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Title:
GRIPPER AND METHOD FOR GRIPPING A PLATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/260166
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to grip a plate (2) comprising a top face (3) and tracks (4, 5), in a reliable and energy-efficient manner, without damaging the plate, a gripper (1) comprises a gripping head (6) with a planar contact edge (15), which defines a gripping opening (16) and which comes to bear against tracks (4, 5) so as to be held at a distance from the top face (3), thus providing leakage gaps (22) between the plate (2) and the gripping head (6). The gripper (1) further comprises a suction device (8), for generating the intake of a flow of air (F8) into the gripping head (6) through the gripping opening (16) and thus creating a vacuum in the gripping opening (16) securing the plate (2) with the gripping head (6), the flow of air (F8) being taken in from the leakage gaps (22).

Inventors:
JACQUOT CLAUDE (FR)
Application Number:
PCT/EP2021/067459
Publication Date:
December 30, 2021
Filing Date:
June 25, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SOLEAN (FR)
International Classes:
B25J11/00; B25J15/06; H01L21/50; H01L21/683; H01L21/687; H01L31/18
Domestic Patent References:
WO2019224202A12019-11-28
Foreign References:
CN107346756A2017-11-14
KR20110108591A2011-10-06
JP2005228829A2005-08-25
US20140037413A12014-02-06
FR3081612A12019-11-29
Other References:
PROCEEDINGS / 26TH EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONFERENCE AND EXHIBITION : THE MOST INSPIRING PLATFORM FOR THE GLOBAL PV SOLAR SECTOR ; CCH CONGRESS CENTRE AND INTERNATIONAL FAIR, HAMBURG, GERMANY, CONFERENCE 5 - 9 SEPTEMBER 2011, EXHIBITION 5, 13 October 2011 (2011-10-13), XP040637556, ISBN: 978-3-936338-27-0
Attorney, Agent or Firm:
GRAND, Guillaume et al. (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS Préhenseur (1), pour saisir une plaque (2) comprenant une face supérieure (3) et des pistes (4, 5) formées en relief sur la face supérieure (3), le préhenseur (1) comprenant :

• une tête de préhension (6), laquelle comprend un bord de contact (15) plan, qui délimite une ouverture de préhension (16) à contour fermé, la tête de préhension (6) étant conçue pour être positionnée dans une position de préhension par rapport à la plaque (2), dans laquelle le bord de contact (15) vient en appui contre les pistes (4, 5), les pistes (4, 5) maintenant le bord de contact (15) et la face supérieure (3) à distance l’un de l’autre, ménageant ainsi des interstices de fuite (22) entre la plaque (2) et la tête de préhension (6), chaque interstice de fuite (22) étant délimité par le bord de contact (15), la face supérieure (3) et au moins l’une des pistes (4, 5) ; et

• un dispositif d’aspiration (8), qui est fluidiquement connecté à la tête de préhension (6) et qui est conçu pour, lorsque la tête de préhension (6) est dans la position de préhension, générer l’admission d’un flux d’air (F8) vers l’intérieur de la tête de préhension (6) au travers de l’ouverture de préhension (16), pour créer une dépression dans l’ouverture de préhension (16) solidarisant la plaque (2) avec la tête de préhension (6), le flux d’air (F8) étant admis dans l’ouverture de préhension (16) à partir des interstices de fuite (22). Préhenseur (1) selon la revendication 1, dans lequel l’ouverture de préhension (16) présente une forme d’encoche allongée. Préhenseur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour que le bord de contact (15) et la face supérieure (3) soient à distance l’un de l’autre en dépit du flux d’air (F8), le bord de contact (15) est réalisé dans un matériau rigide, qui présente un module d’élasticité supérieur à 0,5 GPa, de préférence supérieur à 1 GPa, voire supérieur à 20 GPa. Préhenseur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bord de contact (15) est réalisé en alliage métallique, en céramique, ou en matière plastique polymère rigide. Préhenseur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :

• le préhenseur (1) comprend un membre robot (7) ; et

• la tête de préhension (6) comprend :

¨ une semelle de préhension (14) qui forme le bord de contact (15) et délimite l’ouverture de préhension (16), ¨ un embout (17), pour connecter fluidiquement la tête de préhension (6) au dispositif d’aspiration (8),

¨ un conduit interne (18), reliant fluidiquement l’embout (17) à l’ouverture de préhension (16), et

¨ une interface de fixation (19), pour fixer la tête de préhension (6) au membre robot (7).

6.- Procédé de saisie d’une plaque (2), à l’aide d’un préhenseur (1), la plaque (2) comprenant une face supérieure (3) et des pistes (4, 5) formées en relief sur la face supérieure (3), le préhenseur (1) comprenant :

• une tête de préhension (6), laquelle comprend un bord de contact (15) plan, qui délimite une ouverture de préhension (16) à contour fermé, et

• un dispositif d’aspiration (8), qui est fluidiquement connecté à la tête de préhension (6), le procédé comprenant :

• un positionnement de la tête de préhension (6) dans une position de préhension par rapport à la plaque (2), dans laquelle le bord de contact (15) vient en appui contre les pistes (4, 5), les pistes (4, 5) maintenant le bord de contact (15) et la face supérieure (3) à distance l’un de l’autre, ménageant ainsi des interstices de fuite (22) entre la plaque (2) et la tête de préhension (6), chaque interstice de fuite (22) étant délimité par le bord de contact (15), la face supérieure (3) et au moins l’une des pistes (4, 5) ; et

• à l’aide du dispositif d’aspiration (8), lorsque la tête de préhension (6) est dans la position de préhension, une génération de l’admission d’un flux d’air (F8) vers l’intérieur de la tête de préhension (6) au travers de l’ouverture de préhension (16), pour créer une dépression dans l’ouverture de préhension (16) solidarisant la plaque (2) avec la tête de préhension (6), le flux d’air (F8) étant admis dans l’ouverture de préhension (16) à partir des interstices de fuite (22).

