Brevet FR2058195A1 — publié le 19710528

La "présente invention concerne un mécanisme hypocycloïdal engendrant un mouvement sinusoïdal simple pendant le déplacement, le long d'un axe rectiligne, d'un chariot ou de tiges de guidage. Dans le technique relative aux appareils de manutention de matê-5 riaux, il est fréquemment souhaitable de disposer d'un mécanisme engendrant un mouvement de va-et-vient, de façon que la pièce transportée par le chariot ou les tiges de guidage, qu'elle soit saisie ou poussée, soit accélérée au début et ralentie en fin de course. Le mécanisme est capable d'amortir les charges d'inertie 10 et permet à la pièce, une fois libérée, de rester dans une position sfcationnaire précise. On peut monter sur un chariot de ce genre un système à mâchoires ou à griffes permettant de saisir une pièce et de l'acheminer vers une machine, par. exemple une presse, dans laquelle lui est appliqué un traitement, A la fin 15 du travail, les mâchoires reprennent la pièce et la retirent, tandis qu'un dispositif analogue saisit et amène simultanément une nouvelle pièce dans la machine. La présente invention a pour objet : - un mécanisme d'entraînement pouvant produire un mouvement 20 alternatif à vitesse élevée et animant le chariot ou les tiges de guidage qui sont accélérés puis ralentis, progressivement et sans à-coups, ans deux extrémités de la course ; - un mécanisme d'entraînement conforme aux caractéristiques précitées, qui est simple, fiable, et ne nécessite qu'un minimum 25 de contrôle ou d'entretien ; - un dispositif de support du chariot ou des tiges à mouvement alternatif portant des pinces ou mâchoires pour saisir et déplacer la pièce ; - de permettre 1'interchangeabilité de ,ce chariot et des tiges 30 de guidage a mouvement alternatif susceptibles de porter un outillage ou des pinces,les deux systèmes étant capables d'amortir la poussée dans l'un ou l'autre sens. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention rassortiront de la description qui va suivre, faite en regard 35 des dessins anne donnant à titra explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs fermes de réalisation de 1'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue en perspective simplifiée avec êcorché partiel d'-un distributeur à chariot effectuant un mouvement de 70 21108 2 2058195 va-et-vient ? et la figure 2 est une vue en perspective simplifiée avec"écorchë partiel du mécanisme et de bielles d1 entraînement utilisée, pour obtenir un mouvement de va-et-vient de tiges de guidage. 5 Sur la figure 1 est représenté notamment un mécanisme d'en traînement , qui comprend dans l'ensemble iài chariot 10 à mouvement alternatif» représenté de manière simplifiée par souci de clarté, et agencé pour recevoir un ensemble G de pinces ou de griffes destiné à saisir la pièce. L1actionnement du chariot est 10 réalisé par un réducteur, relié à un moteur, qui commande l'entraînement et les bielles entraînées qui forment une partie du mécanisme d'entraînement hypo-cycloldal à mouvement sinusoïdal. Ce mécanisme provogue un mouvement de va-et-vient du chariot 10 dans un bâti 11 et le long des arbres de support 12. 15 Ces arbres sont disposés dans ledit bâti et supportés à leurs extrémités par les bagues respectives 13 encastrées dans des ouvertures correspondantes pratiquées dans les parois 14 et 15 de l'extrémité du bâti auxquelles elles sont assujetties par des - dispositifs de fixation 16» Un moteur électrique 17 est fixé sur 20 ledit bâti, et son arbre de sortie, par l'intermédiaire d'un accouplement approprié 18 est relié â l'entrée du réducteur 19 dont l'arbre de sortie 20 fait saillie, vers le bas dans le bâti (Fig. 1). Ce moteur est muni d'un système efficace de freinage qui 25 l'arrête très rapidement lorsqu'il n'est plus nous tension. Lors du fonctionnement de cet ensemble à nouvement sinusoïdal, un dispositif de commande relié au moteur 11 arrête pendant une très courte période (en fait, une fraction de seconde), après chaque révolution complète de 1'arbre de sortie 20„ 30 On peut substituer un moteur hydraulique au moteur 17. On peut aussi remplacer le moteur 17 et le réducteur 19 par un cylindre à fluide faisant fonctionner un mécanisme à crémaillère qui entraîne un pignon sur l'arbre de sortie 20= Sur la vue simplifiée en perspective de la fig. 1, présentée 35 en écorché pour la clarté de la représentation, le bâti 11 constitue le dispositif de support du chariot 10 monté sur les tiges 12. Le mécanisme d'entraînement hypocycloïdal destiné à produire le mouvement sinusoïdal de va-et-vient du. chariot comporte BAD CfcWMMlj. 70 21108 3 2058195 un planétaire 21 assujetti S la face intérieure de la paroi supérieure du bâti 11, coaxialement a l'arbre de sortie 20 qui s'étend vers le bas. L'arbre 20 est entouré d'un manchon 22 qui supporte le planétaire 21. 