TITRE : Préhenseur, notamment pour l’application d’une pièce en nid d’abeille sur une surface cible et automate pourvu d’un tel préhenseur

Domaine technique

La présente invention concerne la préhension ou la manipulation de pièces et notamment la préhension et le dépôt de pièces sur une surface cible lors de la fabrication de pièces composites.

L ’invention concerne plus particulièrement un préhenseur pour la préhension et le dépôt de pièces en nid d’abeille sur une surface cible lors de la fabrication de pièces composites.

Techniques antérieures

Un préhenseur d’une machine automatique de drapage dite « pick and place » est classiquement constitué par un effecteur monté sur un porteur qui comprend par exemple un bras robotisé, ou qui est commandé par une machine à commande numérique ou un automate.

Dans le cadre de la réalisation de pièces composites, on connaît déjà, dans l’ état de la technique, des automates comprenant des préhenseurs pneumatiques capables de saisir un patch par aspiration en créant une dépression qui permet au patch de se plaquer contre le préhenseur jusqu’ à ce que le préhenseur soit positionné face à la pièce sur laquelle le patch doit être positionné. Le patch est alors plaqué et légèrement compacté contre la pièce, la dépression est stoppée et le préhenseur se retire, laissant le patch sur la surface cible à draper. Le patch est par exemple un adhésif.

L ’ automate est programmé de manière à effectuer des phases successives de préhension de patchs et de dépôt des patchs sur une surface cible.

On connaît également des préhenseurs électrostatiques ou encore mécaniques.

Bien que ces techniques soient avantageuses pour la préhension et le dépôt de patchs de matériau fibreux, sec, c’ est-à-dire non imprégnés de résine, poudreux, c’ est-à-dire ayant une charge particulaire, ou préimprégnés de résine, elles ne permettent généralement pas de manipuler efficacement des pièces en nid d’abeille, en raison de la présence de cellules internes qui rendent inefficace, notamment, la préhension pas aspiration.

Exposé de l’invention

Le but de l’invention est donc de proposer un préhenseur qui soit particulièrement adapté à la préhension et au dépôt de pièces en nid d’ abeille sur une surface cible.

L ’invention a donc pour objet un préhenseur pour la préhension d’une pièce en nid d’ abeille et le dépôt de la pièce sur une surface cible, comprenant des éléments de préhension montés sur un support et destinés chacun à être insérés dans une cellule interne de la pièce en nid d’ abeille, lesdits éléments de préhension comprenant une surface de préhension déplaçable latéralement par rapport au support de manière à venir en contact avec un élément de paroi latéral de la cellule interne.

Ainsi, la surface de préhension peut être déplacée latéralement pendant la phase de préhension jusqu’ à la phase de dépôt de la pièce, de manière à maintenir la pièce par pression de l’ élément de préhension contre l’ élément de paroi de la cellule de la pièce en nid d’abeille.

Dans un mode de réalisation, les éléments de préhension comportent un ensemble de pointes mobiles latéralement.

Les éléments de préhension peuvent en outre être mobiles de par rapport au support manière à s ’adapter à la forme de la pièce.

Dans un autre mode de réalisation, le préhenseur comporte un ensemble d’ éléments de préhension en forme de pointe dotés chacun d’un passage interne débouchant axialement et d’une vessie gonflable disposée dans le passage interne et apte à se déformer latéralement, par gonflage, à l ’extérieur de la pointe.

Selon encore un autre mode de réalisation, le préhenseur comporte un ensemble d’ éléments de préhension comprenant chacun une paire de pointes articulées par l’une de leurs extrémités et un élément de commande agissant sur la paire de pointes de manière à les écarter latéralement dans une cellule interne de la pièce. Le préhenseur peut, dans un autre mode de réalisation, comporter une vessie déformable sous l’ action d’une pression différentielle appliquée entre la vessie et la pièce en nid d’ abeille de manière à plaquer la vessie latéralement contre l’ élément de paroi de cellules internes de la pièce.

Dans divers modes de réalisation, le préhenseur peut comporter un matériau déformable prévu sur une face du support sur laquelle sont montés les éléments de préhension.

Dans un mode de mise en œuvre, les éléments de préhension sont montés sur des plaques axialement déplaçables par rapport au support entre une première position déployée dans laquelle les éléments de préhension sont positionnés dans les cellules internes de la pièce et une deuxième position rétractée dans laquelle les éléments de préhension sont extraits des cellules internes de la pièce.