7.- Procédé de saisie selon la revendication 6, dans lequel la plaque (2) comprend une couche de matériau semi-conducteur (9), de préférence photovoltaïque.

8.- Procédé de saisie selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel :

• les pistes (4, 5) comprennent des pistes-doigt (4), qui sont électriquement conductrices et qui font saillie par rapport à la face supérieure (3) d’une distance comprise entre 5 et 50 pm ; et

• en position de préhension, alors que la plaque (2) est solidarisée avec la tête de préhension (6) par la génération du flux d’air (F8), le bord de contact (15) est en contact avec les pistes-doigt (4). Procédé de saisie selon la revendication 8, dans lequel :

• les pistes (4, 5) comprennent une piste-barre (5) électriquement conductrice, qui connecte électriquement tout ou partie des pistes-doigt (4) entre elles et qui s’étend le long d’un bord longitudinal (11) de la face supérieure (3) ; et « en position de préhension, le bord de contact (15) est disposé entre la piste-barre

(5) et le bord longitudinal (11), pour ne pas recouvrir la piste-barre (5). Procédé de saisie selon la revendication 9, comprenant en outre, lorsque la plaque (2) est solidarisée avec la tête de préhension (6) par l’admission du flux d’air (F8), une application d’un flux de brasage sur la piste-barre (5).

Description:
TITRE : Préhenseur et procédé de saisie d’une plaque

La présente invention concerne un préhenseur pour saisir une plaque, et un procédé de saisie d’une plaque à l’aide d’un préhenseur.

L’invention se rapporte au domaine de la manipulation de plaques, en particulier des plaques fines dont la surface est fragile, notamment des plaques de composants semi-conducteurs telles que des cellules photovoltaïques.

Une méthode connue pour saisir une cellule photo voltaïque est d’utiliser un préhenseur à ventouses. Pour saisir la cellule, on positionne le préhenseur de sorte que la jupe de chaque ventouse soit au contact de la face supérieure de la cellule. On crée ensuite une dépression au sein des ventouses pour solidariser les ventouses avec la face supérieure de la plaque. Par élasticité, la jupe de chaque ventouse se conforme aux reliefs de la surface de la cellule pour créer une chambre étanche à cette dépression, afin que l’effort de préhension généré soit suffisant pour solidariser fermement la cellule avec la ventouse. Cette méthode connue a pour principal inconvénient que, en dépit de la précision du dessin des ventouses, de l’élasticité de la jupe et des précautions concernant la dépression appliquée, la préhension laisse généralement des marques de ventouses sur la face supérieure de la cellule photovoltaïque. Ces marques traduisent une détérioration locale de la surface anti-réflexion de la cellule, notamment pour la zone où la jupe des ventouses est en contact avec cette surface anti-réflexion, très fragile. Ces marques, bien que peu visible à l’œil nu, sont susceptibles d’affecter le rendement et la qualité de la cellule photovoltaïque de façon non négligeable. En outre, les étapes de fabrication d’un panneau photovoltaïque nécessitent souvent plusieurs préhensions successives de chaque cellule, afin de les interconnecter et de les agencer les unes par rapport aux autres dans le plan du panneau à fabriquer.

US 2014/0037413 A1 décrit un appareil de transfert d’une plaque fine, par exemple une cellule photovoltaïque. Le préhenseur comprend un mandrin d’aspiration ayant un corps principal en structure métallique stratifiée, de forme plate et dont une surface d’opposition peut être disposée parallèlement à la plaque à manipuler. La surface d’opposition porte des ouvertures pour l’éjection d’un flux tourbillonnant en direction de la plaque à manipuler, généré par une source d’air comprimé. Le corps principal comprend aussi des ouvertures de refoulement, qui traversent le corps principal de part en part à partir de la surface d’opposition, pour évacuer l’air qui a été éjecté en direction de la plaque. Bien que ce mandrin soit qualifié de mandrin d’aspiration, c’est le fait de souffler de l’air en direction de la plaque qui entraîne un soulèvement de cette dernière en direction de la surface d’opposition par effet Bernoulli. Cet appareil de transfert a pour avantage d’éviter un contact entre la surface de la plaque et le mandrin. Toutefois, cet appareil a pour principal inconvénient d’impartir de fortes vibrations à la plaque dues aux flux d’air, susceptibles de nuire à l’intégrité de ladite plaque et rendant impossible la mise en œuvre d’un traitement ou d’une étape de fabrication sur la plaque alors qu’elle est manipulée par le mandrin. En outre, le positionnement de la plaque par rapport au mandrin est relativement incertain, si bien qu’il est nécessaire de prévoir des organes de guidage pour positionner la plaque par rapport au préhenseur. La préhension nécessite que l’appareil recouvre toute la face de la cellule. Enfin, l’appareil nécessite la mise en circulation d’un fort débit d’air, de sorte que la préhension occasionne une consommation d’énergie élevée.

