La présente invention concerne le domaine des machines d’impression tridimensionnelle à changement d’outils et plus spécifiquement celui de la préhension et du maintien en position d’un outil d’impression 3D, en particulier le couplage pneumatique d’outils.The present invention relates to the field of three-dimensional printing machines with tool change and more specifically to that of gripping and holding in position a 3D printing tool, in particular the pneumatic coupling of tools.
Dans le domaine des machines de transformation de la matière, telles que les imprimantes tridimensionnelles, appelée également imprimantes 3D ou machine de fabrication additive (Fused Deposit Material / Fused Filament Fabrication printer), il existe différentes façon de lier les outils d’impression (tête de fusion) à leur support.In the field of material transformation machines, such as three-dimensional printers, also called 3D printers or additive manufacturing machines (Fused Deposit Material / Fused Filament Fabrication printer), there are different ways of connecting the printing tools (fusion head) to their support.
La fonction de couplage automatique d’outil se divise généralement en deux sous-fonctions spécifiques. D’une part, la fonction de préhension automatique correspond à la capacité de la machine d’effectuer des opérations de solidarisation et de désolidarisation d’un outil sur un mécanisme de couplage machine. Il s’agit ainsi de s’assurer que l’outil est bien accroché ou détaché aux moments souhaités (phases d’utilisation ou de repos de la machine). D’autre part, la fonction de positionnement et rigidité qui assure que lors de chacune des opérations de couplage et découplage successifs, l’outil est positionné de façon quasi identique par rapport à un référentiel du mécanisme de couplage machine. Il s’agit de s’assurer de la précision du couplage et de sa répétabilité dans le temps. Or, un certain nombre de verrous technologiques peuvent empêcher ces deux fonctions d’être effectuées de manière optimisée.The automatic tool coupling function is generally divided into two specific sub-functions. On the one hand, the automatic gripping function corresponds to the machine's ability to perform operations to secure and detach a tool on a machine coupling mechanism. This is to ensure that the tool is properly attached or detached at the desired times (machine use or rest phases). On the other hand, the positioning and rigidity function ensures that during each successive coupling and decoupling operation, the tool is positioned almost identically relative to a reference frame of the machine coupling mechanism. This is to ensure the precision of the coupling and its repeatability over time. However, a certain number of technological barriers can prevent these two functions from being performed in an optimized manner.
Les systèmes de préhension mécanique reposent principalement sur des éléments venant assurer un verrouillage mécanique par une force de traction ou de serrage de l’outil/porte outil. La force appliquée pour le maintien de la charge se fait le plus souvent par un vérin pneumatique mais peut également reposer sur des éléments motorisés électriques classiques pour des charges moins élevées Ainsi, les pinces de préhension permettant de déplacer des objets en mouvement en appliquant une force de serrage de part et d’autre de l’objet à saisir sont un exemple de ce type de machine. On peut citer des systèmes articulés à parallélogramme déformable (pantographe) de type « pince à glaçon ». On peut également citer des systèmes de type mors (mobile/statique ou mobile/mobile).Mechanical gripping systems are mainly based on elements that provide mechanical locking by a traction or clamping force of the tool/tool holder. The force applied to hold the load is most often done by a pneumatic cylinder but can also rely on conventional electric motorized elements for lower loads. Thus, gripping pliers for moving objects by applying a clamping force on either side of the object to be gripped are an example of this type of machine. We can cite articulated systems with a deformable parallelogram (pantograph) of the "ice tongs" type. We can also cite jaw type systems (mobile/static or mobile/mobile).
Les systèmes de préhenseurs pneumatiques reposent sur une dépressurisation d’un volume d’air entre la pièce à saisir et ledit préhenseur. Cette dépressurisation suppose un contact hermétique entre la pièce et le préhenseur. Le système le plus connu est constitué d’une ventouse (avec ou sans soufflet), le plus souvent utilisé pour lever des plaques présentant une surface parfaitement plane.Pneumatic gripper systems rely on depressurizing a volume of air between the part to be gripped and the gripper. This depressurization requires hermetic contact between the part and the gripper. The best-known system consists of a suction cup (with or without bellows), most often used to lift plates with a perfectly flat surface.
Enfin, les systèmes magnétiques nécessitent nécessairement que le préhenseur et l’objet soient eux-mêmes magnétique, ce qui exclut un grand nombre d’objets conçus dans des matériaux incompatibles (métal non magnétique, matériaux plastiques, composites, matériaux naturels, etc.). La force d’attraction magnétique diminuant par ailleurs fortement avec l’augmentation de température, l’utilisation d’un système magnétique est donc peu voir pas compatible avec une enceinte chauffée d’imprimante tridimensionnelle.Finally, magnetic systems necessarily require that the gripper and the object themselves be magnetic, which excludes a large number of objects designed in incompatible materials (non-magnetic metal, plastic materials, composites, natural materials, etc.). Moreover, the magnetic attraction force decreases sharply with increasing temperature, so the use of a magnetic system is little or not compatible with a heated enclosure of a 3D printer.
Ces différentes méthodes de préhension, reposant chacun sur un type de force distinct (ils sont rarement utilisés conjointement), présentent bien entendu chacun leurs avantages mais également divers inconvénients. En dehors de la force de préhension (et la source de l’énergie nécessaire pour fournir cette force) procurée par chaque système et des contraintes liées par exemple à la forme de l’objet et/ou à la matière le constituant, d’autres problématiques peuvent être soulevées que ces systèmes ne résolvent pas.These different gripping methods, each based on a distinct type of force (they are rarely used together), of course each have their advantages but also various disadvantages. Apart from the gripping force (and the source of the energy needed to provide this force) provided by each system and the constraints linked for example to the shape of the object and/or the material constituting it, other problems can be raised that these systems do not resolve.
En effet, pour obtenir un couplage satisfaisant, répétable et durable dans le temps entre l’outil et la machine, il faut également considérer les problématiques de positionnement et de rigidité du système de couplage, comme indiqué précédemment.Indeed, to obtain a satisfactory, repeatable and durable coupling over time between the tool and the machine, it is also necessary to consider the issues of positioning and rigidity of the coupling system, as indicated previously.