5 La manivelle d'entraînement 24 est assujettie par une extré mité à l'arbre 20, de manière à tourner avec celui-ci autour de son axe. Elle s'étend perpendiculairement à cet axe sous le planétaire 21 et n'est pas en contact avec lui. Un satellite 25 est assujetti à l'arbre 26 qui tourillonne 10 dans des roulements à galets 27 à proximité de l'extrémité extérieure de cette manivelle. Le pignon fou 28 tourillonne en 29 sur la manivelle d'entraînement 24 et est en prise avec les pignons 21 et 25. La manivelle entraînée 30 s'étend perpendiculairement à l'arbre 15 26 et est assujettie, par son extrémité 31 formant moyeu, à l'arbre 26 de manière à tourner avec celui-ci. Comme on le voit sur la figure 1, le collier ou extrémité 31 de la manivelle entraînée 30 est en contact avec le chemin intérieur du roulement conique à galets inférieur tandis que, sur 20 l'engrenage 25, un collier repose sur le chemin intérieur du roulement à galets supérieur. Par réglage et blocage de l'ëcrou 32 sur l'arbre 26, on assure une charge correcte prédéterminée du roulement à galets 2 7. De cette façon, le satellite 25 tourne en même temps que 25 l'arbre 26 auquel il est relié et que la manivelle 30, comme s'il faisait corps avec eux. Il est à remarquer que les trois pignons 21, 28 et 25 sont placés dans le même plan général. En conséquence, lorsque la manivelle 24 tourne, le pignon 30 fou 28, en prise avec le planétaire 21, fait tourner le satellite 25 et transmet une rotation correcte à la manivelle entraînée 30, cette rotation se faisant dans le sens contraire au sens de rotation de la manivelle d'entraînement 24. L'extrémité libre de la manivelle entraînée 30 est articulée 35 en 33 à une extrémité de la bielle 34 dont l'autre extrémité est articulée en 35 au chariot 10. Le chariot 10 ou dispositif de support, ainsi qu'on l'appellera ci-après, comporte une plaque 36 portant à ses extrémités opposées deux blocs verticaux 37 comportant des ouvertures et 70 21108 4 2058195 supportant les paliers lisses 38 amovibles, respectivement placés sur et pouvant se déplacer le long des tiges 12. Un des blocs 37 est un bloc d'entraînement sur lequel la tige 34 est articulée en 35. 5 Sur le chariot 10 ou dispositif de support est montée une con sole réglable 39 destinée à supporter un outillage ou un système à pinces pour le transfert de la pièce, indiqués par la référence d'ensemble G. Le montage de la console 39 comporte le tourillon 40 dont 10 l'axe est perpendiculaire à la direction du mouvement alternatif du chariot afin de permettre le réglage de l'ensemble de transfert G. La structure, le rôle et le fonctionnement de ce dispositif de transfert sont entièrement décrits dans les brevets des Etats-15 Unis d'Amérique N° 3.371.583, N° 3.371.953 et N° 3.349.927 et dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 815.658 au 14 Avril 19by déposée par le Demandeur. L'on se réfère ici aux détails d'application décrits dans ces documents. Ces détails ne seront donc pas répétés. 20 En bref, cependant, le dispositif G comporte une tige^de sup port 41, reliée de façon réglable à la console 39 ; elle porte à ses extrémités deux plaques 42 assujetties aux extrémités opposées du cylindre pneumatique 43. Ce cylindre comporte un piston à mouvement alternatif dont la 25 tige 44, sortant du cylindre, est reliée au mécanisme pneumatique 45 d'actionnement et de support de l'ensemble 46 qui porte les deux griffes mobiles opposées 47 destinées à saisir une pièce. Le rôle de ces griffes 47 est de saisir une pièce et de la maintenir, par exemple, dans un plan horizontal et, par l'intermé-30 diaire du cylindre 43, de la faire avancer sur le banc d'une presse ou autre machine-outil, les griffes s'ouvrant et l'ensemble se rétractant pour permettre à la machine d'effectuer une opération d'usinage. L'ensemble G rentre alors de nouveau dans la machine, les griffes saisissent la pièce et la retirent. 35 Le dispositif d'actionnement 45 comporte une tige allongée 48 qui traverse une des plaques 42 et présente un arrêtoir 49 destiné.à limiter le déplacement initial du dispositif 45 lors du mouvement de la tige de piston 44 vers l'extérieur. 70 21108 5 2058195 Ainsi, le cylindre peut faire effectuer des mouvements de va-et-vient longitudinaux au dispositif 45 vers l'intérieur et l'extérieur, et, S la fin a'une course prédéterminée de longueur limitée par l'arrêtoir 49, il commande respectivement l'ouverture 5 et la fermeture des griffes 47 de l'ensemble 46 afin de saisir et/ou relâcher une pièce. Les tubulures 50 et 51 relient les extrémités opposées du cylindre pneumatique 43 à un distributeur 52 en liaison avec une source d'air comprimé pour animer d'un mouvement alternatif la 10 tige de piston 44. Ces mouvements commandent la position du dispositif 45 et le fonctionnement de l'ensemble à griffes 46-47 selon une séquence prédéterminée. 