L’invention vise donc à porter remède aux inconvénients de l’art antérieur en proposant un nouveau préhenseur pour saisir une plaque, grâce auquel la plaque est saisie sans être détériorée, de façon fiable et avec une faible consommation d’énergie.

L’invention a pour objet un préhenseur, pour saisir une plaque comprenant une face supérieure et des pistes formées en relief sur la face supérieure. Selon l’invention, le préhenseur comprend une tête de préhension, laquelle comprend un bord de contact plan, qui délimite une ouverture de préhension à contour fermé, la tête de préhension étant conçue pour être positionnée dans une position de préhension par rapport à la plaque, dans laquelle le bord de contact vient en appui contre les pistes, les pistes maintenant le bord de contact et la face supérieure à distance l’un de l’autre, ménageant ainsi des interstices de fuite entre la plaque et la tête de préhension, chaque interstice de fuite étant délimité par le bord de contact, la face supérieure et au moins l’une des pistes. Selon l’invention le préhenseur comprend en outre un dispositif d’aspiration, qui est fluidiquement connecté à la tête de préhension et qui est conçu pour, lorsque la tête de préhension est dans la position de préhension, générer l’admission d’un flux d’air vers l’intérieur de la tête de préhension au travers de l’ouverture de préhension, pour créer une dépression dans l’ouverture de préhension solidarisant la plaque avec la tête de préhension, le flux d’air étant admis dans l’ouverture de préhension à partir des interstices de fuite.

Une idée à la base de l’invention est de prévoir que, lorsque la tête de préhension est en position de préhension, le bord de contact plan est suffisamment rigide pour ne pas épouser les reliefs de la plaque, de sorte à n’être en contact qu’avec les pistes, même lorsque l’admission d’air est générée. Contrairement à un préhenseur à ventouses, le bord de contact du préhenseur de l’invention est maintenu à distance de la face supérieure de la plaque, de sorte que la face supérieure ne peut pas être endommagée par le bord supérieur. Le bord de contact n’est en contact qu’avec les pistes, qui sont moins fragiles que la face supérieure de la plaque, ou dont l’état de surface après préhension est moins critique que celui de la face supérieure.

Grâce à l’invention, la préhension est fiable dans la mesure où, en position de préhension, il ne se produit pas de vibration de la plaque, contrairement à une préhension par effet Bernoulli. En position de préhension, la plaque est positionnée sur le bord de contact dont la rigidité assure que la position de la plaque par rapport au préhenseur, suivant une direction orthogonale à la face supérieure, est invariable, alors que l’élasticité d’une ventouse, tout comme la lévitation par effet Bernoulli, créent une incertitude à cet égard. Le positionnement tangentiel de la plaque est également particulièrement stable, en étant avantageusement assuré par adhérence des pistes contre le bord de contact, comme conséquence de la dépression dans l’ouverture de préhension. En conséquence, il n’est pas obligatoire de prévoir des organes de positionnement tangentiel de la plaque.

Grâce à l’invention, l’énergie requise pour la préhension de la plaque est modérée, car le flux d’air aspiré par l’ouverture de préhension est d’un débit très faible. En effet, ce flux d’air ne vise qu’à compenser la fuite d’air au travers des interstices de fuite, généralement très étroits du fait de la faible épaisseur des pistes, afin que la dépression soit maintenue à une valeur suffisante pour garantir la solidarité de la plaque avec la tête de préhension.

De préférence, l’ouverture de préhension présente une forme d’encoche allongée.

De préférence, pour que le bord de contact et la face supérieure soient à distance l’un de l’autre en dépit du flux d’air, le bord de contact est réalisé dans un matériau rigide, qui présente un module d’élasticité supérieur à 0,5 GPa, de préférence supérieur à 1 GPa, voire supérieur à 20 GPa.

De préférence, le bord de contact est réalisé en alliage métallique, en céramique, ou en matière plastique polymère rigide.

De préférence, le préhenseur comprend un membre robot, et la tête de préhension comprend : une semelle de préhension qui forme le bord de contact et délimite l’ouverture de préhension, un embout, pour connecter fluidiquement la tête de préhension au dispositif d’aspiration, un conduit interne, reliant fluidiquement l’embout à l’ouverture de préhension, et une interface de fixation, pour fixer la tête de préhension au membre robot.

L’invention a également pour objet un procédé de saisie d’une plaque, à l’aide d’un préhenseur, la plaque comprenant une face supérieure et des pistes formées en relief sur la face supérieure. Selon l’invention, le préhenseur comprend une tête de préhension, laquelle comprend un bord de contact plan, qui délimite une ouverture de préhension à contour fermé. Selon l’invention, le préhenseur comprend en outre un dispositif d’aspiration, qui est fluidiquement connecté à la tête de préhension. Selon l’invention, le procédé de saisie comprend un positionnement de la tête de préhension dans une position de préhension par rapport à la plaque, dans laquelle le bord de contact vient en appui contre les pistes, les pistes maintenant le bord de contact et la face supérieure à distance l’un de l’autre, ménageant ainsi des interstices de fuite entre la plaque et la tête de préhension, chaque interstice de fuite étant délimité par le bord de contact, la face supérieure et au moins l’une des pistes. Selon l’invention, le procédé comprend en outre, à l’aide du dispositif d’aspiration, lorsque la tête de préhension est dans la position de préhension, une génération de l’admission d’un flux d’air vers l’intérieur de la tête de préhension au travers de l’ouverture de préhension, pour créer une dépression dans l’ouverture de préhension solidarisant la plaque avec la tête de préhension, le flux d’air étant admis dans l’ouverture de préhension à partir des interstices de fuite.

