Brevet FR3093023A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Machine de pose automatique de revêtement de sol tel que du carrelage [0001] La présente invention concerne le domaine technique de l'outillage pour la pose des revêtements de sol pour des travaux de finition dans le bâtiment et concerne en particulier une machine de pose automatique de revêtement de sol tel que du carrelage. Etat de la technique [0002] La pose de revêtement de sol dans le bâtiment et en particulier la pose de carrelage est un travail répétitif et qui peut s'avérer laborieux surtout lorsque la surface à carreler est importante. L'utilisation de machine automatique pour la pose des carreaux évite au carreleur des traumatismes importants sur les articulations des genoux qui peuvent subvenir lors d'une pose entièrement manuelle. Les machines automatiques disposent d'un moteur pour se déplacer, de moyens pour appliquer de la colle sur le sol, de moyens pour saisir le carreau à partir d'une pile et l'amener jusqu'au sol et de moyens de mesure pour déterminer l'emplacement du carreau à coller. [0003] Une telle machine est décrite par exemple dans le document EP2907938 et comprend des moyens pour saisir, aligner, déplacer et poser les carreaux sur le sol. Cependant, pour aligner les carreaux, la machine a besoin d'une position absolue du carreau dans la pièce et les moyens décrits comprennent un dispositif de mesure d'une position absolue du carreau c'est à dire par rapport aux murs ou par rapport à la position de la machine dans la pièce. Cela représente un inconvénient car les murs d'une pièce ne sont pas toujours droits et les carreaux ne sont pas toujours exactement de la même taille. En effet, pour des raisons liées aux techniques de production, les carreaux d'un même lot peuvent avoir des dimensions légèrement différentes. Or une différence de calibrage de 1 mm peut engendrer des différences d'alignement des carreaux d'une rangée sur l'autre si un des moyens de mesure de la machine pour positionner le carreau se fait par rapport aux murs ou par rapport à la pièce. Exposé de l'invention [0004] C'est pourquoi, le but de l'invention est de réaliser une machine de pose automatique de carreaux au sol qui permet de prendre en compte les différences de calibrage des carreaux à poser. [0005] L'objet de l'invention est donc une machine de pose automatique de carreaux comprenant des moyens pour se déplacer et des moyens mobiles pour saisir un carreau à partir d'une pile de carreaux située dans un panier amovible de la machine et l'amener jusqu'au sol de façon à le poser au sol pour fonner une rangée de carreaux alignés, des moyens de mesure pour amener la machine à l'endroit où le carreau doit 2 être posé et des moyens de commandes configurés pour recevoir des signaux des moyens de mesure et fournir des ordres de commandes aux moyens pour déplacer la machine et aux moyens mobiles. Selon les caractéristiques principales de l'invention, [0006] la machine comprend également des moyens pour appliquer de la colle sur le sol à l'emplacement prévu du carreau à poser, les moyens de mesure comprennent deux capteurs de direction pour guider le déplacement dc la machine selon un axe de pose rectiligne et à bonne distance de la rangée précédente, et au moins un capteur de mesure de pas configure pour arrêter le déplacement de la machine quand l'emplacement du carreau à poser par la machine est atteint, les moyens de mesure étant placés sur la machine de façon à détecter les bords des carreaux de la rangée précédente. Brève description des figures [0007] Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : [0008] [fig.1] représente une vue d'ensemble de la machine à carreler, [0009] [fig.2] représente une vue de dessus schématique de la machine à carreler dans la pièce à carreler, [0010] [fig.3] représente une vue en perspective des moyens pour appliquer la colle, [0011] [fig.4] représente une vue de dessus des moyens pour appliquer la colle, [0012] W8.51 représente une vue de côté des moyens pour appliquer la