SYSTEME D'ALIMENTATION EN COMPOSANTS Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un système d'alimentation en composants comprenant un dispositif vibrant équipé d'un plateau constituant une surface de préhension des composants par un robot et de moyens vibrants agencés pour faire vibrer ledit plateau. Etat de la technique

[0002] Un tel système peut être utilisé pour transporter des composants jusqu'à un robot comprenant un bras manipulateur, qui va venir saisir les composants sur le plateau. Dans de nombreux domaines, tels que l'électronique ou l'horlogerie, les composants sont amenés en vrac sur les chaines de montage. Afin de pouvoir les utiliser dans un processus automatisé, il est nécessaire de prévoir un système d'alimentation. Il existe déjà des systèmes d'alimentation pour des composants de taille moyenne à grande (> 3 mm ² ), tels que les bols vibrants ou les centrifugeuses. Par contre, l'alimentation en petits composants, présentant une taille inférieure à 3 mm ² , est un processus actuellement encore très mal maitrisé et relevant du hasard. Ceci vient du fait que les contraintes et les forces en présence pour les petits composants, telles que la capillarité et l'électrostatisme, entrent en compte et concurrencent la force de gravitation, utilisées dans les techniques classiques citées ci-dessus pour les composants de plus grande taille. Ces forces "parasites" entraînent un "collage" des composants les uns aux autres ou contre les surfaces alentours, de sorte que les systèmes d'alimentation classiquement utilisés pour les composants de taille moyenne à grande ne peuvent être utilisés dans le domaine des petits composants.

[0003] Des systèmes d'alimentation en petits composants ont été développés et comprennent pour la plupart un plateau vibrant constituant une surface de préhension, sur lequel les composants doivent être séparés le mieux possible les uns des autres, et présenter l'orientation la plus favorable pour pouvoir être saisis par le robot.

[0004] De tels systèmes sont par exemple décrits dans les brevets US 7,028,829 et US 6,598,730. Ces systèmes comprennent des plateaux agencés pour vibrer uniquement selon une direction verticale. Toutefois, ces systèmes manquent d'efficacité et ne permettent pas d'alimenter le robot de manière convenable lorsqu'il s'agit de transporter des petits composants.

[0005] Par ailleurs, les systèmes d'alimentation sont équipés généralement d'un élément pour récupérer les composants tombés du plateau vibrant et pour les remettre en circulation. Un tel élément est par exemple décrit dans le brevet US 6,598,730. Il consiste en un élément mobile verticalement qui vient s'intercaler entre le réservoir de stockage et le plateau vibrant, pour permettre aux composants de tomber par gravité du réservoir au plateau vibrant. Toutefois, le mouvement des composants entre le réservoir de stockage, l'élément de remise en circulation et le plateau vibrant est dû uniquement à la gravité, le réservoir de stockage et l'élément de remise en circulation présentant des parois inclinées vers le bas. Un tel dispositif nécessite donc un encombrement important du fait de la place prise par le réservoir de stockage incliné. De plus, il ne peut pas être utilisé lorsque le transport des composants s'effectue au moyen d'un convoyeur linéaire, les composants ne pouvant pas se déplacer par gravité entre le convoyeur et l'élément de remise en circulation.

[0006] La demande WO 2007/109109 décrit un appareil et un procédé pour appliquer un mouvement à un ou plusieurs articles, consistant notamment à placer ce ou ces articles sur une surface d'un organe de support et à appliquer un mouvement vibratoire à l'organe de support par vibrations d'actionneurs rattachés à celui-ci, le mouvement vibratoire comprenant au moins un composant vibratoire rotationnel autour d'un ou plusieurs axes hors alignement par rapport au vecteur de gravité afin de produire des champs de force efficaces sur la surface. Plus particulièrement, l'organe de support est un plateau qui vibre selon six degrés de liberté, sous l'action de huit actionneurs linéaires agencés de manière à exercer des forces et des couples sur le plateau dans des directions arbitraires à tout moment. Ce système présente les inconvénients d'être complexe et encombrant. De plus, il présente l'inconvénient de générer dans tous les cas au moins une rotation de la surface de l'organe de support. Cette rotation engendre des accélérations différentes sur les composants suivant leur position relative à l'axe de rotation. Si les composants sont sur l'axe de rotation, ils bougeront peu. Par contre, s'ils sont éloignés, ils subiront une grande accélération. Cet effet est néfaste dans le cadre d'une alimentation en composants pour laquelle on cherche à agir sur toute la surface avec les mêmes effets de vibration afin d'avoir une homogénéité de comportement des composants.