De préférence, la plaque comprend une couche de matériau semi-conducteur, de préférence photovoltaïque.

De préférence, les pistes comprennent des pistes-doigt, qui sont électriquement conductrices et qui font saillie par rapport à la face supérieure d’une distance comprise entre 5 et 50 pm. De préférence, en position de préhension, alors que la plaque est solidarisée avec la tête de préhension par la génération du flux d’air, le bord de contact est en contact avec les pistes-doigt.

De préférence, les pistes comprennent une piste-barre électriquement conductrice, qui connecte électriquement tout ou partie des pistes-doigt entre elles et qui s’étend le long d’un bord longitudinal de la face supérieure. De préférence, en position de préhension, le bord de contact est disposé entre la piste-barre et le bord longitudinal, pour ne pas recouvrir la piste-barre.

De préférence, le procédé comprend en outre, lorsque la plaque est solidarisée avec la tête de préhension par l’admission du flux d’air, une application d’un flux de brasage sur la piste-barre.

De préférence, le procédé de saisie est mis en œuvre à l’aide du préhenseur défini en tant que tel ci-avant.

L’invention et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui suit d’exemples conformes à l’invention, faite en référence aux dessins annexés et présentés ci-dessous.

[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective partielle d’un préhenseur, avec une plaque, selon un mode de réalisation conforme à l’invention. [Fig 2] La figure 2 est une vue de face d’une tête de préhension appartenant au préhenseur de la figure 1 et de la plaque, la figure 2 incluant aussi un agrandi d’un détail délimité par le cadre II-IG, ce détail étant montré en coupe.

[Fig 3] La figure 3 est une coupe de la figure 2 suivant le trait III-IIG, la figure 3 montrant le trait de coupe II-IG du détail de la figure 2.

[Fig 4] La figure 4 est une vue de dessous de la tête de préhension des figures 1 à 3.

Le préhenseur 1 des figures 1 à 4 est conçu pour saisir et manipuler la plaque 2 de façon automatique. Le préhenseur 1 comprend une tête 6, un membre robot 7 et un dispositif d’aspiration 8. On définit un repère géométrique fixe par rapport à la tête 6 et comprenant une direction longitudinale X6, une direction transversale Y6 et une direction de hauteur Z6 orthogonales les unes par rapport aux autres. Sur les figures 1 à 3, la tête 6 est montrée dans une position de préhension par rapport à la plaque 2. Lorsque l’on définit des éléments de la plaque 2 par rapport aux directions X6, Y6 et Z6, on définit ces éléments lorsque la tête 6 est dans la direction de préhension par rapport à la plaque 2.

La plaque 2 est visible sur les figures 1 à 3 et est schématiquement représentée en pointillés sur la figure 4.

La plaque 2 est de forme plane, et est orientée parallèlement aux directions X6 et Y6. La plaque 2 est par exemple de forme carrée, sinon rectangulaire, selon les directions X6 et Y6. Dès lors, la plaque 2 comprend deux bords longitudinaux 11 opposés, parallèles à la direction X6, et deux bords transversaux 12 opposés, parallèles à la direction Y6. Les bords 11 et 12 délimitent le périmètre de la plaque 2 dans un plan suivant les directions X6 et Y6. La plaque comprend une face supérieure 3, qui s’étend suivant les directions X6 et Y6, elle-même délimitée à son périmètre par les bords 11 et 12 dans le plan suivant les directions X6 et Y6. La plaque 2 comprend aussi des pistes 4 et 5 formées en relief sur la face supérieure 3.

Dans l’exemple, la plaque 2 est une cellule photovoltaïque. Dès lors, comme montré sur l’agrandi II-IG de la figure 2, la plaque 2 comprend une couche 9 de matériau semi-conducteur photovoltaïque, par exemple à base de silicium cristallin, c’est-à-dire que la couche 9 est configurée pour générer de l’énergie électrique lorsqu’elle est exposée à un rayonnement lumineux, par exemple la lumière du soleil. La plaque 2 est conçue pour que la couche 9 reçoive ce rayonnement lumineux par la face supérieure. Pour cela, cette couche 9 s’étend suivant les directions X6 et Y6, le long de la face supérieure 3. De préférence, comme montré sur l’agrandi II-IG de la figure 2, la face supérieure 3 est texturée, notamment en formant des reliefs pyramidaux 10, pour optimiser la réception de la lumière par la couche 9. La face 3, ainsi que les reliefs 10 sont préférentiellement formés directement par la couche 9. De façon préférentielle, à la face 3, la couche 9 porte un revêtement anti-réflexion pour une meilleure absorption de la lumière par la couche 9, ou tout autre revêtement ou traitement de surface approprié. On comprend que la face 3, en particulier la couche 9, la texturation et/ou le revêtement sont particulièrement fragiles. L’efficacité de l’effet photovoltaïque de la couche 9 dépend de la qualité de la face 3.

