Contribution au développement d’une pince universelle pour la manipulation des matériaux souples

par Yousef Ebraheem

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Dominique Adolphe et de Emilie Drean.

Soutenue le 15-09-2014

à Mulhouse , dans le cadre de École doctorale pluridisciplinaire Jean-Henri Lambert, ED 494 (Mulhouse) , en partenariat avec Laboratoire de physique et mécanique textiles (Mulhouse) (laboratoire) et de Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles (laboratoire) .


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire concerne le développement d’un système universel de manipulation de matériaux textiles souples. Il s’agit d’une pince de manipulation universelle qui se compose de trois techniques de manipulation, technique de vide, technique d’intrusion, technique de pincement. Cette pince universelle a été développée pour manipuler une surface textile de 100 x 100 mm². Les buts de cette pince sont les suivants: Acquérir une seule couche à partir d'un empilement de tissus.Tenir une seule couche, la transférer et la manipuler jusqu’au poste suivant.La technique de vide est la première technique développée dans notre recherche, elle se compose des organes de préhension qui sont « trois ventouses pneumatiques » dont les matériaux varient en fonction des matériaux textiles à manipuler, trois compensateurs de hauteur pour fixer les ventouses pneumatique et d'un générateur de vide pour créer le vide nécessaire grâce à un régulateur de pression. Les trois ventouses pneumatiques sont placées précisément sur les têtes d’un triangle équilatéral, au-dessus de la pièce textile. La technique d’intrusion est la deuxième technique développée dans notre recherche, cette technique est constituée de deux parties principales: Une partie qui donne le mouvement et l'actionnement des organes de préhension.Une partie de préhension qui contient des éléments de préhension qui sont des aiguilles.L’ensemble est commandé, au travers de vérins, par de l’air comprimée. La technique de pincement est la troisième technique développée dans notre recherche, elle comprend des organes de serrage opposés qui sont à mis en mouvement de façon alternative par deux vérins pneumatiques Deux types de validation des éléments constituant de la pince de préhension développée ont été réalisés avec succès, une validation statique en utilisant un support de fixation, une validation dynamique en utilisant un bras de robot. Pendant la validation statique, nous avons trouvé que la technique de vide fonctionnait très bien avec les matériaux imperméables à l’air et avec des matériaux ayant une porosité inférieure à 80% et/ou une perméabilité inférieure à 1500 L/m²/s sous 200 Pa.Pour les matériaux textiles ayant une porosité supérieure à 80% et/ou d’une perméabilité supérieure à 1500 L/m²/s sous 200 Pa, la consommation importante d’air comprimé interdit l’utilisation de cette technique et la force réelle d’attraction dépendant des propriétés du matériau manipulé suivant :La porosité, La perméabilité à l’air, La masse surfacique de matériau. Concernant la technique d’intrusion, nous trouvé que cette technique permet une manipulation efficace des matériaux textiles qui sont difficiles à manipuler par la technique de vide. Elle fonctionne très bien pour des matériaux perméables à l’air (tissus d’armure toile, tricots) alors qu’elle endommage les matériaux imperméables. Les risques liés à cette technique est le prélèvement de plusieurs couches à la fois si la profondeur de perçages des aiguilles n’est pas contrôlé précisément. Pendant la validation statique de la technique de pincement, nous avons trouvé que cette technique ne fonctionne pas bien seule.Pour résoudre ce problème, nous avons utilisé, la combinaison de deux technologies La technique d’intrusion technique La technique de pincement Et La technique de vide. La technique de pincement Les résultats trouvés pendant la validation de cette technique sont les suivants : la technologie de vide associée à la technique de serrage est la combinaison la plus efficace et la plus fiable, par contre un des inconvénients de cette technique est le contrôle de la force de serrage afin d’éviter l’endommagement de la surface de matériau manipulé. [...]

  • Titre traduit

    Contribution of the development of a universal gripper for handling flexible materials


  • Résumé

    The work presented in this thesis concerns the development of a universal system for handling flexible textile materials. This is a universal gripper for manipulation, which consists of three technologies of manipulations, vacuum technology, intrusion technology, pinch technology. This new universal system was developed to handle a pieces of cut fabrics a square shape which had the dimensions of 100 mm×100 mm. The aims of this gripper are: Acquiring a single ply from a stack of woven fabrics Acquiring a single ply, handling and transfer it to the next station.The vacuum technology is the first technique developed in our research, it consists of a grippers which are « three pneumatic flat suction pads with stops » whose materials vary according to the manipulate textile materials, three level compensators for fixing the penumatic flat suction pads and a pneumatic vacuum generator to create the necessary vacuum thanks to a pressure regulator. The three pneumatic flat suction pads are precisely placed on the heads of an equilateral triangle, above the textile piece.The intrusion technology is the second technique developed in our research; this technique consists of two main parts: A party that gives movement and actuation of the gripper A party for gripping witch include the gripping elements that are needles The both parties are controlled, through a penumatic cylinder, by compressed air.The pinch technology is the third technique developed in our research; it comprises clamping grippers which are placed oppositely to moving alternately by two pneumatic cylinders.Two types of validation of the elements constituting of the gripper developed are performed, static validation by using a bracket, dynamic validation by using the robot arm.During the validation static, we found that the vacuum technology performs well for non-permeable materials and with the materials whose their porosity less of the 80 % and their air permeability less than 1500 L/m²/s under 200 pa.For the materials textiles whose their porosity more than 80 % and their permeability more than 1500 L/m²/s under 200 pa, the high consumption of compressed air prohibits the use of this technique, and the real force of attraction dependent on the following material manipulated properties: • Porosity of the material• Air permeability• Weight of the material.Concerning the intrusion technique, we found that this technique allows realizing an effective handling of textile materials which are difficult to handle by the vacuum technique. It performs very well for air permeable materials (plain weave fabrics, knitted fabrics), while damaging waterproof materials. The risk associated with this technique is the manipulation multiplies of the layers at a time if the depth of the piercing of the needles is not precisely controlled.During the static validation of the pinch technique, we found that this technique does not function well alone. To solve this problem, we used, the combination of two technologies: Intrusion technology Pinch technology and Vacuum technology Pinch technologyThe results found during the validation of this technique are: the vacuum technology associated with the pinch technology is the most effective combination and more reliable, by against one disadvantage of this technique is the control of the clamping forces to prevent the damage of the material surface manipulated.For the dynamic validation of the gripper developed, we used the robot manipulation STÄUBLI. We fixed the gripper on the end of the arm of robot and after setting it, we varied the speed of manipulation to determine the limits of the manipulation by each technology.These validation procedures have in evidence the limits of our new gripper in terms of capacity of the gripping, consumption of the compressed air, characteristics and limitations of the flexible materials handled. [...]


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