Dans le domaine plus spécifique de l’impression 3D, un système de couplage est le plus souvent constitué d’une plaque outil et d’une plaque machine. Il s’agit ensuite de solidariser les deux plaques en les positionnant l’une par rapport à l’autre de la façon la plus répétable et précise possible. Sans cette répétabilité, il est impossible pour la machine de repérer précisément (pouvant aller jusqu’au centième de millimètre voire moins) la position de l’extrémité de travail de son outil. Une mauvaise répétabilité ou un jeu de fixation trop important ont donc des conséquences désastreuses sur les états de surface et/ou la géométrie des pièces obtenues.In the more specific field of 3D printing, a coupling system is most often made up of a tool plate and a machine plate. The two plates must then be secured by positioning them relative to each other in the most repeatable and precise way possible. Without this repeatability, it is impossible for the machine to precisely locate (down to a hundredth of a millimeter or even less) the position of the working end of its tool. Poor repeatability or excessive mounting clearance therefore have disastrous consequences on the surface conditions and/or geometry of the parts obtained.
Il existe aujourd’hui sur le marché un grand nombre de machines de fabrication additive qui reposent sur le concept de changement d’outil, que ce soit pour proposer des procédés d’impression multi-matériaux (ou multi couleurs) et/ou des procédé hybrides.There are a large number of additive manufacturing machines on the market today that are based on the concept of tool change, whether to offer multi-material (or multi-color) printing processes and/or hybrid processes.
Diverses solutions ont déjà été tenté de résoudre ce problème. On peut citer par exemple la machine Prusa XL, reposant sur un système de verrouillage mécanique par coulissage, ou le « Toolchanger E3D » de la société E3D-Online Ltd reposant sur un système de plaque machine possédant trois couples de cylindres orientés à 120°et centrés autour d’un orifice central et de plaque outil possédant quant à elle trois billes réparties de la même manière afin de venir se loger chacune entre des paires de cylindres de la plaque machine pour réaliser la fonction de positionnement, les billes étant organisées autour d’une rampe centrale faisant office de surface d’application de la force de préhension. Un moteur attaché à l’assemblage du coupleur machine vient ensuite assurer le verrouillage en contrôlant la rotation d’un arbre à came qui vient glisser sur la rampe centrale de la plaque outil. Lors de ce glissement, l’arbre se déplace en translation de quelques millimètres, ce qui engendre la compression d’un ressort dans le mécanisme de couplage. C’est de cette compression que résulte la force de préhension mécanique qui se répartit uniformément entre les trois contacts bille/cylindres. Cependant, ce système, qui comporte par ailleurs un moteur pas à pas de type PM pour contrôler le verrouillage, ne peut pas résister à un environnement dont la température est supérieure à environ 80°C.Various solutions have already been attempted to resolve this problem. Examples include the Prusa XL machine, based on a mechanical sliding locking system, or the "Toolchanger E3D" from E3D-Online Ltd, based on a machine plate system with three pairs of cylinders oriented at 120° and centered around a central orifice and a tool plate with three balls distributed in the same way in order to each be housed between pairs of cylinders on the machine plate to perform the positioning function, the balls being organized around a central ramp acting as a surface for applying the gripping force. A motor attached to the machine coupler assembly then ensures locking by controlling the rotation of a camshaft that slides on the central ramp of the tool plate. During this sliding, the shaft moves in translation by a few millimeters, which causes the compression of a spring in the coupling mechanism. This compression results in the mechanical gripping force, which is distributed evenly between the three ball/cylinder contacts. However, this system, which also includes a PM-type stepper motor to control the locking, cannot withstand an environment with a temperature higher than approximately 80°C.
Or, la problématique de l’environnement de travail dans lequel évolue le dispositif de couplage de l’outil est particulièrement importante de sorte que les critères de résistance à la température et d’encombrement réduisent fortement les possibilités offertes en matière de technologie de préhension.However, the problem of the working environment in which the tool coupling device operates is particularly important, so that the criteria of temperature resistance and size greatly reduce the possibilities offered in terms of gripping technology.
En effet, la plupart des éléments mécaniques, électroniques ou même pneumatiques ne sont pas conçus pour résister à des conditions thermiques dépassant les 60-80°C. On comprend alors aisément que résister à près de 180 - 200°C devient vite problématique avec les solutions de l’art antérieur.Indeed, most mechanical, electronic or even pneumatic elements are not designed to withstand thermal conditions exceeding 60-80°C. It is therefore easy to understand that resisting temperatures of around 180 - 200°C quickly becomes problematic with prior art solutions.
Pour résumer, les systèmes de liaison mécanique sont fortement dépendants de la température de l’environnement dans lequel les outils/porte outils évoluent, des problématiques de jeux mécaniques et d’élasticité, et de l’orientation de la charge, tandis que les systèmes pneumatiques nécessitent un circuit pneumatiques dédié induisant des problématiques d’étanchéité/contrôle des fuites, de poids et d’encombrement.To summarize, mechanical connection systems are highly dependent on the temperature of the environment in which the tools/tool holders operate, issues of mechanical clearances and elasticity, and the orientation of the load, while pneumatic systems require a dedicated pneumatic circuit leading to issues of sealing/leak control, weight and size.
Il résulte de l’étude des technologies de liaison outil machine, en particulier dans le domaine des imprimantes 3D multi outils, que les systèmes actuels ne sont pas optimisés et ne tiennent pas suffisamment compte des problématiques de positionnement et de rigidité de sorte que des améliorations peuvent être apportées. Par ailleurs, ces systèmes ne tiennent pas non plus compte d’éventuelles problématiques de vibration haute fréquence, d’amortissement, de trajectoire d’outil (en particulier pour les phases de verrouillage/déverrouillage), de miniaturisation (poids/volume, nombre de pièces constitutives) ou de tenue dans le temps de la liaison.The study of tool-machine connection technologies, particularly in the field of multi-tool 3D printers, shows that current systems are not optimized and do not sufficiently take into account positioning and rigidity issues so that improvements can be made. Furthermore, these systems also do not take into account possible issues of high-frequency vibration, damping, tool trajectory (particularly for locking/unlocking phases), miniaturization (weight/volume, number of constituent parts) or durability of the connection.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice assurant un couplage rapide, efficace, polyvalent et sécurisé.The present invention aims to overcome these drawbacks with a completely innovative approach ensuring rapid, efficient, versatile and secure coupling.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention se rapporte à un dispositif de couplage automatique d’au moins un outil pour une machine d’impression tridimensionnelle à changement d’outils, ledit dispositif de couplage comportant au moins un corps principal et un organe de préhension d’outil, caractérisé en ce que :
- le corps principal comporte une zone de réception femelle présentant au moins une portion de forme conique,
- l’organe de préhension d’outil comporte un connecteur mâle présentant au moins une portion de forme conique de même conicité que celle de la portion conique de ladite zone de réception femelle de manière à coopérer avec cette dernière en position assemblée d’utilisation de l’organe de préhension d’outil et du corps principal, et
- un canal d’aspiration aboutissant dans la zone de réception femelle est relié à une source de dépression de manière à créer un vide entre la zone de réception femelle du corps principal et le connecteur mâle de l’organe de préhension d’outil pour les maintenir entre eux.For this purpose, according to a first aspect, the present invention relates to an automatic coupling device for at least one tool for a three-dimensional printing machine with tool change, said coupling device comprising at least one main body and a tool gripping member, characterized in that:
- the main body comprises a female receiving area having at least one conical-shaped portion,
- the tool gripping member comprises a male connector having at least one conical portion of the same conicity as that of the conical portion of said female receiving zone so as to cooperate with the latter in the assembled position of use of the tool gripping member and the main body, and
- a suction channel terminating in the female receiving area is connected to a vacuum source so as to create a vacuum between the female receiving area of the main body and the male connector of the tool gripping member to hold them together.
