Brevet FR2317055A1 — publié le 19770204

La présente invention a pour objet un dispositif robot destiné à faire exécuter à une tete d'opération un déplacement entre au moins une position de départ et au moins une position finale. Selon l'application prévue pour le robot, la tette d'opération peut être agencée pour recevoir divers outils, par exemple des dispositifs de préhension, etc. L'invention a pour objet un dispositif robot de construction très simple destiné principalement à faire suivre à la tête d'opération un trajet en forme de U. L'exécution d'un tel déplacement est une nécessi- té fondamentale dans de nombreux contextes pour l'automatisation d'opérations et de déplacements d'objets dans l'industrie et dans d'autres domaines.Jusqu'à maintenant, les déplacements de ce type ont été réalisés à l'aide de dispositifs relativement compliqués et il en résulte que dans beaucoup d'applications, les coûts d'automatisation ont été trop élevés et dans certains cas ont rendu inintéressant l'avantage que ltautomatisation aurait procuré. Un dispositif robot selon l'invention comprend un moyen mobile destiné à porter un outil utilisable pour exécuter une opération prévue, et un organe d'entratnement souple, de forme allongée pour déplacer le support d'outil, l'organe d'entrane- ment passant sur au moins une poulie ou analogue, de façon à avoir au moins une partie circulant dans une première direction et au moins une partie circulant dans une autre direction différente de la première, le robot selon l'invention étant remarquable notamment en ce que le support d'outil est conformé et connecté à l'organe d'entrainement par un dispositif de couplage de telle sorte que pendant le déplacement du support d'outil celui-ci peut recevoir une accéleration ou une décélération appropriée acceptable dans les directions respectives indiquées ci-dessus, et passer sur la poulie ou analogue et se déplacer en suivant la première direction aussi bien que l'autre, des parties correspondantes de l'organe d1entrainement. Le support d'outil comprend une tige qui peut autre guidée suivant sa longueur par un manchon qui 1' enveloppe ou par un autre moyen de guidage, qui à son tour est connecté à un chariot ou à des curseurs mobiles le long de tiges de guidage, ces tiges de guidage étant parallèles à la direction du déplacement de l'organe souple longiforme de transmission d'énergie. Selon une autre caractéristique de la présente izwen- tion, l'organe de transmission de mouvement peut autre adapté à etre entraîné par un mécanisme d1 entrainement qui est réglable pour fixer la distance à parcourir par la tette d'opération pendant un cycle de travail. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tige supportant la tette d'opération ou analogue est rotative autour de son axe longitudinal, le couplage entre la tige et l'or- gane souple de Iransmission dténergie étant conçu de façon que la tige et ainsi la tette d'opération accomplisse un mouvement tournant pendant l'exécution d'un cycle de travail. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particulatités qui ressortent tant du dessin que du texte, faisant bien entendu, partie de ladite invention. Les figures 1 à 4, représentent des formes de zalisa- tion du robot selon l'invention, vues de côté. Sur la figure 1, la référence 1 désigne la tête d'o pération ou le support d'outil du robot, qui est représenté sous forme d'une plaque destinée à supporter un outil approprié, tel qu'un dispositif de préhension, pour un objet à traiter, par exempie devant etre déplacé. Sur le dessin, on a supposé par exemple qu'un objet sera déplacé d'une position de départ 1' Jusqu'à une position finale 1", le déplacement de la tette d'opération suivant un trajet en forme de U. Selon l'invention, ce problème élémentaire a été résolu en fixant ou en montant la tte d'opération sur une tige 2, qui est guidée télescopiquement dans un manchon 3.Le manchon est guidé le long des tiges de guidage 5 et 7 sensiblement perpendiculaires à la direction longitudinale de la tige 2, par exemple au moyen des curseurs 4 et 6 respectivement, en forme de manchons et fixés au manchon 3. les tiges de guidage 5 et 7 sont fixées aux plaques d'extrémité 8 et 9 et appartiennent avec ce dernier à la structure de base du robot. Le manchon 3 est muni d'une fente centrale 10, qui s'étend suivant la longueur de la tige 2 dans la forme de réalisation