Brevet FR3066943A1 — publié le 20181207

ENSEMBLE FORMANT UN DISPOSITIF CHANGEUR D'OUTIL POUR ROBOT L'invention se situe dans le domaine de l'outillage des usines de fabrication de véhicules automobiles. En particulier, l'invention concerne un ensemble formant un dispositif changeur d'outil pour robot. Il est connu d'utiliser des chaines d'assemblage automatisées mettant en oeuvre une pluralité de robots pour l'assemblage d'éléments de carrosserie. Les pièces de carrosserie sont amenées à être déplacées entre différents postes par des robots manipulateurs. Ces robots comprennent un bras au bout duquel se fixe un outil de préhension ou préhenseur, configuré pour tenir ladite pièce en vue de son déplacement. Lesdits préhenseurs sont conçus et adaptés aux pièces qu'ils sont destinés à transporter. Or sur une même chaine d'assemblage, plusieurs silhouettes de véhicules peuvent être produites, ce qui implique de procéder à un changement d'outil au niveau du robot manipulateur lorsqu'on passe d'une silhouette à une autre. Pour ce faire, différents systèmes et dispositifs ont été conçus afin d'effectuer rapidement et facilement un tel changement d'outil. Par exemple le document JP6063214 propose un dispositif prévu pour monter de manière amovible un support d'objet sur une tête de retenue d'un robot. Le dispositif utilise, entre autres, des moyens pneumatiques générant une pression négative permettant de maintenir en position le support sur la tête de retenue. Une autre solution est apportée par le document CN202462409 qui va proposer d'utiliser un système actif à vérins pour effectuer le verrouillage et le déverrouillage d'outils sur un robot. Ces dispositifs demandent une source d'énergie additionnelle qui est spécifique à l'entraînement des moyens de verrouillage ou de retenue des outils sur le robot. Dans l'optique d'une réduction des coûts globaux liés à la fabrication de véhicules et d'économies d'énergie, il serait intéressant de pouvoir trouver un système simple et rapide qui ne nécessite pas de d'apport d'énergie. L'invention a pour objectif de répondre à au moins un des inconvénients rencontrés dans l'art antérieur en proposant un ensemble formant un changeur d'outils qui permette le verrouillage et le déverrouillage mécanique d'un outil sur un robot sans apport d'énergie additionnelle en direction des moyens de verrouillage et de déverrouillage. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble formant un dispositif changeur d'outil pour robot, l'ensemble comprenant une interface d'amarrage d'un outil avec le robot et un présentoir destiné à recevoir et exposer des outils susceptibles d'être utilisés par ledit robot, l'ensemble étant remarquable en ce que l'interface d'amarrage est dotée de moyens de 3066943 2 verrouillage mécaniques configurés pour coopérer avec des moyens complémentaires disposés sur l'outil pour la fixation dudit l'outil sur ladite interface et en ce que lesdits moyens de verrouillage mécaniques sont configurés pour être actionnés par le présentoir. Les moyens de verrouillage mécaniques de l'interface sont configurés pour être actionnés 5 par le présentoir en vue du verrouillage et du déverrouillage de l'outil sur ladite interface. Lesdits moyens de verrouillage mécaniques sont configurés pour être actionnés par le présentoir en réponse à un mouvement de prise ou de dépose de l'outil sur le présentoir par le robot. Les moyens de verrouillage mécaniques sont configurés pour pouvoir être déplacés entre une position de déverrouillage et une position de repos, la position de repos étant la 10 position de verrouillage lorsque l'interface d'amarrage est accouplée à un outil. Comme on l'aura compris à la lecture de la description qui vient d'en être donnée, l'invention propose des moyens mécaniques et passifs de verrouillage et de déverrouillage de l'interface d'amarrage portée par le robot. Lesdits moyens sont actionnés par la coopération de l'interface d'amarrage avec le présentoir où est soit posé, soit déposé, l'outil du fait du 15 mouvement du robot, sans apport additionnel d'énergie. En effet, le