Grâce à cette solution, le porte outil peut aller chercher un outil très facilement sur un magasin d’outils intégré à la machine, assurer son couplage (positionnement et préhension) de manière précise et ferme, dans un environnement à température élevé, et effectuer en toute sécurité les opérations d’impression (phase d’utilisation) avant, si besoin, de ranger ou changer d’outil (phase de stockage au repos ou de remplacement).Thanks to this solution, the tool holder can very easily retrieve a tool from a tool magazine integrated into the machine, ensure its coupling (positioning and gripping) precisely and firmly, in a high temperature environment, and safely carry out printing operations (use phase) before, if necessary, storing or changing the tool (storage phase at rest or replacement).
Le coupleur pneumatique de la présente invention permet ainsi d'effectuer les opération de couplage / découplage presque instantanément. La vitesse de l'opération de couplage dépend alors seulement des trajectoires machines et de la durée des déplacement lors de la fabrication de la pièce et non d'une phase de 3-4 secondes à chaque fois que l'on souhaite coupler un outil avec des systèmes mécaniques de l’art antérieur qui reposent souvent sur un déplacement assez lent d'une pièce mécanique venant réaliser le serrage.The pneumatic coupler of the present invention thus makes it possible to carry out the coupling/decoupling operations almost instantaneously. The speed of the coupling operation then depends only on the machine trajectories and the duration of the movements during the manufacture of the part and not on a phase of 3-4 seconds each time one wishes to couple a tool with mechanical systems of the prior art which often rely on a fairly slow movement of a mechanical part performing the clamping.
L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.The invention is implemented according to the embodiments and variants set out below, which are to be considered individually or in any technically effective combination.
Avantageusement, la zone de réception femelle du corps principal comporte une paroi de fond dans laquelle le canal d’aspiration aboutit, et le connecteur mâle comporte une face de succion présentant les mêmes dimensions que ladite paroi de fond, de sorte que la dépression provoque le rapprochement par aspiration de la face de succion contre la paroi de fond de manière à maintenir le connecteur mâle dans la zone de réception femelle durant toute l’aspiration.Advantageously, the female receiving area of the main body comprises a bottom wall in which the suction channel ends, and the male connector comprises a suction face having the same dimensions as said bottom wall, such that the depression causes the suction face to be brought closer together by suction against the bottom wall so as to maintain the male connector in the female receiving area throughout the suction.
Cette solution permet d’obtenir un maintien ferme de l’outil sur le porte outil grâce à la dépression qui agit sur la partie arrière du connecteur pièce mâle (situé donc à l’opposé de l’outil et donc éloigné des zones chaudes).This solution provides a firm hold of the tool on the tool holder thanks to the vacuum acting on the rear part of the male connector (therefore located opposite the tool and therefore away from hot areas).
Selon une caractéristique complémentaire, chacun de la zone de réception femelle et du connecteur mâle comporte une portion de cône avant prolongée par une portion cylindrique arrière pourvue respectivement de paroi de fond et de la face de succion.According to an additional feature, each of the female receiving area and the male connector comprises a front cone portion extended by a rear cylindrical portion provided respectively with a bottom wall and the suction face.
Cette solution permet un couplage rapide, fiable et très précis du connecteur mâle dans la zone de connexion femelle.This solution enables fast, reliable and very precise coupling of the male connector into the female connection area.
Préférentiellement, la portion cylindrique de la zone de réception femelle ou du connecteur mâle comporte une gorge annulaire de réception d’un joint d’étanchéité.Preferably, the cylindrical portion of the female receiving zone or of the male connector comprises an annular groove for receiving a sealing gasket.
Cette solution permet d’éviter les pertes de dépression entre le connecteur mâle et la zone de réception femelle, et donc un éventuel découplage partiel de l’outil (qui entraînerait des conséquences importantes sur la précision du processus de fabrication), voire un découplage total bien plus dommageable.This solution makes it possible to avoid losses of depression between the male connector and the female receiving area, and therefore a possible partial decoupling of the tool (which would have significant consequences on the precision of the manufacturing process), or even a much more damaging total decoupling.
Selon un aspect complémentaire, le joint est du type à quatre lobes dans un matériau résistant à des températures élevées supérieures ou égales à environ 150°C, avec une dureté d’environ 70 Shore A.According to a complementary aspect, the seal is of the four-lobe type in a material resistant to high temperatures greater than or equal to approximately 150°C, with a hardness of approximately 70 Shore A.
De manière avantageuse, un connecteur pneumatique est relié au canal d’aspiration pour être relié à la source de dépression.Advantageously, a pneumatic connector is connected to the suction channel to be connected to the vacuum source.
Selon un mode de réalisation préférée de la présente invention, le canal d’aspiration aboutit au centre de la paroi de fond.According to a preferred embodiment of the present invention, the suction channel ends at the center of the bottom wall.
Cette solution permet d’optimiser l’aspiration et la répartition du vide créé entre le connecteur mâle et la zone de réception femelle.This solution optimizes the suction and distribution of the vacuum created between the male connector and the female receiving area.
Selon un mode particulier de réalisation de la présente invention, le connecteur mâle comporte en outre une plaque d’extrémité avant de support d’outil, l’un de ladite plaque et d’un rebord avant du corps principal est équipé d’un tenon latéral tandis que l’autre de ladite plaque et du rebord avant du corps principal comporte en fente recevant le tenon latéral de manière à bloquer la rotation axiale relative du corps principal et de l’organe de préhension.According to a particular embodiment of the present invention, the male connector further comprises a front end plate for supporting a tool, one of said plate and a front edge of the main body is equipped with a lateral tenon while the other of said plate and the front edge of the main body comprises a slot receiving the lateral tenon so as to block the relative axial rotation of the main body and the gripping member.
