Brevet FR3077519A1 — publié le 20190809

DISPOSITIF DE PREHENSION D'OBJETS L'invention a trait au domaine de la préhension d'objets en vue de leur manutention. Il existe de nombreux dispositifs de préhension qui fonctionnent entre autres par électromagnétisme, par dépression, ou plus simplement par utilisation de pinces de serrage. Ces dispositifs servent notamment à faciliter la manutention d'une pièce, en particulier une pièce métallique, lors de sa fabrication, de sa mise en forme ou de son montage sur un véhicule automobile. Le document de brevet publié WO 2006/082100 Al divulgue, plus particulièrement dans le mode de réalisation montré aux figures 23 et 24, un dispositif de préhension comprenant un corps formant une cavité dans laquelle est logée une membrane de préhension. Cette dernière délimite avec le corps une première chambre remplie d'un matériau granuleux. Une deuxième chambre est en contact, via une membrane souple, avec le matériau granuleux. Un gonflage de la deuxième chambre réalise ainsi une mise sous pression du matériau granuleux et, partant, une déformation de la membrane de préhension au point de contacter et de serrer un objet à manutentionner. Une mise en dépression de la première chambre permet aussi au matériau granuleux de se compacter et de devenir rigide. Ce dispositif requiert un corps rigide servant de surface d'appui au matériau granuleux lors de sa mise sous pression, ce qui est pénalisant notamment d'un point de vue masse et coût du dispositif. De plus, la force de serrage est limitée, et, compte tenu de la direction moyenne de la pression exercée par la membrane souple sur le matériau granuleux, cette force est généralement perpendiculaire à la direction de serrage. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer un dispositif de préhension de construction plus simple et apte à exercer une plus grande force de serrage. L'invention a pour objet un dispositif de préhension d'objet, comprenant : une interface de fixation à un manipulateur ; une paroi extérieure fixée à l'interface et formant une enceinte ouverte à l'opposé de ladite interface ; une membrane intérieure disposée dans l'enceinte, formant une cavité ouverte de préhension de 2 l'objet et délimitant une première chambre en communication fluidique avec un premier raccord ; un matériau granuleux disposé dans la première chambre ; remarquable en ce que le dispositif comprend, en outre : une deuxième chambre disposée entre la première chambre et la paroi extérieure et en communication 5 fluidique avec un deuxième raccord, de manière à pouvoir exercer une pression sur la première chambre et réaliser un serrage de l'objet par la membrane intérieure. Le manipulateur est préférentiellement un robot préhenseur. Selon un mode avantageux de l'invention, la paroi extérieure est deformable et formée par une membrane extérieure. 10 Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane extérieure est en contact avec la membrane intérieure et délimite avec ladite membrane la deuxième chambre. Selon un mode avantageux de l'invention, la deuxième chambre est située à hauteur de l'ouverture de la cavité. 15 Selon un mode avantageux de l'invention, les première et deuxième chambres sont adjacentes et séparées l'une de l'autre par au moins une portion de membrane. Selon un mode avantageux de l'invention, la portion de membrane séparant les première et deuxième chambres est une portion de la membrane intérieure. Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane intérieure est fixée 20 directement à l'interface et délimite avec ladite interface la première chambre. Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane intérieure comprend une première portion de membrane formant la cavité de préhension et une deuxième portion de membrane entourant au moins partiellement ladite première portion. Avantageusement, la première portion de membrane présente une forme évasée 25 vers l'ouverture de la cavité de préhension. La première portion peut être circulaire ou former un bec de préhension. Quand la première portion forme un bec de préhension, la deuxième portion entoure partiellement la première portion, et le bec de préhension est apte à prendre des objets allongés dépassant du dispositif de 3 préhension. Quand le dispositif forme un bec de préhension, la paroi extérieure entoure partiellement chacune des deux portions du bec. Préférentiellement, l'extrémité inférieure de la paroi extérieure est fixée sur l'extrémité inférieure de la deuxième portion de la membrane intérieure. 5 Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif comprend une couche élastomère de renforcement disposée sur la deuxième portion de membrane de la membrane intérieure séparant les première et deuxième chambres. L'invention a également pour objet un procédé de préhension d'un objet au moyen d'un manipulateur équipé d'un dispositif de préhension gonflable, remarquable en ce 10 que ledit dispositif est selon l'invention et par les étapes suivantes : (a) gonflage, via le premier raccord, de la première chambre avec un fluide en vue de rendre la membrane intérieure deformable ; (b) approche du dispositif de préhension de l'objet ; (c) gonflage, via le deuxième raccord, de la deuxième chambre en vue de réaliser un serrage de l'objet par la membrane intérieure ; (d) évacuation du fluide de 15 la première chambre en vue de rigidifier la membrane intérieure ; (e) déplacement de l'objet par un mouvement du manipulateur. Le fluide est avantageusement un gaz. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent d'assurer une force de serrage plus importante tout en présentant une construction plus simple 20 et économique. En effet, la deuxième chambre permet d'assurer un serrage direct suivant une direction transversale, en l'occurrence perpendiculaire, à l'axe longitudinal du dispositif. De plus, la réalisation de la paroi extérieure sous la forme d'une membrane évite l'utilisation d'un corps rigide potentiellement coûteux et contraignant au niveau de sa forme ou de sa masse. La formation d'un bec de 25 préhension plutôt qu'un dispositif circulaire permet de pouvoir soulever des objets, au sein de la cavité de préhension, de longueur supérieure à celle du dispositif, comme par exemple des profilés. La présence dans ce cas d'une paroi extérieure rigide serait avantageuse en vue d'assurer une force de serrage satisfaisante. Enfin, la présence d'une couche élastomère de renforcement permet de limiter une 30 déformation trop importante de la membrane intérieure selon l'axe longitudinal du dispositif, donc d'améliorer la force de serrage. 4 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de préhension selon l'invention ; 5 - La figure 2 est une vue en coupe du dispositif présenté à la figure 1. La figure 1 montre un dispositif de préhension d'objet selon l'invention. Le dispositif de préhension 3 comprend une interface de fixation 5 assurant sa fixation à un manipulateur 1, préférentiellement un robot préhenseur 1. Le dispositif 3 comprend une paroi extérieure 7 fixée à l'interface de fixation 5 et formant une enceinte ouverte 10 à l'opposé de ladite interface 5. La paroi extérieure 7 peut présenter une forme généralement sphérique. Le dispositif 3 comprend, en outre, une membrane intérieure 9 disposée dans l'enceinte ouverte. La paroi extérieure 7 est préférentiellement deformable et formée par une membrane extérieure 7, qui peut être constituée dans le même matériau que la membrane intérieure 9. Sur cette 15 figure, on peut également voir que la membrane intérieure 9 forme une cavité ouverte de préhension 11 de l'objet, circulaire, pénétrant dans le dispositif 3 en direction de l'interface de fixation 5, ladite cavité de préhension 11 s'évasant vers son ouverture à une extrémité inférieure du dispositif 3. La figure 2 montre une vue en coupe du dispositif de préhension de la figure 1. La 20 membrane intérieure 9 comprend une première portion de membrane 9A formant la cavité ouverte de préhension 11, et une deuxième portion de membrane 9B entourant au moins partiellement la première portion de membrane 9A. La deuxième portion 9B de la membrane intérieure 9 est fixée directement sur l'interface de fixation 5 du dispositif de préhension 3 au manipulateur 1. La membrane intérieure 9 25 délimite ainsi, avec l'interface de fixation 5, une première chambre 13. La première chambre 13 est en communication fluidique avec un premier raccord 5A qui permet l'injection ou l'éjection de fluide par le biais d'un système de mise sous pression ou dépression du dispositif 3. Le fluide injecté est préférentiellement un gaz. La première chambre 13 comprend un matériau granuleux 13A, les particules dudit 30 matériau 13A s'individualisant en présence d'un fluide dans la chambre 13 en question, et s'agrégeant lors de l'évacuation dudit fluide. 5 Une extrémité supérieure 7A de la paroi extérieure 7 est fixée sur l'interface de fixation 5, et s'étend vers l'extrémité inférieure du dispositif 3. Une extrémité inférieure 7B de la paroi extérieure 7 entre alors en contact avec la deuxième portion 9B de la membrane intérieure 9, où elle sera fixée. Ainsi, la paroi extérieure 7 et la 5 deuxième portion 9B de la membrane intérieure 9 délimitent une deuxième chambre 15 située à hauteur de l'ouverture de la cavité 11 suivant une direction principale du dispositif 3. La direction principale du dispositif 3 est définie en s'étendant depuis l'interface de fixation 5 vers la cavité 11. Ainsi, les première et deuxième chambres (13, 15) sont adjacentes et séparées l'une de l'autre par au moins la deuxième 10 portion de membrane 9B. La deuxième portion de membrane intérieure 9B peut comprendre en outre une couche additionnelle d'élastomère 17 de renforcement, s'étendant entre les première et deuxième chambres (13, 15). La couche d'élastomère 17 s'étend préférentiellement sur une face interne de la deuxième portion 9B de la membrane intérieure 9, et permet d'éviter que la deuxième portion 15 9B de la membrane intérieure 9 se déforme trop selon l'axe longitudinal du dispositif 3, et ainsi permet audit dispositif 3 de soulever facilement un objet 19. La deuxième chambre 15 a également la particularité d'être en communication fluidique avec un deuxième raccord 5B injectant ou éjectant le fluide dans la chambre 15. Le fluide va permettre d'exercer une pression sur la première chambre 13 et va réaliser un 20 serrage de l'objet 19 par la membrane intérieure 9A. De manière générale, les