Dans un autre mode de réalisation, le préhenseur comprend un organe de libération de la pièce comprenant un poussoir agissant sur la pièce en nid d’ abeille de manière à dégager les éléments de préhension des cellules internes de la pièce.

L ’invention a également pour objet un automate pour la préhension et le dépôt de pièces en nid d’ abeille sur une surface cible, comprenant un préhenseur tel que défini ci-dessus.

Brève description des dessins

D ’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

[Fig 1 ] et

[Fig 2] montrent des exemples de pièces en nid d’ abeille destinées à être manipulées au moyen d’un préhenseur selon l’invention ;

[Fig 3] ,

[Fig 4] , et [Fig 5] illustrent la cinématique d’un automate lors de la préhension et le dépôt d’une pièce en nid d’ abeille sur une surface cible ;

[Fig 6a]

[Fig 6b] et

[Fig 6c] illustrent un exemple de réalisation d’un premier mode de réalisation d’un préhenseur selon l’invention ;

[Fig 7] montre un exemple de répartition des éléments de préhension sur le support du préhenseur ;

[Fig 8a]

[Fig 8b]

[Fig 8c] et

[Fig 8d] illustrent une variante du mode de réalisation des figures 6a, 6b et 6c ;

[Fig 9a]

[Fig 9b] et

[Fig 9c] illustrent un exemple de réalisation d’un deuxième mode de réalisation d’un préhenseur selon l’invention ;

[Fig 10a] et

[Fig 10b] illustrent un exemple de réalisation d’un troisième mode de réalisation d’un préhenseur selon l’invention ;

[Fig l i a]

[Fig 1 1b] et

[Fig 1 1 c] illustrent un exemple de réalisation d’un troisième mode de réalisation d’un préhenseur selon l’invention ;

[Fig 12] illustre des variantes de réalisation d’un préhenseur selon l’invention ; et

[Fig 13] , [Fig 14] , [Fig 15] et [Fig 16] illustrent un autre aspect du préhenseur selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation

On se référera tout d’ abord aux figures 1 et 2 qui illustrent diverses formes de pièces destinées à être manipulées pour la réalisation de pièces en matériau composite au moyen d’un préhenseur selon l’invention.

Tel que représenté, les pièces P sont réalisées en nid d’abeille et sont susceptibles d’ adopter diverses formes, divers formats, des masses différentes et comporter des cellules internes C ayant des formes différentes.

Le préhenseur est ainsi capable de s ’adapter à tout type de cellule interne, notamment hexagonales ou trapézoïdales, quelle que soit leur dimension, et à tout type de pièce, quels que soit leur format, leur géométrie, leur masse, ou leur matière.

Les pièces peuvent notamment, par exemple, mesurer moins de 0, 10 m de côté ou au contraire, mesurer jusqu’ à au moins 1 mètre de côté, ou encore être planes ou en volume.

En se référant aux figures 3 , 4 et 5 , de telles pièces sont manipulées par un automate 1 comprenant un préhenseur 2 monté à l’ extrémité d’un porteur 3 constitué par exemple par un bras de robot.

L ’ automate est généralement programmé pour commander le déplacement et le fonctionnement du préhenseur pour que, lors d’une première étape, illustrée sur la figure 4, il saisisse une pièce P en nid d’ abeille sur un dispositif de mise à disposition 5 , par exemple, une table d’ approvisionnement, un tapis roulant ou un système à tiroirs ; pour que, lors d’une deuxième étape, illustrée à la figure 5 , le porteur déplace le préhenseur jusqu’à une surface cible 6 ; et pour que, lors d’une troisième étape non représentée, le porteur se retire et la pièce P soit détachée du préhenseur 2.

Dans divers modes de réalisation, le préhenseur comporte des éléments de préhension qui sont dotés d’une surface de préhension déplaçable latéralement de manière à venir en prise latéralement avec un élément de paroi d’une cellule du nid d’ abeille.

En se référant tout d’ abord aux figures 6a, 6b et 6c, sur lesquelles on a schématiquement représenté un premier mode de réalisation d’un préhenseur 2, dans ce mode de réalisation, le préhenseur comporte un support rigide 10 et un ensemble de pointes telles que 1 1 montées sur le support 10 et s'étendant en saillie à partir de l'une des faces du support destinée à être appliquée contre la pièce en nid d'abeille.