Cette solution permet un positionnement optimisé de l’outil et empêche la rotation intempestive du connecteur mâle à l’intérieur de la zone de réception femelle.This solution allows for optimized positioning of the tool and prevents unintentional rotation of the male connector inside the female receiving area.
De préférence, la paroi de fond et la face de succion présentent respectivement des surfaces planes.Preferably, the bottom wall and the suction face respectively have flat surfaces.
Selon une variante de réalisation, la paroi de fond et la face de succion présentent respectivement des surfaces ondulées de formes complémentaires coopérant l’une avec l’autre.According to an alternative embodiment, the bottom wall and the suction face respectively have corrugated surfaces of complementary shapes cooperating with each other.
Cette solution permet d’augmenter légèrement la surface de contact entre le connecteur mâle et la zone de réception femelle, ce qui améliore le couplage.This solution allows to slightly increase the contact surface between the male connector and the female receiving area, which improves coupling.
Avantageusement, le corps principal est relié à un arbre arrière de mise en rotation.Advantageously, the main body is connected to a rear rotation shaft.
Selon un aspect particulièrement intéressant de la présente invention, la paroi de fond et la face de succion présentent une surface identique supérieure ou égale à environ 1200 mm², et de préférence supérieur ou égale à 1500 mm².According to a particularly interesting aspect of the present invention, the bottom wall and the suction face have an identical surface area greater than or equal to approximately 1200 mm², and preferably greater than or equal to 1500 mm².
De la même façon, la surface de contact conique entre le connecteur mâle et la zone de réception femelle est supérieure ou égale à 1500 mm², et de préférence environ égale à 1800 mm².Similarly, the conical contact surface between the male connector and the female receiving area is greater than or equal to 1500 mm², and preferably approximately equal to 1800 mm².
Dans la même optique d’assurer un couplage optimisé sans dépense inutile d’énergie, la valeur absolue du vide/de la dépression est supérieure ou égale à 0,45 bar (c’est-à-dire -0,45 bar de pression négative), et de préférence sensiblement égale à environ 0,9 bar à 1 bar (c’est-à-dire -1 à -0,9 bar de pression négative).With the same aim of ensuring an optimized coupling without unnecessary expenditure of energy, the absolute value of the vacuum/depression is greater than or equal to 0.45 bar (i.e. -0.45 bar of negative pressure), and preferably substantially equal to approximately 0.9 bar to 1 bar (i.e. -1 to -0.9 bar of negative pressure).
De la même façon, le dispositif présente une force de préhension supérieure ou égale à environ 75 N pour une faible dépression, et de préférence supérieure ou égale à 140 N pour une forte dépression.Similarly, the device has a gripping force greater than or equal to approximately 75 N for low depression, and preferably greater than or equal to 140 N for high depression.
La présente invention se rapporte également à une machine d’impression tridimensionnelle comportant au moins une enceinte, un support d’outil(s), un dispositif de couplage d’outil tel que décrit précédemment et plateau mobile.The present invention also relates to a three-dimensional printing machine comprising at least one enclosure, a tool support(s), a tool coupling device as described above and a movable plate.
Enfin, la présente invention a également pour objet un procédé de réalisation d’une pièce en fabrication additive utilisant la machine telle décrite précédemment et comportant au moins la suite d’étape suivantes :
a) saisir un premier outil sur le support d’outil(s) à l’aide du dispositif de couplage tel que décrit précédemment,
b) effectuer une première phase de fabrication additive d’une première portion de la pièce à réaliser,
c) reposer le premier outil sur le support d’outil(s),
d) saisir un deuxième outil sur le support d’outils(s) à l’aide du dispositif de couplage,
e) effectuer une deuxième phase de fabrication d’une deuxième portion de la pièce à réaliser.Finally, the present invention also relates to a method for producing a part in additive manufacturing using the machine as described above and comprising at least the following series of steps:
a) gripping a first tool on the tool holder(s) using the coupling device as described above,
b) carry out a first phase of additive manufacturing of a first portion of the part to be produced,
c) place the first tool on the tool holder(s),
d) grip a second tool on the tool holder(s) using the coupling device,
e) carry out a second phase of manufacturing a second portion of the part to be produced.
Avantageusement, le deuxième outil est une tête d’impression tridimensionnelle et la deuxième phase de fabrication est une phase de fabrication additive ajoutant de la matière à la première portion de la pièce à réaliser.Advantageously, the second tool is a three-dimensional print head and the second manufacturing phase is an additive manufacturing phase adding material to the first portion of the part to be produced.
Selon une variante de réalisation, le deuxième outil est un outil d’usinage, par exemple une fraise, et la deuxième phase de fabrication est une phase de fabrication soustractive retirant de la matière à la première portion de la pièce à réaliserAccording to an alternative embodiment, the second tool is a machining tool, for example a milling cutter, and the second manufacturing phase is a subtractive manufacturing phase removing material from the first portion of the part to be produced.
De manière préférée, les étapes a) à e) sont reproduites autant de fois que nécessaire pour obtenir la pièce finale, avec alternance (régulière ou non) de fabrication additive et de fabrication soustractive.Preferably, steps a) to e) are repeated as many times as necessary to obtain the final part, with alternation (regular or not) of additive manufacturing and subtractive manufacturing.
D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and characteristics of the present invention emerge from the following description given, for explanatory and non-limiting purposes, with reference to the appended drawings, in which:
Les figures 1 à 4 représentent de manière schématisée une machine 10 d’impression tridimensionnelle, appelée également machine de fabrication additive (Fused Deposit Material ou Fused Filament Fabrication), munie d’un dispositif 100 de couplage automatique d’outil 20 conforme à la présente invention et présenté plus en détail sur les figures 5 et suivantes.Figures 1 to 4 schematically represent a three-dimensional printing machine 10, also called an additive manufacturing machine (Fused Deposit Material or Fused Filament Fabrication), equipped with a device 100 for automatic coupling of tool 20 in accordance with the present invention and presented in more detail in Figures 5 and following.
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation.This description is given without limitation, each characteristic of an embodiment being able to be combined with any other characteristic of any other embodiment.
On note, dès à présent, que les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle, sans que cela nuise à leur compréhension.It should be noted, from now on, that the figures are not necessarily to scale, without this harming their understanding.
