Brevet FR3102696A1 — publié le 20210507

DISPOSITIF DE PRÉHENSION, À VENTOUSE ET À MEMBRANE, COMPRENANT UN STABILISATEUR ET UN DÉTECTEUR Dispositif de préhension (9) d’objet (1), comprenant : une ventouse (11) avec un support rigide (13) et une lèvre souple (11A) délimitant une face de contact (11B) avec l’objet (1), et un organe de liaison articulé (15) fixé au support rigide (13), le dispositif (9) comprenant, en outre : une platine (17) fixée au support rigide (13) et s’étendant parallèlement à la face de contact (11B), au-delà de la lèvre souple (11A) ; au moins un doigt (21) supporté par la platine (17) et s’étendant vers l’avant jusqu’à un plan passant par la lèvre souple (11A), apte à contacter l’objet (1) et orienter la ventouse (11). (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 4) DISPOSITIF DE PRÉHENSION, À VENTOUSE ET À MEMBRANE, COMPRENANT UN STABILISATEUR ET UN DÉTECTEUR L’invention a trait au domaine de la préhension d’objets en vue de leur manutention, et, plus particulièrement, à un dispositif de préhension d’objets. Dans les usines de production, et tout particulièrement dans les usines de production de véhicules automobiles, il est nécessaire d’avoir des dispositifs de préhension. Ces dispositifs soulèvent et déplacent des pièces ou des outils, de manière à permettre la fabrication d’un véhicule fini. Ainsi, il existe un grand nombre de dispositifs de préhension différents, suivant leurs fonctions ou leurs localisations, tels que des dispositifs électromagnétiques, à ventouse ou encore à pinces. Plus spécifiquement, un dispositif de préhension avec ventouse permet, une fois la ventouse mise en dépression, d’agripper une pièce et de la soulever. De plus, un organe de liaison articulé est généralement indispensable pour le placement adéquat de la ventouse par rapport à la pièce à soulever. Le document de brevet publié WO 2018/073336 A1 divulgue un dispositif de préhension d’objets comprenant des doigts et une ventouse centrale, les doigts étant montés autour de la ventouse centrale. La ventouse centrale est montée sur une tige fixée à un corps du bras du robot. Les doigts sont fixés latéralement au corps et sont ajustables, de manière à agripper les pièces à soulever. Les doigts comprennent également des ventouses de tailles réduites par rapport à la ventouse centrale. Ainsi, la ventouse centrale et les doigts permettent le transport de pièces de grande taille, les doigts seuls servant au transport de plus petites pièces. Mais ce dispositif de préhension présente une structure rigide qui ne permet pas de positionner facilement la ventouse par rapport aux pièces, en particulier les pièces présentant une orientation particulière. Le document de brevet publié FR 3 051 701 A1 divulgue un dispositif de préhension d’objets à membrane et à ventouse. La membrane forme une enceinte déformable comprenant un matériau granuleux, dans laquelle un fluide peut être injecté ou aspiré. Ainsi, le dispositif peut passer d’un état souple à un état solide, l’état solide permettant au dispositif de garder une position donnée. Ce dispositif peut ainsi facilement s’adapter au transport de pièces différentes, pièces qui peuvent également être positionnées différemment. Mais la ventouse, suivant le positionnement et l’orientation de la pièce, peut être mal orientée et donc mal fixée, entraînant un risque de chute de la pièce ou une perte de temps lors de son positionnement. 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 faciliter le contact entre la ventouse et l’objet, et d’orienter la ventouse plus facilement. L’invention a pour objet un dispositif de préhension d’objet, comprenant : une ventouse avec un support rigide et une lèvre souple délimitant une face de contact avec l’objet, et un organe de liaison articulé fixé au support rigide, remarquable en ce que le dispositif comprend, en outre : une platine fixée au support rigide et s’étendant parallèlement à la face de contact, au-delà de la lèvre souple ; au moins un doigt supporté par la platine et s’étendant vers l’avant jusqu’à un plan passant par la lèvre souple, apte à contacter l’objet et orienter la ventouse. Selon un mode avantageux de l’invention, l’au moins un doigt comprend au moins trois doigts répartis autour de la ventouse. Selon un mode avantageux de l’invention, l’au moins un doigt forme un palpeur de contact avec l’objet. Selon un mode avantageux de l’invention, l’au moins un doigt comprend une extrémité distale coulissante, le dispositif comprenant, en outre, des moyens de détection de coulissement de ladite extrémité distale. Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens de détection de coulissement comprennent au moins un capteur de détection de coulissement d’une extrémité proximale de l’au moins un doigt. Selon un mode avantageux de l’invention, la platine supportant l’au moins un doigt est une platine principale ; le dispositif comprenant, en outre, une platine auxiliaire s’étendant le long d’une face de la platine principale opposée à la ventouse, l’au moins un capteur étant disposé sur la platine auxiliaire. Avantageusement, les platines comprennent, chacune, trois branches, chaque branche de la platine principale supportant l’un des doigts. La platine principale comprend, à l’extrémité de chaque branche, un orifice apte à accueillir le doigt coulissant correspondant. Selon un mode avantageux de l’invention, l’au moins un capteur est un interrupteur à lames souples, l’extrémité proximale de l’au moins un doigt comprenant un aimant permanent apte à fermer l’interrupteur à lames souples. Selon un mode avantageux de l’invention, le dispositif comprend une unité électronique apte à détecter le coulissement de chacun de l’au moins un doigt et à transmettre un signal de détection de coulissement de chaque doigt. Avantageusement, l’unité électronique est positionnée sur la platine auxiliaire, ladite platine comprenant, en outre, un circuit électrique apte à réaliser la communication entre chacun des interrupteurs à lames souples et l’unité électronique. Selon un mode avantageux de l’invention, l’organe de liaison articulé est apte à prendre un état où la liaison est souple et un état où la liaison est rigide. Avantageusement, l’organe de liaison comprend une membrane formant une enceinte déformable dans laquelle se trouve un matériau granuleux. Cette enceinte présente deux passages permettant l’entrée ou la sortie de fluide de l’enceinte, grâce auquel l’organe peut réaliser la transition depuis l’état souple vers l’état rigide, et vice-versa. Le fluide est avantageusement de l’air. L’invention a pour objet un procédé de préhension d’un objet au moyen d’un dispositif de préhension comprenant une ventouse avec un support rigide et une lèvre souple délimitant une face de contact avec l’objet, et un organe de liaison articulé fixé à une extrémité au support rigide et à une autre extrémité à un bras robotisé, comprenant les étapes suivantes : (a) approche du dispositif de préhension vers l’objet et contact avec l’objet ; (b) orientation de la ventouse suivant l’objet ; (c) application d’un vide entre la ventouse et l’objet en vue de la préhension dudit objet et rigidification de l’organe de liaison articulé ; remarquable en ce que le dispositif de préhension est selon l’invention, à l’étape (b) un signal renseignant sur le coulissement de chacun de l’au moins un doigt est transmis à une unité de contrôle du bras robotisé, et l’étape (c) est exécutée uniquement lorsqu’un signal de coulissement de chacun de l’au moins un doigt est reçu. Avantageusement, l’application du vide à la ventouse est réalisée par un canal formé dans le support rigide et s’étendant depuis la ventouse vers l’organe de liaison. La présence de tuyaux permet de faire le rattachement du canal à une pompe. La pompe est également apte à permettre l’entrée et la sortie de fluide de l’organe de liaison, de manière à rigidifier ou à assouplir l’organe. Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent, grâce à la présence des doigts, de faciliter le positionnement de la ventouse sur l’objet originalement détecté. L’invention permet également d’orienter la ventouse plus facilement et de la stabiliser pendant la préhension. L’ensemble du dispositif, comprenant l’organe de liaison à membrane, la ventouse et les doigts est compact. De plus, l’organe de liaison à membrane peut verrouiller la position de la ventouse suivant le positionnement de l’objet. La détection réalisée par le doigt au contact de l’objet est tactile, elle fonctionne également pour des pièces transparentes (telles qu’en verre, polycarbonate…). L’extrémité distale des doigts, en contact avec l’objet, comprend préférentiellement un embout en