De préférence, les pistes 4 et 5 sont des pistes électriquement conductrices, par exemples réalisées en alliage métallique, en particulier un alliage d’argent, ou tout autre matériau électriquement conducteur. Chaque piste 4 et 5 forme un fil, de préférence un fil plat, tracé en surface de la face 3. De préférence, chaque piste 4 et 5 est rectiligne. En fonction de l’application, on peut toutefois prévoir que tout ou partie des pistes est non rectiligne, pour former tout tracé souhaité. En tout état de cause, les pistes 4 et 5 sont disposées selon un réseau ou une grille et sont réparties sur tout ou l’essentiel de la face 3. Alors que les pistes 4 et 5 recouvrent une partie de la face 3, d’autres parties de la face 3 sont laissées libres entre les pistes 4 et 5, à l’intérieur des mailles du réseau ou de la grille. Les pistes 4 et 5 sont formées directement sur la face 3, de sorte à être saillantes suivant une direction opposée à la direction Z6 vis-à-vis de la face 3. De préférence, les pistes 4 et 5 sont formées par une opération de dépôt par sérigraphie sur la face 3.

Dans le cas où la plaque 2 est une cellule photovoltaïque, les pistes 4 et 5 ont pour fonction de collecter l’énergie électrique générée par la couche 9.

Notamment pour le cas où la plaque 2 est une cellule photovoltaïque, les pistes 4 et 5 se divisent préférentiellement en deux catégories, à savoir les pistes-doigt 4, autrement dénommées « fingers » et les pistes-barre 5, autrement dénommées « busbar ». Les pistes-doigt 4 sont plus fines, c’est-à-dire de plus faible section, que les pistes-barre 5. En particulier, les pistes-doigt 4 sont moins épaisses que les pistes-barre 5 suivant la direction Z6. De préférence, chaque piste-barre 5 est électriquement connectée à plusieurs pistes-doigt 4, voire à toutes les pistes-doigt 4. Pour cela, chaque piste-barre 5 croise plusieurs pistes-doigt 4, ou est en contact avec l’extrémité respective de plusieurs pistes-doigt 4. Fonctionnellement, les pistes-doigt 4 servent à récolter l’énergie électrique sur toute la surface de la couche 9, cette énergie électrique étant collectée par chaque piste-barre 5 pour être acheminée hors de la cellule photovoltaïque.

De préférence, on prévoit que les pistes-doigt 4, ou plus généralement une partie des pistes contre lesquelles la tête 6 est amenée à être en contact comme expliqué ci- après, fait saillie par rapport à la face supérieure d’une distance d4 inférieure à 50pm (micromètres), de préférence inférieure à 20pm. La distance d4 est préférentiellement supérieure à 5pm, voire supérieure à 10pm. Comme montré sur l’agrandi II-IG de la figure 2, cette distance d4 est mesurée parallèlement à la direction Z6, depuis le sommet des pistes-doigt 4 jusqu’aux parties les plus élevées de la face 3, ici le sommet des reliefs 10.

Dans le présent exemple, toutes les pistes-doigt 4 sont parallèles entre elles, en s’étendent chacune suivant la direction Y6 et en étant régulièrement réparties sur la face 3 suivant la direction X6. Chaque piste-doigt 4 relie un bord 11 à l’autre. Dans le présent exemple, toutes les pistes-barre 5 sont parallèles entre-elles, en s’étendent chacune suivant la direction X6 et en étant régulièrement réparties sur la face 3 suivant la direction Y6. Chaque piste-barre 5 relie un bord 12 à l’autre. Les pistes 4 et 5 sont donc agencées selon une grille. Toutefois, en fonction de l’application, toute répartition souhaitée des pistes peut être envisagée.

Plus généralement, le préhenseur 1 peut être utilisé pour saisir toute plaque, de forme plane, qui présente une face supérieure et des pistes formées en relief sur cette face supérieure, en particulier si la face supérieure 3 doit ne pas entrer en contact avec le préhenseur 1 pour des questions de fragilité de la face supérieure. C’est notamment le cas lorsque la face supérieure comprend une surface fragile ou sensible, par exemple si la face supérieure comprend un état de surface particulier, un revêtement particulier, et/ou des composants fragiles. En particulier, le préhenseur est particulièrement adapté au cas où la face supérieure est formée par un matériau semi-conducteur éventuellement revêtu, et où les pistes sont des pistes conductrices.

Dans le présent exemple, la tête de préhension 6 du préhenseur 1 comprend préférentiellement une pièce 13, un embout 17 et une interface de fixation 19.

De préférence, la pièce 13 est une pièce rigide, formée de façon monolithique dans un même matériau, ou par assemblage de pièces. La pièce 13 est rigide en ce qu’elle est prévue pour conserver sa géométrie pendant son utilisation, que la plaque 2 soit saisie par le préhenseur 1 ou non. Par exemple, la pièce 13 est rigide par opposition à une ventouse en élastomère, qui est prévue pour être élastiquement déformée durant son utilisation.

L’embout 17 est fixement attaché à la pièce 13 et sert à connecter fluidiquement la tête 6 au dispositif d’aspiration 8, par exemple à l’aide d’un conduit d’air approprié. Par exemple, l’embout 17 est orient en direction opposée de la direction Z6. L’embout 17 se présente par exemple sous la forme d’un élément de raccord rapide conçu pour s’accoupler avec le conduit du dispositif d’aspiration 8, ou à un élément de raccord complémentaire porté par l’extrémité du conduit du dispositif d’aspiration 8. Le dispositif d’aspiration 8 comprend en outre un moyen d’aspiration, tel qu’une pompe à vide ou une pompe Venturi, pour aspirer de l’air provenant de la tête 6 par l’intermédiaire du conduit et de l’embout 17. L’interface de fixation 19 est fixement attachée à la pièce 13 et sert à fixer la tête 6 sur le membre robot 7 comme montré sur la figure 1. L’interface 19 se présente par exemple sous la forme d’une bride ou d’un mandrin avec des orifices de vissage, qui et peut être fixée par exemple à l’aide de vis sur une extrémité effectrice du membre robot 7. Le membre robot 7 peut donc manipuler la tête 6, c’est-à-dire mouvoir et positionner la tête 6 dans l’espace par rapport à un support. Par ce biais, le robot 7 peut manipuler la plaque 2 lorsqu’elle est saisie par la tête 6. Comme pour l’exemple montré sur la figure 1, le membre robot 7 peut se présenter sous la forme d’un bras robot ou de tout robot multiaxes.

