Brevet FR3135007A1 — publié le 20231103

L’invention concerne un dispositif de maintien d’un quartier de bois destiné à être scié comprenant un châssis et des moyens de fixation du châssis (2) à un robot (11). Selon l’invention, le dispositif comprend également des organes de préhension du quartier de bois (3) montés sur le châssis (2). L’invention concerne également un robot comprenant un tel dispositif de maintien. Figure pour l’abrégé : Fig.2 Dispositif de maintien d’un quartier de bois La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs de maintien d’un quartier de bois, notamment destiné à être scié. L’invention concerne également un robot comprenant un tel dispositif. Dans le domaine ci-dessus, il est connu de scier des quartiers de bois en les amenant manuellement vers une lame de scie ou scie à ruban. Plus particulièrement dans le domaine de la merranderie, différentes formes et longueurs de quartier de bois sont notamment utilisées pour fabriquer des merrains. Le merrain c’est-à-dire des lattes rectangulaires issues du fendage du bois est la matière première principale du tonnelier. Le sciage doit respecter le sens naturel de la fibre de bois, l’épaisseur du merrain étant déterminé par son utilisation finale. Les fibres de bois sont sensiblement dans la longueur du bois mais présentent une courbure, c’est pourquoi il est très difficile de mettre en place des étapes de fabrication automatisées. Traditionnellement, le quartier de bois est maintenu par un opérateur et amené le long d’une lame de scie. Le quartier de bois est ensuite poussé à la main sur la lame de scie de manière à suivre la trajectoire des fibres de bois. Cette opération est répétée pour scier chaque latte du quartier de bois. Ces méthodes engendrent de nombreux accidents de travail liés à la répétabilité du geste par l’opérateur et au danger de la proximité du ruban ou de la lame de scie lors du sciage des quartiers de bois. Les risques sont ainsi nombreux, à savoir des troubles musculosquelettiques, des coupures partielles ou profondes voire des amputations. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de production de merrain sûr. Ainsi l’invention concerne un dispositif de maintien d’un quartier de bois destiné à être scié comprenant un châssis, des moyens de fixation du châssis à un robot, des organes de préhension du quartier de bois montés sur le châssis, et des moyens de commande des organes de préhension. Le dispositif de maintien selon l’invention est ainsi destiné à être monté sur un robot qui commandera au moins la mise en mouvement du dispositif vers notamment une lame de scie. Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le robot commande également les organes de préhension du dispositif. Selon une caractéristique de l’invention, les organes de préhension comprennent deux pinces et des moyens d’ajustement des pinces selon une direction X sensiblement parallèle à la direction longitudinale du quartier de bois. La mise en œuvre de pince permet la préhension du quartier de bois, chaque pince venant en prise avec les extrémité du quartier de bois. Le quartier de bois est ainsi maintenu en compression selon la direction X entre les deux pinces. Selon une autre caractéristique de l’invention, les pinces comprennent un système de sécurité du maintien du quartier de bois. Afin de sécuriser le maintien du quartier de bois, un système extérieur peut être prévu. Selon une forme de réalisation de l‘invention, le système de sécurité comprend des pointes fixées sur chacune des interfaces des pinces. La mise en œuvre de pointes aptes à pénétrer le bois permet de sécuriser le maintien du quartier. Selon une caractéristique de l’invention, chaque pince est montée sur un chariot en translation sur un rail selon la direction X. Les chariots translatent ainsi selon une direction sensiblement parallèle au quartier de bois et permettent d’ajuster la distance entre les pinces pour se conformer à la longueur du quartier de bois. Selon une autre caractéristique de l’invention les moyens d’ajustement des pinces sont synchronisés. Ainsi, il suffit de placer le dispositif face au quartier de bois et les deux pinces vont bouger en même temps afin de maintenir le quartier de bois dans une position centrale du dispositif. Selon une forme de réalisation de l’invention, les moyens