Les pointes 1 1 sont chacune destinées à s'insérer dans une cellule C de la pièce P. Elles ont par exemple, à cet effet, une section ronde de dimensions appropriées pour pouvoir s'insérer dans une cellule, quelle que soit sa forme, notamment hexagonale ou trapézoïdale.

Les pointes 1 1 sont montées de manière mobile latéralement, c'est-à-dire selon une direction parallèle au plan du support 10 et comportent une surface de préhension constituée par la surface périphérique externe des pointes.

Comme illustré sur la figure 6b et sur la figure 6c, les pointes 1 1 peuvent être déplacées latéralement (flèche F) jusqu'à venir en appui par leur surface périphérique contre un élément 12 de la paroi d’une cellule C de manière à appliquer un effort de friction contre cette paroi suffisant pour maintenir la pièce P en nid abeille sur le préhenseur et permettre sa préhension.

De préférence, les pointes 1 1 sont choisies de manière à être plus courtes que l'épaisseur du nid d'abeille, de manière à éviter qu'elles n’entrent en contact avec la surface cible sur laquelle le nid d’abeille doit être déposé afin d'éviter de l'altérer.

Comme visible sur la figure 7, le support 10 peut comporter un nombre quelconque de telles pointes, ces pointes pouvant être réparties sur le support en fonction de la configuration de la pièce à saisir.

On notera par ailleurs, en référence aux figures 8a, 8b, 8c et 8d que les pointes 1 1 peuvent en outre être déplaçables selon la conformation de la pièce à saisir. En d’autres termes, elles peuvent être localement rétractées, allongées ou orientées de manière à s'adapter à la forme de la pièce à saisir, en particulier à la conformation localement concave, convexe ou en creux de la pièce, ou à s’ adapter à la forme de la surface cible.

Tel qu’illustré, le préhenseur peut être doté d’un ensemble de tiges l i a dotées chacune d’un vérin et de préférence dotées d’une articulation, à l’ extrémité desquelles est monté un dispositif de préhension similaire à l’ agencement illustré à la figure 7 et comprenant un support 1 1b sur lequel sont réparties des pointes 1 1 c.

En référence aux figures 9a, 9b et 9c, dans un autre mode de réalisation, les éléments de préhension sont réalisés sous la forme de pointes creuses fixes 14 montées sur le support fixe 10. Ces pointes 14 sont pourvues d'un passage interne 15 débouchant par l'extrémité libre des pointes et raccordée à l'extrémité opposée 16 à une source d'air sous pression (non représentée), une vessie gonflable 17 qui constitue la surface de préhension des éléments de préhension étant disposée dans le passage interne en étant raccordée à la source d'air sous pression.

Dans ce mode de réalisation, les vessies gonflables sont gonflées après insertion des pointes fixes 14 dans les cellules C du nid d'abeille et se déforment latéralement à l’ extérieur de la pointe creuse jusqu'à être plaquées contre la paroi périphérique des cellules du nid d'abeille (figure 9c). On notera que ce mode de réalisation peut être combiné avec le mode de réalisation décrit précédemment en référence aux figures 6a, 6b, 6c et 7, les pointes 14 pouvant également être déplaçables latéralement afin d’améliorer le plaquage des vessies gonflables contre la surface périphérique des cellules du nid d'abeille.

Par ailleurs, comme dans le mode de réalisation décrit précédemment, les pointes 14 ont une section de dimensions et de forme appropriées pour pénétrer dans les cellules du nid d'abeille. Leur longueur est choisie de manière à éviter qu’elles n’entrent en contact avec la surface cible afin d’éviter de l’altérer.

Selon un troisième mode de réalisation, illustré sur les figures 10a et 10b, les éléments de préhension, qui sont également destinés à être insérés dans les cellules du nid d'abeille, comportent chacun, pour chaque cellule du nid d'abeille, une paire de pointes 18 et 19 articulées chacune sur une tige axiale 20 autour d’un axe perpendiculaire à l’axe général des cellules.

Les pointes 18 et 19 comportent ainsi une première extrémité libre par laquelle elles sont insérées dans une cellule du nid d'abeille et une extrémité opposée par laquelle elles sont articulées sur la tige 20.