matériau polymère qui permet de stabiliser l’organe de liaison et d’adhérer à la surface de l’objet. De plus, l’utilisation de ressorts permet à chacun des doigts de reprendre sa position d’origine de manière simple et efficace. L’utilisation d’interrupteurs à lames souples est très fiable. De plus, ces interrupteurs ont une durée de vie importante. La présence d’une membrane, positionnée autour et reliant les deux platines, permet de protéger une partie du dispositif de l’environnement, dont notamment le circuit électrique ou l’unité électronique. Enfin, l’invention ne nécessite pas des coûts de fabrication supplémentaires, car le dispositif et simple et peu coûteux. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins. est un schéma reproduisant des bras robotisés avec des dispositifs de préhension d’objet selon l’invention ; représente une vue en perspective d’un dispositif de préhension selon l’invention ; est une vue en coupe d’un dispositif de préhension tel que représenté à la figure 2, lorsque le vide n’est pas appliqué à la ventouse ; est une vue en coupe d’un dispositif de préhension tel que représenté aux figures 2 et 3, lorsque le vide est appliqué à la ventouse ; est un schéma reproduisant une vue de dessous d’une platine auxiliaire du dispositif de préhension selon l’invention. Description détaillée La figure 1 est un schéma reproduisant des dispositifs de préhension selon l’invention, rattachés à des bras robotisés. Le transport de pièces, ou plus généralement d’objets 1, dans une chaîne de montage peut nécessiter des bras robotisés 3. Ces bras 3 peuvent être montés sur un bâti 5, leurs déplacements étant commandés par une unité de contrôle 7. Le fonctionnement de l’unité de contrôle 7 et des divers moyens utilisés pour faire fonctionner le bras robotisé 3 sont connus de l’homme du métier. Chaque bras robotisé 3 présente, en outre, une ou plusieurs articulations 3A qui facilitent le déplacement des objets 1 en améliorant la souplesse des bras robotisés 3. De plus, chaque bras 3 présente, à une extrémité 3B opposée au bâti 5, un dispositif de préhension 9 selon l’invention. Ce dispositif 9 à la particularité de pouvoir détecter le positionnement de l’objet 1, et de faciliter l’orientation adéquate du dispositif 9 par rapport audit objet 1. De plus, le dispositif 9 comprend une ventouse 11 qui fonctionne grâce à une pompe 5A. La pompe 5A applique un vide à la ventouse 11 qui adhère alors à l’objet 1, le vide étant notamment appliqué par le biais de tuyaux 5B qui relient la pompe 5A aux différents dispositifs 9. Le dispositif de préhension 9 sera plus amplement décrit aux figures 2 à 5. Les figures 2 à 5 montrent différentes vues du dispositif de préhension selon l’invention. Le dispositif de préhension 9 d’objet 1 selon l’invention comprend la ventouse 11 fixée sur un support rigide 13, la ventouse 11 comprenant, en outre, une lèvre souple 11A délimitant une face de contact 11B avec l’objet 1. La ventouse 11 présente également un orifice 11C en continuité avec un canal 13A formé dans le support rigide 13, et par lequel un vide peut être appliqué à la ventouse 11. Fixé au support rigide 13 se trouve en outre un organe de liaison articulé 15. L’organe articulé 15 comprend une membrane 15A souple formant une enceinte déformable 15B, dans laquelle se trouve un matériau granuleux (non représenté sur ces figures), tel que du sable. Des conduits d’injection ou de sortie de fluide (non représentés sur ces figures) sont en contact avec l’enceinte 15B et permettent l’entrée ou la sortie de fluide, tel que de l’air, dans l’enceinte 15B, grâce à la pompe à vide représentée à la figure 1. Cette variation de fluide dans l’enceinte 15B permet à l’organe 15 de passer d’un état ou la liaison est souple, lorsque la ventouse 11 n’est pas en contact avec l’objet 1, à un état ou la liaison est solide, lorsque la ventouse 11 est en contact avec l’objet 1. L’organe de liaison 15 est fixé, à une première extrémité 15C, à un bras robotisé (représenté à la figure 1), et, à une deuxième extrémité 15D, au support rigide 13. Le dispositif de préhension 9 comprend, en outre, une platine principale 17, fixée au support rigide 13, qui s’étend parallèlement à la face de contact 11B de la ventouse 11, et une platine auxiliaire 19 s’étendant le long d’une face de la platine principale 17 opposée à la ventouse 