d’ajustement synchronisés comprennent pour chaque chariot un écrou en mouvement autour d’une vis, les deux vis ayant un pas de vis opposé l’une à l’autre et reliée entre elles à une pièce centrale comprenant un moyeu d’adaptation et d’accouplement. La mise en œuvre de deux systèmes en miroir écrou et vis permet d’obtenir simplement un serrage synchronisé des pinces. Selon une forme de réalisation de l’invention, les organes de préhension sont activés par un moteur. La motorisation des organes de préhension permet notamment de faciliter la manutention du dispositif. Selon une caractéristique de l’invention, le moteur est situé à proximité d’un chariot et entraîne le mouvement dudit chariot au moyen d’une courroie ou d’une chaîne d’entraînement. Selon une forme de réalisation de l’invention, le dispositif comprend en outre un système de mesure du quartier à maintenir. Ainsi, les moyens d’ajustement des organes de préhension peuvent être commandé et automatisé en fonction des données relevées par le capteur de mesure. Les organes de préhension seront parfaitement ajustés à la longueur du quartier de bois. Selon une caractéristique de l’invention, le système de mesure comprend un capteur de mesure comprenant un codeur situé dans le moteur. La mise en œuvre d’un capteur de mesure comprenant un codeur situé dans le moteur permet de réduire l’encombrement du système de mesure du quartier de bois. Selon une forme de réalisation de l’invention, le dispositif comprend en outre un capteur de pression situé dans une pince apte à déterminer la pression exercée par ladite pince sur le quartier de bois. La mise en œuvre du capteur de pression permet d’ajuster parfaitement la pression nécessaire au maintien du quartier de bois. L’invention concerne également un robot comprenant une interface compatible avec un dispositif de maintien selon l’invention. Le dispositif de maintien peut en effet être un outil d’un bras robotique mais il peut également faire partie d’un robot dédié au maintien d’un quartier de bois. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où : est une vue en perspective d’un exemple d’un dispositif selon l’invention, est une vue en perspective du dispositif de la monté sur un bras robotique et maintenant un quartier de bois, est une vue à plat du dispositif de la , est une vue en coupe selon BB’ du dispositif de la , est une vue en coupe selon AA’ d’un détail du dispositif de la , et est une vue en coupe selon AA’ d’un autre détail du dispositif de la . Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références. L’invention vise à faciliter et à sécuriser le maintien d’un quartier de bois destiné à être scié. A ces fins, un dispositif selon l’invention tel qu’illustré à la et désigné dans son ensemble par la référence 1 comprend un châssis 2 de forme sensiblement parallélépipédique allongée dont les dimensions sont supérieures à celles d’un quartier de bois 3 destiné à être scié. De tels quartiers de bois 3 compatibles avec l’invention peuvent comprendre une longueur d’environ 2m. Selon une forme de réalisation de l’invention, les dimensions du châssis sont plus grandes de manière à être compatible avec des quartiers de bois 3 de plus grande dimension. Le châssis 2 est fabriqué avec des matériaux pouvant résister à des efforts importants. Par exemple, le châssis comprend un alliage d’acier ou encore un mélange de matériaux composites. L’invention vise à maintenir un quartier de bois 3 issu d’un arbre afin de le scier, le quartier de bois a donc une forme sensiblement longitudinale et peut également présenter une forme courbée. Le quartier de bois est découpé à chaque extrémité de manière à obtenir deux surfaces, chacune des surface étant au moins en partie sensiblement perpendiculaire à la direction principale longitudinale X du quartier de bois 3. Pour maintenir le quartier de bois 3, le dispositif 1 comprend des organes de préhension du quartier de bois 3. Selon une forme de réalisation de l’invention notamment visible à la , ces organes de préhension comprennent deux pinces 4a,4b opposées destinées à être positionnées à chaque extrémité du quartier de bois 3. Les organes de préhension comprennent également des moyens d’ajustement de ces pinces 4a,4b afin de régler les pinces 4a,4b en fonction de la longueur du quartier de bois 3 et de