Brevet FR2067308A1 — publié le 19710820

La présente invention concerne des contrepoids destinés à être montés sur des télémanipulateurs. Un mécanisme permettant une différence de longueur entre le bras directeur ou bras de commande et le bras asservi ou bras commandé d'un 5 télémanipulateur est décrit dans le brevet français n° 1 314 129. Cependant, dans ce cas, un poids mobile monté directement sur le bras commandé est nécessaire pour l'équilibrer lorsqu'il est allongé. Lorsque la longueur du bras commandé varie, le poids qui équilibre son allongement prend également une position différente afin d'équilibrer le mo-10 ment du bras. De ce fait, le poids total du bras commandé augmente considérablement . Dans le brevet français précité, la valeur du poids mobile correspond au double de celle de la structure tubulaire du bras commandé (tube principal) augmentée du poids de l'élément coulissant ou extensible. Le contrepoids qui doit alors être monté sur le côté 15 commande ou côté directeur de l'ensemble, afin d'équilibrer le bras commandé par ce côté, doit alors être suffisamment pesant pour équilibrer également le contrepoids mobile monté sur le bras extensible. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 297 172, on décrit un montage du même type dans lequel le bras commandé peut également 20 être allongé et qui comporte également un poids mobile monté directement sur le bras commandé afin de compenser son poids lorsqu' il est allongé à des longueurs différentes. La construction et toutes les commandes du télémanipulateur sont les mêmes que celles décrites dans le brevet français n° 1 314 129 pré-25 cité en ce qui concerne l'extension du bras commandé, la commande des mouvements et également la commande du serrage. La présente invention concerne un contrepoids mobile destiné à un télémanipulateur dont le bras commandé peut être allongé à des longueurs différentes et qui permet l'équilibrage complet du bras exten-30 sible sur le côte commande ou côté directeur. L'ensemble est réalisé de manière que le contrepoids se déplace automatiquement d'une manière appropriée lorsque le bras asservi est allongé, son mouvement étant commandé par les commandes de l'allongement du bras asservi et ses changements de position étant automatique-35 ment compensés lorsque le bras asservi se déplace suivant un mouvement "Y" par rapport au bras directeur. 70 40814 2 2067308 1'.ensemble est simple à réaliser, il permet de réduire la valeur totale du contrepoids nécessaire, de diminuer le nombre des éléments de façon à réduire le prix de l'ensemble et également de diminuer le nombre d'éléments mobiles qui se trouvent dans l'atmos-5 phèrë contaminée. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent, à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'in-10 vention. Sur ces dessins, la figure 1 est une élévation d'un télémanipulateur sur lequel est monté le mécanisme d'équilibrage de 1'invention ; la figure 2 est une élévation partielle, à grande échelle, de 15 la partie d'équilibrage de l'appareil de la figure 1,suivant la ligne 2-2 de la figure 3 ; la figure 3 est une vue d'extrémité de l'appareil de la figure 2 ; la figure 4 est une élévation schématique représentant le mou-20 vement du contrepoids lorsque le bras directeur et le bras asservi sont déplacés î et en la figure 5 est une élévation schématique représentant la mise/ position du contrepoids lorsqu'on utilise le mouvement "Y" prolongé du manipulateur. 25 La figure 1 représente une cloison 10 sur laquelle est monté un ensemble 11 de "tube de traversée" d'un télémanipulateur représenté d'une manière générale en 12. Le tube de traversée est monté d'une manière appropriée et il peut tourner autour de son axe longitudinal de la manière classique pour les télémanipulateurs. Un ensemble 13 de 30 bras asservi ou commandé est monté à une extrémité du tube de traversée 11 . Le bras asservi est articulé en 14 et il peut se déplacer autour de ce pivot au cours du mouvement dit "Y" (perpendiculaire à l'axe du tube), ce mouvement étant commandé par des tringles représentées en 15 qui passent par le tube de traversée et qui sont reliées à un en-35 semble représenté d'une manière générale en 16 sur le côté directeur de l'appareil. 