représentée, et a une longueur au moins égale à la longueur désirée des bras du U représentant le déplacement à exécuter. Une cheville transversale il sur la tige 2 sort à l'extérieur par la fente 10, perpendiculairement au plan du dessin, et est couplée à un organe souple sans fin 12, transmettant le mouvement, avantageusement constitué par une chaine. Cette chaîne tourne autour des quatre poulies 21, 22, 23 et 24, dont les axes sont situés chacun à un coin d'un rectangle. Les arbres sont tourillonnés sur les supports 21', 22tuf 23' et 24' qui sont fixés aux plaques 8 et 9 respectivement, de la structure de base du dispositif. L'organe souple 12 est adapté à être entraîné en avant et en arrière au moyen d'un dispositif d'entrainement de chine couplé à la poulie 24 et comprenant une chaîne 37 et une roue 25, montée sur la structure de base du dispositif.Un moteur 31 y est monté de même et est couplé à une manivelle 32 ou analogue, qui est couplée au moyen d'une crémaillère 30 à un pignon 33 qui à son tour est couplé à une roue à channe 25. Le point de connexion 34 entre la crmaillère 30 et la manivelle 32 neut être réglable le long du rayon de la manivelle 32 pour permettre de faire varier la course de la crémaillère. Les poulies 21 et 22 et les poulies 25 et ?4 sont situées l'une par rapport à l'autre, à une distance en direction de la tige 2, qui est égale à la longueur des bras du U du trajet. Les guides 26 et 27 sont montés entre ces roues. Ces guides sont destinés à guider un galet 35 ou un autre dispositif de guidage sur la cheville 11. Les guides 26 et 27 sont adaptés à assurer un déplacement rectiligne parallèle à la tige 22, au galet de guidage 35 ou son équivalent. Le dispositif conforme à la forme de malisation représentée fonctionne de la façon suivante : On suppose que l'entre nement de la channe 12 est tel que le brin supérieur se déplace vers la gauche à partir de la position de départ conforme à la figure. ainsi, le manchon 3 et la tige 2 et aussi la tête 1, sont entraînés en déplacement rectiligne, jusqu'à ce que la cheville Il parvienne à la poulie 21e En continuant le mouvement, la tige 2 continue à se déplacer vers la gauche et simultanément vers le bas en suivant une courbe régulière qui est déterminée par le rayon de la poulie 21 et peut être ajusté de façon à obtenir sur les pièces mobiles une force d'accélération et de décélération appropriée. Quand le mouvement de la channe 12 se poursuit, la cheville 11 et avec elle la tige 2 sont déplacées vers le bas, sensiblement perpendiculairement au premier déplacement vers la gauche, comme représenté sur la figure. Le galet 35 sera ainsi guidé par le guide 26. Quand la cheville Il est parvenue à la roue 22, le déplacement peut être renversé. Âu moment du renversement, la tête d'opération est parvenue à la position 1' de la figure.Pendant le déplacement de retour, la tige se déplace vers le haut et ensuite vers la droite jusqu'à ce cru'elle parvienne aux poulies 23, 24 représentées à droite, et la poursuite du mouvement fait descendre la tige 2 vers le bas, le galet 35 étant guidé dans le guide 27 jusou'à ce que la tette 1 parvienne à sa position finale 1". le mouvement peut ensuite être renversé de façon que la tête d'opération soit amenée une fois de plus à la position 1', etc. Les positions initiale et finale 1' et 1" ont été indiquées en traits interrompus, puisqu'elles peuvent être localisées à volonté par réglage du mécanisme d'entrainement, à savoir : réglage de la course de la crémaillère 50, de la façon indiquée ci-dessus. En outre, les poulies 21 à 24 peuvent être placées autrement qu'il n'est représenté, avec leurs axes placés aux coins d'un rectangle. Les axes peuvent par exemple être placés aux coins d'un parallélogramme, un trapèze ou une autre figure géométrique correspondant au déplacement désiré. in plus, la distance entre les roues 21 et 22 n'est pas nécessairement égale à la distance entre les roues 23 et 24. La tige 2 peut etre guidée par des coussinets, aux emplacements des manchons 4 et 6, écartés l'un de l'autre, au lieu du manchon 3. Dans certains cas, il peut être souhaitable de faire exécuter à la tête d'opération un mouvement tournant pendant un cycle de travail. Dans ce but, la fente 10 du manchon 3 peut avoir la forme d'une courbe-hélicoidale ou toute autre courbe appropriée, et dans ce cas, un mouvement tournant ou rotatif peut êere