Brevet FR2421414A1 — publié le 19791026

La présente invention concerne des perfectionnements aux machines opératrices automatiques à structure polaire avec des actionneurs fluide-dynaiiques tournants et plus précisement une machine opératrice automatique à asservissement en boucle, comprenant au moins une paire de bras relies entre eux au moyen d'une rotule et un actionneur fluide-dynamique tournant pour le déplacement d'un bras par rapport à l'autre, ledit actionneur comprenant une partie extérieure annulaire solidaire de l'un desdits bras, une partie intérieure coaxiale et concentrique à ladite partie exte rieure et solidaire de l'autre bras, des creux à volume variable entre lesdites parties extérieure et interieure formant des surfaces intérieures de poussée et de contre-poussée, des conduits pour 11 envoi dlun fluide de fonctionnement dans lesdits creux, et une servovalve reliée auxdits conduits pour la commande de déplacement angulaire r e I a t i f desdites parties extérieure et intérieure dans un sens ou dans le sens oppose. Dans les machines opratrices automatiques à structure polaire, ctest-à-dire formees par deux ou plusieurs bras reliés de suite au moyen d'une rotule, telles que par exemple les sol-disant "robotsn pour vernissage à asservissement en boucle, les mouvements sont imprimés moyennant des actionneurs montés en correspondance des rotules. Dans les systèmes a asservissement en boucle (ctest-à-dire avec retroaction dérivée à la sortie du système et rapportée à ltentrée) il faut réduire dans la mesure du possible les phénomènes de résonance qui réduisent considérablement la precision des mouvements de fonctionnement causés par lesdits actionneurs. Ces phénomènes de résonance sont plus grands quand la fréquence de résonance du système est plus basse et quand les jeux entre les parties mobiles de la structure sont plus accentués Pour certains travaux particuliers, comme par exemple le vernissage, on demande en outre que les actionneurs ne soient pas endommages ou mis hors d'usage par la présence inévitable de brouillards de vernis en suspension dans l'ambiance de travail. Actuellement les machines opératrices automatiques ayant des actionneurs hydrauliques tournants sont assez satisfaisantes, étant donné que ces actionneurs n'ont pas de jeux excessifs et ils sont bien protégés dans leurs parties intérieures des brouillards de vernis ou des autres agents présents dans l'ambiance de travail. Dans ces machines connues les actionneurs hydrauliques tournants sont montés aux cotés des rotules et ils comportent dans leur partie intérieure un arbre dont le diamètre est calculé sur la base du moment de torsion a transmettre pour le téplacement angulaire re latif des bras qui composent la structure polaire. L'arbre de chaque actionneur hydraulique tournant est relié au pivot qui constitue le point d'appui de la rotule correspondante et qui a normalement un diamètre plus grand par rapport à celui dudit arbre. La liaison entre l'arbre de l'actionneur et le pivot de la rotule, à son tour soli- daire d'un des bras du couple intéresse, est-obtenue au moyen d'un joint susceptible de compenser des erreurs éventuelles d'alignement axial. Lesdites machines operatrices automatiques de type connu, équi- pées d'actionneurs hydrauliques tournants, sont sujettes toutefois à des irrégularités de fonctionnement étant donne que d'ennuyeux phénomènes de résonance se manifestent frequement. En outre l'application d'un joint entre chaque actionneur et la rotule actionnée par celui-ci est onéreuse et incommode. Le problème qui est à la base de cette invention est celui de réduire considérablement les phénomènes de resonance dans les systèmes automatiques à structure polaire et de simplifier aussi considérablement leur construction. Le problème est résolu, selon lXinvention, du fait qu'on prévoit une valeur élevee du rayon moyen d'application des forces qui agissent dans ledit actionneur fluide-dynamique tournant, au moyen dudit fluide de fonction- nement, sur lesdites surfaces intérieures de poussée et de contre-poussée, par rapport aux dimensions desdites surfaces intérieures pour provoquer dans ledit actionneur de hautes fréquences de résonance. Selon une autre caractéristiques de l'invention, ladite partie intérieure solidaire de l'un desdits bras est