11. Les platines (17, 19) s’étendent au-delà de la lèvre souple 11A de la ventouse 11 et présentent, chacune, trois branches (17A, 19A) superposées deux à deux. Les trois branches 17A de la platine principale 17 présentent, à leurs extrémités 17B, un orifice 17C. Cet orifice 17C est apte à recevoir au moins un doigt 21, supporté par la platine 17. Chaque doigt 21 s’étend vers l’avant du dispositif 9 jusqu’à un plan passant par la lèvre souple 11A de la ventouse 11. Ainsi, ce ou ces doigts 21 peuvent contacter l’objet 1 et orienter la ventouse 11, chaque doigt 21 formant un palpeur de contact de l’objet 1. Les doigts 21 sont avantageusement au nombre de trois, un par branche 17A de la platine principale 17, et sont répartis autour de la ventouse 11. Chaque doigt 21 comprend une extrémité distale 21A coulissante, cette extrémité distale 21A comprenant avantageusement un embout en polymère, idéalement en caoutchouc. Le doigt 21 comprend, en outre, une portion intermédiaire 21B, entourée par un ressort 21C, la portion intermédiaire 21B formant un rétrécissement par rapport à la largeur de l’extrémité distale 21A. Le doigt 21 comprend également une extrémité proximale 21D formant une tête, au sommet de laquelle se trouve un aimant permanent (non représenté sur ces figures). La platine auxiliaire 19 du dispositif 9 comprend des moyens de détection du coulissement de l’extrémité distale 21A du ou des doigts 21, qui comprennent au moins un capteur de détection 19C du coulissement de l’extrémité proximale 21D du doigt 21 correspondant. Il s’agit préférentiellement d’un interrupteur à lames souples 19C, encore appelé « interrupteur reed », qui se ferme lorsqu’un aimant s’en approche. Chaque interrupteur 19C est donc positionné en vis-à-vis de l’extrémité proximale 21D du doigt 21 correspondant, donc chaque interrupteur 19C est positionné sur une extrémité 19B d’une branche 19A de la platine auxiliaire 19. Ainsi, le coulissement du doigt 21 dans l’orifice 17C de la platine principale 17 approche l’aimant permanent, situé dans l’extrémité proximale 21D du doigt 21, de l’interrupteur 19C, causant dès lors sa fermeture. La platine auxiliaire 19 comprend, en outre, une unité électronique 19D et un circuit électrique 19E, le circuit électrique 19E étant apte à transmettre un signal du coulissement de chaque doigt 21 à l’unité électronique 19D. Cette unité 19D va reconnaître l’origine du signal, donc l’interrupteur 19C concerné, et transmettre l’information correspondante à l’unité de contrôle du bras robotisé (visible à la figure 1). Avantageusement, le dispositif de préhension 9 peut comprendre une membrane 23, préférentiellement réalisée dans un matériau polymère, et formant une structure souple ou rigide. Cette membrane 23 permet de protéger un espace 25, compris entre les platines (17, 19), de l’environnement. Ainsi, le circuit électrique19E, situé sur la platine auxiliaire 19, est protégé, en évitant par exemple l’introduction de poussières dans l’espace 25. L’invention se rapporte également à un procédé de préhension d’un objet au moyen d’un dispositif de préhension selon l’invention. Ce procédé est décrit en relation aux figures 1 à 5 précédemment décrites. Le procédé comprend les étapes suivantes. (a) Approche du dispositif de préhension 9 vers l’objet 1, et contact avec l’objet 1. Plus particulièrement, mise en contact de l’un des doigt 21 avec l’objet 1. Le doigt 21 correspondant coulisse dans l’orifice 17C correspondant de la platine principale 17, rapprochant l’extrémité proximale 21D, comprenant l’aimant permanent, de l’interrupteur à lame souple 19C situé dans la branche 19A de la platine auxiliaire 19 correspondante. La fermeture de cet interrupteur 19C entraîne l’envoi d’un premier signal à l’unité électronique 19D, qui le transmet à l’unité de contrôle 7 du bras robotisé 3, afin de ralentir la vitesse de déplacement du bras 3. (b) Orientation de la ventouse 11 suivant l’objet 1. Un signal renseignant sur le coulissement de chacun des doigts 21 est transmis à l’unité de contrôle 7 du bras robotisé 3 par l’unité électronique 19D. L’arrivée de l’ensemble des signaux va conduire à l’arrêt du bras robotisé 3, la ventouse 11 étant alors dans la position adéquate pour pouvoir soulever l’objet 1. (c) Application d’un vide entre la ventouse 11 et l’objet 1 en vue de la préhension dudit