transmis à la tige 2 par la cheville 11. la figure 2 représente un autre dispositif d'entrai- nement de la tige 2, pour la tête d'opération 1 selon la figure 1, dispositif particulvèrement adapté aux cas où la distance séparant les points extrêmes entre lesquels doit se déplacer la tête d'opération est longue. Une channe sans fin 47 passe sur deux roues supérieures 41 et 44, deux roues intermédiaires 42 et 43, et deux roues 45 et 46 inférieures ou extérieures. La tige 2 de la figure 1 est couplée au point X sur la channe 47, point qui peut etre déplacé entre les positions extrêmes A et B entre les roues 41 et 42, 43 et 44 respectivement. Pendant ce- mouvement, le point X, et avec lui la tête d'opération 1, suivront un trajet en forme de U.Pour l'entrainement de la chaste, on utilise un dispositif d'entraînement rectiligne comprenant les guides 53 et 54 et un chariot 56 déplaçable sur celles-ci, comprenant les coussinets 57, 58 et 59 et des moyens de liaison de ceux-ci. Du palier 57, une cheville fait saillie pour etre connectée au point 48 au brin inférieur de la chaîne 47, par exemple, directement sous le point X. me point de connexion 48 se déplace entre les positions extrimes C et D. La distance C-D est égale à la longueur de la chaine comprise entre les points A et B.Pour entraîner le chariot 56, une chaine 60 est disposée pour tourner autour des deux roues 51 et 52. La distance entre les axes de ces roues est telle que cette distance, ajoutée à un quart de la circonférence de ces roues corresponde à la distance entre les points C et D, et ainsi, à la longueur de la chaine entre A et B.Quand la chaine 60 est entraînée autour des roues 51 et 52, la chaine 47 sera ainsi entraînée en avant et en arrière sur une course correspondant à la distance C-D, -Pendant ce mouvement, la tête d'opération 1 selon la figure 1 sera décélérée et accélérée harmonieusement au voisinage des points extrêmes h et 3, d'une façon déterminée par le rayon R2 des roues de chapes 51 et 52, mais 61 ces points extrêmes le mouvement ne cessera qulinstaltan ément. La figure 3, représente une chaine d'entrainement qui peut remplacer la channe d'entrainement de la figure 2. Au lieu de la chaine 60 qui tourne autour de deux roues comme sur la figure 2, une channe 70 est disposée comme sur la figure 3, et tourne autour de quatre roues à chaîne 61 et 62, 63 et 64. Les roues 62 et 63 peuvent être placées directement sous les roues 61 et 64 respectivement, avec une distance G-R entre les axes des roues.On voit que quand le chariot 56 de la figure 2 est entraîné par le dispositif de la figure 3, avec la channe 70 attachée au point 55 d'un glissoir 80 du chariot 56, glissoir qui peut se déplacer sur un guide 81 vers le haut ou vers le bas, le chariot 56 s'arrêtera aux positions extrêmes pendant un temps correspondant au temps nécessaire a un point de la chaîne 70 pour parcourir la distance G-H. Un tel arrêt peut être avantageux pour donner un temps suffisant à, par exemple, un dispositif de préhension sur la tête d'opération 1 pour assurer des opérations commandées, par exemple saisir un objet ou le reposer. La figure 4 représente une autre variante du dispositif qui peut remplacer le dispositif d'entratnement comprenant la channe 60 et les roues 51 et 52, de la figure 2. Le dispositif représenté sur la figure 4 comprend une channe 76 qui passe sur deux roues extrtmes 71 et 72, et en plus, par son brin supérieur, sur deux autres roues à chaine 73 et 74 entre lesquelles la channe passe verticalement, c'est-à-dire perpendiculairement au brin inférieur.La chaine 76 est destinée à etre couplée au chariot 56 au point 55 sur la figure 2 de façon analogue à celles décrites pour les chines 60 et 70. il est évident que quand la channe 76 est entraînée, le chariot 56 exécutera à ses positions extrêmes les mimes mouvements que quand il est entraîné oar la chaine 60 de la figure 2 et les conditions sont analogues quand le point de couplage 55 suit le brin inférieur de la channe 76. Comme le point de couplage 55 suit la chaîne 76 sur son brin supérieur, et passe entre les roues 73 et 74, le chariot 56 s'immobilisera, puisqu'il n'est alors soumis à aucune force horizontale. Un tel arrêt peut être utilisé pour divers buts, incluant ceux décrits ci-dessus en regard de la figure 3. Le dispositif technique décrit ci-dessus en regard des différentes figures peut bien entendu être