Les éléments de préhension comportent en outre un élément de commande 21 configuré pour exercer un effort sur les pointes 18 et 19 de manière à les écarter contre un élément de la paroi périphérique des cellules (figure 10b). Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment en référence aux figures 6a à 6c, la préhension de la pièce est obtenue par appui de la surface périphérique externe des pointes articulées contre un élément de paroi des cellules C .

Selon un quatrième mode de réalisation visible sur les figures 1 l a, 1 1b, et 1 1 c, l'élément de préhension comporte une vessie 23 montée sur le support 10, cette vessie comprenant une surface active de préhension 24 en regard de la pièce P déformable sous l'action d'une pression différentielle appliquée entre la vessie et les cellules du nid d’abeille.

Avantageusement, la vessie est réalisée en un matériau suffisamment souple, par exemple en silicone, dans lequel il est possible de faire le vide.

Lorsque la vessie est écrasée sur le nid d’abeille (figure 1 1b), une dépression est créée à l’intérieur de la vessie, par exemple par effet venturi, par effet coanda ou au moyen d’une pompe à vide, ce qui provoque un plaquage de la vessie sur certaines parois de la cellule et donc la préhension du nid d’abeille (figure 1 1 c).

On notera que, dans les divers modes de réalisation, et en particulier dans les premier, deuxième et quatrième modes de réalisation, dans lesquelles les éléments de préhension sont réalisés à partir de pointes, de vessies déformables disposées dans une pointe creuse ou d’une vessie déformable montée sur le support, un matériau déformable 25 (figure 12) peut être prévu sur la face du support à partir de laquelle s'étendent les éléments de préhension, par exemple de type mousse ou bloc de silicone, afin d'améliorer le plaquage du nid d'abeille contre la surface cible, après que la pression appliquée sur les éléments de préhension soit relâchée.

Dans les divers modes de réalisation décrits précédemment, la pièce en nid d’abeille P est maintenue grâce aux éléments de préhension qui sont déplaçables latéralement par rapport au support de manière à venir en contact avec un élément de paroi latérale d’une cellule interne de la pièce. Dans d'autres modes de réalisation visibles aux figures 13 à 16, qui peuvent être utilisés avec les modes de réalisation décrits précédemment en référence aux figures 8a, 8b, 8c et 8d, aux figures 9a, 9b, et 9c, aux figures 10a et 10b ainsi qu'aux figures l i a, 1 1b, 1 1 c et 12, le préhenseur peut être équipé de moyens permettant de libérer la pièce des éléments de préhension.

En se référant tout d’ abord aux figures 13 et 14, qui correspondent, à titre d’exemple, au mode de réalisation de la figure 12, et sur lesquelles on reconnaît le support 10, le matériau déformable 25 ainsi que les éléments de préhension, tels que 1 1 , les moyens servant à libérer la pièce des éléments de préhension comprennent un organe de libération 26 séparé des éléments de préhension.

Cet organe 26 a la forme d’un plot pourvu d’une tête d’extrémité 27 agissant sur la pièce P de manière à dégager les éléments de préhension des cellules internes C .

Cet organe de libération 26 est ainsi déplaçable sous l’action de moyens moteurs, par exemple sous l'action de vérins ou de tout autre type d'actionneur pneumatique, hydraulique, électrique ou mécanique de manière à exercer un effort la pièce P, de préférence après avoir replacé les éléments de préhension dans une position initiale de repos dans laquelle ils sont dégagés de l’ élément de paroi latérale de la cellule.

Dans un autre mode de réalisation visible sur les figures 15 et 16, la pièce P est libérée en rétractant les éléments de préhension de manière à les dégager des cellules internes de la pièce.

Dans ce mode de réalisation, les éléments de préhension, tel que 1 1 , sont regroupés sur des plaques de support 28 dans des logements 29 pratiqués dans le matériau déformant 25 sous l'action de vérins ou de tout autre type d'actionneur pneumatique, hydraulique, électrique ou mécanique.

Ainsi, les éléments de préhension peuvent être dégagés des cellules après qu’ils aient été repositionnés dans leur position de repos dans laquelle ils sont dégagés latéralement de l'élément de paroi de chaque cellule, de manière à ce qu’ils soient extraits de la pièce en nid d’ abeille (figure 16).