15 nivelle d'entraînement 24. Cette dernière et la manivelle entraînée 30 ont, l'une co~r.e l'autre, des dimensions correspondant au 1/4 de la longueur de la course alternative totale prévue. La rotation de la manivelle d'entraînement 24 fait tourner autour du planétaire 21 le pignon fou 28, qui entraîne le satellite 20 25o Le pignon fou 28 et le satellite 25 ont chacun la moitié du diamètre primitif du planétaire 21. Ce rapport de diamètre primitif détermina le mouvement du point A a l'extrémité de la manivelle entraînée 30, en maintenant ce point sur une ligne droite pendant toute la course de va-et-vient. Les rotations respectives 25 de l'engrenage entraîné 25 et de la manivelle 24 se font nécessairement en sens contraires de façon que la manivelle 24 et l'axe du mouvement alternatif du chariot 10 au point A soient parallèles aux tiges de guidage 12 «, La bielle 34 tolère tout défaut d'alig usinent dû à l'usure ou au jeu dans 1 "engrènement des 30 dents des pignons 21, 2C et 25. La rotation de l'arbre ae sortie 20 se fait à vitesse angulaire constante, mais, grâce au système d'engrenage planétaire et de tringlerie, le point- A sur le bras 30 démarre à une vitesse nulle, passe par une accélération maximale, se -déplaçant sur une 35 ligne droite et a vitesse croissante jusqu'à se trouver aligné directement, avec l'arbre 20. En se point, la vitesse maximale est atteinte et la phase :1e décélération du cycle de fonctionnement eoœmncs zv&c me diminution de î 'accélération et une vitesse tendant proçjres8i~?e;rv3ïït vsre O on fin de course, toute charge La rotation de l'arbre de sortie 20 provoque celle de la ma- 70 21 VQ8 6 2058195 d'inertie étant amortie grâce aux mouvements sinusoïdaux du mécanisme, La description précédente ne concerne qu1 un demi-cycle du mouvement. Le second demi-cycle est identique. 5 La figure 2 concerne une variante du système précédent : elle montre un ensemble d'actionnement modifie a mouvement sinusoïdal, présenté en écorché partiel dans un souci de clarté, selon lequel le mécanisme à chariot mobile de la figure 1 est remplacé par un mécanisme à tiges mobiles. 10 Pour remplacer le mécanisme- à chariot -de la figure 1, il suffit, si l'on se reporte à cette figure, de retirer les vis de fixation 16 en rrtSms temps que les bagues 13, les tiges de support correspondantes 12 et le chariot complet 10. La cloison porteuse rectiligne 59 est assujettie au bâti 11 15 à l'intérieur de'celui-ci, à une certaine distance de la paroi d'extrémité 15 ; elle comporte des ouvertures correspondant à celles pratiquées dans cette paroi 15, dans lesquelles se trouvent deux jeux de paliers lisses 56 traversés par deux tiges parallèles espacées 54, 11 ensemble constituant un dispositif de 20 support désigné par la référence générale 53. Ce dispositif de support comporte, aux extrémités respectives des tiges longitudinales 54 à mouvement alternatif, un bloc transversal 55 relié à l'extrémité extérieure de la manivelle entraînée 30 par une bielle correspondante 34„ Cette bielle est 25 articulée â ses extrémités respectives, d'une part en 35 au bloc transversal 55, et d'autre part en 33 â l'extrémité libre de la manivelle entraînée 30. Un mécanisme approprié, destiné à saisir et manipuler une pièce (tel qu'indiqué en G sur la figure 1) peut être réglé et 30 assujetti aux parties terminales extérieures 68 des tiges 54. Le fonctionnement du système tel qu'il a été décrit précédemment s'applique également dans le cas de la figure 2. à l'exception du fait que, lors de la rotation de l'arbre de sortie 20, la rotation simultanée en sens contraire des manivelles d'en-35 traînement 24 et entraînée 30 produit, de la même manière que précédemment décrit,, un mouvement sinusoïdal simple du dispositif d® support correspondant 53 qui leur est relié, et qui comporte les tiges 54, le bloc transversal 55 et l'ensemble G. Je6*0 ORI&Nal 70 21108 7 2058195 Les deux jeux respectifs de paliers lisses 56 permettent de supporter et de guider la paire de tiges longitudinales 54. Grâce à cette disposition, les tiges 54 sont animées d'un mouvement de va-et-vient et portent un dispositif à pinces ou à 5 griffes sur leurs parties terminales 68. On obtient ainsi un dispositif de préhension très surbaissé, léger, et capable de pénétrer dans des enceintes de travail exiguës tout en fonctionnant alternativement à vitesse élevée. L'ensemble du mécanisme de chacun^des figures 1 et 2 peut 10 être entouré d'écrans de protection appropriés. