Brevet FR2355620A1 — publié le 19780120

L'invention a pour objet un appareil destiné à saisir une pièce en cours d'usinage et à la transférer en une position désignée et plus particulièrement un dispositif de bras perfectionné pour manipulateur propre à Qtre utilisé dans le forgeage à la presse, le matriçage ou d'autres domaines industriels semblables. Un dispositif de bras pour manipulateur actuellement couramment utilisé comprend deux ou trois bras articulés à rotation les uns aux autres, de sorte qu'un organe de saisie comme une ventouse ou un mandrin magnétique fixé à l'extrémité du bras avant peut librement atteindre une pièce à travailler destinée à être saisie par celui-ci et la transférer en une position cherchée. Bien que les mouvements de rotation de ces bras soient facilités en association, par un seul dispositif d'entratnement, ou individuellement, par des dispositifs d'entraînement distincts, il est courant qu il n'y ait aucune corrélation entre les mouvements de rotation de ces bras.En conséquence, il est fréquent qu'une série d'essais soit nécessaire pour faire fonctionner le manipulateur jusqu a ce que le dispositif de saisie puisse réussir à repérer la pièce à travailler ou une position désignée où la pièce à travailler doit être amenée. De plus, lorsqu'il se trouve quelque chose qui bloque les mouvements de rotation des bras, il est nécessaire de régler le mouvement de chaque bras à chaque fois pour éviter l'obstacle. En d'autres termes, le mouvement de rotation de chaque bras doit être réglé séparément chaque fois pour placer le dispositif de saisie juste au-dessus de la pièce à travailler ou de la position désignée, ou pour éviter des obstacles. Ceci avant tout parce qutil est impossible de prévoir la trajectoire du dispositif de saisie. Ce problème, s'il n'est pas résolu pose d'autres problèmes. Par exemple non seulement le rendement du travail est amoindri, mais il est fréquent que la machine soit endommagée par collision avec d'autres objets. C'est un but de l'invention de fournir un dispositif de bras perfectionné pour manipulateur qui ne présente pas les défauts des bras de la technique antérieure tels que mentionnés ci-dessus. Selon l'invention, un dispositif de bras pour manipulateur comprend un premier bras, un deuxième bras de même longueur que le premier monté à rotation à l'extrémité du premier bras, des moyens saisie à l'extrémité du deuxième bras ainsi que de premiers et seconds moyens dtentratnement. La force d'entraAlnement des premiers moyens d'entrainement agit directement sur le premier bras pour le faire tourner et est de plus transmise au deuxième bras par l'intermédiaire d'une channe sans fin et de deux pignons dentés, tandis que les seconds moyens d'entranement provoquent la rotation du seul deuxième bras par l'intermédiaire des pignons et de la channe sans fin.L'un des deux pignons de channe est fixé à l'arbre d'entraînement des seconds moyens dsentraSnement et l'autre est fixé à un pivot réunissant le premier et le deuxième bras. L'actionnement des premiers moyens d'entrarnement provoque ainsi la rotation du premier bras et en même temps la rotation du deuxième bras. Dans ce cas, bien entendu, les angles de rotation des deux bras sont toujours inversement proportionnels au rapport du nombre de dents des premier et deuxième pignons dentés. Par exemple dans le cas où le nombre des dents des pignons est dans le rapport 2 à 1, lorsque le premier bras est tourné par l'intermédiaire des premiers moyens d'entraÉnement d'un angle O par rapport à la droite joignant un point de repère du premier bras et un point désigné où la pièce à travailler doit être trans férée, l'angle de rotation du deuxième bras est 2G et la trajectoire résultante de l'extremité du deuxième bras sur laquelle sont fixés les moyens de saisie sera sur la droite ci-dessus. De manière analogue, dans le cas où le rapport est de 3 à 1, l'angle de rotation du deuxième bras sera de 3e et la trajectoire de son extrémité sera une demi-parabole joignant le point de repère du premier bras et le point désigné. De ce qui précède, il est clair qu'il est possible de prévoir la trajectoire des moyens de saisie fixés à l'extrémité du deuxième bras en connaissant le rapport du nombre des dents des premier et deuxième pignons dentés. D'autre part, les seconds moyens d'entraSnement effectuent la rotation du deuxième bras pour ramasser la pièce à travailler et pour la ramener à sa position initiale sur la trajectoire. Ensuite, les premiers moyens d'entraînement sont à nouveau actionnés pour faire tourner les deux bras, les moyens de saisie avançant le long de la trajectoire. Ainsi, on comprendra que même stil y a un obstacle bloquant le mouvement des bras, il sera possible de l'éviter en changeant le rapport du nombre des dents des deux pignons,-c'est-à-dire en changeant la trajectoire des moyens de saisie-, et qu'il sera facile de placer ces moyens exactement au-dessus de la pièce en cours d'usinage et de la transporter à la position désignée, parce qu'une fois que l'angle de rotation du premier bras avec la droite reliant le point de repère de celui-ci avec le point désigné est fixé, il n'est plus besoin