[0007] Un but de la présente invention est donc de pallier ces inconvénients, en proposant un système d'alimentation en composants permettant une séparation et une orientation efficace desdits composants.

[0008] Un autre but de la présente invention est de proposer un système d'alimentation en composants particulièrement approprié au transport de petits composants, tels que définis ci-dessus.

[0009] Un autre but de la présente invention est de proposer un système d'alimentation en composants permettant de remettre facilement en circulation les composants, en particulier lorsque le convoyeur utilisé pour le transport des composants est un convoyeur linéaire.

Divulgation de l'invention

[0010] A cet effet, et conformément à la présente invention, il est proposé un système d'alimentation en composants comprenant un dispositif vibrant équipé d'un plateau constituant une surface de préhension des composants par un robot et de moyens vibrants agencés pour être capables de faire vibrer ledit plateau dans l'une des trois directions x, y, z, et pour être capables de faire vibrer ledit plateau dans des directions correspondant à n'importe quelle combinaison de ces trois directions x, y et z.

[0011] Selon l'invention, lesdits moyens vibrants comprennent des actuateurs vibrants comprenant respectivement un élément vibrant agencé pour se déplacer selon au moins cinq degrés de liberté.

[0012] Les vibrations du plateau dans les trois directions permettent de mieux contrôler la répartition des composants sur sa surface et d'augmenter le pourcentage des composants correctement orientés. [0013] De préférence, les moyens vibrants sont agencés pour faire vibrer ledit plateau à une fréquence comprise entre 5 Hz et 500 Hz, de préférence entre 50 Hz et 300 Hz. [0014] D'une manière avantageuse, le dispositif vibrant peut comprendre en outre un bâti, un support vibrant portant le plateau, le support vibrant étant maintenu par les actuateurs reliés respectivement d'une part audit support vibrant et d'autre part au bâti. [0015] Selon une variante de réalisation, le support vibrant peut être de forme parallélépipédique, et les moyens vibrants peuvent être constitués d'au moins trois actuateurs positionnés respectivement selon les directions x, y, et z, sur les faces dudit support vibrant, à l'exception de la face portant le plateau. [0016] D'une manière particulièrement préférée, chacun des actuateurs vibrants peut comprendre un élément fixe monté sur le bâti, l'élément vibrant étant monté mobile par rapport à l'élément fixe et relié au support vibrant, un guide en forme de soufflet reliant les éléments fixe et vibrant et agencé pour permettre à l'élément vibrant de se déplacer selon trois degrés de liberté en translation et au moins deux degrés de liberté en rotation, et un générateur de vibrations agencé pour déplacer et faire vibrer l'élément vibrant par rapport à l'élément fixe selon un mouvement de translation, respectivement selon les directions x, y et z.

[0017] Le générateur de vibrations peut être du type piézoélectrique, électromagnétique, pneumatique, hydraulique.

[0018] Avantageusement, chaque actuateur vibrant peut être contrôlé de manière indépendante en fréquence, en amplitude et en phase, et est capable de produire des ondes arbitraires.

[0019] D'une manière avantageuse, le système d'alimentation peut comprendre en outre un convoyeur, agencé pour amener des composants sur le plateau du dispositif vibrant.

[0020] De préférence, le convoyeur peut être un convoyeur linéaire mis en mouvement par un vibrateur linéaire.