Typiquement, la machine 10 d’impression 3D comporte une enceinte 11 (de préférence au moins en partie transparente) pouvant être fermée pour la fabrication d’une pièce et ouverte pour la récupérer, un plateau 12 (également appelé « lit »), le plus souvent chauffé, sur lequel repose la pièce en cours de fabrication, un support 13 (appelé communément magasin) de type rail ou rack sur lequel sont rangés différents outils 20 disponibles et interchangeable selon les usages, et le dispositif 100 conforme à la présente invention monté sur un support mobile.Typically, the 3D printing machine 10 comprises an enclosure 11 (preferably at least partly transparent) which can be closed for the manufacture of a part and opened to recover it, a plate 12 (also called a “bed”), most often heated, on which the part being manufactured rests, a support 13 (commonly called a magazine) of the rail or rack type on which are stored various tools 20 available and interchangeable according to the uses, and the device 100 according to the present invention mounted on a mobile support.
Lors de l’impression 3D, la matière fondu (matière plastique dans le cas présent), stockée en général sous forme d’une bobine de filament, traverse la tête 20 et sors de celle-ci via une buse d’extrémité chauffée 22, tandis que le plateau 12 et/ou ladite tête 20 de dépôt de filament monté sur un chariot 50 est/sont motorisé(s) et peu/peuvent ainsi se déplacer de manière synchronisée le long de rails 30, 40 et 60 au moins selon les trois directions X, Y et Z d’un repère orthonormé pour fabriquer la pièce progressivement par superposition verticale de couches.During 3D printing, the molten material (plastic material in this case), generally stored in the form of a filament spool, passes through the head 20 and exits from it via a heated end nozzle 22, while the plate 12 and/or said filament deposition head 20 mounted on a carriage 50 is/are motorized and can thus move in a synchronized manner along rails 30, 40 and 60 at least in the three directions X, Y and Z of an orthonormal reference frame to manufacture the part progressively by vertical superposition of layers.
La tête d’impression 20, qui ne fait pas l’objet de la présente invention, est chauffée à haute température de manière à atteindre au moins la température de fusion du filament de matériau utilisé, souvent au-delà de 160-200 °C dans le cas des matériaux les plus courants que sont le PLA (acide polyactique) et l’ABS (Acrylonitrile butadiène styrène), afin que celui-ci puisse fondre et être déposé sur le plateau 12 puis sur la matière précédemment déposée et solidifiée.The print head 20, which is not the subject of the present invention, is heated to a high temperature so as to reach at least the melting temperature of the filament of material used, often beyond 160-200°C in the case of the most common materials which are PLA (polylactic acid) and ABS (acrylonitrile butadiene styrene), so that it can melt and be deposited on the plate 12 then on the material previously deposited and solidified.
L’objet de la présente invention est ainsi de fournir un dispositif de couplage automatique 100 qui peut résister aux différentes contraintes évoquées précédemment de positionnement et de rigidité, de vibration haute fréquence, d’amortissement, de trajectoire d’outil (en particulier pour les phases de verrouillage/déverrouillage), de miniaturisation (poids/volume, nombre de pièces constitutives) et de tenue de la liaison dans le temps (en dizaines ou centaines de milliers de cycles).The object of the present invention is thus to provide an automatic coupling device 100 which can withstand the various constraints mentioned above of positioning and rigidity, high-frequency vibration, damping, tool trajectory (in particular for the locking/unlocking phases), miniaturization (weight/volume, number of constituent parts) and durability of the connection over time (in tens or hundreds of thousands of cycles).
Ainsi, comme cela est visible sur les figures 5 à 12 le dispositif de couplage 100 comporte comportant au moins un corps principal 110 et un organe 120 de préhension d’outil 20. Le corps principal 110 comporte une zone de réception femelle (c’est-à-dire creuse) 111 présentant au moins une portion 112 de forme conique. L’organe de préhension d’outil 120 comporte quant à lui un connecteur mâle 121 présentant au moins une portion 122 de forme conique de même conicité que celle de la portion conique 112 de ladite zone de réception femelle 111 de sorte que ces deux cônes peuvent coopérer en position assemblée d’utilisation de l’organe de préhension 120 d’outil à l’intérieur du corps principal 120.Thus, as can be seen in FIGS. 5 to 12, the coupling device 100 comprises at least one main body 110 and a tool gripping member 120 20. The main body 110 comprises a female receiving area (i.e. hollow) 111 having at least one portion 112 of conical shape. The tool gripping member 120 comprises a male connector 121 having at least one portion 122 of conical shape with the same conicity as that of the conical portion 112 of said female receiving area 111 so that these two cones can cooperate in the assembled position of use of the tool gripping member 120 inside the main body 120.
Conformément à l’invention, un canal d’aspiration 130 traverse latéralement le corps principal 110 pour aboutir dans la zone de réception femelle 111, et est relié à une source de dépression (de type pompe, non représentée) de manière à créer un vide entre la zone de réception femelle 111 du corps principal 110 et le connecteur mâle 121 de l’organe 120 de préhension d’outil. Cela permet, comme cela sera décrit ci-après, de maintenir fermement et avec précision l’organe de préhension 120 dans le corps principal 110. Un connecteur pneumatique 131 est relié au canal d’aspiration 130 pour être relié à la source de dépression (pompe à vide).According to the invention, a suction channel 130 passes laterally through the main body 110 to end in the female receiving area 111, and is connected to a vacuum source (of the pump type, not shown) so as to create a vacuum between the female receiving area 111 of the main body 110 and the male connector 121 of the tool gripping member 120. This makes it possible, as will be described below, to firmly and precisely hold the gripping member 120 in the main body 110. A pneumatic connector 131 is connected to the suction channel 130 to be connected to the vacuum source (vacuum pump).
Comme cela ressort clairement des figures 8, 8 et 12, la portion de cône avant 112 de la zone de réception femelle 111 est prolongée par une portion cylindrique arrière 113 pourvue d’une paroi de fond 115, tandis que la portion de cône avant 122 du connecteur mâle 121 est prolongée par une portion cylindrique arrière 123 pourvue d’une face de succion 125.As is clear from Figures 8, 8 and 12, the front cone portion 112 of the female receiving area 111 is extended by a rear cylindrical portion 113 provided with a bottom wall 115, while the front cone portion 122 of the male connector 121 is extended by a rear cylindrical portion 123 provided with a suction face 125.
La surface de contact conique (surface développée de chacune des portions coniques 113 et 123) entre le connecteur mâle 121 et la zone de réception femelle 111 est dans le cas présent supérieure ou égale à 1500 mm², et de préférence proche de 1800 mm², par exemple 1771 mm².The conical contact surface (developed surface of each of the conical portions 113 and 123) between the male connector 121 and the female receiving zone 111 is in the present case greater than or equal to 1500 mm², and preferably close to 1800 mm², for example 1771 mm².
