Brevet FR2426548A1 — publié le 19791221

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Jean Robert PASSEMARD, se rapporte à un robot de fabrication. Le développement des robots dans le domaine de la fabrication a été limité par le fait qu'ils sont jusqu'à présent prévus pour n'exécuter qu'une seule tache prédéterminée, par l'intermédiaire d'un support terminal d'accouplement d'un outil qu'ils servent à mettre en oeuvre. La présente invention a pour objet de remédier à cette lacune et de permettre à un robot de pouvoir changer d'outil, c'est-à-dire d'en utiliser au moins deux, d'une manière à la fois simple et avantageuse par le développement qu'elle promet dans l'utilisation de tels robots. Essentiellement, à cet effet, le robot de fabrication selon l'invention, comprenant un support terminal d'accouplement d'outil soumis à divers mouvements du robot, est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dispositifs auxiliaires de changement d'outil, comprenant chacun un support de réception d'outil présentant des organes de centrage avec lesquels coopère une semelle d'appui au repos de l'outil, ladite semelle d'appui et ledit support terminal du robot comportant des organes de centrage et d'accouplement réciproque, et ledit support terminal incluant luimême l'un des organes d'accouplement précités, assurant l'accouplement en réponse l'un des mouvements du robot, dont on emprunte ainsi uniquement l'énergie et la commande pour cet accouplement. On entend par outil tous moyens à fonction généralement spécialisée, par exemple visseuse, meule, pince de soudure, pincede manutention, etc.. qu'il est ainsi possible de changer selon les opérations particulières à effectuer par le robot ou selon la pièce ou ensemble sur lequel est amené à intervenir le robot lorsqu' il s'agit d'opérations sélectives, de manutention par exemple. Sous une forme de réalisation préférée, lesdits organes d'accouplement réciproque sont à vis-écrou à filets interrompus conjugués permettant leur interengagement axial avant vissage, le mouvement d'accouplement émanant du robot étant un pivotement angulaire dudit support terminal, et lesdits organes de centrage réciproque matérialisant l'axe de ce pivotement de vissage. En particulier, en outre, chaque support de réception est supporté élastiquement (disposition favorable aux contacts d'accostage à la pose ou prise d'outil par le robot) et -de façon à offrir une raideur moindre en réaction au mouvement d'accouplement émanant du robot lors de l'accouplement du support terminal avec la semelle d'appui que lors de leur désaccouplement Une sécurité simple d'accouplement consiste par ailleurs à prévoir sur la semelle d'appui de l'outil un verrou de blocage de l'organe d'accouplement dudit support terminal, ce verrou étant soumis à des moyens d'éclipsage dans ladite position de repos de l'outil et de libération à l'abandon de cette dernière. D'autres particularités de l'invention apparaîtront d' ailleurs dans la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple, et en référence au dessin annexe, dans lequel - la figure I est une vue en élévation d'un poste de soudure d'une carrosserie de véhicule comportant un robot et deux dispositifs auxiliaires de changement de pince à souder ; - la figure 2 est une vue en élévation plus grande échelle et coupe suivant Il-Il de la figure 4, d'un dispositif auxiliaire de changement de pince à souder, avec accouplement du support terminal du robot et de la pince ; - la figure 3 est une vue en élévation et coupe suivant 111-111 de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en plan de la figure 2 ;; - la figure 5 est une vue de détail en coupe de l'écrou formant support de fixation, suivant V-V de la figure 6 - la figure 6 est une vue en plan de l'écrou de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue de détail en coupe de la-vis d'accouplement portée par la semelle d'appui d'une pince ,suivant Vil-Vil de la figure 8 - la figure 8 est une vue en plan de la vis d'accouplement de la figure 7 - la figure 9 est une vue en élévation de la vis de la figure 8, suivant la flèche