maintenir en compression le quartier de bois 3 entre les pinces 4a,4b. Pour cela, les pinces 4a,4b viennent en prise avec au moins une partie des surfaces d’extrémité du quartier de bois 3. Ainsi la partie à scier, représentée schématiquement par la ligne Lf sur la , n’est pas en prise avec les pinces 4a,4b et est donc libre pour être sciée. Afin de faciliter le maintien du quartier de bois 3, chaque pince 4a,4b comprend en outre une interface 6 dédiée sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du dispositif 1 qui correspond sensiblement à la direction principale longitudinale X du quartier bois 3. Selon la forme de réalisation illustrée, les pinces 4a,4b comprennent un système de sécurité du maintien du quartier de bois 3. Ainsi, chaque interface 6 a la forme sensiblement d’un disque et comprend des pointes 7 présentant une forme conique et sont aptes à pénétrer dans une surface coupée du quartier de bois 3. Cette forme de réalisation est optionnelle et n’est pas limitative pour l’invention. De plus d’autres systèmes de maintien du quartier de bois peuvent être mis en œuvre. Par exemple, un étau peut venir en prise avec au moins une des extrémité du quartier de bois 3. Les moyens d’ajustement des pinces 4a,4b permettent à au moins une pince 4a,4b de translater selon la direction X et ainsi de pouvoir être ajustée selon la longueur du quartier de bois 3. Pour ce faire, chaque pince 4a,4b est montée respectivement sur un chariot 8a,8b qui translate selon la direction X le long d’un rail 9a,9b. Les moyens d’ajustement des pinces permettent ainsi aux pinces 4a,4b de translater et de maintenir en pression le quartier de bois 3 entre les pinces 4a,4b. Selon une variante de réalisation de l’invention, les interfaces 6 de chaque pince 4a,4b sont orientables de manière à être placées parallèlement à la surface de coupe du quartier de bois 3. Le dispositif 1 selon l’invention comprend également une interface de liaison 10 destinée à relier le châssis 2 du dispositif 1 à un robot 11 tel que le montre la . Un robot ou bras robotique au sens de l’invention désigne un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) conçu pour accomplir automatiquement des tâches imitant ou reproduisant, dans un domaine précis, des actions humaines. Selon une forme de réalisation préférée, le robot 11 comprend également des moyens de commande des organes de préhension du quartier de bois 3. Ainsi, le robot 11 a, d’une part, la fonction de mettre en mouvement le dispositif 1, et notamment vers une lame de scie ou scie à ruban, mais d’autre part, le robot 11 peut également commander les organes de préhension du dispositif 1. Selon d’autres formes de réalisation non représentées, les moyens de commande des organes de préhension peuvent être manuels ou directement intégrés sur le dispositif 1. Avantageusement, l’interface de liaison 10 entre le robot 11 et le dispositif 1 comprend des ouvertures pour faciliter le passage des connectiques de commande et du circuit électrique (non représentés). Le robot 11 peut ainsi commander le dispositif 1 et ses composants et notamment les organes de préhension du dispositif 1. Selon la forme de réalisation illustrée, le robot 11 comprend des moyens de commande aptes à agir sur les pinces 4a,4b. Le robot 11 commande ainsi l’ajustement des pince 4a,4b à la longueur du quartier de bois 3. Le robot 11 permet également de placer le dispositif 1 face au quartier de bois 3. Selon une autre forme de réalisation, le robot 11 peut également agir sur l’inclinaison des interfaces 6 des pinces 4a,4b. Ainsi, le robot 11 peut être programmé de manière à commander le dispositif 1 selon les besoins industriels. Selon la forme de réalisation illustrée notamment aux figures 1 et suivantes, les moyens d’ajustement des pinces 4a,4b comprennent un système synchronisé, c’est-à-dire que chaque pince 4a,4b est montée respectivement sur un chariot 8a,8b qui translate selon la direction X définie précédemment le long d’un rail 9a,9b et chaque chariot 8a,8b se rapproche du centre en même temps. D’autres système d’ajustement des pinces 4a,4b sont compatibles avec l’invention. Ainsi une première pince 4a peut être fixe et la deuxième pince 4b peut être positionnée en fonction de la longueur du quartier de bois 3. La illustre l’exemple du dispositif 1 vu de haut et