Brevet FR3092513A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : Dispositif de préhension à membrane et élec- troaimants [0001] L'invention se rapporte au domaine des dispositifs de préhension de pièces mettant en oeuvre un ou plusieurs électroaimants, également désignés ventouses électromagnétiques. [0002] Les ventouses électromagnétiques sont couramment utilisées dans l'industrie, notamment l'industrie automobile, sur les chaines d'assemblage. Les ventouses électromagnétiques sont généralement montées sur un bras robotisé pour permettre la préhension et la manipulation de pièces comportant au moins une partie métallique, de type ferromagnétique. Une ventouse électromagnétique comporte un ou plusieurs électroaimants. L'alimentation électrique de la bobine de l'électroaimant génère une force électromagnétique permettant le maintien de la pièce ou de la partie ferromagnétique sur la face d'attraction de la ventouse. Lorsque l'alimentation électrique est coupée, la force électromagnétique est annulée et la pièce (ou la partie) ferromagnétique se décolle dc la ventouse. [0003] La face de préhension de la ventouse électromagnétique (ou face d'attraction) présente généralement une surface plane, ce qui rend difficile l'adaptation de la ventouse à des pièces de forme élaborée, et notamment de forme concave ou convexe. L'orientation dc la face utile de la ventouse peut par ailleurs être difficile à ajuster à la forme dc la pièce, même si la ventouse est montée à l'extrémité d'un bras robotisé. [0004] L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant une ventouse électromagnétique dont la forme de la face dc préhension puisse être modifiée afin de s'adapter finement à la forme de la pièce devant être saisie. [0005] À cet effet, l'invention concerne un dispositif de préhension d'objets, comportant : [0006] - un support comportant au moins un canal pour insuffler ou aspirer un fluide tel que de l'air ; [0007] - une membrane attachée au support et formant avec ce dernier une enceinte dé- formable fermée et en communication fluidique avec le ou les canaux, ; [0008] - un matériau granuleux disposé dans l'enceinte délimitée par la membrane et le support ; [0009] - au moins un électroaimant disposé dans l'enceinte délimitée par la membrane et le support, le ou les électroaimants étant disposés au sein du matériau granuleux, à proximité de la membrane. [0010] Ainsi, en prévoyant un ou plusieurs électroaimants disposés au sein d'un matériau 2 granuleux emprisonné dans une enveloppe souple formée par la membrane, il est possible de compacter et décompacter le matériau granuleux, respectivement par une mise sous vide et une mise sous pression de l'intérieur de l'enveloppe souple. Lc compactage permet de faire passer le matériau granuleux dans un état assimilable à un état solide, et ainsi figer la forme du matériau granuleux et donc l'orientation et/ou la position relative des électroaimants disposés au sein du matériau granuleux. Le dé-compactage à l'effet inverse, faisant passer le matériau granuleux dans un état meuble, rendant ainsi l'ensemble formé par le matériau granuleux, les électroaimants et l'enveloppe souple facilement deformable. Le dispositif de préhension conforme à l'invention permet donc d'obtenir une ventouse électromagnétique dont la forme peut être adaptée à la pièce à saisir par déformation du dispositif grâce à la mise sous pression de l'enveloppe souple, le dispositif étant ensuite figé dans cette configuration particulière par une mise sous vide de l'enveloppe souple, les électroaimants pouvant alors être activés pour saisir la pièce. [0011] Dans une réalisation, le dispositif de préhension comporte une pluralité d'électroaimants, par exemple trois, quatre ou cinq électroaimants. [0012] Dans une réalisation, le ou les électroaimants présentent une forme de cylindre droit à base circulaire. [0013] Dans une réalisation, le dispositif de préhension comporte un premier canal permettant d'insuffler à l'intérieur de l'enceinte un gaz sous pression tel que de l'air, et un