La pièce 13 comprend une semelle de préhension 14, qui forme un bord de contact 15 et délimite une ouverture de préhension 16, montrée en pointillés sur la figure 2, et montrée directement sur l’agrandi II-IG et les figures 3 et 4. La semelle de préhension 14, et donc le bord 15, est fixement solidaire de l’interface de fixation 19, puisque la pièce 13 est rigide et fixement attachée à l’interface 19.

De préférence, la semelle de préhension 14, incluant le bord 15 et l’ouverture 16, sont disposés dans la direction Y6 et dans la direction Z6 par rapport à l’interface 19. De préférence, l’embout 17 est disposé dans la direction Y6 par rapport à l’interface 19 et la semelle 14 est disposée dans la direction Z6 par rapport à l’embout 17.

Comme visible sur les figures 2 à 4, le bord de contact 15 est plan et s’étend suivant les directions X6 et Y6. On préfère que le bord de contact 15 soit même strictement plan suivant un plan P15 parallèle aux directions X6 et Y6. En d’autres termes, le bord de contact 15 est formé par une surface plane de la pièce 13, suivant le plan P15. En position de préhension, le plan P15, et donc le bord 15, est préférentiellement parallèle à la face supérieure 3 de la plaque 2.

Comme visible sur la figure 4, dans le plan P15, le bord de contact 15 forme une boucle fermée, c’est-à-dire un contour fermé, qui délimite l’ouverture de préhension 16. L’ouverture 16 est donc entourée par le bord 15 dans le plan dudit bord 15, le bord 15 constituant son contour fermé. L’ouverture 16 débouche de la tête 6 suivant la direction Z6.

De préférence, dans le plan P15, l’ouverture 16 présente une forme d’encoche allongée, de forme rectiligne, comme montré sur la figure 4. En particulier, l’ouverture 16 est allongée suivant la direction X6, et étroite suivant la direction Y6, en étant rectiligne suivant la direction X6. On prévoit par exemple que la longueur de l’ouverture 16, mesurée parallèlement à la direction X6, est dix fois plus grande que la largeur de l’ouverture 16, mesurée parallèlement à la direction Y6. On prévoit en outre que, pour l’essentiel de sa longueur suivant la direction X6, l’ouverture 16 présente une largeur constante suivant la direction Y6.

Pour obtenir cette forme particulière de l’ouverture 16, on prévoit que le bord 15 comprend deux côtés longitudinaux 20, rectilignes, parallèles entre eux et à la direction X6, délimitant l’ouverture 16 entre eux dans suivant la direction Y6. Le bord 15 comprend également deux côtés transversaux 21 , chaque côté transversal 21 reliant les deux côtés longitudinaux 20 entre eux, parallèlement à la direction Y6. En particulier, chaque côté transversal 21 relient l’une des extrémités longitudinales d’un premier côté longitudinal 20 à l’une des extrémités longitudinales, celle qui est en regard, du deuxième côté longitudinal 20. Les côtés transversaux 21 peuvent être courbes, comme montré sur le figure 4, ou rectilignes. Les côtés longitudinaux 20 et les côtés transversaux 21 constituent la boucle fermée délimitant l’ouverture 16 et forment complètement le bord 15. Les côtés longitudinaux 20 sont plus allongés, suivant la direction X6, que les côtés transversaux, suivant la direction Y6. Par exemple, les côtés longitudinaux 20 sont dix fois plus longs que les côtés transversaux 21 .

Plus généralement, la semelle de préhension 14 présente une forme de cloche ou de jupe rigide, l’ouverture 16 rendant cette jupe ouverte dans la direction Z6, à la façon d’une tête d’aspirateur. La semelle de préhension 14 est avantageusement de forme allongée suivant la direction X6, et étroite suivant les directions Y6 et Z6. L’ouverture 16 forme une cavité borgne, en débouchant seulement au travers du bord 15. Cette cavité borgne est par ailleurs seulement connectée au conduit 18.

Comme visible sur la figure 3, la pièce 13 de la tête 6 forme en outre un conduit interne 18, qui relie fluidiquement l’ouverture 16 à l’embout 17. Dans le présent exemple, le conduit 18 est coudé en comprenant une partie parallèle à la direction Y6, débouchant dans l’ouverture 16, et une partie parallèle à la direction Z6, débouchant dans l’embout 17, ces deux parties se rencontrant à un coude du conduit 18. De préférence, la pièce 13 forme d’un seul tenant, dans le même matériau, la semelle 14 incluant le bord 15 et tout ou l’essentiel des parois du conduit 18.