notée directement en qualité de pivot de ladite rotule, autour duquel est montée, avec possibilité de déplacement angulaire relatif, ladite partie extérieure solidaire de l'autre bras, lesdites parties extérieure et intérieure étant contenues dans la dimension axiale de ladite rotule. Les avantages atteints par l'invention résident dans l'utilisation directe de la partie intérieure de l'actionneur en qualité de pivot dans les rotules, en éliminant les joints latéraux de liaison, et dans une diminution remarquable des phénomènes de résonance dans le système qui en résulte. Un exemple de réalisation préférée mais non exclusive de l'invent ion est illustré sur le dessin annexé., dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareillage à deux bras selon l'invention - la figure 2 est une coupe axiale schématique de la rotule de l'appareil- lage illustré sur la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale de la rotule illustrée sur la fi gure 2; - la figure 4 est une coupe transversale égale à celle de la figure 3 mais avec une disposition différente des bras. En se référant à ces figures, on a indiqué en 1 et 2 les deux bras unis entre eux par une rotule 3 et faisant partie d'une structure polaire d'une machine opératrice automatique. Cette machine peut être du type indiqué sur la figure 1, à employer par exemple pour le vernissage, en appliquant un pistolet pulvérisateur de vernis à l'élément de support 30 fixé à l'extrémité libre du bras 1. Ce type de machine comporte une embase 4 dans laquelle est logé un distributeur hydraulique (non figuré sur les dessins). Evidemment la machine opératrice automatique peut avoir-une structure polaire quelconque avec un nombre indéfini de bras. L'actionneur hydraulique tournant indiqué dans son ensemble en 5 sur la figure 2, comporte une partie extérieure annulaire 6 et une partie intérieure cylindrique 7 qui constitue, comme on verra mieux par la suite, le pivot ntme de la rotule auquel le même actionneur est appliqué. La partie extérieure ouest solidaire du bras 1 et elle est concentrique et coaxiale à la partie intérieure 7 qui est solidaire de la fourchette terminale 2a (figure 2) du bras 2. La partie annulaire 6 présente à son intérieur une gorge annulaire cylindrique 8 (figure 2) qui présente une saillie intérieure en forme de secteur 9 (figures 3 et 4) destinée à adhérer dtune manière coulissante à la partie cylindrique intérieure 7. Cette dernière partie présente une saillie extérieure correspondante 10 en forte de secteur,- destinée à adhérer d'une manière coulissante à la surface intérieure de ladite gorge 8. Les deux parties 6 et 7 délimitent ainsi deux chambres en forme de secteur annulaire 11 et 12 à volume variable, tandis que lesdites saillies 9 et 10 forment les respectives surfaces de poussée et de contre-poussée 9a, 9b - 10a, lob. Pour l'envoi de fluide de fonctionnement, de préférence de l'huile, dans lesdits creux 11 et 12 à volume variable, on prévoit, dans la partie interieure 7 de l'actionneur, des conduits 13 et 14 placés d'une manière axiale et qui se terminent par des parties radiales 13a et 14a qui débouchent respectivement dans les chambres 11 et 12.Dans un souci de clarté, sur la figure 2 le conduit intérieur 14 est représenté déplacé angulairement d'environ 1800 par rapport à la position réelle représentée sur la figure 3. Lesdits conduits intérieurs 13 et 14 aboutissent latéralement à une servovalve 13 où parviennent les deux conduits 16 et 17 à travers lesquels passe le fluide de fonctionnement qui vient de la source de fluide comprimé. Ladite servovalve 15 est destinée à relier alternativement les chambres 11 et 12 à la source de fluide comprimé ou au dégorgement, selon des dispositions connues en soi. Quand on envoie du fluide comprimé, par exemple dans la chambre en forme de secteur annulaire 12, on exerce des poussées sur les surfaces 9b et lob, comme indiqué par les flèches A. Le rayon moyen R d'application des forces de poussée, indiqué en 18 sur les figures 3 et 4, a une valeur considérable par rapport aux dimensions desdites surfaces 9b et 10b, de fa çon a causer un moment de torsion suffisant à déplacer angulairement les bras 1 et 2 l'un par rapport à l'autre. Il faut remarquer qu'il existe une relation entre ledit rayon moyen 18 et la fréquence de