mouvement vertical vers le bas de la main du robot qui pose l'outil sur le présentoir va placer les moyens de verrouillage de l'interface avec l'outil en position de déverrouillage par coopération de ladite interface avec le présentoir. A l'inverse, lors de la prise d'un outil stocké sur le présentoir, le mouvement de la main du robot de bas en haut va permettre de verrouiller l'outil sur 20 l'interface d'amarrage par coopération entre les moyens de verrouillage de l'interface avec le présentoir, là également sans apport d'énergie supplémentaire. L'invention s'adresse particulièrement aux robots de type qui comporte une ou plusieurs mains. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le présentoir comprend une came pour l'actionnement des moyens de verrouillage mécaniques de l'interface d'amarrage en vue de 25 la fixation de l'outil sur ladite interface d'amarrage ou de son découplage. La came va permettre de transformer le mouvement vertical du robot, ou plus précisément de sa main, qui vient prendre ou déposer un outil sur le présentoir en un mouvement d'ouverture et de fermeture des moyens de verrouillage de l'interface et de l'outil tout en assistant le positionnement du robot pour la prise de l'outil ou son dégagement lors de la dépose de 30 l'outil. Ainsi de préférence, la came forme une rampe de guidage s'étendant selon une direction verticale et montrant une symétrie selon un plan horizontal. En effet, préférentiellement, ladite interface d'amarrage présente une forme allongée de sorte à présenter deux extrémités et comprend des moyens de verrouillage mécaniques disposés à chacune de ses extrémités. Le présentoir présente alors deux cames, agencées pour coopérer chacune avec des moyens de verrouillage mécaniques de l'interface, ce qui a 3066943 3 pour effet de centrer l'interface par rapport au présentoir lors de la prise et de la dépose d'outil. Avantageusement, les moyens de verrouillage mécaniques de l'interface d'amarrage configurés pour coopérer avec des moyens complémentaires disposés sur l'outil, sont des 5 moyens d'engagement d'un pion dans un orifice complémentaire. L'invention propose un système de verrouillage de type « serrure » dans lequel au moins un pion et de préférence au moins une paire de pions sont engagés dans des orifices correspondants en vue du verrouillage de l'outil sur l'interface. Lorsque les pions sont portés par l'interface d'amarrage, les moyens de verrouillage sur l'outil sont des orifices et vice-versa. 10 Selon un mode de réalisation préféré, l'interface d'amarrage comprenant un corps présentant une face supérieure et une face latérale, la face supérieure étant destinée à recevoir un outil, l'ensemble est remarquable en ce que les moyens de verrouillage mécaniques de l'interface d'amarrage comprennent au moins un levier portant un pion d'engagement ou un orifice complémentaire destiné à recevoir un pion d'engagement, le ou 15 lesdits leviers étant reliés à la face latérale de l'interface d'amarrage par une liaison pivot, de sorte à être mobiles entre une position de verrouillage selon laquelle les pions sont engagés dans les orifices complémentaires et une position de déverrouillage selon laquelle les pions sont désengagés des orifices complémentaires. De préférence, les moyens de verrouillage mécaniques comprennent au moins une paire de 20 leviers portant chacun au moins un pion, lesdits leviers étant configurés pour pivoter selon des directions opposées l'une de l'autre, en vue de l'engagement des pions dans les orifices complémentaires portés par l'outil. Le fait d'avoir des directions différentes d'engagement des pions permet à l'interface d'amarrage d'avoir une prise sur l'outil de type « mors » avec un serrage interne ou externe selon le mode de réalisation de l'invention. 