IX. Dans le poste de soudure représenté à la figure 1, le robot proprement dit désigné par 1 dans son ensemble, comprend un socle 2 ancré au soi et sur lequel est monté un plateau 3 tour nant autour d'un axe vertical et formant chape d'articulation 4 d'un bras 5 articulé en compas en 6 avec un autre bras 7, dont l'extrémité libre porte, articulée en 8, parallèlement aux articulations 4 et 6, une main 9 pourvue d'un support terminal 10 d'accouplement avec des pinces à souder appelées à équiper le robot. Le support terminal 10 est monté pivotant en bout de la main 9, autour d'un axe perpendiculaire à celui de l'articulation 8 de cette dernière, qui est ici vertical dans la position représentée du robot. Les divers mouvements de ce robot peuvent etre assurés de toute manière connue, étant à noter qu'ici la structure particulière du robot aussi bien que ses mécanismes de commande des mouvements composés possibles ne sont pas à voir comme étant l'objet de l'invention, mais peuvent être quelconques dans le cadre des diverses techniques déjà connues dans ce domaine. Une carrosserie de véhicule à souder est représentée en 11, positionnée sur une table 12. On a en outre représenté ici, en 14 et 15, deux dispositifs auxiliaires de changement de pince à souder, respectivement destinés à supporter chacun une des deux pinces a souder 16 et 17 dont peut être équipé le robot. Chacun des dispositifs auxiliaires 14 et 15 est constitué d'un b ti à quatre montants 18 entretoisés supportant à même niveau deux fers plats parallèles 19 sur chacun desquels sont fixés deux blocs élastiques espacés 20, à la partie supérieure desquels est fixée une plaque 21, soit deux plaques 21 au total formant ensemble le support de réception proprement dit d'une semelle d'appui au repos 22 solidaire de la pince à souder correspondante. Cette semelle 22 et chacune des plaques 21 présentent des organes de centrage réciproque, ici constitués par un doigt 23 à tête ogivale fixé sur chaque plaque 21 et auquel correspond un trou 24 ménagé sur la semelle 22 pour s'ajuster sur le doigt 23. La semelle 22 porte à sa partie supérieure, fixé sur elle par vis 25 et pieds de centrage , un organe de centrage et accouplement désigné par 26 dans son ensemble et coopérant avec un organe de centrage et accouplement désigné par 27 dans son ensemble, qui est fixe sur le support terminal d'accouplement 10 par vis 28 et pieds de centrage non représenté. L'organe 26 forme une vis d'accouplement à filets 26a interrompus sur trois secteurs équirépartis de 600, chaque entrée de filets étant en outre ici chanfreinée sur 200 comme on le voit aux figures 8 et 9. L'organe 26 forme également en son centre un doigt de centrage 26b cylindrique et à pointe tronconique, matérialisant 11 axe de vissage de l'autre organe d'accouplement 27. Ce dernier forme en effet un écrou en chapeau à filets 27a interrompus sur trois secteurs équirépartis d'environ 80 , et il présente en son centre un canon de centrage 27b, cylindrique et à ouverture évasée, destiné à centrer l'écrou sur la vis dans une phase d'interengagement axial préalable à leur accouplement par vissage. La semelle 22 est en outre pourvue d'un verrou 30 monté pivotant dans une chape autour d'un axe 31 et soumis à un ressort 32 destine à solliciter une axent 30a du verrou en la position représentée en trait mixte à la figure 4, pour laquelle elle vient en engagement de verrouillage avec un cran périphérique 27c de l'organe d'accouplement. Toutefois, dans la position de repos de la semelle as appui 22 sur les plaques 21 formant support de réception, l'ex trématé 30b du verrou coopère avec le doigt de centrage adjacent 23 faisant alors fonction de came d'écîipsage du verrou 30 au retour au repos de là pince à souder et de came de libération du-verrou 30 servant à verrouiller l'accouplement du robot avec la-pince à souder choisie des le soulèvement de celle-ci. Chaque pince à souder peut être ici alimentée électrique- ment par des câbles souples non représentés agencés de manière usuelle pour que la pince puisse couvrir la zone-d'activité voulue. Le fonctionnement d'une telle