résonance du système opérant avec la technologie de l'asservissement en boucle qui a son point le plus vulnérable dans le fluide de fonctionnement. Cette relation est mise en évidence par la formule suivante relative à la pulsation de résonance w s où Y = module élastique du fluide de fonctionnement; j = moment d' inertie appliqué aux bras; R = rayon moyen dtapplication des forces qui agissent sur les n surfaces de poussée; S = surfaces de poussee; C = course de la saillie 9 par rapport à la saillie 10. vu que la fréquence de résonance est f = oQ s n cette fréquence de résonance est fonction du carré du rayon mayen R et seulement fonction linéaire des autres parametres compris dans la formule citée plus haut. Il en résulte donc que plus la distance diamétrale de l'actionneur est grande, plus la fréquence de résonance est grande et par conséquent les phénomènes se manifestant - aux basses fréquencesde résonance seront davantage atténués. L'utilisation de grands diametros dans la construction des actionneurs permet d'appliquer ceux-ci directement sur les rotules, de fa çon qu'ils sont contenus dans les dimensions axiales des btmas rotules, comme il résulte sur la figure 2. On peut éliminer également le joint nécessaire pour le montage traditionnel des actionneurs a rotules tel que déjà dit, dans les types connus, l'actionneur est monté latéralement à la rotule et relié à celle-Ci à l'aide dtun joint approprié.. Finalement, l'augmentation des dimensions diamétrales suggérées par les considérations théoriques indiquées plus haut permet de mon- ter lractionneur directement sur la rotule en utilisant la partie intérieure de l'actionneur > comme de pivot. Le fonctionnement de la machine opératrice automatique selon l'invention est bien évident. Quand on commande la servovalve 15 pour l'envoi de fluide sous pression par exemple dans la chambre 12, alors que la chambre 11 est reliée au dégorgement, la poussée du mEme fluide, agissant comme indiqué par les flèches A sur la figure 3, cause le déplacement angulaire du bras 1 par rapport au bras 2, dans le sens des aiguilles d'une montre. On parvient ainsi à une nouvelle position, comme indiqué sur la figure 4, selon laquelle la saillie 9 s'est rapprochée de la saillie 10 alors que le passage radial 14a du conduit 14 est progressivement fermé provoquant un ef ficace effet d'amortissement dans la partie finale de la course de déplacement. La fréquence de résonance élevée provenant du fait d'avoir donné a l'actionneur de grandes dimensions diamétrales, réduit au minimum les pheno- menes qui se manifestent dans le systeme de fonctionnement aux basses fréquences de résonance. REVENDICATIONS 1) Machine opératrice automatique à asservissement en boucle, com prenant au moins une paire de bras reliés entre eux au moyen d'une rotule et un actionneur a fluide-dynamique tournant pour le déplacement dtun bras par rapport à l'autre, ledit actionneur comprenant una partie extérieure annulaire solidaire de l'un desdits bras, une partie intérieure coaxiale et concentrique à ladite partie extérieure et solidaire de l'autre bras, des creux à volume variable entre lesdites parties extérieure et intérieure formant des surfaces intérieures de poussée et de contre-poussée, des con duits pour l'envoi d'un fluide de fonctionnement dans lesdits creux, et une servovalve reliée auxdits conduits pour la commande de déplacement angulaire relia t i f desdites parties extérieure et intérieure, dans un sens ou dans le sens opposé, caractérisée en ce qu'elle comporte une valeur élevée du rayon moyen d'application des forces agissant dans ledit actionneur fluide-dynamique,tournant, au moyen dudit fluide de fonctionnement, sur les dites surfaces intérieures de poussée et de contre-poussée, par rapport aux dimensions desdites surfaces intérieures, pour provoquer dans ledit action neur des fréquences de résonance élevées. 2) Machine opératrice automatique selon la revendication 1, carac térisée en ce que ladite partie intérieure solidaire de l'un desdits bras est montée directement en qualité de pivot de ladite rotule, autour duquel est montée, avec possibilité de déplacement angulaire relatif, ladite partie extérieure solidaire de l'autre bras, lesdites parties extérieure et inté rieure étant contenues dans la dimension axiale de ladite rotule.