FR 2537953 A1 19840622 FR 8221280 A 19821215 DISPOSITIF DE DISTRIBUTION DE PIECES MECANIQUES PAR GRAVITE EQUIPE D'UN SYSTEME MOBILE DE PREHENSION PROFILE EN DEVETISSEUR DESCRIPTION La présente invention concerne un système autonome de distribution automatique par gravité de pièces mécaniques une par une, à partir de pièces stockées en vrao dans un réservoir, (ces pièces s'inscrivent ou non dans un cylindre de révolution), et plus partioulièrement son système de préhension ammelé "coutoau préhenseur", pentu, à double lèvre, égales ou inégales, couteau préhenseur dont la géométrie, outre le fait qu'elle soit toujours ad@ptée au profil des pièces à distribuer, possède un système appelé "dévêtisseur", qui assure à la einématique du "coutoau préhenaeur" ses qualités fonetionnellee permahentes de distribution. Cette distribution par gravité sans vibration est insensible aux problèmea de variation de charge des systèmes conventionnels par vibration ; de ce fait, elle a un seuil de nuisance sonore extrèmement bas, et élimine considérablement le marquage des pièces entre elles dans la trémie in@rte de stockage. Elle est constituée d'un parallélèpipède métallique ou non, (fig. 1), et des sous-ensembles suivants : A - un réceptacle des pièces à distribuer, appelé trémie de stockage (fig. 1 repère 2 et 3). Cette trémie de stockage peut avoir une géométrie variable en fonction de la position du "couteau préhenseur" (fig. 1 repère 4). B - positionné sur un axe vertisal (fig. 1 repère Y), central à la trémie, ou sur un axe toujours vortical, mais latéral (fig. 1 repère Y), le "couteau préhenseur" (fig. 1 repère 4) mobile sur set axe vertical. Ce "couteau préhenseur" muni de son dévêtisseur (fig. 2 repère C.2), a la forme générale d'un trapèze rectangle (fig. 2 ropère C.1). C - une rampe de distribution (fig. 2 repère RD) extérieure au système, et ayant la même pente que le couteau préhenseur, accro chée sur la face extérieure du parallélèpipède, et positionnée sur le même axe pentu que le couteau préhenseur (fig. 2 repère X), lorsqu'il est positionné à son point mort haut, appélé "point de travail" par opposition à sa position point aort bas, appelée "point de repos". D - les éléments moteur, de contrôle et d'automatiome du système. E - les différents ruscordements des sources d'énergie, qui se situent sur une des faces du parallélèpipède, ainsi que les organes manuels de commande. L'énergie motrice de contrôle et des automstismes peut être l'une quelconque des souress d'énergie existantes, 6lectrique, hydraulique, pneumatique, ou obtenue par la combinaison de deux ou plusieurs d'entre elles. A - LA TREMIS (fig. 3) : Elle est essentiellement un élém@nt de stockage. De sa oapacité dépend l'autonomie du systàme. Géométrie : elle se compose de deux volumes. - partie supérieure : un parallélèpipède (fig. 3 repère 1). - partie infèrieure : un volume se rapprochant de @elui d'une pyramide tronquée (fig. 3 repère 2) (figure d'un couteau préhonseur central), ou d'une demi-pyramide tronquée (figure d'un souteau préhenseur latéral) (fig. 3 repère 3). Cette trémie est traversée sur son axe Y par le couteau préhenseur mobile. Les angles d'in@limaison des fonds latéraux de la pyramide tron- quée de la trémie, doivont respecter le même degré angulaire que le couteau préhenseur, c'est à dire que, aux ares h horisontal et : X axe du couteau préhenseur X' point travail du couteau préhenseur (position haute) X'' axe matérialisant le fond de la trémie pyramidale X''' point repes du coutoau préhemseur (position basse) correspond un angle identique ss , compris entre 19 et 26 . A noter : les axes X'' et X''' sont décalés de 1 à 3 em maximam pour permettre une préhemeion optimum des pièces en fond de trémie. A l'axe Z par rapport à l'axe h'horisontal correspond um angle &alpha; compris entre 20 et 30 . B - LE COUTENU PREHE@NSEUR ET SON@DEVETISSEUR (fig. 4) : Au profil de trapèse rectangle, c'est l'organe