[0021] D'une manière avantageuse, le système d'alimentation comprend en outre des moyens d'entrainement du convoyeur agencés pour conférer audit convoyeur un mouvement de translation circulaire entre une position haute, selon laquelle ledit convoyeur est positionné au-dessus du dispositif vibrant, et une position basse, selon laquelle ledit convoyeur est positionné au- dessous du dispositif vibrant. Lesdits moyens d'entrainement du convoyeur peuvent comprendre un plateau support de convoyeur comprenant quatre pieds respectivement montés articulés à une extrémité de quatre pattes entraînées en rotation par leur autre extrémité, de manière à former deux parallélogrammes déformables, et un mécanisme d'entrainement en rotation desdites pattes.

[0022] Avantageusement, le convoyeur peut présenter à son extrémité, du côté du dispositif vibrant, un rebord transversal, le plateau du dispositif vibrant comprenant un épaulement agencé pour recevoir le rebord transversal du convoyeur lorsque ledit convoyeur est en position basse.

[0023] D'une manière avantageuse, le convoyeur peut être monté de manière amovible de manière à pouvoir être démonté et servir de réservoir de stockage.

[0024] En outre, le système d'alimentation peut comprendre un système de visualisation agencé pour repérer la position des composants sur le plateau du dispositif vibrant et pour actionner le dispositif vibrant et le robot en fonction de la répartition et de l'orientation des composants. Lorsque le système comprend de plus un convoyeur, le système de visualisation peut être agencé pour actionner également le convoyeur en fonction de la répartition et de l'orientation des composants.

Brève description des dessins

[0025] D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un système d'alimentation selon l'invention, la figure 2 est une vue du dispositif vibrant, - la figure 3 est une vue en coupe d'un actuateur vibrant, la figure 4 est une vue en perspective du dispositif vibrant et du convoyeur linéaire, le capot ayant été retiré, la figure 5a est une vue en coupe du dispositif vibrant et du convoyeur linéaire en position basse, et - la figure 5b est une vue en coupe du dispositif vibrant et du convoyeur linéaire en position haute. Modes de réalisation de l'invention

[0026] En référence aux figures 1 et 4, il est représenté un système d'alimentation 1 en composants stockés en vrac dans un silo non représenté. Ledit système d'alimentation 1 comprend un dispositif vibrant 2 équipé d'un plateau 3 constituant une surface de préhension des composants par un robot 4 équipé d'un bras manipulateur 5 articulé. Pour amener les composants stockés dans le silo sur le plateau 3, le système d'alimentation 1 comprend un convoyeur 7, indépendant du dispositif vibrant 2. Plus spécifiquement, le convoyeur 7 est séparé du plateau 3.

[0027] Dans la variante représentée, le convoyeur 7 est un convoyeur linéaire mis en mouvement par un vibrateur linéaire 8. Un tel vibrateur linéaire est connu en soi et ne nécessite pas de description complémentaire. Il est bien évident que tout autre type de convoyeur, indépendant du dispositif vibrant et séparé du plateau, peut être utilisé pour amener les composants sur le plateau 3. Le convoyeur 7 peut être monté de manière amovible de manière à pouvoir être démonté et servir de réservoir de stockage.

[0028] En référence plus particulièrement à la figure 4, le dispositif vibrant 2 comprend un bâti 9, un support vibrant 11 et des moyens vibrants agencés pour faire vibrer le plateau 3. Le support vibrant 11 est ici de forme cubique, sa face supérieure portant ledit plateau 3. Le plateau 3 peut être monté sur le support vibrant 11 de manière fixe ou amovible si l'on souhaite pouvoir changer facilement le plateau 3, pour pouvoir par exemple l'adapter aux composants transportés. Le plateau 3 peut être rétro-éclairé pour faciliter la visualisation des composants.