25 Préférentiellement, l'interface d'amarrage comprenant un corps présentant une face supérieure et une face latérale, la face supérieure étant destinée à recevoir l'outil, l'ensemble est remarquable en ce que les moyens de verrouillage mécaniques de l'interface d'amarrage comprennent un levier se présentant sous forme d'équerre comprenant deux bras, un premier bras étant relié à la face latérale de l'interface d'amarrage par une liaison pivot et un 30 deuxième bras étant agencé perpendiculairement au premier pour coopérer avec la came. Ainsi la ou les cames du présentoir peuvent coopérer avec le ou les leviers des moyens de verrouillage mécaniques de l'interface d'amarrage sans gêner les déplacements du robot. De préférence, le premier bras porte un pion d'engagement ou un orifice complémentaire, ledit pion d'engagement ou ledit orifice complémentaire étant placés entre la liaison pivot et la 35 jonction avec le deuxième bras. 3066943 4 Avantageusement, les moyens de verrouillage mécaniques de l'interface d'amarrage comprennent des moyens de rappel élastiques configurés pour ramener les moyens de verrouillage mécaniques depuis leur position de déverrouillage jusqu'à leur position de verrouillage ou de repos. Ainsi la coopération des moyens de verrouillage mécaniques avec 5 le présentoir, ou plus précisément avec la came du présentoir, va à l'encontre des moyens de rappel élastiques des moyens de verrouillage mécaniques de l'interface. L'invention a également pour objet une interface d'amarrage d'un outil sur un robot pour un ensemble tel que défini ci-dessus. L'invention a encore pour objet un présentoir destiné à recevoir des outils pour ensemble tel 10 que défini plus haut. Enfin, l'invention a pour objet l'utilisation d'un ensemble tel que décrit ci-dessus pour le changement d'outil d'un robot, tel qu'un robot de type qui comporte au moins une main. L'invention a encore pour objet un outil destiné à être utilisé par un robot remarquable en ce qu'il comprend des moyens de verrouillage mécaniques complémentaires configurés pour 15 coopérer avec des moyens de verrouillage mécaniques disposés sur une interface d'amarrage d'un ensemble tel que défini plus avant. Les moyens de verrouillage mécaniques complémentaires de l'outil configurés pour coopérer avec des moyens de verrouillage mécaniques disposés sur l'interface d'amarrage, sont des moyens d'engagement d'un pion dans un orifice complémentaire. De préférence, l'outil comprend au moins une paire de 20 pattes présentant des orifices complémentaires dans lesquels sont destinés à s'engager des pions portés par l'interface d'amarrage en vue du verrouillage de l'outil sur le robot. Avantageusement, l'outil présente une face supérieure et une face inférieure, la face inférieure étant destinée à se placer sur l'interface d'amarrage, et les pattes sont disposées sur la face inférieure de l'outil. 25 De préférence encore, l'outil est un dispositif de préhension ou préhenseur. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple en référence aux planches de dessins sur lesquelles : la figure 1 représente une vue partielle d'un robot utilisant un ensemble selon 30 l'invention pour effectuer un changement d'outil ; les figures 2 à 4 montrent une opération de déverrouillage d'un outil de son interface d'amarrage suite à sa dépose par le robot sur le présentoir. Dans la description qui suit le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n'est pas limitatif en ce qui concerne la présence d'autres éléments dans l'ensemble ou l'outil 3066943 5 auquel il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Le terme « inférieur » désignera une proximité au sol plus importante que « supérieur » selon un axe vertical. De même « avant » et « arrière » se 5 référeront à l'orientation générale d'un élément, lorsqu'il s'agit d'un présentoir par rapport au côté d'où vient le robot pour poser ou déposer un outil, le robot se plaçant en avant du présentoir, sauf indication contraire. On se refera en premier lieu à la figure 1 montrant un ensemble 1 selon l'invention. L'ensemble 1 comprend un présentoir 3 sur lequel sont disposés différents outils 5. Dans 10 l'exemple représenté, les outils 5 sont des préhenseurs d'éléments de carrosserie, par exemple pour la fabrication de côtés de caisse de véhicules automobiles. Néanmoins l'homme du métier adaptera sans peine l'invention à la