de régler les mouvements de rotation des bras à chaque fois. Il devient ainsi très commode de rendre automatique le processus tout entier depuis le positionnement des moyens de saisie au-dessus de la pièce à travailler jusqu a son transfert jusqu'en une position désignée. L'invention sera bien comprise par la description qui suit d'une forme de réalisation avantageuse, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe verticale longitudinale d'un dispositif de bras selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du même dispositif selon la ligne A-A de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe verticale d'une ventouse destinée à saisir une pièce à travailler; et - la figure 4 est un diagramme de fonctionnement d'une forme de réalisation d'un dispositif de bras selon l'invention. an se réfère d'abord aux figures 1 et 2. Une plaque de base 2 est fixée de façon rigide sur un bloc 1 et trois plaques parallèles servant de support 2a, 2b et 2c sont fixées perpendiculairement sur cette plaque de base 2. Les surfaces extérieures des deux plaques verticales, servant de support 2a et 2b sont pourvues de deux cylindres rotatifs 5 et 4 montés coaxialement. Un premier bras 5, s'étendant latéralement à partir de la plaque de base 2, comprend une paire de plaques latérales 5a et 5b et une plaque les reliant 5c de longueur plus petite que les deux plaques latérales 5a et 5b, le premier bras ayant ainsi une section en H. Un arbre d'entraSnement > ! du premier cylindre rotatif 3, pénétrant à travers la plaque servant de support 2a est fixé à la plaque latérale 5a, tandis que l'arbre d'entrainement 4a du deuxième cylindrerotatif 4 pénétrant à travers une autre plaque servant de support 2b et à travers la plaque latérale 5b présente, fixé à son extrémité, un pignon denté 6. Une broche 7, sur laquelle est montée à pivotement une extrémité d'une première tige de liaison 8, est fixée à une partie d'extrémité de la plaque 2c distante de la plaque de base 2. Le deuxième bras 9, qui comporte une paire de plaques latérales 9a et 9b et une plaque les reliant 9c est articulé sur l'autre extrémité du premier bras 5 par un pivot 10, les surfaces externes des plaques latérales 9a et 9b du deuxième bras 9 étant partiellement en contact avec les surfaces internes des plaques latérales 5a et 5b respectivement, du premier bras 5. Un autre pignon 11 de plus petit diamètre est maintenu stationnaire sur le pivot 10 immédiatement à l'intërieur de la plaque latérale 9b. Une chaste sans fin 12 est portée par les premier et deuxième pignons 6 et Il. Une paire de plaques de liaison 13 parallèles l'une à l'autre avec un petit espace entre elles sont montées à pivotement sur la partie presque centrale du pivot 10. Pénétrant horizontalement par les parties supérieures de la paire de plaques de liaison 13 se trouve une broche 14 sur laquelle l'autre extrémité de la première tige de liaison 8 et l'une des extrémités d'une deuxième tige de liaison 15 sont montées à pivotement entre la paire de plaques de liaison 13. La distance de la première tige de liaison 8 entre la broche 7 et une deuxième broche 14 est rendue égale à celle qui sépare l'arbre d'entraînement 4a du pivot 10. Une pièce de tête 16, -comprenant trois plaques latérales 16a > 16b et 16d et une plaque horizontale les reliant 16c de longueur plus petite et fixée sur le bord supérieur des trois plaques latérales-, est fixée à pivotement sur l'autre extrémité du deuxième bras 9 par un pivot 18. Une paire de plaques de liaison 19 parallèles l'une à l'autre avec un petit espace entre elles sont montées à pivotement sur la partie centrale du pivot 18. Les parties supérieures des plaques de liaison 19 sont traversées par une broche 20 sur laquelle sont montées à pivotement entre ladite paire de plaques l'autre extrémité de la tige de liaison 15 et l'une des extrémités d'une plaque de liaison 17, dont l'autre extrémité est fixée à la plaque de liaison 16c de la pièce de tête 16.La distance entre les deux broches 14 et 20 est rendue égale à celle entre les deux pivots 10 et 18. Une tige 21', destinée à la fixation d'une ventouse 21 dont le fond est tourné vers le haut, figure ), s'étend latéralement à partir de la pièce de texte 16 en s'éloignant du deuxième bras 9. Au centre de l'intérieur de la ventouse 21 est creusé un canal de succion 22 communiquant avec un évidement comprenant un canal de petit diamètre 25 pour l'entrée d'air comprimé et un canal de grand diamètre 24 pour la sortie de l'air. TJn deuxième canal indépendant 25 est creusé immédiatement en dessous du canal de petit diamètre 25 destiné à alimenter en air comprimé la partie creuse de la ventouse 21. Le canal de petit diamètre 23 et le canal d'alimentation 25 sont reliés respectivement à des sources d'alimentation en air comprimé appropriées, non représentées. La figure 4 représente un exemple du fonctionnement du dispositif de bras où les nombres des dents du premier et du deuxième pignons 6 et 11 sont dans le rapport 2 à 1. En admettant que le dispositif de bras est dans la condition représentée en trait plein sur la figure 13 l'actionnement du premier cylindre rotatif 7 provoque la rotation du