70 40814 3 2067308 Le bras asservi 13 comprend un tube extérieur et supérieur 17, un tube intermédiaire 17A et un tube intérieur 18. Le montage détaillé des commandes est celui qui est décrit dans le brevet français n° 1 314 129 précité et dont la description est donnée ici à titre de 5 référence. Le dispositif de prise ou de serrage 21 est également monté d'une manière classique sur le bras asservi et tout l'ensemble est commandé par un bras directeur 25. Ce dernier est articulé en 26 par un pivot transversal parallèle au pivot 14 sur un châssis- 27 qui, à son tour, est fixé au tube de traversée 11. Une poignée de commande 28 du 10 bras directeur permet de commander les mouvements du dispositif de prise 21 du bras asservi par l'intermédiaire de câbles ou bandes appropriés (non représentés) et ces commandes sont celles qui sont utilisées d'habitude avec les télémanipulateurs tels que ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 764 301 et les télémanipulateurs anciens de ce type. 15 Lorsque la poignée 28 est montée ou descendue, les bandes de commande font également monter ou descendre le tube 18 de l'ensemble asservi ; lorsque le bras directeur tourne autour de l'axe longitudinal du tube de traversée, le bras asservi tourne de la même manière et lorsque le bras directeur tourne autour de son axe 26, son mouve-20 ment est transmis au bras asservi par l'ensemble 16 et les tringles de liaison 15 qui le font tourner également. L'ensemble 16 est relié à un châssis 30 orienté vers le haut et monté par une barre articulée 32 sur le bras directeur. Une première extrémité de la barre 32 est articulée sur le châssis 30 et son autre extrémité est articulée en 25 33 sur un levier de commande 34 de l'ensemble 16. Le levier de commande 34 est articulé autour de l'axe 35 de tout l'ensemble. Ce dernier est disposé entièrement entre les deux éléments 27 du châssis. Un support 36 de grandes dimensions du contrepoids du bras asservi est également articulé par des broches et des paliers appropriés 30 autour du même axe 35. Ce dernier est parallèle à l'axe 14. Le levier 34 et le support 36 sont articulés autour du même axe de manière à se . déplacer l'un par rapport à l'autre, à l'exception d'une barre de commande 37 qui est montée en 38 sur l'extrémité supérieure du levier 34 et qui est reliée en 39 à un levier coudé 40 du support 36 du contre-35 poids. La barre 37 est une barre extensible dont une partie, motrice 41 peut allonger à volonté une tige 42 par des commandes appropriées. 70 40814 4 -2067308 Cette opération déplace le bras asservi autour du pivot 44 et par rapport au bras directeur. Ce type de fonctionnement est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 764 301 précité. Les tringles de commande 15 sont fixées par des chapes ou des éléments d'ex-5 trémité appropriés au support 36 du contrepoids et la position de ce dernier autour de son axe de pivotement 35 détermine la position du bras asservi autour de son axe 14. Lorsque le bras directeur est déplacé, la barre 32 déplace le levier 34 autour de son pivot et en même temps, la barre 37 transmet ce mouvement au support 36 du contre-10 poids qui pivote (le levier 34, la barre 37 et le support 36 du contrepoids fonctionnent en bloc) et en conséquence, les tringles 15 déplacent le bras asservi autour du pivot 14 d'une distance correspondante. Le support du contrepoids se déplace également avec le bras directeur et le bras asservi autour de l'axe longitudinal du tube de traversée. 15 Un contrepoids 45 est monté sur le support 36. Le support 36 comporte une plate-forme 46, deux tiges de guidage verticales et espacées 47 fixées à la plate-forme et une vis rotative centrale 48 qui passe par la plaque 46 et est supportée par elle. La vis 48 est vissée dans une ouverture centrale taraudée du contrepoids 45• La vis 48 est 20 mise en rotation par un arbre flexible 50 qui, à son tour, est monté sur l'extrémité extérieure de l'arbre de sortie 51 d'un moteur 52. Le moteur 52 est monté sur la carcasse du bras directeur et il entraîne un pignon 53 qui, à son tour, mène une chaîne 54» La chaîne 54 entraîne les pignons qui commandent les vis 54 A qui. à leur tour, eom-25 mandent les différents allongements du bras asservi. Les vis commandent un support ou châssis 55, disposé à l'extrémité inférieure du bras directeur, portant une rangée de poulies et lorsque l'ensemble 55 est levé, les câbles 56 montés sur des poulies appropriées changent de position, déplacent des câbles 57 du bras asservi et produisent un 30 allongement de ce dernier. Le bras directeur ne s'allonge pas car l'ensemble 55 coulisse contre lui et il se produit un allongement du bras asservi qui est alors plus long que le bras directeur. Cette opération est représentée dans la figure 1,dans laquelle la position normale du bras asservi est indiquée en pointillé. 