deuxième canal permettant d'aspirer le gaz contenu à l'intérieur de l'enceinte. [0014] Dans une réalisation, le matériau granuleux est un matériau granuleux non ferroma- gnétique, tel que du sable. [0015] Dans une réalisation, la membrane est remplie à au moins 80 %, de préférence à plus de 90 % de sa capacité par le matériau granuleux. [0016] Dans une réalisation, le matériau granuleux présente un taux d'humidité inférieur à 20 %, et de préférence inférieur à 10 %. [0017] Dans une réalisation, le support comporte au moins un trou de fixation, de préférence un trou fileté, permettant la fixation du dispositif de préhension sur un système tel qu'un bras robotisé. [0018] L'invention concerne également un système de manipulation d'objets, le système comportant un bras robotisé à l'extrémité duquel est fixé un dispositif de préhension tel que défini ci-dessus. [0019] L'invention concerne également un procédé de manipulation d'objets, le procédé mettant en oeuvre un dispositif de préhension conforme à celui défini plus haut et/ou un système de manipulation d'objets tel que défini ci-dessus, le procédé comportant les étapes consistant à : [0020] - approcher le dispositif de préhension vers l'objet à manipuler ; 3 [0021] - mettre l'enceinte sous pression par insufflation d'un gaz tel que de l'air ; [0022] - mettre le dispositif de préhension en contact avec l'objet à manipuler et appliquer une force sur le dispositif de préhension de façon à adapter la forme du dispositif de préhension à l'objet à manipuler ; [0023] - mettre l'enceinte sous vide en aspirant au moins une partie du gaz contenu dans celle-ci, de façon à figer la forme du dispositif de préhension ; [0024] - activer les électroaimants pour générer une force d'attraction permettant la mani- pulation de l'objet à manipuler, et notamment son déplacement ; [0025] - désactiver les électroaimants pour libérer l'objet à manipuler. [0026] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [0027] [fig.1] La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de préhension conforme à l' invention. [0028] [fig.2] La figure 2 est une vue en coupe du dispositif de préhension de la figure 1. [0029] [fig.3a] La figure 3a est une vue en perspective du dispositif de la figure 1 conformé pour la préhension d'une pièce présentant une forme concave. [0030] [fig.3h] La figure 3b est une vue en perspective du dispositif de la figure 1 confonné pour la préhension d'une pièce présentant une forme convexe. [0031] [fig.4] La figure 4 est une vue de côté du dispositif de la figure 1 conformé pour la préhension d'une pièce présentant une partie inclinée par rapport à l'axe du dispositif de préhension. [0032] Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de préhension 1 conforme à l'invention, respectivement vu en perspective et en coupe. Le dispositif de préhension 1 comporte un support 10, présentant dans l'exemple une forme cylindrique de révolution. Le support est réalisé dans un matériau lui conférant une rigidité suffisante, par exemple dans un matériau métallique, plastique ou composite. Le support 10 est relié de façon hermétique à une membrane 12 souple, de sorte que l'ensemble du support 10 et de la membrane 12 forme une enceinte 14 fermée. L'enceinte 14 formée par le support 10 et la membrane 12 est remplie avec un matériau granuleux 16 non ferromagnétique tel que du sable, et est en communication fluidique avec l'extérieur par l'intermédiaire d'au moins un canal 18, 20 ménagé dans le support et permettant l'insufflation et l'aspiration d'un gaz tel que de l'air. Dans l'exemple, le support 10 comporte deux canaux distincts : un premier canal 18 permettant d'insuffler de l'air à l'intérieur de l'enceinte, et un deuxième canal 20 permettant d'aspirer l'air de l'intérieur de l'enceinte 14. Le support 10 comporte par ailleurs un trou de fixation 100, notamment un trou fileté, permettant la fixation du dispositif de préhension 1 sur un système tel qu'un bras robotisé. Le trou de fixation 100 n'est pas en communication fluidique avec l'intérieur