Le dispositif d’aspiration 8, en particulier son moyen d’aspiration, est conçu pour générer l’admission d’un flux d’air F8 vers l’intérieur de la tête 6, au travers de l’ouverture de préhension 16. Le flux F8 et son sens de circulation sont symbolisés par des flèches sur l’agrandi II-IG de la figure 2 et sur la figure 3. Le flux d’air F8 circule depuis l’ouverture 16 jusqu’au dispositif d’aspiration 8. Dans l’exemple, le flux d’air F8 est conduit successivement par l’ouverture 16, le conduit 18 et l’embout 17, pour être admis dans le dispositif 8. Comme particulièrement visible sur l’agrandi II-IG de la figure 2, dans la position de préhension représentée sur les figures 1 à 3, le bord de contact 15 de la tête 6 vient en appui, à plat, contre tout ou partie des pistes-doigt 4 de la plaque 2, suivant la direction Z6. On prévoit que, en position de préhension, le bord 15 vient en appui contre au moins deux pistes-doigt 4. Par rigidité du bord 15 et des pistes-doigt 4, le bord 15 est tenu à distance de la face supérieure 3 de la plaque 2, en particulier à la distance d4. En d’autres termes, le plan P15 s’étend alors à la distance d4 par rapport à la face 3, en particulier par rapport aux sommets des reliefs pyramidaux. Dans la position de préhension, on prévoit préférentiellement que le bord 15 est parallèle à la face 3, par exemple en prévoyant que les pistes-doigt 4 en contact avec le bord 15 ont toutes la même hauteur suivant la direction Z6.

Dans la position de préhension, des interstices de fuite 22 sont ménagés entre la tête 6 et la plaque 2. En particulier, hormis pour les interstices formés aux extrémités longitudinales de l’ouverture de préhension 16, chaque interstice 22 est délimité entre deux pistes-doigt 4 successives suivant la direction X6, et entre la face 3 et le bord 15, en particulier le côté 20 du bord 15, suivant la direction Z6. Chaque interstice de fuite 22 forme une encoche allongée suivant la direction X6, extrêmement étroite. En particulier, la hauteur de chaque interstice de fuite 22 suivant la direction Z6 vaut approximativement la distance d4, alors que la longueur de chaque interstice de fuite 22 vaut la distance entre deux pistes-doigt 4 successives.

Le dispositif d’aspiration est conçu pour générer l’admission du flux F8 lorsque la tête de préhension 6 est en position de préhension. Dans cette position de préhension, le flux F8 est admis dans l’ouverture 16 en ayant préalablement traversé les interstices de fuite 22. L’aspiration du flux F8 crée une dépression à l’intérieur de l’ouverture de préhension 16, vis-à-vis de l’extérieur de la tête de préhension 6. Autrement dit, la pression régnant à l’intérieur de la tête 6, au niveau de l’ouverture 16, est inférieure à la pression régnant à l’extérieur de la tête, en général la pression atmosphérique. De cette dépression résulte un effort de préhension, dirigé dans une direction opposée à la direction Z6, et appliquée sur la plaque 2 par rapport à la tête. Cette dépression maintient donc la plaque 2 contre le bord 15 par l’intermédiaire des pistes-doigt 4 dans la position de préhension. La plaque 2 étant plaquée contre le bord 15 avec un effort suffisamment intense du fait de la dépression régnant dans l’ouverture 16, les pistes-doigt 4 et le bord 15 sont rendus mutuellement fixes suivant les directions X6 et Y6 par adhérence du bord 15 sur les pistes-doigt 4. Grâce au flux F8, la plaque 2 est donc maintenue fixement solidaire avec la tête 6. La position de la plaque 2 par rapport à la tête 6 est particulièrement stable et exempte de vibrations. Au vu de la section particulièrement faible des interstices 22, la dépression dans l’ouverture 16 peut être maintenue avec un débit modéré pour le flux F8, de sorte que le préhenseur 1 consomme relativement peu d’énergie, notamment comparativement à un préhenseur à effet Bernoulli qui met en jeu des débits nettement plus importants en surface de la plaque.

La rigidité du bord 15 fait que, même sous l’effet de dépression causé par le flux F8, le bord 15 ne se conforme pas aux reliefs sur la face supérieure 3. En particulier, le bord 15 ne vient pas fluer jusqu’à entrer en contact avec la face supérieure 3 comme le ferait une ventouse. Aucune partie du préhenseur 1 ne vient donc au contact de la face supérieure 3, ni même d’une autre partie de la plaque 2, hormis le contact du bord 15 avec les pistes-doigt 4 susmentionnées.

Pour que le bord de contact 15 et la face supérieure 3 soient à distance l’un de l’autre en dépit de l’intensité de la dépression causée par le flux d’air F8, la pièce 13, au moins en ce qui concerne le bord de contact 15, est formée par un matériau rigide. En particulier, on entend que ce matériau rigide présente une rigidité et/ou une dureté bien supérieure à celle d’une ventouse, qui est au contraire prévue pour être élastique. Dès lors, ce matériau ne se déforme sensiblement pas, ou très peu, lors de la préhension de la plaque 2. Par exemple, on prévoit que ce matériau rigide, utilisé pour former le bord 15, voire toute la pièce 13, présente un module d’élasticité supérieur à 0,5 GPa (gigapascal), de préférence supérieur à 1 GPa, voire supérieur à 20 GPa. Ces valeurs sont notamment adaptées au cas où la plaque 2 est une cellule photovoltaïque. Par exemple, le matériau rigide est un alliage métallique, tel qu’un alliage d’aluminium ou un alliage d’acier. On peut aussi prévoir que le matériau rigide est une céramique, qui présente l’avantage d’être particulièrement résistante à l’abrasion éventuellement causée par les pistes doigt 4, mais qui est plus onéreuse. Sinon, on peut utiliser une matière plastique polymère rigide, c’est- à-dire une matière plastique qui n’est pas un élastomère, par exemple à base de polyéthylène. De nombreuses autres solutions sont possibles, notamment un matériau rigide sous la forme d’un matériau composite, incluant un renfort textile imprégnée d’une matrice en résine.