[0029] Selon l'invention, lesdits moyens vibrants sont agencés pour être capables de faire vibrer le plateau 3 dans l'une des trois directions x, y, z, et pour être capables de faire vibrer le plateau 3 dans des directions correspondant à n'importe quelle combinaison de ces trois directions x, y et z, à des fréquences comprises entre 5 Hz et 500 Hz, de préférence entre 50 Hz et 300 Hz. [0030] A cet effet, les moyens vibrants sont constitués de trois actuateurs vibrants 12, agencés et orientés les uns par rapport aux autres de manière à obtenir des vibrations dans l'une des trois directions x, y, z, et leurs combinaisons. De préférence, les actuateurs vibrants 12 sont positionnés respectivement selon les directions x, y, et z, sur les faces du support vibrant

11 , à l'exception de sa face supérieure portant le plateau 3, comme le montre la figure 3. Chaque actuateur vibrant 12 est relié d'une part à l'une des faces du support vibrant 11 et d'autre part à l'une des faces en regard du bâti 9, de sorte que le support vibrant 11 est uniquement maintenu par les actuateurs vibrants 12.

[0031] En référence à la figure 3, un actuateur vibrant 12 comprend un élément fixe 14 comprenant une base 15 montée sur le bâti 9 et un corps creux 16, et un élément vibrant 17 comprenant une base 18 montée sur la face correspondante du support vibrant 11 et un corps 19 monté mobile selon un mouvement de translation à l'intérieur du corps creux 16 de l'élément fixe 14.

La base 18 de l'élément vibrant 17 est reliée à la base 15 de l'élément fixe 14 par un guide en forme de soufflet 20 agencé pour permettre à l'élément vibrant 17 de se déplacer selon trois degrés de liberté en translation et au moins deux degrés de liberté en rotation. Seule la rotation autour de l'axe de symétrie 21 peut éventuellement être empêchée en fonction de la rigidité du matériau dans lesquelles sont réalisées les extrémités du soufflet 20. Ainsi, chaque actuateur vibrant 12 comprend un élément vibrant 17 agencé pour se déplacer selon cinq ou six degrés de liberté. Le soufflet 20 peut être réalisé en matériau métallique. [0032] Chacun des trois actuateurs vibrants 12 comprend également un générateur de vibrations 23 agencé pour déplacer et faire vibrer l'élément vibrant 17 par rapport à l'élément fixe 14 selon un mouvement de translation, respectivement selon les directions x, y et z.

[0033] Le générateur de vibrations 14 est du type piézoélectrique, électromagnétique, pneumatique, hydraulique.

[0034] Les trois actuateurs vibrants 12 sont agencés pour générer un mouvement de vibration en translation respectivement dans les directions x, y et z. Cependant, les cinq degrés de liberté (3 en translations et 2 en rotations) conférés à chaque élément vibrant 18 par les trois actionneurs 12 permettent d'obtenir des déplacements du support vibrant 11 dans les trois directions x, y, z et toutes leurs combinaisons.

[0035] Chaque actuateur vibrant 12 est contrôlé de manière indépendante en fréquence, en amplitude et en phase, et est capable de produire des ondes arbitraires, afin de contrôler, le mieux possible, le déplacement des composants.

[0036] Le système d'alimentation 1 comprend un système de visualisation 25 équipé d'une caméra et agencé pour repérer la position des composants sur le plateau 3 du dispositif vibrant 2 et pour actionner le convoyeur 7, le dispositif vibrant 2 et le robot 4 en fonction de la répartition et de l'orientation des composants. Le système de visualisation 25 est agencé notamment pour repérer les éventuels amas des composants et pour actionner les actuateurs vibrants 12 de manière à faire vibrer le plateau 3 pour détruire ces amas et pour répartir les composants de manière homogène.