moteur du système. Il est généralement constitué d'une lame d'sc@er (on autre. matériau) préssatant deux "lèvres" égales ou inégales (fig. 4 repère 1), dans sa partie supérieure, qui préhondent les pièses inertes stockées dans la trémie, lorsqu'il en traverse le velume (axe Y). Les "lèvres" ont la particularité de présenter un profil mécaniquement adapté aus géométries des pièces à véhiculer. Ces "lèvres" remplissent aussi la fomotion de rampe de guidage des pièces préhendées, ces dernières glissant par gravité sur leur pente. Le couteau est supporté par un porte-couteau (fig. 4.repère 3). De galets (fig. 4 repère a), on acier ou autre matériau, prennent appui sur 2 rails de guidage (fig. 4 repère 4) rainurés, qui procurent à l'ensemble mobile une rigidité mécanique indéréglable. Le passage des pièces de la partie interne de la trémie de distribution (lèvres du couteau préhenseur), à la partie externe (la rampe de guidage), s'effectue par le dégagement (fig.5 rep.. oD) pratiqué sur la face avant -au point travail- de la trémie. LE DEVETISSEUR : il peut être, ou ne pae être une pièce rapportée eur le couteau préhenseur (fig. 4 repère 5 et figure 5 b). Il est de forme concave. Son rayon r aura généralement pour valeur L x 0,20 (L étant l'hypothénuse du triangle rectangle définissant la géométrie du couteau). Le dévêtisseur est muni d'un éjecteur (fig. 5 bv) ; lequel est en position sur un axe (Vo) durant toute la course haute du couteau préhenseur, c'est à dire de l'axe X''' -point repos-, à l'approche de la position X' -point travail-. En effet, 20 à 30mm avant le point travail, un ergot fixe (fig. 5b rep. E), fixé sur la tOle avant de la partie interne de la trémie de dietribation (fig. 5 b rep. T), pénètre dans l'orifice (O) du dévêtisseur, et vient actionner la tringlerie (fig. 5 b rep. TR), l'éjecteur (V) prend position sur l'axe (V1) figure 5 b, parallèle à l'axe X. Ce volet éjecteur (fig. 5 bv ) permet de dégager les pièces venues éventuellement s'immobiliser au point bas de la partie concave du dévêtisseur, et ainsi de faciliter le passage des pièces préhendées eutre les lèvres du couteau préhenseur par le couloir P. Un "auvent" (fig. 5 b Av ), rapporté sur la tôlerie avant (T) de la trémie de distribution, permet le guidage des piè ces et facilite le passage do ces dernières, des lèvres du couteau préhenseur sur les lèvres de la rampe de guidage extérieure (axe X') par l'orifice de distribution (OD) pratiqué sur la tôlerie de la trémie de distribution. C - LA RAMPE DE DISTRIBUTION (fig. 5 b rep. RD) Aux lèvres profiléss sommairement, elle a un degré angulaire identique à celui du couteau préhenseur, et est touj@urs positionnée sur l'axe X' -point travail-. Son rôle : récupérer les pièces préhendées par le couteau préhenseur, et les guider vers leurs point d'utilisation. Eile est généralement munie d'un point de déteotion (fig. 2 rep. PTD) nécessaire au cycle d'automatisme. D - ELEMENTS DE CONTROLE ET D'AUTOMATISME C'est un ensemble de composants, soit électrique électro-pneumatique pneumatique hydraulique hydor-pneumatique qui constitue le servomoteur du systàme, et qui s'inscrit d@ns le volume creux inférieur du parallélèpipède composant la structure du système décrit.L'élément moteur permettant au couteau préhenseur è double lèvre d'effectuer un mouvement vertical de bas en haut, et, inversement, est calculé en fonction de la charge maximum supportée dans la trémie de stockage, et est multiplé par un coefficient de sécurité compris entre 1,8 et 2,2. Cet élément moteur peut se eituer dans la géométrie interne de la trémie, ou être disposé à l'extérieur de la dite trémie. Ces difinitions sont valables pour les deux types de trémie définis, c'est à dire soit avec un couteau préhenseur central, soit avec un couteau préhenseur latéral. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à réaliser la distribution de pièces mécaniques unitaires, en fonction continue et automatique, pour des opérations telles que vissage assemblage rivetage (liste non exhaustive) La distribution de pièces méoaniques est traditionnellement obtenue, dans la plupart des systèmes - par la mise en vibration de la masse des pièces 8 distri- buer. Ces pièces sont stockées en vrac dans un volume creux ; une rampe hélicoïdale,soumise à la mème fréquence de vibrations, permet la progression des pièces et leur distribution unitaire. - soit par un système hybride rassemblant les caractéristiques physiques de la gravité et du phénomène de vibrations. Ces systèmes par vibration ont trois inconvénients technologiques majeurs - le niveau sonore t très élevé 3 Les aystàmes classiques de distribution doivent généralement être isolés phoniquement. - l'usure s le marquage des pièces en vrac dans le volume de stockage soumis aux vibrations néanmoins nécessaires au bon fonc- tiounement du système d'amenage des pièses, détériore rapidement les états de surface, traitement, etc... - les effets de la variation de charge du volume de stockage : ils influent sur le système de vibration, et perturbent l'amenage des pièces. Il est en effet évident que les fréquences de vibration sont différentes lorsqu'on considère un volume de stockage vide, et ce même volume en charge, c'est à dire rempli de pièces à distribuer. En outre, ces systèmes nécessitent des mises au point fréquentes, et ont des coûts de réalisation relativement élevés. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ses inconvénients : en effet, le système, basd ecsentiellement sur les principes : - de préhension par "pêchage" à travers un vrao - et de gravité@ n'est soumis à aucun@ vibration, et de ce fait, les pièces ranipu lé@s subissent un minimum de brassage, de marquage, d'usure, et leur présentation et aspect extérieure ne s'en trouvent pas altérés. L'absenco de vibrations du système en fait un produit au niveau sonore extrèmemont bas, qui ne nécessite ancuu complément d'isolation phonique. En outre, le système est totalement indifférent aux problèmes des vardations de charge du volume de stockage. Dans un aystème traditionnel de distribution par vibraitions. le débit des pièces distribuées engendre une variation constavate de leur masse, et la fréquence de vibration est une variable qui doit on permanence être corrigée. Le phénomème n'est pas ressenti dans le système objet du brevet. Il s'ensuit don@ un fonctionnement linéaire aux caractéristiques c@nstantes. A titre d'exemple non limitatif, nous allons décrire succintement les différentes phases d'éxécution et la procédure de réalisation des prototyp@s rêalisés suivant l'invention : LES MATERIAUX : 1 - les constituante mécaniques : @e choix des matériaux pour la réalisation de l'invention est primordial. En effet, compte tenu des masses à manipaler (masse des pièces stockées), et de la dynamique de l'organe de préhension, il importe d'avoir recoure à des matériaux de résistance mécanique stable et durable, avec. dons, de falbles coefficients de transformation, (nécessité de traitement thermique. 2 - les différents éléments mécaniques constituant le système : a) le corpe constitué (1) de tôles mécaniques assemblées entre elles par vissage et piontage ; il est l'arma ture supportant : - l'élément mobile constituant le couteau préhenseur. - l'automatisme, généralement logé dans sa partie infé rieure. - l'élément moteur génératour de la cinématique du couteau préhenseur, intérieur ou extérieur au sys tème. b) la trémie (2) également mésanique, ses flanes pentus permettent de positionner en permanonce sa charge, par gravité, en son point le plus bas. Elle peut né anmoins être constituée avec d'autres matériaux, par exemple, des plastiques, l'assemblage est réalisé par vissage, soudure, et pioutage, ou bien avoir su bi un revêtement complémentaire par projection. c) le couteau, ses particulatités, son profil : en a cier à grande teneur en carbone, il est usiné