installation estle suivant: A partir d'une position au robot dans laquelle celui-ci est dépourvu de pince à souder, telle que celle illustrée à la figure 1, ou le support terminal 10 à écrou d'accouplement 27 est à la verticale de la vis d'accouplement 26 d'une pince à souder, la commande du robot pour prendre cette pince fait descendre verticalement l'ensemble 10-27 de sorte que le canon 27b de l'écrou d'accouplement vienne s'engager sur le doigt de centrage 26b de la vis d'accouplement 26, en centrant ainsi l'interengagement axial des filets 26a et 27a qui dépend ici de la course d'accostage programmée du robot, les blocs élastiques 20 facilitant 1' accostage et centrage entre écrou et vis d'accouplement dans cette phase.Puis, le support terminal 10 à écrou d'accouplement 27 est mû en rotation par la commande du robot autour de son axe vertical précité, de l'angle propre à visser les filets 27a de l'écrou sur les filets 26a de la vis, le robot contrôlant en propre que l'angle de vissage commandé de l'ensemble 10-27 est bien atteint.On notera à ce sujet que si le robot, comme tout robot usuel, a la faculté de contrôler la bonne exécution des déplacements commandés par un contrôle de position des éléments concernés, il ne peut en principe, sauf adjonction de dispositifs spéciaux, contrôler les efforts mis en jeu dans ses déplacements, ce qui est pourtant souhaitable ici, pour une meilleure sécurité de fonctionnement,afin que soit limité le couple de serrage de l'accouplement écrou 27-vis 26, du fait que, pour des raisons mécaniques bien connues, le couple de desserrage nécessaire pour le désaccouplement se trouve être plus élevé que le couple mis en jeu au serrage et ne devra cependant pas excéder la capacité de couple de la commande de rotation du robot provoquant cette opération.. Cette différentiation est ici introduite au niveau de chaque dispositif auxiliaire de changement de pince en associant aux blocs élastiques 20 qui permettent un certain déplacement du support de réception 21, des moyens propres à modifier la réaction appliquée au support 21 à l'accouplement par rapport à celle appliquée au désaccouplement. Ces moyens, pour ce qui est de la réaction d'accouplement, sont constitués par deux amortisseurs hydrauliques dont les cylindres 33 sont fixés dans des supports 34 à deux bouts opposés des fers plats 19 et dont les tiges de piston 35 sont face aux extrémités correspondantes des plaques 21, auxquelles elles tiennent ainsi lieu d'appui cédant sous la force résistante des amortisseurs au cours de la phase de vissage de l'accouplement entre écrou 27 et vis 26, ce qui en limite le couple de serrage possible. En revanche, à l'opposé de ces amortisseurs, des butées 36 fixées dans des supports 37 sur les fers plats 19, font face aux extrémités correspondantes des plaques 21, pour lesquelles elles tiennent lieu d'appui fixe après que les blocs élestiques -aient cédé en réaction à l'effort de désaccouplement de l'écrou 27 d'avec la vis 26, de sorte que le couple de desserrage peut etre le couple maximal dont est#capabIe la commande de rotation correspondante du robot. On notera aussi, qu'après accouplement comme exposé, les positions de l'écrou 27 et de la vis 26 étant celles qui ressortent de la figure 4, dès que le robot soulève la pince à souder correspondante, l'extrémité 30b du verrou 30 échappe au doigt de centrage adjacent 23 et sa dent 30a vient en engagement avec le cran de verrouillage 27c de l'écrou, ainsi immobilisé au desserrage par rapport à la semelle d'appui 22 de la pince à souder. Lorsque le robot a effectué les opérations programmées avec la pince à souder correspondante, il vient ensuite la déposer sur ledit dispositif auxiliaire de changement de pince, par une approche verticale au cours de laquelle les trous de centrage 24 de la semelle d'appui. 