objet 1, et rigidification de l’organe de liaison articulé 15. L’étape (c) est exécutée uniquement lorsqu’un signal de coulissement de l’ensemble des doigts 21 est reçu. Un troisième signal est alors envoyé à la pompe 5A depuis l’unité électronique 19D, afin de mettre en dépression la ventouse 11 et de rigidifier l’organe de liaison 15 en aspirant l’air de l’enceinte déformable 15B. (d) L’objet 1 est soulevé et déplacé dans sa position finale. La ventouse 11 libère alors l’objet 1 grâce à l’injection d’air de la pompe 5A. Les doigts 21 peuvent reprendre leurs positions initiales grâce aux ressorts 21C et permettent l’ouverture du circuit électrique 19E. Le préhenseur 9 peut alors reprendre sa position initiale. Dispositif de préhension (9) d’objet (1), comprenant : - une ventouse (11) avec un support rigide (13) et une lèvre souple (11A) délimitant une face de contact (11B) avec l’objet (1), et - un organe de liaison articulé (15) fixé au support rigide (13), caractérisé en ce que le dispositif (9) comprend, en outre : - une platine (17) fixée au support rigide (13) et s’étendant parallèlement à la face de contact (11B), au-delà de la lèvre souple (11A) ; - au moins un doigt (21) supporté par la platine (17) et s’étendant vers l’avant jusqu’à un plan passant par la lèvre souple (11A), apte à contacter l’objet (1) et orienter la ventouse (11). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’au moins un doigt (21) comprend au moins trois doigts (21) répartis autour de la ventouse (11). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’au moins un doigt (21) forme un palpeur de contact avec l’objet (1). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’au moins un doigt (21) comprend une extrémité distale coulissante (21A), le dispositif (9) comprenant, en outre, des moyens de détection de coulissement de ladite extrémité distale (21A). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de détection de coulissement comprennent au moins un capteur de détection (19C) de coulissement d’une extrémité proximale (21D) de l’au moins un doigt (21). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon la revendication 5, caractérisé en ce que la platine (17) supportant l’au moins un doigt (21) est une platine principale (17) ; le dispositif (9) comprenant, en outre, une platine auxiliaire (19) s’étendant le long d’une face de la platine principale (17) opposée à la ventouse (11), l’au moins un capteur (19C) étant disposé sur la platine auxiliaire (19). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon l’une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l’au moins un capteur (19C) est un interrupteur à lames souples (19C), l’extrémité proximale (21D) de l’au moins un doigt (21) comprenant un aimant permanent apte à fermer l’interrupteur à lames souples (19C). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le dispositif (9) comprend une unité électronique (19D) apte à détecter le coulissement de chacun de l’au moins un doigt (21) et à transmettre un signal de détection de coulissement de chaque doigt (21). Dispositif de préhension (9) d’objet (1), selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’organe de liaison articulé (15) est apte à prendre un état où la liaison est souple et un état où la liaison est rigide. Procédé de préhension d’un objet (1) au moyen d’un dispositif de préhension (9) comprenant une ventouse (11) avec un support rigide (13) et une lèvre souple (11A) délimitant une face de contact (11B) avec l’objet (1), et un organe de liaison articulé (15) fixé à une extrémité (15D) au support rigide (13) et à une autre extrémité (15C) à un bras robotisé (3), comprenant les étapes suivantes : (a) approche du dispositif de préhension (9) vers l’objet (1) et contact avec l’objet (1) ; (b) orientation de la ventouse (11) suivant l’objet (1) ; (c) application d’un vide entre la ventouse (11) et l’objet (1) en vue de la préhension dudit objet (1) et rigidification de l’organe de liaison articulé (15) ; caractérisé en ce que le dispositif de préhension (9) est selon la revendication 9, à l’étape (b) un signal renseignant sur le coulissement de chacun de l’au moins un doigt (21) est transmis à une unité de contrôle (7) du bras robotisé (3), et l’étape (c) est exécutée uniquement lorsqu’un signal de coulissement de chacun de l’au moins un doigt (21) est reçu.