colle, [0013] [fig.6] représente une vue de côté de la partie arrière de la machine selon l'étape de saisi du carreau, [0014] [fig.7] représente une vue de côté de la partie arrière de la machine selon l'étape de déplacement du carreau, [0015] [fig.8] représente une vue de côté de la partie arrière de la machine selon l'étape de l'arrêt des moyens mobiles, [0016] [fig.9] représente une vue de côté de la partie arrière de la machine selon l'étape de pose du carreau. Description détaillée de l'invention 10017] La machine automatique de pose de carreaux 10 est représentée dans son ensemble à la figure I. La machine comprend principalement un châssis de préférence en métal, des roues avant motrices 15 et des roues arrière 11, un pallier 30 amovible et adapté pour recevoir une pile 35 de carreaux, des moyens mobiles 2 pour saisir un carreau 33 situé sur le dessus de la pile de carreaux du pallier et l'amener jusqu'au sol, des moyens 4 pour contenir la colle et l'appliquer sur le sol sur une zone 45 à l'emplacement de la pose du carreau et des moyens d'alignement des carreaux. Dès qu'un carreau 32 est posé au sol, une pression est exercée sur sa face visible de façon 3 uniformément répartit. Ce résultat est atteint grâce à un rouleau 12 monté pivotant sur son axe longitudinal sur deux bras 13 et 14 fixés aux extrémités du rouleau. La pression exercée par les bras 13 et 14 sur le rouleau est réglable. [0018] La machine dispose de plusieurs moteurs pour actionner les différents éléments mobiles. Un boitier 5 contient un module de commande et de contrôle de tous les éléments électriques et en particulier des moteurs de la machine qui permettent son fonctionnement automatique. Le boiticr 5 est branché à une source d'alimentation. [0019] La machine comprend des moyens 4 pour appliquer la colle sur le sol automa- tiquement avant la pose du carreau. Ces moyens comprennent entre autres un réservoir 42 contenant la colle et comprenant des moyens pour aider la colle à descendre au point le plus bas du réservoir tel que des moyens vibrants. Le point le plus bas du réservoir comprend une sortie sous forme d'une fente par laquelle la colle sort du réservoir et est déposée sur le sol. Le long de cette sortie, est fixé un peigne 43 comprenant des dents. Lorsque la machine se déplace. La colle passe entre les dents du peigne et se dépose sur le sol en formant des lignes de colle qui couvre la zone 45. Le peigne est interchangeable de façon à pouvoir être remplacé par un autre dont les dents sont de taille différente. La quantité de colle déposée au sol dépend de la taille des dents du peigne et de sa distance au sol et aussi de la viscosité de la colle. [0020] Selon un mode de réalisation, les moyens mobiles pour saisir le carreau 33 situé sur la pile de carreau comprennent au moins trois ventouses de type ventouses à commande pneumatique et de préférence quatre ventouses actionnées simultanément ou deux par deux. [0021] La terminologie utilisée dans la suite de la description est décrite ci-après en référence à la figure 2 qui est une vue de dessus selon un axe vertical. La machine a un axe longitudinal parallèle à l'axe XX et un axe transversal parallèle à l'axe YY. Pendant la pose automatique, la machine pose les carreaux par rangée, les carreaux d'une même rangée de pose étant alignés entre eux. Pendant la pose, la machine est dirigée dans la direction d'un axe rectiligne de pose parallèle à l'axe XX et parallèle à l'axe longitudinal de la machine. Les carreaux d'une même rangée sont posés et alignés selon l'axe longitudinal et séparés par un espace correspondant au joint transversal. L'espace entre deux rangées adjacentes correspond au joint longitudinal. Les bords des carreaux posés et ceux contenus dans le panier sont nommés par bord avant, bord arrière, bord gauche et bord droit. Le bord avant d'un carreau étant le bord d'attaque placé dans la direction de déplacement. Les bords gauche et droit étant les bords latéraux. Les carreaux à poser contenus dans le panier sont positionnés de telle façon que leurs bords