22--de #la pince viennent se-centrer sur les doigts correspondants--23 des plaques 21 formant support deréception de la pince, les blocs élastiques 20 facilitant cet accostage et pose sans choc dommageable*-Le verrou 30 est alors éclipsé par rapport au cran 27c de l'écrou, sous l'action de came du doigt de centrage adjacent 23 sur son extrémité 30b. Le support terminal 10 à écrou d'accouplement 27 peut alors être mu en rotation par la commande du robot de l'angle propre à dévisser l'écrou 27 par rapport à la vis 26, avec le couple nécessaire et éventuellement maximal si besoin, comme exposé précédemment, compte-tenu de l'appui que trouvent alors les plaques 21 du support de réception contre les butées fixes 36. Le robot ainsi découplé d'avec la pince qu'il vient d' utiliser est alors disponible pour aller s'équiper de l'autre pince à souder, et là reposer après mise en oeuvre, suivant un processus analogue à celui venant d'etre exposé. On notera en outre qu'avec un tel robot de fabrication on peut aussi prévoir , la prise.d'énergie de l'outil sur le robot, à l'aide de moyens de raccordement rapides, qui peuvent notamment être du type enfichable et respectivement portés par le support terminal d'accouplement 10 et la semelle d'appui 22 de l'outil, de façon à se trouver automatiquement raccordés dans le même mouvement du robot que celui d'accouplement effectif avec l'outil considéré, ici la rotation du support terminal 10. De tels moyens de raccordement rapides sont aussi bien applicables pour de l'énergie distribuée sous forme électrique ou de fluide sous pression, et ils éviteront le recours à des câbles souples suspendus d'alimentation en énergie des outils tout en facilitant les évolutions possibles de ceux-ci. Bien entendu, de nombreuses variantes peuvent être imaginées tout en restant dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Robot de fabrication, comprenant un support terminal d'accouplement d'outil soumis à divers mouvements du robot, carac tersé en ce qu'il comporte au moins deux dispositifs auxiliaires de changement d'outil, comprenant chacun un support de réception d'outil présentant des organes de centrage avec lesquels coopère une semelle d'appui au repos de l'outil, ladite semelle d'appui et ledit support terminal du robot comportant des organes de centrage et d'accouplement réci#oque, et ledit support terminal incluant lui-même l'un des organes d'accouplement précités, assurant l'accouplement en réponse à l'un #des mouvements du robot. 2. Robot de fabrication selon la revendication 1, carac térisé en ce que lesdits organes d'accouplement réciproque sont à vis-écrou à filets interrompus conjugués permettant leur interengagement axial avant vissage, le mouvement d'accouplement émanant du robot étant un pivotement angulaire dudit support terminal et lesdits organes de centrage réciproque matérialisant l'axe de ce pivotement de vissage. 3. Robot de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en-ce-que chaque support de--réception est supporté élastiquement et de fanon à offrir une raideur moindre en réaction au mouvement-draccouplement émanant du robot lors de l'accouplement du support terminal avec la semelle d'appui que lors de leur désaccouplement. 4. Robot de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la semelle d'appui de l'outil porte un verrou de blocage de l'organe d'accouplement dudit support terminal, ce verrou étant soumis à des moyens dréclipsage dans ladite position de repos de l'outil et de libération à I' abandon de cette dernière. 5. Robot de fabrication selon la revendication 4., carac terse en ce que lesdits moyens d'éclipsage et libération du verrou sont constitués p-ar I-' un desdits organes de centrage qui est porté par ledit support de réception d'outil et qui forme came de commande au verrou. 6. Robot de fabrication selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le support de réception est monté sur des blocs élastiques et coopère, dans la limite du débattement de ceux-ci, avec au moins un amortisseur lors dudit accouplement, tandis qu'il coopère avec au moins une butée fixe lors dudit dés- accouplement du support terminal et de la semelle d'appui. 7. Robot de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support terminal et chaque semelle d'appui d'outil portent des moyens de raccordement rapides pour transmission d'énergie du robot à l'outil utilisé.