présente deux coupes AA’ et BB’. La coupe AA’ est faite au niveau des pinces 4a,4b et la coupe BB’ est au niveau des chariots 8a,8b. Visible à la , chacun des chariots 8a,8b comprend un écrou 15a,15b disposé sur une vis 16a,16b en rotation autour d’un axe sensiblement parallèle à la direction X. Les deux vis 16a,16b comprennent un pas de vis opposé. Par exemple, la vis 16a comprend un pas de vis à droite et la vis 16b comprend un pas de vis à gauche. Les deux vis 16a,16b se rejoignent au niveau d’une pièce centrale 17 comprenant un moyeu d’adaptation et d’accouplement. Les vis 16a,16b sont chacune protégées par une protection retractable 20 semblable à un soufflet destiné à protéger le système synchronisé des chariots 8a,8b. Ainsi lorsqu’un des chariots 8b est mis en mouvement le long du rail 9b, la vis 16b en rotation fait translater l’écrou 15b correspondant selon la direction X et un sens donné et la pièce centrale 17 transmet cette rotation à la vis 16a opposée, l’écrou 15a opposé est ainsi mis en mouvement et entraine le mouvement synchronisé du chariot 8a opposé selon la même direction X et un sens opposé au premier. Selon la forme de réalisation illustrée, les moyens d’ajustement des pinces 4a,4b sont activés au moyen d’un moteur M disposé près de la deuxième pince 4b. D’autres architectures sont bien entendu possibles. Le moteur M actionne le déplacement du deuxième chariot 8b en agissant sur une courroie d’entraînement 22 qui met en mouvement de rotation la vis 16b qui elle-même entraîne la translation de l’écrou 15b fixé audit chariot 8b et le système d’écrous 15a,15b et vis 16a,16b décrit précédemment permet le mouvement en miroir de l’autre chariot 8a. Ainsi les deux pinces 4a,4b se rapprochent du centre en même temps. Selon une forme de réalisation notamment illustrée à la , une des pinces 8b comprend un capteur de pression 25 permettant de récolter l’information selon laquelle le quartier de bois est parfaitement maintenu entre les pinces. Cette information peut être transmis au système de commande qui bloquera alors le moteur agissant sur les moyens d’ajustement des pinces. Selon une forme de réalisation de l’invention, le dispositif 1 comprend en outre un système de mesure du quartier de bois 3. Ce système peut par exemple comprendre un capteur de mesure ou encore une caméra (non représentée) permettant de récolter l’information des dimensions du quartier de bois 3 et notamment sa longueur L et transmettre l’information au système de commande qui peut alors agir sur les moyens d’ajustement des pinces 4a,4b afin de les écarter dans un premier temps d’une distance supérieure à celle du quartier de bois 3 et ensuite d’arrêter l’ajustement lorsque le quartier de bois 3 est en prise entre les deux pinces 4a,4b. Selon une autre forme de réalisation non représentée, le capteur de mesure comprend un codeur compris dans le moteur M. Dans le cadre de l’invention, le codeur peut être incrémental et agir comme un détecteur de position. Un codeur absolu pouvant récolter plus de données est également compatible avec l’invention. Pour faciliter le maintien en pression du quartier de bois 3, une des pinces 4a comprend un rappel élastique, par exemple un ressort 26 interne visible à la . Ce ressort 26 permet de mettre le dispositif 1 en position fermée, c’est-à-dire avec les pinces 4a,4b maintenant un quartier de bois 3, tout en gardant une certaine liberté, celle du ressort 26, pour notamment ne pas abîmer le quartier de bois 3. Pour scier un quartier de bois à l’aide d’un robot 11 comprenant le dispositif 1 selon l’invention, le robot 11 se place en vis-à-vis du quartier de bois 3 dont les extrémités sensiblement plates et perpendiculaires à la direction X principale longitudinale du quartier 3 sont libres. Par exemple, le quartier de bois 3 est posé sur une table de manutention en position horizontal par rapport au sol. Selon d’autres formes de réalisation le quartier de bois n’est pas en position horizontale par rapport au sol, le quartier de bois 3 peut être présenté en position incliné ou encore vertical. Le dispositif 1 est d’abord placé en position ouverte, c’est-à-dire que les moyens de préhension sont ouverts. Et, selon l’exemple illustré, cela signifie que les pinces 4a,4b sont écartées d’une distance supérieure à la longueur du quartier de