premier bras 5 fixé à son arbre d'entraenement 3a, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Etant donné que la rotation du premier pignon 6 est empêchée par le deuxième cylindre rotatif 4, le deuxième pignon 11 est forcé de tourner dans le sens des aiguilles d'une montre à cause de la channe sans fin 12.Le deuxième bras 9 fixé sur le pivot 10 tourne alors aussi dans le sens des aiguilles d'une montre autour du pivot 10, et la pièce de tête 16 ainsi que la ventouse 21 sont toujours maintenues horizontalement par la coopération des deux tiges de liaison 8 et 15, des deux paires de plaques de liaison 13 et par l'autre paire de tiges de liaison 17 qui constituent un mécanisme de liaison à parallélogramme. Dans le cas où le deuxième cylindre rotatif 4 est actionné, sa force d'entranement est transmise au deuxième bras 9 par l'intermédiaire du premier pignon 6, de la channe 12, du deuxième pignon 11 et du pivot 10. On comprendra qu'il est ainsi possible de transférer la ventouse 21, le fond en haut où l'on désire, en actionnant de façon appropriée les deux cylindres rotatifs 5 et 4. Lorsqu'une pièce à travailler est, par exemple, placee en A, figure 4, et doit être transférée en D, les premier et deuxième cylindres rotatifs 3 et 4 sont d'abord actionnés pour placer la ventouse 21 juste au-dessus de la surface de la pièce à travailler, après quoi de l'air comprimé est introduit dans la ventouse 21 par le canal 23 de façon à provoquer une réduction de pression à l'intérieur de cette dernière, pour saisir la pièce. L'étape suivante consiste à actionner seulement le deuxième cylindre rotatif 4 de façon à faire tourner le deuxième bras 9 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'en B sur une droite reliant un point C légèrement au-dessus du point désigné D et un point de repère E du premier bras 5. Ensuite, le premier cylindre 5 est actionné pour faire tourner le premier bras 5 ainsi que le deuxième bras.Ainsi qu'il a été mentionné précédemment/ lorsque le rapport des nombres de dents des pignons 6 et Il est de 2 à 1 et que les bras sont d'égale longueur, la trajectoire de la ventouse 21, ctest-à dire son lieu géométrique, sera la droite joignant les deux points C et E. Le deuxième cylindre rotatif est ensuite de nouveau actionné pour transférer la pièce à travailler en un point D, où elle est libérée de la ventouse 21 en arrêtant l'alimentation d'air comprimé vers la ventouse 21 par le canal 25 pendant un instant. Lorsque la suite d'opérations ci-dessus décrite pour transférer la pièce à travailler est renversée, il est possible de transférer la pièce de D à A. I1 est bien entendu également possible d'actionner les premier et deuxième cylindres rotatifs simultanément et consécutivement. Divers modifications et changements peuvent être apportés à la réalisation décrite sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, un moteur peut être utilisé pour actionner les cylindres rotatifs au lieu d'air comprimé. Un mandrin magnétique peut être utilisé pour saisir la pièce à travailler. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de bras pour manipulateur, caractérisé en ce qu'il comporte a) un support comprenant au moins deux plaques latérales; b) un premier moyen d'entrarnement fixé à l'une desdites plaques latérales, ledit moyen d'entrainement comportant un arbre d'entraînement pénétrant à travers ladite plaque; c) un second moyen d'entraînement fixé à l'autre plaque latérale dudit support coaxialement au premier moyen d'entraRnement, ledit moyen d'entraînement ayant un arbre d'entralnement pénétrant à travers ladite plaque;; d) un premier bras comprenant au moins deux parois latérales, l'une des extrémités d'une desdites parois latérales étant fixée à l'arbre d'entratnement du premier moyen d'entratnement et L extrémité de l'autre paroi latérale étant traversée, mais pouvant pivoter autour, de l'arbre d'entratnement du second moyen d'entrarnement; e) un deuxième bras fixé aux autres extrémités des deux dites plaques latérales du premier bras par un pivot; f) un premier pignon fixé à l'arbre d'entralnement du second moyen d'entraPnement; g) un second pignon fixé au pivot reliant le premier et le deuxième bras; h) une channe reliant les premier et deuxième pignons; et i) un moyen de saisie propre à saisir une pièce à travailler monté à pivotement à l'extrémité du deuxième bras. 2.- Dispositif de bras pour manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur du premier bras est égale à la longueur du deuxième. 3.- Dispositif de bras pour manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comprend en outre un mécanisme de liaison à parallélogramme pour maintenir les moyens de saisie dans leur disposition initiale. 4.- Dispositif de bras pour manipulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit mécanisme de liaison à parallélogramme est constitué de deux tiges de liaison et de deux paires de plaques de liaison. 5.- Dispositif de bras pour manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de saisie est une ventouse. 6.- Dispositif de bras pour manipulateur selon la revendi-. cation 1, caractérisé en ce que le moyen de saisie est un mandrin magnétique.