La surface de contact entre la paroi de fond 115 de la zone de réception femelle 111 et la face de succion 125 du connecteur mâle 121 est dans le cas présent supérieure ou égale à environ 1200 mm², et de préférence supérieur ou égale à 1500 mm², par exemple égale à 1548 mm² pour un diamètre de 44,4 mm, à laquelle on peut ajouter la surface chanfreinée qui fait 200 mm². Si on se base sur une section cylindrique de 46,5mm de diamètre, la surface de succion est ainsi de 1698 mm². Cette surface est la surface de référence pour les calculs de force de succion.The contact surface between the bottom wall 115 of the female receiving zone 111 and the suction face 125 of the male connector 121 is in the present case greater than or equal to approximately 1200 mm², and preferably greater than or equal to 1500 mm², for example equal to 1548 mm² for a diameter of 44.4 mm, to which can be added the chamfered surface which is 200 mm². If we base ourselves on a cylindrical section of 46.5 mm in diameter, the suction surface is thus 1698 mm². This surface is the reference surface for the suction force calculations.
Le canal d’aspiration 130 aboutit de préférence au centre de la paroi de fond 115 pour une répartition homogène de la dépression exercée sur la face de succion 125, mais d’autres solutions sont envisageables pour répondre aux mêmes contraintes.The suction channel 130 preferably ends at the center of the bottom wall 115 for a uniform distribution of the depression exerted on the suction face 125, but other solutions are possible to meet the same constraints.
Ainsi, la dépression régnant dans le dispositif de couplage 100, c’est-à-dire entre la paroi de fond 115 et la face de succion 125, peut descendre à environ -0,86bar (relatif par rapport à la pression atmosphérique, c’est-à-dire environ 0,14 bar en absolu).Thus, the depression prevailing in the coupling device 100, that is to say between the bottom wall 115 and the suction face 125, can drop to approximately -0.86 bar (relative to atmospheric pressure, that is to say approximately 0.14 bar in absolute).
Afin de limiter la quantité d'air utilisée pour maintenir le vide, celle-ci est contrôlée entre les bornes de -0,8 bar (borne inférieure qui occasionne la fermeture de la vanne d'entrée) et la borne supérieure de -0,45 bar (à laquelle la machine réactive la dépressurisation pour éviter le découplage du connecteur mâle 121).In order to limit the amount of air used to maintain the vacuum, this is controlled between the -0.8 bar terminals (lower terminal which causes the inlet valve to close) and the upper terminal of -0.45 bar (at which the machine reactivates depressurization to avoid decoupling of the male connector 121).
A la pression maximale de -0,86 bar, la force de dépression (force de couplage) occasionnée est d’environ 146 N tandis qu’à la pression basse de -0,45 bar, la force de dépression (force de couplage) est de 76 N. Cette limite basse pourrait être augmentée puisqu'elle n'est qu'une donnée permettant de limiter l'activation d'une séquence de dépressurisation pour maintenir le connecteur mâle 121 en position.At the maximum pressure of -0.86 bar, the vacuum force (coupling force) caused is approximately 146 N while at the low pressure of -0.45 bar, the vacuum force (coupling force) is 76 N. This low limit could be increased since it is only a data allowing to limit the activation of a depressurization sequence to maintain the male connector 121 in position.
La portion cylindrique 123 du connecteur mâle 121 comporte une gorge annulaire 124 de réception d’un joint d’étanchéité 150. Ce joint 150 est typiquement du type à quatre lobes, réalisé dans un matériau résistant à des températures élevées supérieures ou égales à environ 150°C, et présente par exemple une dureté d’environ 70 Shore A. Il permet d’éviter les fuites d’air et de maintenir la dépression entre le connecteur mâle 121 et la zone de réception femelle 111 durant toute la phase de couplage et d’utilisation de l’outil 20, comme cela sera expliqué ultérieurement.The cylindrical portion 123 of the male connector 121 comprises an annular groove 124 for receiving a seal 150. This seal 150 is typically of the four-lobe type, made of a material resistant to high temperatures greater than or equal to approximately 150°C, and has for example a hardness of approximately 70 Shore A. It makes it possible to prevent air leaks and to maintain the depression between the male connector 121 and the female receiving zone 111 throughout the coupling phase and use of the tool 20, as will be explained later.
Le connecteur mâle 121 comporte en outre une plaque d’extrémité avant 127 de support d’outil (lequel n’est pas représenté sur les figures 7 à 12 mais visible sur les figures 1 à 6). Cette plaque 127 est pourvu d’une fente radiale 128 dans laquelle vient se loger, en position assemblée du dispositif 100, dans un tenon radial correspondant 118 ménagé dans un rebord avant 117 de la zone de réception femelle 111 de manière à bloquer la rotation axiale relative du corps principal 110 par rapport à l’organe de préhension 120 une fois l’assemblage effectué.The male connector 121 further comprises a front end plate 127 for supporting a tool (which is not shown in FIGS. 7 to 12 but visible in FIGS. 1 to 6). This plate 127 is provided with a radial slot 128 in which, in the assembled position of the device 100, it is housed in a corresponding radial tenon 118 formed in a front edge 117 of the female receiving zone 111 so as to block the relative axial rotation of the main body 110 relative to the gripping member 120 once assembly has been completed.
Le corps principal 110 est relié à un arbre arrière 140 munie d’une plaque soudée 142 peut être fixé à l’aide de vis 145 à l’arrière du corps principal 110, permettant si besoin la mise en rotation du dispositif de couplage 100 selon un axe longitudinal.The main body 110 is connected to a rear shaft 140 provided with a welded plate 142 which can be fixed using screws 145 to the rear of the main body 110, allowing, if necessary, the rotation of the coupling device 100 along a longitudinal axis.
Le fonctionnement du dispositif de couplage 100 conforme à la présente invention est le suivant :The operation of the coupling device 100 according to the present invention is as follows:
Une fois la bobine de filament en matière plastique installé, l’imprimante tridimensionnelle 10 sous tension, et le programme de fabrication chargé, le dispositif 100 est mis en action.Once the plastic filament spool is installed, the 3D printer 10 is powered on, and the manufacturing program is loaded, the device 100 is put into operation.
