 120 comprend une partie principale, en forme de soufflet annulaire sensiblement 5 tronconique, en matériau élastiquement deformable et électriquement isolant, ayant un bord 121 de petite section raccordé au corps de fixation 110 et un bord 122 de grande section formant un bord annulaire libre de la jupe 120 destiné à venir au contact d'un objet à saisir. 10 Le corps de fixation 1I0 et la jupe 120 de le ventouse 100 sont ici en une seule pièce d'un matériau élastomère tel que le nitrile. Chaque ventouse 100 comprend au moins une piste électriquement conductrice 200 qui possède deà plages de 15 connexion 210, solidaires du corps de fixation 110, et un tronçon principal 220 qui est solidaire de la partie principale de la jupe 120 et qui relie les plages de connexion 210 l'une à l'autre. Chaque piste conductrice 200 est en un matériau élastiquement conducteur et 20 élastiquement deformable pour se déformer avec la jupe 120-, La piste électriquement conductrice 200 comprend ici une couche de matériau électriquement conducteur fixée sur la partie principale de la jupe 120 et sur le 25 corps de fixation 110, Le matériau électriquement conducteur (qui inclut également les matériaux semiconducteurs) est déposé sur la surface externe de la ventouse 200 (Mais pourrait l'être alternativement ou également sur la surface interne): sous la forme d'une 30 couche plus ou moins fine, d'épaisseur constante ou non. La souplesse de la couche dé matériau électriquement conducteur est de préférence identique à celle du matériau constituant la jupe de la ventouse, La couche conductrice (ou semi-conductrice) peut être de 35 différentes natures et peut être déposée suivant différents procédés comme par exemple : 5 dépôt ou projection d'une peinture conductrice .c)u semi-conductrice) ; - dépôt, projection, pulvérisation, transfert d'une encre conductrice (ou semi- 5 conductrice) ; - dépôt ou projection (bombardement plasma) de particules conductrices. Cette liste n'est pas exhaustive, il existe d'autres substances ou composés et d'autres méthodes de 10 dépôts possibles Dans certains cas, la couche électriquement conductrice déposée sur la ventouse, pourra être isolée et protégée des attaques chimiques de l'environnement, par l'ajout d'Une surCouche d'un agent de protection 15 comme un vernis ou autre_ Cette couche adhérente est préférentiellement positionnée sur les zones à risques de la ventouse suivant des formes de dessins variées. Sur la figure 2, le tronçon principal 220 de la 20 piste électriquement conductrice 200 a une forme de bande longue et étroite s'étendant cirtOnférentiellement sur la: partie principale de 'la jupe 120 en formai dès circonvolutions du bord annulaire 122 au bord annulaire: 121. 25 Sur la figure 3, le tronçon principal 220 de la piste électriquement conductrice 200 a une forme surfacique et forme plus particulièrement un secteur angulaire. Les pistes conductrices sont nombre de quatre les quatre secteurs sont séparés deux à deux en 30 partie supérieure par une portion électriquement isolante et sont reliés ensemble le long du bord 122. Ces formes ne sont pas limitatives et dépendent aussi de la formé géométrique de la ventouse et des zones à surveiller. La piste électriquement conductrice 35 pourrait ainsi également combiner des formes linéaires et des formes surfaciques. 6 Le dispositif comprend, ici pour chaque ventouse 100, un circuit électronique de traitement 300 qui est électriquement relié aux deux plages de connexion 210 appartenant à la piste conductrice 200 et qui est agencé 5 pour surveiller une propriété électrique de la piste conductrice 200, la propriété électrique variant avec la déformation de la piste conductrice 200, et la comparer à des données de référence de manière à anticiper une défaillance de -la ventouse. La propriété électrique 10 surveillée est une valeur de résiStande Les données de référence comprennent des valeurs de résistance en fonction d'un nombre de cycles de déformation. Le circuit électronique de traitement 300 comprend Un organe de mesure de résistance (ohmmètre), une mémoire contenant un 15 programme de traitement, des données de référence