modifié ou changé de bien des façons dans le cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, on peut mentionner que dans le dispositif de la figure 3, il est possible de disposer entre les paires de roues 41 et 42, 43 et 44, d'autres paires de roues sur lesquelles passe la chaine 47 pour faire exécuter plusieurs déplacements en forme de U à la tête d'opération 1, et on peut aussi mentionner que ltemplacement de ces autres paires de roues peut être choisi à volonté.Sur la figure 4, la paire. de roues 73, 74 qui permet un arrêt dans le déplacement de la tête d'opération 1, est placi entre les roues extrêmes 71 et 72, mais il est évident que la paire de roues 73, 74 et si on le désire, dtautres paires de roues, pourraient être placées eitoute position entre les roues extrêmes. En outre, on peut mentionner que les guides 53, 54 de la figure 2 peuvent être identiques aux guides 5 et 7 de la figure 1, d'une part, et que le chariot 56 de la figure 2, d'autre part, peut être réalisé de façon à ce qu'ils passent le long des guides, ou conçu autrement pour leur permettre d'exécuter un mouvement libre. Finalement, on notera que bien que le robot des formes de réalisation représentées est adapté à faire exécuter un- déplacement en U symétrique à une tate d'opération, le robot peut aussi être disposé pour communiquer d'autres mouvements à la tête d'opération, par exemple linéaires, auquel cas, les bras du U sont absents, des déplacements en L, auquel cas il manque un bras au U, etc.Ceci peut être réalisé facilement par exemple en changeant la distance E-F de la figure 2, entre les points extrêmes du dGplacement du mécanisme d'entrainement avec un point diffé rent pour la fixation à la chaîne 47 du couplage 48 du mécanisme d'entrainement. Si, par exemple, le point 48 n'est pas couplé symétriquement, comme représenté sur la figure 2, entre les roues 45 et 46, mais plus près d'une des roues que de l'autre, le déplacement de la tête d t opération ne sera pas symétrique, mais disymétrique, auquel cas, un bras du U devient plus court ou plus long que l'autre, et peut à volonté être supprimé. il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et outil serait possible de les modifier, notamment par substitution d 'équivalents techniaues, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. tVEI CT IONS 1. Dispositif robot comprenant un moyen de support mobile pour un outil agencé pour exécuter une opération d'usinage déterminée, et un organe d'entraSnement souple, de constitution longiforme, pour déplacer le support d'outil, cet organe d'entrat- nement passant sur au moins une poulie de façon qu'il comprenne au moins une partie mobile suivant une première direction, et au moins une partie mobile suivant une seconde direction différente de la première, caractérisé en ce que le support d'outil est conformé et connecté à l'organe d' entrainement par un dispositif de couplage, de telle sorte que, lorsque le support d'outil se déplace, il puisse passer sur la ou les poulies et avoir aussi bien dans la première direction que dans l'autre, une accéléra- tion ou une décélération appropriée et acceptable. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support d'outil comprend un élément longiforme dont l'orientation est réglable et guidée, connecté à l'organe d'entrat- nement par ledit dispositif de couplage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige est guidée suivant sa longueur par un manchon qui l'enveloppe, lequel est à son tour connecté à des chariots qui se déplacent le long de tiges de guidage, ces tiges étant parallèles à la première direction d'une partie de l'organe souple d'entraineinent. 4. Dispositif selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement souple est adapté à etre entraîné par un mécanisme d'entratnement dans lequel on peut régler la distance à faire parcourir au support d'outil pendant un cycle de travail. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'entraSnement souple est adapté à passer sur quatre roues ou poulies placées chacune à un coin d'un rectangle, d'un parallélogramme ou un trapèze. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la tige est montée de façon à pouvoir tourner sur elle-mme, 1' élément de couplage entre la tige et l'organe d'entrainement étant tel que la tige et avec elle, l'outil exécute un mouvement de rotation pendant l'exécution d'un cycle de travail.