de l'enceinte 14. [0033] La membrane 12 présente dans l'exemple une forme générale de cylindre droit à hase circulaire. L'extrémité libre de la membrane 12, qui est l'extrémité opposée à celle reliée au support 10, forme une face utile, ou face de préhension 120. [0034] Une pluralité d'électroaimants 22 est disposée dans l'enceinte 14, à proximité de l'extrémité libre de la membrane 14. Chaque électroaimant 22 comporte une face utile 220 orientée vers l'extrémité libre du dispositif de préhension, les électroaimants étant disposés de manière que leur face utile 220 soit au plus près de la membrane 12. Avantageusement, comme représenté sur les figures, les électroaimants sont agencés de manière ajustée dans des lumières ménagées dans la membrane, de sorte que la face utile 220 de chaque électroaimant 22 affleure la surface extérieure de la membrane. Ainsi, les faces utiles 220 de chaque électroaimant 22 se trouvent disposées à l'extérieur de l'enceinte 14. Les électroaimants 22, dans l'exemple au nombre de cinq, présentent avantageusement une forme de pastille, c'est-à-dire une forme de cylindre droit à hase circulaire. [0035] Le fonctionnement du dispositif de préhension conforme à l'invention est décrit ci- après, en relation avec les figures 3a, 3b et 4. [0036] Pour faire fonctionner le dispositif de préhension 1, il est nécessaire de le fixer sur un système tel qu'un bras robotisé (non représenté), et de raccorder le premier canal 16 à une source de pression et le deuxième canal 18 à une source de vide. [0037] L'insufflation d'un gaz sous pression tel que de l'air dans l'enceinte 14 a pour effet de décompacter le matériau granuleux se trouvant à l'intérieur de la membrane 12. Ainsi, le matériau granuleux se trouve dans un état meuble. Plus précisément, la mise sous pression de la membrane met le matériau granuleux dans un état suffisamment meuble pour permettre une déformation aisée de l'ensemble formé par la membrane 12 et le matériau granuleux 16, ainsi qu'un déplacement relatif des électroaimants 22 entre eux, ces derniers n'étant pas liés entre eux. [0038] L'extraction de tout ou partie du gaz contenu dans l'enceinte 14 aura au contraire pour effet de compacter le matériau granuleux, celui-ci se trouvant alors dans un étant assimilable à un état solide. L'ensemble formé par la membrane 12 et le matériau granuleux 16 (ainsi que les électroaimants 22) se trouve alors figé dans la configuration prise au moment de la mise sous vide. [0039] On comprend dès lors qu'il est possible d'adapter finement la position des élec- troaimants en procédant à une mise sous pression de l'enceinte 14 pour la rendre dé- formable, en appliquant ensuite le dispositif de préhension 1 sur la pièce à saisir afin que la forme de la face de préhension 120 s'adapte au mieux à la forme de la pièce. Une fois cette adaptation réalisée, la mise sous vide de l'enceinte 14 permet de figer la forme du dispositif de préhension. Enfin, tout en maintenant la mise sous vide, il est alors possible d'activer les électroaimants pour engendrer la force d'attraction requise pour la préhension de la pièce. [0040] Des exemples des possibilités d'adaptation du dispositif de préhension conforme à l'invention sont illustrés par les figures 3a, 3h et 4. [0041] La figure 3a montre une configuration du dispositif de préhension 1 dont la forme a été configurée pour s'adapter à une pièce présentant une forme extérieure concave, si bien que la forme de la face de préhension 120 est dans cet exemple convexe. [0042] La figure 3h montre une configuration du dispositif de préhension 1 dont la forme a été configurée pour s'adapter à une pièce présentant une forme extérieure convexe, si bien que la forme de la face de préhension 120 est dans cet exemple concave. [0043] La figure 4 montre une configuration du dispositif de préhension 1 dont la forme a été configurée pour s'adapter à une pièce présentant une surface extérieure plane, mais orientée de manière oblique par rapport à l'axe de symétrie du support 10 du dispositif de préhension 1. 6