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre purement explicatif, et nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 70 21108 8 2058195 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande à mouvement sinusoïdal, actionnant un mécanisme de préhension et de manutention de pièces, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti ; un moteur et un réducteur relié 5 à ce moteur, tous deux assujettis audit bâti, le réducteur comportant un arbre de sortie pénétrant à 1 ' intérieur dijbâti ; un dispositif de support guidé sur ledit bâti et animé d'un mouvement alternatif s'effectuant en ligne droite dans un plan perpendiculaire audit arbre de sortie ; ce dispositif de support portant de façon 10 réglable un mécanisme de préhension et de manutention de pièces qui obéit au mouvement alternatif ; et un mécanisme hypo-cycloïdal, à l'intérieur dudit bâti, provoquant un mouvement sinusoïdal alternatif simple &a liaison avec lesdits arbre de sortie et dispositif de support ; ledit mécanisme hypocycloïdal comportant : un pignon 15 fixe assujetti audit bâti coaxialement à l'arbre de sortie ; une manivelle d'entraînement assujettie par une de ses extrémités à l'arbre de sortie et perpendiculaire à cet arbre ; un satellite tourillonnant à proximité de l'autre extrémité de ladite manivelle sur un axe parallèle audit arbre ; un pignon fou tourillonnant sur 20 ladite manivelle et en prise avec le pignon fixe et le satellite ; et une manivelle entraînée, assujettie par l'une de ses extrémités audit satellite, pouvant tourner dans un plan parallèle au plan de rotation de ladite manivelle d'entraînement, et articulée par son autre extrémité audit dispositif de support ; de façon 25 qu'une seule révolution dans un sens de l'arbre de sortie et de la manivelle d'entraînement provoque une rotation correspondante simultanée de la manivelle entraînée dans le sens opposé, et réciproquement, de façon à faire effectuer au dispositif de support lin mouvement de va-et-vient complet ; ledit arbre de sortie tour-30 nant à vitesse constante, et ledit dispositif de support démarrant à vitesse rraÉJLba, se déplaçant sur une ligne droite avec une accélération maximale et une vitesse croissante, qui atteint son maximum en un point milieu aligné avec l'arbre ; une décélération progressive se produisant ensuite, avec une vitesse décroissant 35 jusqu'à zéro en fin de course. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de support comporte dans ledit bâti deux tiges de guidage parallèles, disposées de part et d'autre à égale distance dudit arbre de sortie, et assujetties au bâti par 70 21108 9 2058195 leurs extrémités. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de support comporte : une plaque mobile supportant un système de préhension et de manutention de 5 pièce ; des blocs de support comportant des ouvertures et se dressant aux extrémités opposées de cette plaque ; des paliers lisses de support et de guidage placés sur et pouvant se déplacer le long desdites tiges de guidage. 4. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractë-10 risé en ce que la liaison entre la manivelle entraînée et le dispositif de support comporte une bielle articulée respectivement, par chacune de ses extrémités d'une part au dispositif de support et d'autre part à la manivelle entraînée. 5. Dispositif de commande selon la revendication 2, caracté-15 risé en ce que ledit dispositif de support comporte ; une plaque mobile ; des blocs de support à ouvertures, se dressant aux extrémités opposées de la plaque et portant des paliers lisses de guidage placés sur et pouvant se déplacer le long des tiges de guidage ; un tourillon sur la surface inférieure de ladite plaque 20 mobile ; et une plaque verticale supportant un ensemble de mâchoires sur ledit tourillon et articulée sur un axe perpendiculaire à la trajectoire de va-et-vient dudit dispositif de support. 6. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de support comporte : deux tiges 25 parallèles espacées, s'allongeant dans le bâti sur toute sa longueur et montées, près de l'une de leurs extrémités, sur l'une des extrémités du bâti, à travers deux paliers lisses qui assurent leur guidage et leur mouvement alternatif hors du bâti ; et, dans le bâti, entre ses deux extrémités et "près de l'une d'elles, 30 une cloison solidaire du bâti et percée d'ouvertures qui supportent des paliers lisses de guidage et de support des tiges. 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison entre la manivelle entraînée et le dispositif de support comporte : un bloc d'entraînement transversal 35 reliant les deux extrémités des tiges ; et une bielle, articulée, /respectivement par ses extrémités opposées, d'une part au bloc d8entraînement et d'autre part à la manivelle entraînée.