et des données mesurées, un processeur qui exécute le, programme de traitement et qui est relié à l'organe de mesure de courant, et une batterie pour alimenter le tout. Le programme de traitement est agencé pour mesurer 20 périodiquement la résistance de la piste conductrice 200, identifier un cycle de déformation (ou cycle de fonctionnement qui comprend, lors de l'aspiration, une déformation d'un état de repos à un état déformé puis, lors du relâchement, une déformation de l'état déformé à 25 l'état de repos) à partir de l'évolution de la valeur de résistance mesurée, déterminer un nombre de cycles de déformation déjà effectués, comparer les valeurs de résistance mesurées pour de nombre de cycles de déformation aux données de référence et émettre une 30 alerte quand le nombre de cycles de déformation atteint un seuil prédéterminé et/ou quand les valeurs de résistance mesurées sont différentes de celles des données de référence. Le programme dei traitement peut être agencé différemment et, par exemple dans une version 35 plus simple, pour mesurer périodiquement la résistance de la piste conductrice 200, comparer les valeurs de 7 résistance mesurées et leur évolution aux données de référence et émettre une alerte quand les valeurs de résistance mesurées et/ou leur évolution sont différentes de celles des données de référence. Le circuit 5 électronique de traitement 300 est ici monté sur le: corps de fixation 110 de la ventouse 100. Le circuit électronique de traitement 300 est également pourvu d'un organe de connexion à l'unité électronique de commande 40 du dispositif. L'organe de connexion peut être agencé 10 pour établir une liaison filaire ou une liaison sans fil avec l'unité électronique de commande 40. La section de la couche de matériau électriquement conducteur et le matériau électriquement conducteur lui-même définissent une valeur de résistance 15 lorsque la ventouse est à l'état de repos (c'est-à-dire non déformée). Lorsque la ventouse est en exploitation, la jupe 120 de la ventouse 100 et le tronçon principal 220 de la couche électriquement conductrice 200 se déforment 20 ensemble sous l'effet de la dépression et des contraintes mécaniques du cycle de préhension. Il en résulte que la résistance mesurée évolue en temps réel, générant ainsi une courbe dynamique du cycle en fonction du temps. En vieillissant après plusieurs milliers de cycles, le 25 polymère de la ventouse se dégrade. Il existe plusieurs causes de dégradations, notamment chimiques et mécaniques, qui auront pour conséquences de modifier le comportement dynamique de la déformation de la ventouse et donc de facto de la courbe résistive mesurée. En 30 comparant la courbe résistive de la piste électriquement conductrice de la: ventouse à l'état neuf lors des premiers cycles (formant une courbe résistive de référence) et la courbe résistive de la piste électriquement conductrice de la ventouse après plusieurs 35 milliers de cycles, éventuellement en tenant compte de caractéristiques -de vieillissement théoriques ou 8 déterminées empiriquement, il sera alors possible de diagnostiquer l'état plus ou moins avancé de fatigue de la ventouse et de prévenir ainsi les opérateurs et le service de maintenance des risques imminents de 5 défaillance. On peut ainsi éviter d'attendre une détérioration grave de la ventouse pour procéder à son remplacement en planifiant une opération de maintenance préventive. Evidemment, l'invention permet également de 10 détecter toute détérioration de la ventouse ayant entrainé une diminution locale de la section de la piste électriquement conductrice, comme une déchirure de la ventouse ou une abrasion excessive du bord 122 de la ventouse. 15 A noter que la piste électriquement couche conductrice peut fonctionner comme un capteur de pression. En effet, l'écart type de résistance mesurée entre une ventouse à l'état repos et la même ventouse soumis au vide, permettra de donner une indication de la 20 valeur de la dépression qui y règne. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute. variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. 