prise et la dépose d'autres outils par un robot dans le cadre d'un changement d'outil. Sur la figure 1, l'ensemble 1 selon l'invention est vu depuis l'arrière du présentoir 3. Le robot 7, représenté par sa main uniquement, se 15 positionne en avant de ce présentoir 3 pour prendre ou déposer un outil 5. L'outil 5 est fixé sur le robot 7, ou plus précisément sur la main du robot 7, au moyen d'une interface d'amarrage 9. A cet effet, l'interface d'amarrage 9 et l'outil 5 présentent des moyens de verrouillage (11, 13) complémentaires pour le verrouillage dudit outil 5 sur ladite interface d'amarrage 9. L'invention est remarquable, comme nous allons le voir en détail, en ce que 20 les moyens de verrouillage 11 de l'interface d'amarrage 9 sont mécaniques et sont passifs en ce qu'ils sont actionnés par coopération avec le présentoir 3 lors du mouvement du robot 7 pour déposer ou pour prendre l'outil 5. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'interface d'amarrage montre une forme allongée de sorte à présenter deux extrémités et les moyens de verrouillage 11 sont 25 disposés auxdites extrémités. Le présentoir 3 comprend des appuis 37 destinés à recevoir l'outil 5, dans notre exemple lesdits appuis sont agencés pour soutenir l'outil 5 par ses extrémités, l'outil ayant également une forme allongée. Néanmoins d'autres modèles de présentoirs et d'outils peuvent être envisagés par l'homme du métier en fonction du type de robot utilisé. 30 Afin de pouvoir actionner les moyens de verrouillage mécaniques 11 de l'interface d'amarrage 9 en vue de la fixation de l'outil 5 sur ladite interface d'amarrage 9 ou de son découplage, le présentoir 3 comprend une came 15. C'est cette came 15 qui va permettre d'utiliser le mouvement de prise ou de dépose de l'outil 5 par le robot 7 pour créer deux mouvements consécutifs d'ouverture et de fermeture des moyens de verrouillage 35 mécaniques 11 de l'interface d'amarrage 9. On notera que la came 15 présente un axe de 3066943 6 symétrie horizontal de sorte à pouvoir être utilisée lors d'un mouvement vertical de bas en haut comme dans un mouvement vertical de haut en bas. On notera également que la came génère un mouvement d'ouverture suivi d'un mouvement de fermeture des moyens de verrouillage 11 pour la prise de l'outil 5 comme pour la dépose de l'outil 5. La came 15 forme 5 une rampe de guidage s'étendant selon une direction verticale et montre un renflement central selon la direction horizontale de sorte à présenter une forme courbe, trapézoïdale ou triangulaire. Les moyens de verrouillage (11, 13) de l'outil 5 sur l'interface d'amarrage 9 sont des moyens d'engagement d'un pion 19 dans un orifice 21 complémentaire. Dans notre exemple les 10 pions d'engagement 19 sont portés par l'interface d'amarrage 9 et les orifices complémentaires 21 par l'outil 5, par exemple sur des pattes 35 s'étendant depuis la face inférieure de l'outil. L'homme du métier adaptera sans peine l'invention à la situation inverse. Un exemple d'emplacement pour un orifice complémentaire 21 est donné à la figure 3 (l'orifice en lui-même n'est pas visible sur les figures). 15 L'interface d'amarrage 9 comprend un corps 23 comprenant une face supérieure 25 et une face latérale 27, la face supérieure 25 étant destinée à recevoir l'outil 5. Les moyens de verrouillage mécaniques 11 de l'interface d'amarrage 9 sont préférentiellement disposés sur la face latérale 27 de ladite interface 9. Selon le mode de réalisation illustré, les moyens de verrouillage mécaniques 11 de l'interface d'amarrage 9 comprennent au moins un levier 29 20 portant un pion d'engagement 19 ou un orifice 21 destiné à recevoir un pion d'engagement 19. Le ou lesdits leviers 29 sont reliés à la face latérale de l'interface d'amarrage 9 par une liaison pivot, de sorte à être mobiles entre une position de verrouillage selon laquelle le pion 19 est engagé dans l'orifice 21 complémentaire et une position de déverrouillage selon laquelle le pion 19 est désengagé de l'orifice 21 complémentaire. Dans notre exemple, les 25 moyens de verrouillage comprennent une paire