membranes (7, 9, 17) du dispositif de préhension 3 peuvent être réalisées dans le même matériau ou dans des matériaux différents. La paroi extérieure 7 peut être réalisée dans un matériau rigide. Le matériau granuleux 13A présent dans la première chambre 13 peut être du sable, ou des particules fines 25 aptes à s'adapter à l'objet 19 et à s'individualiser facilement lors de l'injection du fluide, par gonflage de la chambre 13. Le fluide injecté est préférentiellement un gaz. Le dispositif de préhension 3 peut former un bec de préhension (non représenté sur les figures) au niveau de la cavité de préhension 11. Dans ce cas, la deuxième portion 9B de la membrane intérieure 9 et la paroi extérieure 7 n'entourent que 30 partiellement la première portion 9A de ladite membrane 9, préférentiellement sur une portion extérieure au bec, ce qui permet la préhension d'objets allongés 6 dépassant du dispositif 3. Dans ce cas, la paroi extérieure 7 est préférentiellement réalisée dans une matière rigide, apte à assurer une certaine pression sur l'objet. L'invention a également trait à un procédé de préhension d'un objet utilisant le dispositif de préhension tel que présenté aux figures 1 et 2. Celui-ci est réalisé à 5 l'aide du manipulateur 1. Il comprend les étapes suivantes. Une première étape (a) de gonflage, via le premier raccord 5A, de la première chambre 13 avec un fluide en vue de rendre la membrane intérieure 9 deformable. Une deuxième étape (b) d'approche du dispositif de préhension 3 de l'objet 19. Une troisième étape (c) de gonflage, via le deuxième raccord 5B, de la deuxième 10 chambre 15 en vue de réaliser un serrage de l'objet 19 par la membrane intérieure 9. Une quatrième étape (d) d'évacuation du fluide de la première chambre 13 en vue de rigidifier la membrane intérieure 9 par un effet d'agglomération des particules du matériau granuleux 13A. 15 Une cinquième étape (e) de déplacement de l'objet REVENDICATIONS1. Dispositif de préhension (3) d'objet (19), comprenant : - une interface de fixation (5) à un manipulateur (1) ; - une paroi extérieure (7) fixée à l'interface (5) et formant une enceinte ouverte à l'opposé de ladite interface (5) ; - une membrane intérieure (9) disposée dans l'enceinte, formant une cavité ouverte de préhension (11) de l'objet (19) et délimitant une première chambre (13) en communication fluidique avec un premier raccord (5A) ; - un matériau granuleux (13A) disposé dans la première chambre (13) ; caractérisé en ce que le dispositif (3) comprend, en outre : - une deuxième chambre (15) disposée entre la première chambre (13) et la paroi extérieure (7) et en communication fluidique avec un deuxième raccord (5B), de manière à pouvoir exercer une pression sur la première chambre (13) et réaliser un serrage de l'objet (19) par la membrane intérieure (9). 2. Dispositif (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi extérieure (7) est deformable et formée par une membrane extérieure (7). 3. Dispositif (3) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la membrane extérieure (7) est en contact avec la membrane intérieure (9) et délimite avec ladite membrane (9) la deuxième chambre (15). 4. Dispositif (3) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième chambre (15) est située à hauteur de l'ouverture de la cavité (11). S. Dispositif (3) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les première et deuxième chambres (13, 15) sont adjacentes et séparées l'une de l'autre par au moins une portion de membrane (7, 9). 6. Dispositif (3) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portion de membrane (7, 9) séparant les première et deuxième chambres (13, 15) est une portion de la membrane intérieure (9). 8 7. Dispositif (3) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la membrane intérieure (9) est fixée directement à l'interface (5) et délimite avec ladite interface (5) la première chambre (13). 8. Dispositif (3) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la 5 membrane intérieure (9) comprend une première portion de membrane (9A) formant la cavité de préhension (11) et une deuxième portion de membrane (9B) entourant au moins partiellement ladite première portion (9A). 9. Dispositif (3) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif (3) comprend une couche élastomère de renforcement (17) disposée sur la 10 deuxième portion de membrane (9B) de la membrane intérieure (9) séparant les première et deuxième chambres (13, 15). 10. Procédé de préhension d'un objet (19) au moyen d'un manipulateur (1) équipé d'un dispositif de préhension (3) gonflable, caractérisé en ce que ledit dispositif (3) est selon l'une des revendications 1 à 9 et par les étapes 15 suivantes : (a) gonflage, via le premier raccord (5A), de la première chambre (13) avec un fluide en vue de rendre la membrane intérieure (9) deformable ; (b) approche du dispositif de préhension (3) de l'objet (19) ; (c) gonflage, via le deuxième raccord (5B), de la deuxième chambre (15) en 20 vue de réaliser un serrage de l'objet (19) par la membrane intérieure (9) ; (d) évacuation du fluide de la première chambre (13) en vue de rigidifier la membrane intérieure (9) ; (e) déplacement de l'objet (19) par un mouvement du manipulateur (1).