Par exemple, la plaque 2 présente une épaisseur, mesurée suivant la direction Z6, qui est comprise entre 180 et 200pm, ce qui est le cas pour une cellule photovoltaïque. Il n’est pas exclu que la plaque 2 soit légèrement flexible, notamment dans le cas d’une cellule photovoltaïque. Toutefois, la rigidité du matériau du bord de contact 15 et la distance mesurée suivant la direction X6 entre deux pistes-doigt 4 sont prévus pour que la face supérieure 3 n’entre pas en contact avec le bord 15 alors que la plaque 2 est solidarisée avec la tête de préhension 6. De préférence, en position de préhension, on prévoit que la semelle 14, en particulier le bord de contact 15 et l’ouverture 16 sont disposés le long de l’un des bords longitudinaux 11. En particulier, les côtés 20 du bord 15 sont parallèles à l’un des bords 11 , alors que le bord 15 est disposé à proximité de ce bord 11. Chaque côté 21 est alors disposé à proximité de l’un des bords transversaux 12. En d’autres termes, la tête 6 prend la plaque 2 latéralement, suivant la direction Y6, et de façon centrée suivant la direction X6. Cela permet de laisser libre l’essentiel de la face supérieure 3 de la plaque 2, comme bien visible sur la figure 1. En particulier, en position de préhension, on prévoit que la semelle 14, en particulier le bord 15, est agencée entre la piste-barre 5 la plus proche du bord 11 et ce bord 11 . En position de préhension, le bord de contact 15 est exclusivement en contact avec tout ou partie des pistes-doigt 4. Dès lors, aucune piste-barre 5 de la plaque 2 n’est recouverte par le préhenseur 1 lors de la préhension. Cela est avantageux si l’on souhaite effectuer certains traitements sur les pistes-barre 5, par exemple un traitement chimique, mécanique, une adjonction de composants, ou une connexion de la plaque 2 à un élément extérieur, sur les parties non recouvertes de la face 3 et/ou sur les parties non recouvertes des pistes-doigt 4.

Notamment pour le cas où la plaque 2 est une cellule photovoltaïque, on peut avantageusement appliquer un flux de brasage sur les pistes-barre 5 alors que la plaque 2 est saisie par le préhenseur 1. Par flux de brasage, on entend un produit liquide favorisant la mouillabilité et par là même la diffusion d’un alliage métallique de brasage en fusion le long des pistes-barre 5 et d’éléments extérieurs à connecter, notamment des conducteurs électriques tels que des fils de cuivre, pour obtenir la création d’une connexion électrique des pistes-barre 5 avec ces éléments extérieurs. Une fois le flux de brasage appliqué, on peut effectuer un brasage pour connecter le conducteur électrique respectif sur chaque pistes-barre 5, pour connecter ces pistes-barre à une plaque 2 successive. Dans le cas où la plaque est une cellule photovoltaïque, on peut ainsi former un chapelet de plusieurs plaques 2 successives électriquement interconnectées, à intégrer à un panneau photo voltaïque complet.

En position de préhension, on note également que les bords 11 et 12 de la plaque 2, ainsi qu’une face inférieure, opposée et parallèle à la face supérieure 3, ne sont pas recouverts par le préhenseur 1. Dès lors, il est également possible d’effectuer des traitements sur ces parties de la plaque 2 pendant que celle-ci est saisie par le préhenseur 1.

Plus généralement, de préférence, comme dans l’exemple illustré, on prévoit que la pièce 13 est la plus étroite possible, pour dégager la quasi-totalité du pourtour de la semelle de préhension 14, ce qui permet d’effectuer des traitements sur toute partie souhaitée de la plaque 2, en particulier la face supérieure 3 et son contour. En particulier, cela permet, alors que le préhenseur 1 est en position de saisie, d’effectuer une prise d’image de la plaque 2 pour effectuer un contrôle qualité, en particulier pour détecter tout éventuel défaut ou casse de la plaque 2. Le fait de saisir la plaque 2 latéralement comme décrit ci-avant permet également d’effectuer efficacement le dépilage de la plaque 2, lorsque cette plaque est disposée à plat au sommet d’un empilement de plaques. Pour cela, alors que la plaque 2 repose à plat sur la plaque subséquente de l’empilement, on met la tête de préhension dans la position de préhension décrit ci-avant et on génère le flux d’air F8 pour saisir ladite plaque 2. Alors que la plaque 2 est ainsi saisie, on déplace la tête 6 à l’aide du membre 7, de façon à simultanément, d’une part soulever le bord 11 à proximité duquel est disposée la tête 6, pour séparer ce bord 11 de la plaque subséquente de l’empilement, et d’autre part impartir une flexion élastique de la plaque 2 saisie, entre les deux bords 11 , pour ainsi bomber la plaque 2 saisie en direction de la plaque subséquente, de façon à maintenir en appui le bord 11 de la plaque 2 qui est opposé à la tête 6 contre la plaque subséquente. Un exemple de ce procédé de dépilage est décrit dans FR3081612A1 .Toute caractéristique décrite dans ce qui précède concernant un mode de réalisation ou une variante s’applique aux autres modes de réalisation et variantes décrites dans ce qui précède, pour autant que techniquement possible.