de leviers 29, de sorte à ce que chaque extrémité de l'interface d'amarrage 9 soit dotée d'un levier 29. Les leviers sont configurés pour être actionnés dans des directions opposées, pour assurer une bonne fixation de l'outil 5. Comme on peut le voir les leviers 29 se présentent sous forme d'équerre ou de L et 30 comportent donc deux bras (31, 33) agencés perpendiculairement l'un à l'autre. Un premier bras 31 est relié à la face latérale 27 de l'interface d'amarrage 9 par une liaison pivot et un deuxième bras 3 est agencé pour coopérer avec la came 15. Le pion d'engagement 19 est porté par le premier bras 31. Le pion d'engagement 19 est placé sous la liaison pivot. Cette configuration est intéressante en ce qu'elle permet d'éviter une interférence entre le premier 35 bras 31 et la came 15 puisqu'ils ne sont pas alignés selon une direction verticale pendant les 3066943 7 opérations de prise et de dépose de l'outil 5. La commande du mouvement du levier 29 par la came 15 est donc décalée sur un plan horizontal. Par ailleurs, selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, les moyens de verrouillage mécaniques 11 de l'interface d'amarrage 9 comprennent des moyens de rappel élastiques 5 (non représentés) configurés pour ramener lesdits moyens de verrouillage 11 depuis leur position de déverrouillage à leur position de verrouillage. Les moyens élastiques forcent le ou chaque levier 29 à suivre les courbes de la came 15 qui lui est associée. Le fonctionnement de l'ensemble 1 sera maintenant décrit en référence aux figures 2 à 4 illustrant un mouvement de dépose d'un outil 5 sur le présentoir 3. Le mouvement de prise 10 de l'outil 5 se fait en lisant les figures dans l'ordre inverse de 4 à 2. Sur les figures, seul un côté de l'outil 5 de l'interface 9 et du présentoir 3 sont représentés. Le mouvement de l'autre côté étant symétrique. Sur la figure 2, l'outil 5 est fixé sur l'interface d'amarrage 9 notamment par l'engagement de pions 19 portés par les leviers 29 dans des orifices complémentaires (non visibles) portés 15 par les pattes 35 des moyens de verrouillage 13 de l'outil. Le robot 7 effectue un mouvement vertical dirigé de haut en bas pour la dépose de l'outil 5 sur les appuis 37 du présentoir 3. Ce mouvement va mettre en contact le levier 29 avec la came 15. Le mouvement de descente se poursuit sur la figure 3. On peut voir que les leviers 29 (un seul est en fait représenté sur la figure 3) vont pivoter en suivant la courbure de la came 15, 20 jusqu'à désengager les pions 19 des orifices 21 montrés par les pattes 35 de l'outil 5. L'outil est alors posé sur les appuis 37 du présentoir 3. Lors des opérations d'engagement et de désengagement des pions 19, les pions vont donc décrire un mouvement de balancier. Le mouvement du robot vers le bas se poursuit comme illustré sur la figure 4, et le levier 29 est ramené en position de repos par des moyens de rappel élastique. La position de repos 25 correspond à la position de verrouillage à la différence que le pion n'est pas engagé dans l'orifice complémentaire de l'outil, puisque le pion 19 n'est plus en regard de la patte 35. L'interface d'amarrage 9 est désolidarisée de l'outil 5. On aura compris qu'a l'inverse, pour la prise de l'outil, les moyens de verrouillage de l'interface sont ouverts jusqu'à placer le pion d'engagement en face de l'orifice de la patte et 30 refermés en position de verrouillage en même temps que l'outil est soulevé du présentoir. REVENDICATIONS1. Ensemble (1) formant un dispositif changeur d'outil pour robot (7), l'ensemble (1) comprenant une interface d'amarrage (9) d'un outil (5) avec le robot (7) et un présentoir (3) destiné à recevoir et exposer des outils (5) susceptibles d'être utilisés par ledit robot (7), l'ensemble (1) étant caractérisé en ce que l'interface d'amarrage (9) est dotée de moyens de verrouillage mécaniques (11) configurés pour coopérer avec des moyens de verrouillage mécaniques (13) complémentaires disposés sur l'outil (5) pour la fixation dudit l'outil (5) sur ladite interface d'amarrage (9) et en ce que lesdits moyens de verrouillage mécaniques (11) sont configurés pour être actionnés par le présentoir (3). 