latéraux sont parfaitement alignés et parallèles à l'axe longitudinal de la machine et donc à l'axe de pose. Le carreau qui vient d'être posé par la machine a son bord an-ière 322 qui jouxte le bord avant du carreau précédemment posé et son bord gauche 324 qui jouxte le bord droit du carreau de la rangée précédente. Le bord avant 321 du carreau 32 qui vient d'être posé jouxtera le bord arrière du futur carreau posé. [0022] L'emplacement d'un carreau posé est fixe par rapport à la position de la machine de sorte qu'elle doit toujours se déplacer entre deux poses de carreau. On appelle l'emplacement de pose 34, remplacement où le carreau se pose par rapport à la machine. Les bords latéraux de l'emplacement de pose sont situés à la verticale des bords latéraux des carreaux de la pile de carreaux situés dans le panier amovible 30. La position de l'emplacement de pose ne varie pas par rapport à la machine. On appelle position de pose, la position de la machine lorsqu'elle a atteint la position pour poser le carreau au bon endroit par rapport aux autres carreaux. La machine de la figure 2 a atteint sa position de pose. [0023] Les moyens d'alignement 6 des carreaux, comprennent des capteurs 61, 62, 63 et 64 situés respectivement à l'avant et sur le côté gauche de la machine et dont la position est détaillée ci-après en référence à la figure 2. De préférence ces capteurs sont de type capteurs photoélectriques dirigés verticalement vers le sol et mesurent une distance. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les capteurs 61 et 62 sont des capteurs de direction de la machine tandis que les capteur 63 et 64 sont des capteurs de mesure de pas. Le module de commande et de contrôle comprend une unité de traitement des signaux en provenance des capteurs 61, 62, 63 et 64 et permet la pose automatique des carreaux. [0024] La distance entre les capteurs 61 et 62 est constante mais leur position commune est réglable par rapport à la machine. Selon l'axe YY correspondant à l'axe perpendiculaire à l'axe d'une rangée et perpendiculaire à l'axe de pose, la distance entre les deux capteurs est de l'ordre de 3 millimètres (mm) Par défaut, les capteurs 62 et 63 sont positionnés pour que le capteur 62 soit aligné avec le bord gauche des carreaux à poser contenus dans le panier. Dans cette position l'épaisseur du joint longitudinal est minimum et est compris entre 1 mm et 3 mm et est de préférence égal à 2 min Lorsqu'on veut obtenir une épaisseur de joint supérieure à l'épaisseur de joint minimum, il faut déplacer les capteurs 61 et 62 de façon à éloigner le capteur 62 de la droite formée par le prolongement du bord gauche des carreaux à poser dans la direction vers la rangée précédente. Ainsi, la position des capteurs 62 et 63 détermine l'épaisseur du joint transversal entre la rangée de carreaux précédentes et la rangée de carreau en train d'être posée. Dans un mode de réalisation, les deux capteurs sont montés sur une pièce réglable selon un axe perpendiculaire à l'axe des rangées de carreaux posés donc selon l'axe YY sur la figure 2. [0025] L'écartement de cette pièce mobile et donc des capteurs 61 et 62 est réglé avant le début de la mise en marche de la machine de pose automatique. [0026] La distance entre les capteurs de pas 63 et 64 est réglable et fixée avant la mise en marche de la machine en fonction de la taille des carreaux à poser et de l'épaisseur du joint transversal désiré. La position du capteur 63 est réglable tandis que la position du capteur 64 situé le plus à l'arrière de la machine est fixe. Le capteur 64 est positionné sur la machine de façon à pointer vers le sol avant la ligne droite formée par le prolongement du bord avant du carreau 31 situé sur la rangée précédente et adjacent à l'emplacement de pose 34. Le capteur 64 est fixe et aligné verticalement sur le bord avant de l'emplacement de pose 34 [0027] La position du capteur 63 est réglable le long d'un axe parallèle à l'axe longitudinale de la machine. La position du capteur 63 est réglée et fixée en fonction de la taille du