bois 3. Selon une forme de réalisation de l’invention, un capteur de mesure détermine la longueur L du quartier de bois 3 et le système de commande récupère cette information afin, d’une part, d’ouvrir les moyens de préhension avec une longueur d’ouverture Lo supérieure à cette valeur L, et d’autre part, dans une étape suivante, de fermer les moyens de préhension avec une longueur de fermeture Lf sensiblement inférieure à la valeur L. Selon la forme de réalisation du dispositif 1, les interfaces 6 des pinces 4a,4b sont ensuite orientées ou directement disposés parallèlement aux surfaces coupées d’extrémité du quartier de bois 3. Au moins une pince 4a est ensuite actionnée de manière à translater selon la direction X de manière à ce que le quartier de bois 3 se retrouve au moins en partie comprimé entre les deux pinces 4a,4b en laissant libre la partie à scier. Selon la forme de réalisation illustrée, les deux pinces 4a,4b sont rapprochées de manière synchrone des deux surfaces coupées d’extrémité du quartier de bois 3. Le robot 11 amène ensuite le dispositif 1 maintenant le quartier de bois 3 vers une lame de scie ou scie à ruban (non représentée) afin de scier le quartier de bois 3 selon une ligne prédéfinie Lp suivant la direction naturelle des fibres de bois. Le robot 11 met en mouvement le dispositif 1 sur la lame ou ruban de scie le long de cette ligne prédéfinie Lp. Le robot 11 commande ainsi le mouvement du dispositif 1. Des programmes intelligents peuvent être mis en œuvre afin d’avoir un suivi parfait des lignes longitudinales sensiblement courbées du quartier de bois 3. Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées. Dispositif de maintien (1) d’un quartier de bois (3) destiné à être scié comprenant un châssis (2) et des moyens de fixation du châssis (2) à un robot (11), caractérisé en ce qu’il comprend également des organes de préhension du quartier de bois (3) montés sur le châssis (2) et des moyens de commande des organes de préhension. Dispositif de maintien (1) selon la revendication précédente dans lequel les organes de préhension comprennent deux pinces (4a,4b) et des moyens d’ajustement des pinces (4a,4b) selon une direction X sensiblement parallèle à la direction longitudinale du quartier de bois (3). Dispositif de maintien (1) selon la revendication précédente dans lequel les pinces (4a,4b) comprennent un système de sécurité du maintien du quartier de bois (3). Dispositif de maintien (1) selon la revendication précédente dans lequel le système de sécurité comprend des pointes (7) fixées sur chacune des interfaces (6) des pinces (4a,4b). Dispositif de maintien (1) selon l’une des revendications 2 à 4 dans lequel chaque pince (4a,4b) est montée respectivement sur un chariot (8a,8b) en translation sur un rail (9a,9b) selon la direction X. Dispositif de maintien (1) selon la revendication précédente dans lequel les moyens d’ajustement des pinces (4a,4b) sont synchronisés. Dispositif de maintien (1) selon la revendication précédente dans lequel les moyens d’ajustement synchronisés comprennent pour chaque chariot (8a,8b) un écrou (15a,15b) en mouvement autour d’une vis (16a,16b), les deux vis (16a,16b) ayant un pas de vis opposé l’une à l’autre et reliée entre elles à une pièce centrale (17) comprenant un moyeu d’adaptation et d’accouplement. Dispositif de maintien (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les organes de préhension sont activés par un moteur (M). Dispositif de maintien (1) selon les revendications 7 et 8 dans lequel le moteur (M) est situé à proximité d’un chariot (8b) et entraîne le mouvement dudit chariot au moyen d’une courroie ou d’une chaîne d’entraînement (22). Dispositif de maintien (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un système de mesure du quartier à maintenir. Dispositif de maintien (1) selon l’une des revendications 8 à 10 dans lequel le système de mesure comprend un capteur de mesure comprenant un codeur situé dans le moteur (M). Dispositif de maintien (1) selon l’une des revendications 2 à 11 comprenant en outre un capteur de pression (25) situé dans une pince (4a,4b) apte à déterminer la pression exercée par ladite pince sur le quartier de bois (3). Robot (11) comprenant une interface compatible avec un dispositif de maintien (1) selon l’une des revendications précédentes.