35 Lorsque le bras asservi"est utilisé à ce moment, il peut at teindre des emplacements qui sont plus éloignés que ceux que peuvent atteindre des bras asservis normaux,sans que la position de fonction- bad original 70 40814 5 2067308 nement du bras directeur soit modifiée. Le mécanisme permettant de réaliser cette extension est décrit dans le brevet français n° 1 314 129 précité. Les vis 305 et l'ensemble 313 de ce brevet sont les mêmes que les vis 54A et l'ensemble 55 du présent mémoire. Ce-5 pendant, comme on le voit, lorsque le bras asservi est "allongé et qu'il est déplacé, par exemple, suivant le mouvement"Y",de la manière représentée sur la figure 4, son moment autour du pivot 14 est plus important et la force qui est nécessaire pour compenser ce moment est plus élevée. Pour réaliser cette compensation, le contrepoids 45 10 est levé par rapport à la plate-forme 46, comme on le voit sur les figures 1 et 2, lorsque le bras asservi est allongé et le moment du contrepoids lorsqu'il pivote autour de son axe 35 (ou autour de l'axe du tube de traversée) est plus important que lorsqu'il repose contre le plateau 46 de la manière représentée en pointillé sur les figures 15 1 et 4. Un choix approprié du. pas de la vis 48 par rapport au mouvement du bras asservi assure un équilibrage qui est compensé automatiquement. Il faut que les moments soient équilibrés, de manière que lorsque le contrepoids 45 du bras asservi est descendu et repose contre le plateau 46, il équilibre le mouvement du bras commandé lorsque 20 ce dernier est à sa position normale dans laquelle il n'est pas allongé. Le contrepoids asservi 45 est déplacé vers l'extérieur le long des broches ou guides 47 à une vitesse suffisante, lorsque le moteur 52 est mis en marche, pour que lorsque le bras asservi est allongé, le moment qu'il produit par son déplacement autour de l'axe 14 soit 25 équilibré par le moment produit par le contrepoids autour de son axe 35. Bien entendu, le réglage est effectué par l'intermédiaire de la barre 32, du levier 34, du dispositif de commande 37 et du support 36. Toutes les fois où le bras directeur est déplacé autour de son pivot 26, le bras asservi est déplacé ainsi que son contrepoids. Lors- 30 que le bras directeur est déplacé autour de l'axe du tube de traversée, le contrepoids est également déplacé autour de cet axe ainsi que le bras asservi. Le contrepoids mobile fonctionne dans tous les sens du mouvement de pivotement. De simples poids 60 disposés à l'extrémité supérieure du bras directeur équilibrent ce dernier. Il convient 35 également de noter que lorsque l'ensemble est déplacé autour de l'axe longitudinal du tube 11, il se produit encore un équilibrage automatique du fait que le moment du bras asservi et le moment du contre 70 40814 6 2067308 poids sont augmentés, mais sont encore égaux, par suite du déplacement du contrepoids vers l'extérieur de l'axe du tube longitudinal. Lorsque le bras asservi doit exécuter un mouvement décalé ou mouvement "Y" prolongé, le dispositif de commande linéaire ou barre 5 37 est manoeuvré par son moteur 41 et par des commandes appropriées de manière à allonger la tige 42, à déplacer la partie 40 du levier coudé autour du pivot 35 par rapport au levier 34 et bien entendu, de manière à déplacer en même temps le support du contrepoids autour de son axe et par rapport au levier. Comme on le voit sur la figure 5, 10 le bras asservi est incliné dans la direction "Y" par rapport au bras directeur, et en même temps, le contrepoids asservi est également incliné. Le contrepoids occupe une position appropriée même lorsque le bras asservi est incliné de la manière représentée. Si le bras asservi est allongé, le contrepoids est à nouveau déplacé automatiquement 15 de manière à compenser la différence de moment du bras asservi, et l'équilibrage de ce dernier s'effectue automatiquement. Cette structure- supprime la nécessité d'un contrepoids glissant du type manchon tels que ceux qui ont été utilisés jusqu'à présent sur les bras asservis extensibles, elle permet de réduire l'importance totale de l'équi-20 librage nécessaire car elle supprime la nécessité d'équilibrer le contrepoids coulissant monté sur le bras asservi,ainsi que ce dernier et de simplifier le mécanisme par la suppression des commandes pour le contrepoids coulissant. Elle n'ajoute que les guides du contrepoids sur le plateau de support, une vis 48 destinée à déplacer le contre-25 poids et la commande de cette, dernière. Le pas de la vis 48 doit être approprié pour que le mouvement du contrepoids corresponde proportionnellement au mouvement du bras asservi. Le nombre de dents du pignon 53 peut également être modifié, de manière à régler d'une façon appropriée la proportion du déplacement 30 du contrepoids par rapport au mouvement du bras asservi. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 70 40814 7 2067308 SSÏEirDIOATIOiîS 1. Télémanipulateur comportant un bras directeur d'un côté et un bras asservi, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif monté entre les deux bras et qui est destiné à coordonner leurs mouve-5 ments, un organe faisant varier la longueur entre le bras directeur et le bras asservi et un contrepoids du bras asservi, monté du côté directeur du manipulateur et comprenant un élément lié à l'organe faisant varier la longueur entre les deux bras, pour faire varier le moment effectif du contrepoids du bras asservi lorsque la longueur de 10 ce dernier est modifiée par rapport à celle du bras directeur, 2 c ïelémanipulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe faisant varier la longueur entre les deux bras comprend un dispositif d'entraînement, le contrepoids du bras asservi étant monté de manière à pivoter afin d'équilibrer le mouvement de 15 pivotement du bras asservi, le dispositif d'entraînement éloignant le contrepoids de son axe de pivotement lorsque le bras asservi est plus long que le bras directeur. 3. Télémanipulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le contrepoids comporte un support articulé du côté directeur 20 du télémanipulateur, le support comprenant des dispositifs de guidage, un dispositif d'entraînement déplaçant le contrepoids le long des dispositifs de guidage lorsque la longueur du bras asservi est modifiée par rapport à celle du bras directeur. 4. Télémanipulateur suivant la revendication 3, caractérisé en 25 ce que le dispositif d'entraînement comprend un moteur, un organe de commande relié au moteur et faisant varier la longueur entre lès deux bras et une jonction entre le moteur et ledit organe déplaçant le contrepoids par rapport à son pivot. -5. Télémanipulateur suivant la revendication 4, caractérisé en 30 ce que l'organe déplaçant le contrepoids comprend une vis qui est vissée de manière à entraîner le contrepoids et qui tourne parUripjpSr^ les dispositifs de guidage guidant le contrepoids lorsqu'il est déplacé par rapport au support par la rotation de la vis. 6. Télémanipulateur suivant la revendication 4, caractérisé en 35 ce que le support et le bras asservi sont reliés l'un à l'autre de manière à se déplacer autour d'axes de pivotement parallèles dans un premier sens et autour d'un axe commun dans un second sens perpendi- bad original 70 40814 8 067308 culaire au premier, des liaisons réalisées entre le bras directeur et le support permettant le déplacement par rapport au bras directeur du contrepoids et du bras asservi autour de leurs axes de pivotement . 5 7. Télémanipulateur comportant un tube de support, un bras directeur d'un côté et un bras asservi qui, tous les deux, sont articulés de manière à se déplacer autour de l'axe du tube et autour parallèles de seconds axes/perpendiculaires à ce dernier afin de produire des mouvements correspondants entre les deux bras, caractérisé en ce 10 qu'il comprend un premier dispositif faisant varier la longueur entre le bras directeur et le bras asservi et un contrepoids comprenant un support articulé de manière à se déplacer avec lesdits bras autour de l'axe du tube, ainsi qu'autour d'un axe de pivotement parallèle au second axe, un organe du contrepoids étant lié au dispositif faisant 15 varier la longueur entre les deux bras et déplaçant le contrepoids par rapport à son support et par rapport à son axe de pivotement lorsque le premier dispositif fonctionne. 8. Télémanipulateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le premier dispositif comprend un organe d'entraînement qui 20 éloigne le contrepoids vers l'extérieur par rapport à son axe de pivotement lorsque le bras asservi est allongé par rapport au bras directeur. bad original