2. Ensemble (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le présentoir (3) comprend une came (15) pour l'actionnement des moyens de verrouillage mécaniques (11) de l'interface d'amarrage (9) en vue de la fixation de l'outil (5) sur ladite interface d'amarrage (9) ou de son découplage. 3. Ensemble (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que la came (15) forme une rampe de guidage s'étendant selon une direction verticale et montrant une symétrie selon un plan horizontal. 4. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 3, ladite interface d'amarrage (9) montre une forme allongée de sorte à présenter deux extrémités et comprend des moyens de verrouillage mécaniques (11) disposés à chacune de ses extrémités. 5. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 4, l'interface d'amarrage (9) comprenant un corps (23) présentant une face supérieure (25) et une face latérale (27), la face supérieure (25) étant destinée à recevoir un outil (5), l'ensemble (1) est caractérisé en ce que les moyens de verrouillage mécaniques (11) de l'interface d'amarrage (9) comprennent au moins un levier (29) portant un pion d'engagement (19) ou un orifice complémentaire destiné à recevoir un pion d'engagement (19), le ou lesdits leviers (29) étant reliés à la face latérale (27) de l'interface d'amarrage (9) par une liaison pivot, de sorte à être mobiles entre une position de verrouillage selon laquelle les pions (19) sont engagés dans les orifices (21) complémentaires et une position de déverrouillage selon laquelle les pions (19) sont désengagés des orifices (21) complémentaires. 3066943 9 6. Ensemble (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de verrouillage mécaniques (11) de l'interface d'amarrage (9) comprennent au moins une paire de leviers (29) portant chacun au moins un pion d'engagement (19), lesdits leviers (29) étant configurés pour pivoter selon des directions opposées l'une de 5 l'autre, en vue de l'engagement des pions (19) dans les orifices (21) complémentaires portés par l'outil (5). 7. Ensemble (1) selon l'une des revendications 2 à 6, l'interface d'amarrage (9) comprenant un corps (23) présentant une face supérieure (25) et une face latérale 10 (27), la face supérieure (25) étant destinée à recevoir un outil (5), l'ensemble (1) est caractérisé en ce que les moyens de verrouillage mécaniques (11) de l'interface d'amarrage (9) comprennent un levier (29) se présentant sous forme d'équerre comprenant deux bras (31, 33), un premier bras (31) étant relié à la face latérale (27) de l'interface d'amarrage (9) par une liaison pivot et un deuxième bras (33) étant 15 agencé perpendiculairement au premier pour coopérer avec la came (15). 8. Ensemble (1) selon la revendication 7 caractérisé en ce que le premier bras (31) porte un pion d'engagement (19) ou un orifice complémentaire, ledit pion d'engagement (19) ou ledit orifice complémentaire étant placés entre la liaison pivot 20 et la jonction avec le deuxième bras (33). 9. Ensemble (1) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les moyens de verrouillage mécaniques (11) de l'interface d'amarrage (9) comprennent des moyens de rappel élastiques configurés pour ramener lesdits moyens de 25 verrouillage (11) depuis leur position de déverrouillage jusqu'à leur position de verrouillage ou de repos. 10. Outil (5) destiné à être utilisé par un robot (7) caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de verrouillage mécaniques complémentaires (13) configurés pour coopérer 30 avec des moyens de verrouillage mécaniques (11) disposés sur une interface d'amarrage (9) d'un ensemble (1) selon l'une de revendications 1 à 9, de préférence les moyens de verrouillage mécaniques complémentaires (13) de l'outil (5) comprennent au moins une paire de pattes (35) présentant des orifices complémentaires (21) dans lesquels sont destinés à s'engager des pions 35 d'engagement (19) portés par l'interface d'amarrage (9) en vue du verrouillage de l'outil (5) sur le robot (7).