Pour cela, le dispositif de couplage 100 relié au chariot 50 se déplace selon les directions X et Y le long des rails 30 et 40 pour aller chercher un outil 20 déjà monté sur l’organe de préhension 120 et accroché au support 13. La portion conique 112 de la zone de réception femelle 111 du corps principal 110 est positionnée face à la portion conique 122 du connecteur mâle 121 de l’organe de préhension 120 de sorte que le tenon 118 s’introduit dans la fente radiale 128 et que la paroi de fond 115 soit contre la face de succion 125.For this, the coupling device 100 connected to the carriage 50 moves in the X and Y directions along the rails 30 and 40 to retrieve a tool 20 already mounted on the gripping member 120 and attached to the support 13. The conical portion 112 of the female receiving zone 111 of the main body 110 is positioned facing the conical portion 122 of the male connector 121 of the gripping member 120 so that the tenon 118 is inserted into the radial slot 128 and the bottom wall 115 is against the suction face 125.
La pompe à vide (non représentée), par exemple à effet Venturi, est alors mise en action de sorte que l’air est aspiré par le conduit 130, ce qui crée une dépression entre ladite paroi de fond 115 et ladite face de succion 25 avec une force d’aspiration telle que le connecteur mâle 121 de l’organe de préhension 120 s’accroche fermement à la zone de réception femelle 111 du corps principal 110, ce qui permet de dégager l’outil 20 de son support 13.The vacuum pump (not shown), for example with a Venturi effect, is then activated so that the air is sucked in through the conduit 130, which creates a depression between said bottom wall 115 and said suction face 25 with a suction force such that the male connector 121 of the gripping member 120 firmly attaches to the female receiving zone 111 of the main body 110, which makes it possible to release the tool 20 from its support 13.
La machine d’impression tridimensionnelle 10 suit alors son programme de fabrication additive de la pièce à fabriquer par déplacement du dispositif de couplage 100 muni de son outil 20 selon les axes X, Y et Z le long des rails 30, 40 et 60 (plus précisément, le plateau mobile 12 se déplace longitudinalement le long de l’axe Z, tandis que le dispositif de couplage 100 se déplace dans un plan XY) jusqu’à la fin du cycle de fabrication prévu. Pendant toute cette phase, l’outil 20 est fermement maintenu sur le dispositif de couplage 100 car la pompe maintient une dépression suffisante pour créer une force de dépression (force de couplage) de l’outil supérieure à 76 N. Un système de pilotage intégré permet de d’augmenter la dépression afin de la maintenir au-dessus de cette valeur minimale d’accrochage.The three-dimensional printing machine 10 then follows its additive manufacturing program for the part to be manufactured by moving the coupling device 100 equipped with its tool 20 along the X, Y and Z axes along the rails 30, 40 and 60 (more precisely, the movable plate 12 moves longitudinally along the Z axis, while the coupling device 100 moves in an XY plane) until the end of the planned manufacturing cycle. During this entire phase, the tool 20 is firmly held on the coupling device 100 because the pump maintains sufficient vacuum to create a vacuum force (coupling force) of the tool greater than 76 N. An integrated control system makes it possible to increase the vacuum in order to maintain it above this minimum gripping value.
Une fois la fabrication de la pièce terminée, le dispositif de couplage 100 est ramené face au support 13 de l’outil 20 afin de repositionner ce dernier sur ledit support 13 par cessation de la dépression créée par la pompe à vide qui permet de désolidariser le connecteur mâle 121 de la zone de réception femelle 111. Une petite pression de la pompe peut même améliorer le découplage du corps principal 110 et de l’organe de préhension 120 afin que ce dernier permette l’accrochage de l’outil 20 sur son support 13.Once the part has been manufactured, the coupling device 100 is brought back facing the support 13 of the tool 20 in order to reposition the latter on said support 13 by ceasing the depression created by the vacuum pump which makes it possible to separate the male connector 121 from the female receiving zone 111. A small pressure from the pump can even improve the decoupling of the main body 110 and the gripping member 120 so that the latter allows the tool 20 to be attached to its support 13.
Bien entendu, un changement d’outil 20 est tout à fait possible en cours de fabrication de la pièce, auquel cas le premier outil 20 est d’abord relié au dispositif de couplage 100, il est utilisé pour réaliser une certaine phase de fabrication, il est ensuite reposé sur son support 13 comme expliqué ci-avant, puis un autre outil 20 est relié au dispositif de couplage 100 comme déjà décrit afin de réaliser une autre étape de fabrication de la pièce, et ainsi de suite jusqu’à la finalisation de la fabrication additive.Of course, a change of tool 20 is entirely possible during the manufacture of the part, in which case the first tool 20 is first connected to the coupling device 100, it is used to carry out a certain manufacturing phase, it is then placed back on its support 13 as explained above, then another tool 20 is connected to the coupling device 100 as already described in order to carry out another manufacturing step of the part, and so on until the finalization of the additive manufacturing.
On peut par ailleurs tout à fait imaginer une solution plus complexe, dite « fabrication hybride », dans laquelle un premier outil 20 d’impression tridimensionnelle est saisi sur le support 13 d’outil(s) à l’aide du dispositif 100 de couplage, une première phase de fabrication additive est effectuée pour réaliser une première portion de la pièce sur le plateau 12, le premier outil 20 est reposé sur le support 13 d’outil(s), un deuxième outil 20 de fabrication soustractive, par exemple une fraise, est saisi sur le support 13 d’outils(s) à l’aide du dispositif 100 de couplage, et une deuxième phase de fabrication soustractive (usinage tel qu’un chanfrein, un perçage, une finition par polissage local de la surface, etc.) est réalisée sur la pièce à réaliser.It is also entirely possible to imagine a more complex solution, called “hybrid manufacturing”, in which a first three-dimensional printing tool 20 is gripped on the tool support 13 using the coupling device 100, a first additive manufacturing phase is carried out to produce a first portion of the part on the plate 12, the first tool 20 is placed back on the tool support 13, a second subtractive manufacturing tool 20, for example a milling cutter, is gripped on the tool support 13 using the coupling device 100, and a second subtractive manufacturing phase (machining such as a chamfer, drilling, finishing by local polishing of the surface, etc.) is carried out on the part to be produced.