25 En particulier, la Structure du dispositif peut être différente de celle décrite. Le dispositif peut par exemple comprendre un éjecteur à venturi ou une pluralité d'éjecteurs à venturi pourvu chacun d'une ou plusieurs ventouses. 30 La piste conductrice 200 peut s'étendre uniquement sur la jupe. Dans le cas d'un dispositif comprenant plusieurs ventouses pourvues chacune d'une piste conductrice, le circuit électronique de traitement peut être commun à 35 plusieurs ventouses et donc relié aux pistes conductrices de ces ventouses. 9 Le circuit électronique de traitement 300 peut être intégré à l'unité électronique de commande du dispositif ou être déportée par rapport à celle-ci. Le circuit électronique de traitement peut se 5 trouver dans la ventouse elle-même, dans l'insert de la ventouse ou au contraire être détaché de la ventouse. La ventouse peut avoir une forme différente de Celle décrite et par exemple une section transversale circulaire ou oblongue, une forme à soufflet unique ou 10 soufflet multiple, REVENDICATIONS1. 2.crc-tif de rcision par le vide comprenant au -rins une ventouse (100) compor un corps de fixation (11D) ,r) pa7t duquel s'étend inc :lupe Es-i c'.éformable ayart cc bord Tr-laire libr (122 dL icc venir au cmL d'un objet à sai caratcaraccicc en ce que la : se comprend au moins une Li La électriquement conductrice (200) soldé-e au moins de la jupc, en ce que la piste est en un materiA élastiquement conducteur cernent déformable se jefc;rmer avec jupe, ce que le c 7,-- rd un Hrcuit électrci.iccL de ticHeament (,.) qui -,ilectriTT relié à ceux plages de connexion (210) appert piste électriquement conductrice et qci est surveiller une riété électrf.c la prof-:_,été électrique variac rmion de 'a ciste conductrice, et la uon, s de re'erence de manière à ac déaillance de la ventouse. 2. Dispositif selon la revendication les pages de connp on (210) de la piste sont solidires du de fixation , 1( 3. Dispositif selon la endi on 1 ou la ication 2, dans lequel la jur comprend une principale, de forme ,re, en matériau cent déformable et électricuene -gant, et la (-ctriqueTent conductrice c on:D une matériau électriquement conducteur la principale. 4. DisrDositif selon la reve Li n 3, cns _L ..1_ le muLéluu élecument c:..,dun7eur est encr, 1 nture ou def? particules conciutrices. 5. Dispositif se-on l'une uelconque ce? avec er à des une 1, dans 10 reve,-(...:. nations précédentes, dans lequel la propriété électricn surveillée est une valeur de résistano 6. Dispositif selon l'une quelccnijue des reveiinations précédontes, dans lequel circuit 5 électronique de traitement 330) est monté sur le de fixation. (110) de la vent.c. 7. Dispositif 1'1 _e i.lconque ,u' revendications précédentes, dans indIc1 la ce élecc -7iquement conductrice (200) a une forme de bande. 10 8. Dispositif selon l'une quelconque des reveLcdicatioLs 1 à 6, dans lequel la uHae électriquement condctrice (200) e une forme s-ri cique. 9. Dispositif selon _yen ications -,aceca 15 venL ,( (100) eouLvues chacune d'une pi nuement io_trice (200) et d'un ircit repique de t:-a.1.flment (300) relié pis ductrices de la vennonse. 10. D'positif selon l'une quelconque des 20 revendications précédent , dans lequel le _rcult électronique de traiteent (3e) est pourvu d'7.7r :e de cu=exion à une unité électron de commande L Cdu J '_if. 11. Di pitif selon l'une q ciconque des 25 _Levenr.àictions précCdnucs, dans ledsL le circuit électronique de trait=ent (300) est agencé pour di -tiquer un état de la ventouse en une nésistive de référence: Je la pista élec! conr-ne (200) et une cou-le résis Live mesurée de 30 pisté -duct.nise en cours de ±oncn ne-ac-1. du dispc Dispositif selon l'une quelconque des ations précédentes, dans isessI le c' --ic17..:e de trci es_ ur mes rer . la résisc la piste cono..1c5ri un cycle de réformation è partir comprenant plusieurs re 5E. J 35 périodiq identffier 11 l'évolutan de valeur de résjs mesurée, bre de cycles de dà lm _ions ccmp. les valeurs dc _a , TeslréuJ ,u1: ce nombre de cycles de déforii de. rérence et émettre une anr- q=c:, le nn7b, ycles de (_:.:rmation atteint un s(- /ou quand les caleurs de résistHÀ:: es de celles des données de i