carreau à poser et en particulier de la longueur de ses bords latéraux et de la largeur du joint désiré. Pour une pose droite ou en diagonale, la distance d'écartement des deux capteurs selon l'axe longitudinal est égale à la somme de la longueur du bord latéral d'un carreau à poser et de l'épaisseur du joint sachant que l'épaisseur de joint doit être au moins égal à 1 mm. [0028] Les moyens 4 pour appliquer la colle sur le sol sont décrits en détail en référence aux figures 3, 4 et 5. Ils comprennent principalement le réservoir 42 muni d'une entrée 41 pour verser la colle, d'une sortie 49 et d'un peigne 43 muni de dents. Les parois du réservoir comprennent de préférence une paroi verticale 422, une paroi oblique 421 et deux parois latérales 423. Un moteur non montré sur les figures permet de mettre en route des moyens vibrants couplés au réservoir afin de faire descendre la colle plus rapidement le long de la paroi oblique 421 vers la sortie 49. La sortie 49 est munie d'une trappe dont l'ouverture est réglable de façon à adapter le débit de sortie selon la viscosité de la colle. [0029] Comme on peut le voir sur la figure 4 qui représente une vue de dessus du réservoir 42 selon l'axe ZZ, le peigne 43 est décalé par rapport à la paroi verticale 422 du réservoir 42 de façon à ce qu'il existe un espace 48 entre la paroi verticale 422, donc entre la sortie de colle 49 et le peigne 43. L'écart entre la paroi verticale 422 du réservoir 42 et le peigne 43 est compris entre 10 cm et 20 cm. Grâce à cette caractéristique, la colle est d'abord étalée au sol avant le passage du peigne ce qui garantit une quantité homogène et toujours suffisante de colle répartit sur la largeur du peigne. D'autre part, les bords 44 du peigne 43 sont rentrants de façon à réduire la quantité de colle sur les côtés qui a tendance à créer des bourrelets. L'angle rentrant 47 des bords du peigne 43 avec les parois latérales 423 du réservoir est compris entre 50 et 20° et est de préférence égal à 15°. [0030] Une vue de côté du réservoir 42 selon l'axe YY est représentée sur la figure 5. On peut y voir le peigne 43 incliné par rapport à la paroi verticale 422 du réservoir d'un angle 46 compris entre 10° et 20° et de préférence égal à 15°. Ceci afin de permettre à 6 la colle de s'étaler progressivement et afin d'éviter que la colle ne forme des bouchons contre les dents du peigne. [0031] Avant le démarrage de pose automatique des carreaux, la préparation de la machine consiste à régler la position du capteur 63 en fonction de la taille du carreau à poser et de l'épaisseur du joint transversal désiré et à régler la position des deux capteurs 61 et 62 par rapport à la machine en fonction de l'épaisseur du joint longitudinal désiré. [0032] La machine est ensuite positionnée de telle façon que le capteur 61 pointe sur le carreau de la rangée précédente et que le capteur 62 pointe sur le sol à côté du carreau pointé par le capteur 61. [0033] Pour la première rangée de carreaux à poser, la machine est positionnée par rapport à une règle posée au sol comme s'il s'agissait du bord d'une rangée de carreau. Lorsque la machine est mise en route en mode pour avancer, les deux roues avant 15 sont en-tramées dans la direction de l'axe longitudinal de la machine donc dans la direction de l'axe XX par un premier moteur configure pour faire tourner les roues autour de leur axe central et sont entrainées par un second moteur configure pour modifier la direction des deux roues avant. [0034] Pendant la pose des carreaux, le déplacement de la machine se fait selon un axe de pose rectiligne pour que chaque carreau posé soit aligné sur le carreau précédent. Pour cela, la machine dispose des deux capteurs de direction 61 et 62 qui mesurent une distance au sol et transmettent sous forme de signaux les données de mesure des capteurs à l'unité de traitement. Les deux capteurs de direction guident le déplacement de la machine selon un axe de pose rectiligne et à bonne distance de la rangée précédente. La rangée de carreaux est posée dans le sens de pose