[0037] Dans la variante représentée, le système d'alimentation 1 comprend en outre des moyens d'entrainement du convoyeur 7 agencés pour conférer audit convoyeur 7 un mouvement de translation circulaire entre une position haute (a sur la figure 1), selon laquelle ledit convoyeur 7 est positionné au-dessus du dispositif vibrant 2, et une position basse (b sur la figure 1), selon laquelle ledit convoyeur 7 est positionné au-dessous du dispositif vibrant 2. [0038] En référence à la figure 4, lesdits moyens d'entrainement du convoyeur 7 comprennent un plateau-support 30, sur lequel sont montés fixes le convoyeur linéaire 7 et son vibrateur linéaire 8. [0039] Le plateau-support 30 est de forme rectangulaire et comprend, répartis aux quatre coins, quatre pieds 31 respectivement montés libres en rotation à une extrémité 32a de quatre pattes 32. Par ailleurs, chacune desdites pattes 32 est entrainée en rotation par son autre extrémité 32b, de manière à former, avec les pieds 31 deux parallélogrammes déformables, afin de conférer au plateau-support 30, et donc au convoyeur 7 et à son vibrateur linéaire 8, un mouvement de translation circulaire entre les deux positions basse et haute. [0040] De plus, les moyens d'entrainement du convoyeur 7 comprennent un mécanisme d'entrainement en rotation desdites pattes 32. [0041] Dans la variante représentée, le mécanisme d'entrainement en rotation des pattes 32 comprend un moteur 34, entraînant en rotation un axe 35 sur lequel est montée une roue dentée 36. Ladite roue dentée 36 engrène avec une roue dentée 37 montée fixe sur un axe 38 monté libre en rotation sur un bâti 39 du système d'alimentation, longitudinalement entre deux paires de pattes 32, avant et arrière par rapport à la figure 4. Chaque paire de pattes 32 est reliée par un axe 40 qui comprend une roue dentée 41 coopérant avec une vis sans fin 42 prévue sur l'axe 38 en regard de la roue dentée 41 afin d'entrainer en rotation l'axe 40. A chaque extrémité de l'axe 40 sont montées les extrémités 32b des pattes 32.

[0042] Le convoyeur 7 présente à son extrémité, du côté du dispositif vibrant 2, un rebord transversal 43 plat. Le plateau 3 du dispositif vibrant 2 comprend un épaulement 44 agencé pour recevoir le rebord transversal 43 du convoyeur 7 lorsque ledit convoyeur 7 est en position basse. [0043] Lorsque les composants sont amenés du silo de stockage sur le convoyeur 7, celui-ci se trouve en position haute, représentée sur la figure 5b. Le convoyeur linéaire 7 amène les composants sur le dispositif vibrant 2. Les actuateurs vibrants 12 sont actionnés de manière à faire vibrer le plateau 3 de sorte que les composants se déplacent sur le plateau 3. La caméra du système de visualisation 25 observe les composants et le système de visualisation 25 commande les actuateurs vibrants 12 de manière faire vibrer le plateau 3 dans toutes les directions x, y, z et leurs combinaisons, afin d'orienter correctement les composants, qui sont alors pris par le bras manipulateur 5 du robot 4. Ainsi, les composants, même les plus petits, peuvent être orientés, dispersés et déplacés dans toutes les directions possibles, afin d'atteindre une position optimale pour pouvoir être pris par le robot. Le cycle vibration-observation-préhension est répété de manière continue.

[0044] Lorsque l'opération de transfert des composants est terminée, il peut rester sur le plateau 3 des composants non utilisés.

[0045] En actionnant le moteur 34 et les moyens d'entrainement du plateau-support 30, le convoyeur 7 est amené en position basse, représentée sur la figure 5a. Ainsi, le convoyeur 7 est placé sous le plateau 3 de sorte qu'en actionnant les actuateurs vibrants 12 de manière appropriée, les composants sur le plateau 3 peuvent être facilement déplacés vers la partie arrière du plateau 3, ramenés dans le convoyeur 7 et remis en circulation. La partie arrière du plateau 3 peut comporter des chicanes 45 facilitant le déplacement des composants du plateau 3 vers le convoyeur 7 en position basse. Le système selon l'invention est particulièrement adapté au transport de composants de petites tailles, mais il est bien évident qu'il peut être utilisé pour des composants de plus grandes tailles.