Ce procédé hybride peut d’ailleurs comprendre plus globalement l’enchainement les unes après les autres et à plusieurs reprises de plusieurs phases additives et/ou soustractives, avec par exemple une première phase de fabrication additive pour réaliser une première portion de la pièce avec une première tête d’impression tridimensionnelle, une deuxième phase de fabrication additive différente avec une deuxième tête d’impression tridimensionnelle pour fabriquer une deuxième portion de la pièce (changement de matière plastique et/ou de couleur par exemple), une troisième phase de fabrication soustractive (par exemple perçage, chanfrein) travaillant sur au moins une des portions de la pièce réalisée lors des deux phases additives précédentes, puis une quatrième phase de fabrication additive très localisée avec un troisième tête d’impression tridimensionnelle, suivie par une cinquième et dernière phase de fabrication soustractive de polissage général de toute la pièce. Toutes les combinaisons de phase sont envisageables dès lors que les outils sont disponibles.This hybrid process can also include more generally the sequence one after the other and several times of several additive and/or subtractive phases, with for example a first additive manufacturing phase to produce a first portion of the part with a first three-dimensional printing head, a second different additive manufacturing phase with a second three-dimensional printing head to produce a second portion of the part (change of plastic material and/or color for example), a third subtractive manufacturing phase (for example drilling, chamfering) working on at least one of the portions of the part produced during the two previous additive phases, then a fourth very localized additive manufacturing phase with a third three-dimensional printing head, followed by a fifth and final subtractive manufacturing phase of general polishing of the entire part. All phase combinations are possible as long as the tools are available.
La présente invention permet ainsi de proposer une solution adaptée aux contraintes suivantes :The present invention thus makes it possible to propose a solution adapted to the following constraints:
- Comptabilité avec un fonctionnement du dispositif de couplage évoluant de manière dynamique l’intérieur d’une enceinte à haute température, typiquement supérieur à 150°C et même au-delà de 200°C, (principalement selon le matériau utilisé et sa température de fusion),
- Encombrement réduit pour pouvoir monter le dispositif de couplage en bout de chaine cinématique 5 axes,
- Rigidité importante du système,
- Précision du couplage inférieur à 20μm,
- Résistance aux vibrations,
- Durée de vie importante (plusieurs centaines de milliers d’heures d’utilisation),
- Force de couplage importante (proche de 150 N dans certaines circonstances),
- Automatisation (aucune intervention d’un utilisateur lors des phases de préhension, utilisation, changement et stockage de l’outil, dès lors que le programme d’impression est lancé et ce jusqu’au retrait de la pièce du plateau de la machine).- Compatibility with dynamically changing operation of the coupling device inside a high temperature enclosure, typically above 150°C and even beyond 200°C (mainly depending on the material used and its melting temperature),
- Reduced size to be able to mount the coupling device at the end of the 5-axis kinematic chain,
- Significant rigidity of the system,
- Coupling precision less than 20μm,
- Vibration resistance,
- Long service life (several hundred thousand hours of use),
- High coupling force (close to 150 N in certain circumstances),
- Automation (no user intervention during the tool gripping, use, changing and storage phases, from the moment the printing program is launched until the part is removed from the machine bed).
Il doit être bien entendu que la description détaillée de l’objet de l'Invention, donnée uniquement à titre d'illustration, ne constitue en aucune manière une limitation, les équivalents techniques étant également compris dans le champ de la présente invention.It should be clearly understood that the detailed description of the subject of the Invention, given solely for the purpose of illustration, does not constitute a limitation in any way, technical equivalents also being included in the scope of the present invention.
Ainsi, il pourrait y avoir plusieurs orifices de succion 130 aboutissant au niveau du fond 115 de la zone de réception femelle 111 afin de répartir de manière plus homogène la dépression et le vide créé.Thus, there could be several suction orifices 130 ending at the bottom 115 of the female receiving zone 111 in order to distribute the depression and the vacuum created more evenly.
La paroi de fond 115 et la face de succion 125 peuvent présenter respectivement des surfaces ondulées de formes complémentaires coopérant l’une avec l’autre de manière à augmenter la surface de contact entre le connecteur mâle et la zone de réception femelle.The bottom wall 115 and the suction face 125 may respectively have corrugated surfaces of complementary shapes cooperating with each other so as to increase the contact surface between the male connector and the female receiving zone.
La gorge annulaire 124 de réception du joint d’étanchéité 150 peut être aménagée dans la portion cylindrique 112 de la zone de réception femelle 111.The annular groove 124 for receiving the seal 150 can be arranged in the cylindrical portion 112 of the female receiving zone 111.
Le joint 150 utilisé peut être différent dans sa forme, son matériau de construction et sa dureté Shore A dès lors qu’il procure les mêmes fonctions et résiste aux mêmes contraintes imposées.The 150 gasket used may be different in its shape, construction material and Shore A hardness as long as it provides the same functions and resists the same imposed constraints.
La plaque 127 du connecteur mâle 110 peut comporter un tenon 118 venant s’introduire dans une fente 128 ménagée dans le rebord avant 117 de la zone de réception femelle 111 de manière à bloquer la rotation axiale relative du corps principal 110 et de l’organe de préhension 120 une fois le dispositif de couplage 100 assemblé.The plate 127 of the male connector 110 may comprise a tenon 118 which is inserted into a slot 128 formed in the front edge 117 of the female receiving zone 111 so as to block the relative axial rotation of the main body 110 and the gripping member 120 once the coupling device 100 is assembled.
Le dispositif de couplage de la présente invention peut également être utilisé pour la préhension de pièces, pour le robocasting, l’usinage, le fraisage, ou le taraudage.The coupling device of the present invention can also be used for gripping parts, for robocasting, machining, milling, or tapping.
Ainsi, la tête d’impression tridimensionnelle peut être remplacée par une tête de perçage / taraudage munie d’un forêt ou d’un taraud, une tête de fraisage, une tête de marquage, un outil de contrôle (dimensions, états de surface) ou encore un outil de revêtement (coating).The three-dimensional printing head can therefore be replaced by a drilling/tapping head equipped with a drill or tap, a milling head, a marking head, a control tool (dimensions, surface conditions) or even a coating tool.
Les différentes dimensions et valeurs de dépression (vide) et de force d’attraction, données uniquement à titre indicatif, peuvent bien entendu être modifiées dès lors que le principe de l’invention est conservé, à savoir d’une part les cône de formes complémentaires pour la zone de réception femelle et le connecteur mâle et d’autre part l’aspiration. L’augmentation de la face de succion et de la paroi de fond permettrait par exemple d’augmenter la force de préhension.The various dimensions and values of depression (vacuum) and attraction force, given for information purposes only, can of course be modified as long as the principle of the invention is retained, namely on the one hand the cones of complementary shapes for the female receiving area and the male connector and on the other hand the suction. Increasing the suction face and the bottom wall would, for example, make it possible to increase the gripping force.
Les portions cylindriques 113 et 123 ne sont pas obligatoires de sorte que, dans cette configuration, il n’y aurait que les deux cônes 112 et 122 et aucun joint d’étanchéité 150.The cylindrical portions 113 and 123 are not required so that, in this configuration, there would only be the two cones 112 and 122 and no seal 150.
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