et de déplacement de la machine qui est schématisé par la flèche 29 sur la figure 2 et selon l'axe XX. [0035] Si pendant le déplacement, la machine dévie vers la droite au point que le capteur 61 ne pointe plus sur le carreau de la rangée précédente mais sur le sol, un signal diffèrent est transmis par le capteur 61 à l'unité de traitement. L'unité de traitement envoie à son tour un signal au second moteur des roues pour modifier la direction des deux roues avant vers la droite afin que la machine dévie légèrement sa trajectoire vers la droite. [0036] De même, si la machine dévie vers la gauche au point que le capteur 62 ne pointe plus sur le sol mais sur le carreau de la rangée précédente, un signal diffèrent est transmis par le capteur 62 à l'unité de traitement. L'unité de traitement envoie à son tour un signal au second moteur des roues pour modifier la direction des deux roues avant motrices vers la gauche afin que la machine dévie légèrement sa trajectoire vers la gauche. [0037] Pendant la pose automatique des carreaux, l'unité de traitement de la machine commande au second moteur la modification de l'orientation des roues motrices vers la gauche lorsque le capteur 61 pointe sur le sol et commande au second moteur la modi- 7 fication de l'orientation des roues motrices vers la droite lorsque le capteur 62 pointe sur le carreau de la rangée précédente. Ainsi grâce aux deux capteurs 61 et 62, la machine avance à distance moyenne constante de la rangée précédente de façon à assurer la pose des carreaux à égale distance des carreaux de la rangée précédente. [0038] La machine avance tant qu'elle n'a pas atteint la position de pose 34 du prochain carreau à poser. Dès que la position de pose 34 est atteinte, la machine s'arrête. La position de pose est atteinte lorsque le capteur 63 atteint le bord avant du carreau de la rangée précédente situé juste après le carreau 31 adjacent à l'emplacement de pose 34. Au même moment, le capteur 64 atteint le bord du carreau 31 de la rangée précédente. A ces positions, les deux capteurs sont sortis des carreaux et pointent sur le sol, ils transmettent alors un signal différent à l'unité de traitement qui stoppe les moteurs d'entrainement des roues motrices. Il suffit d'un seul signal envoyé par l'un des deux capteurs pour déclencher l'arrêt du déplacement de la machine. Le signal envoyé par le capteur 64 est une sécurité en cas de défaillance de l'envoi du signal d'arrêt par le capteur 63. [0039] Les différentes étapes de pose sont représentées sur les figures 6 à 9 où on peut voir uniquement la partie de la machine comprenant les moyens mobiles de transport des carreaux du panier jusqu'au sol, le panier et les moyens pour presser le carreau posé contre le sol. Les moyens mobiles de transport des carreaux comprennent les ventouses positionnées sur une plaque de maintien 21 qui peut se déplacer selon deux degrés de liberté par rapport à la machine grâce à un moteur 23 et à un mécanisme 22. La plaque de maintien peut se déplacer en translation le long de rails verticaux 24 et en rotation autour d'un axe horizontal parallèle à l'axe YY. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les ventouses sont alignées deux à deux. Ainsi, les deux ventouses 25 et 26 sont alignées selon l'axe YY et situées à l'arrière de la plaque de maintien tandis que les deux ventouses 27 et 28 sont alignées selon l'axe YY et situées à l'avant sur la plaque de maintien. [0040] Chaque ventouse est reliée à un moyen pour créer une dépression qui permet de maintenir le carreau parallèlement à la plaque de maintien 21 et de le déplacer sans risque de chute. Les ventouses assurent le maintien du carreau pendant son déplacement. Lorsque la machine est à l'arrêt la plaque de maintien 21 est verticale. Au démarrage du déplacement de la machine, la plaque de maintien 21 est mise en mouvement de façon à effectuer une première rotation autour d'un axe horizontal jusqu'à se positionner sensiblement horizontal au-dessus du carreau situé en haut de la pile 35 de carreaux dans le panier 