et su bit plusiours traitemente thermiques de stabilisation, ce qui augmente sa longévité. Des galete mécaniques, solidaires de l'ensemble couteau préhenseur et por te-couteau, se déplacent sur deux rails de guidage profilés en U, et maintiennent une haute qualité fonctionnelle du mouvement. Le couteau est toujours spécifiquement adapté aux pièces à distribuer. Il est généralement muni sur sa pertie la plus basse d'un dévêtisseur, rapporté ou non, lui aussi réalisé dans les mêmes qualités d'a cier que décrit précodemment. d) le couvercle : la partie haute de la trémie, ouver ture de remplissage des pièces en vrac, est généra lement obturée par un couvercle muni d'un contact de sécurité immobilisant le couteau préhenseur, en cas d'ouverture intempestive, sur son axe bas X''' en posi tion repos. Ce couvercle est le plus eouvent réalisé en matière synthétique (résine acétale ou autre com posant. Bien que le niveau sonore de l'ensemble soit très bas il est possible, pour le réduire encore, d'utiliser des matériaux possédant un fort coefficient d'isolation phonique pour la réalisation du couvercle. Le dispositif dessiné en coupe sur la planche 1/5 représente le principe de fonctionnement du système selon l'inven- tion. Un parallélépipède (t) on acier (ou autre matériau ayant des résistances mécaniques comparables), constitue et rigidifie le volume du système de distribution. Une trémie (2), délimitée par 4 faces latérales profilées est le réceptacle du "vrac" de pièces à distribuer. Un couteau (4) (central ou latéral), positionné sur un axe Y, constitue l'organe de préhension, et est appelé "couteau préhenseur". Il est solidaire mé@smiquement d'un organe moteur l'ani niant d'un mouvement vertical alternatif. Sur la partie basse du parallélépipède est positionné l'automatisme du système. La planche 2/5 représente le prof du couteau préhen- seur, et met en évidence le be@quet (2) appelé "dévêtisseur", ainsi que la rampe de distribution (RD). La fonction de ce becquet dévêtisseur est d'assurer la qualité de distribution des pièces mécaniques. La planche 3/5 apporte essentiellement des informations techniques, des géométries de bese pour l'ensemble, à respecter pour en assurer une exploitation fonctionnelle. La planche 4/5 présente les principes du montage méca- nique du couteau dévêtisseur. La planche 5/5 représente de détail du dévêtisseur, de son volet éjecteur, ainsi que de la tringlerie l'animant. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de distribution de pièces mécaniques inscrites ou non dans un cylindre de révolution, carsctérisé par le fait qu'il ne comporte pas de nuisance sonore dans l'wxercice de ses applications. 2 - Diepositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il n'est pas soumis à des vibrations mécaniques, et permet de conserver aux produits manipulés leurs caractéristiques mécaniques et l@ur esthétique d'origine. 3 - Dispesitif selon las revendications 1 et 2, earactérisé par le fait qu'il est insensible aux variations de charge du produit stocké @n vrac dans la trémie. 4 - Dispositif selon les rovendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que le couteau préhenseur est équipé d'un dêvêtisseur, assurant au aystéme de distribution une grande @ualité fonctionnelle, en évitant notamment les effets de "coincement" que l'on peut rencontrer dans certains syatèmes classiques de distribution. 5 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que le dévêtiss@ur du couteau préhens@ur est équi pé d'un volet d'éjection améliorant la qualité de la distribution pièce par pièce, et influaut directement sur le cycle de distribution (notion de cadence). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications prés eédentes, caractérisé par le fait de conserver la même technologie de réalisation et les mêmes avantages techniques, quel que soit le choix de la position de l'organe de préhension : axe vertical Y la téral ou contral.