30 de façon à ce que les ventouses entrent en contact du premier carreau, comme on peut le voir sur la figure 6. De façon préférentielle, les ventouses arrière 25 et 26 entrent en contact et sont mises en dépression sur le carreau 33 avant les ventouses avant 27 et 28. Les quatre ventouses en contact et en dépression 8 sur le carreau constituent un moyen de préhension du carreau 33. [0041] La machine avance dans la direction XX en appliquant de la colle sur une zone 45 sur le sol 9. La plaque de maintien 21 qui a saisi le carreau 33 grâce aux ventouses, effectue une seconde rotation autour d'un axe horizontal dans le sens inverse de la première jusqu'à se retrouver en position verticale comme on peut le voir sur la figure 7. La plaque de maintien 21 est ensuite déplacée en translation le long de deux rails de guidage verticaux 24 jusqu'à proximité du sol où elle s'arrête. En effet, le module de commande et de contrôle commande aux moyens mobiles de stopper le mouvement de la plaque de maintien jusqu'à ce que la position de pose de la machine soit atteinte. Cette étape est illustrée sur la figure 8. La position de pose est atteinte lorsque le capteur de pas 63, non représenté sur les figures 6 à 9, atteint le bord avant du carreau de la rangée précédente situé juste après le carreau 31 adjacent à l'emplacement de pose 34. [0042] Au même moment où le capteur 63 atteint cette position, le capteur 64 atteint le bord avant du carreau 31 de la rangée précédente, adjacent à l'emplacement de pose. Le capteur 64 est aligné verticalement sur le bord avant de l'emplacement de pose comme on peut le voir sur les figures 6 à 9. La plaque de maintien 21 effectue de nouveau une rotation autour d'un axe horizontal de façon à être amenée contre le sol où le carreau est libéré et posé à l'endroit de la zone 45 de colle. [0043] De préférence, le bord arrière du carreau est posé en premier puis le carreau est posé entièrement. Ce résultat est atteint grâce à la position de la plaque de maintien 21 lorsque les ventouses libèrent le carreau et grâce aux ventouses. Lorsque la plaque de maintien est positionnée près du sol 9 pour libérer le carreau, les ventouses arrière 25 et 26 libèrent simultanément le carreau ce qui provoque la pose du carreau du côté de son bord arrière, les deux ventouses avant 27 et 28 libèrent le carreau après un temps très court de l'ordre d'une seconde après les ventouses arrière. D'autre part, avant la libération du carreau par les ventouses, la plaque de maintien est positionnée à proximité du sol de façon à être légèrement incliné. L'angle d'inclinaison de la plaque de maintien est compris entre 1 et 10 degrés et de l'ordre de 5 degrés par rapport au sol. [0044] Selon le mode de réalisation décrit, la pose des carreaux est droite ou en diagonale, et les espaces qui séparent les carreaux forment un quadrillage perpendiculaire. Cependant, une pose décalée des carreaux est possible. Par exemple, dans le cas d'une pose en quinconce, la position du capteur 64 sera réglée avant le début de la pose de façon à l'éloigner du capteur 63 d'une distance égale à une demi longueur de bord latéral d'un carreau. [0045] La machine de pose selon l'invention peut poser deux carreaux à la fois. Pour cela le panier doit être dimensionné pour recevoir deux rangées de carreaux. Les deux carreaux sont saisis simultanément par deux ventouses chacun. Un premier carreau est 9 saisi par les ventouses arrière 25 et avant 27 tandis que le second carreau est saisi par les ventouses arrière 26 et avant 28. [0046] Selon une alternative de réalisation, la machine comprend des moyens mobiles à un seul degré de liberté. Dans ce cas, la plaque de maintien est horizontale lorsque la machine est à l'arrêt. Les moyens mobiles comprennent deux bras qui tournent autour d'un axe horizontal de la machine situé le plus proche possible de son centre de gravité. Cette alternative de machine ne comprend pas de rails et présente l'avantage d'être plus compacte afin de pouvoir être utilisée sur de petites surfaces. [Revendication 1]