Brevet FR2424797A1 — publié le 19791130

La présente invention concerne une pince de préhension pour manipulateurs, robots et appareils similaires, comportant au moins un mors articulé et un élément d'actionnement commandé par un fluide. Elle a pour objet de réaliser une pince de ce type capable de saisir et de maintenir objet à manipuler avec une force toujours contrôlée et qui peut être utilisée indifféremment pour des manipulateurs intérieurs et extérieurs. Elle a aussi pour objet de réaliser une pince apte à être modifiée à peu de frais pour permettre d'obtenir des informations en retour sur la position de la pince et/ou le résultat de son action Dans la pince selon l'invention, pour résoudre le premier problème, le ou chaque mors est maintenu en position de fermeture par des moyens à ressort et peut être écarté par liélément d'actionnement. La pince selon l'invention peut comporter avantageusement deux mors mobiles articulés. De cette façon, l'effort de préhension est, pour l'essentiel, déterminé uniquement par les moyens à ressort.La force relativement difficile à contrôler de l'élément d'actionnement sert uniquement à ltécartement, c'est-àdire l'ouverture de la pince. L'ouverture dans laquelle est engagé l'axe d'articulation peut, sur un des mors au moins, être un trou oblong. Dans le dit axe sont disposés des canaux d'amenée de l'air qui, à la pé riphérie de l'axe, débouchent par des ajutages à pression dynamique aptes à venir alternativement en appui contre des zones différentes de la paroi qui définit le trou oblong. I1 en résulte alors dans les canaux précités des pressions différentes qui peuvent être exploitées comme signaux pour renseigner sur la position tion de la pince et sur le résultat de son action. Un ajutage à pression dynamique supplémentaire, traversé par un courant d'air, peut autre prévu à la fin de la course de l'élément d'actionnement Il sert à identifier la signification des différents signaux de pression.L'ensemble peut cependant être agencé de façon qu'a la coulisse mobile soient associés au moins trois ajutages à pression dynamique, dont le premier est prévu pour le signal "pince fermée", le second sert au signal pince ouverte" et le troisième correspond au signal "aucun objet saisi". I1 peut être alors prévu, par exemple, que les ajutages communiquant avec la source de fluide comprimé par des canaux soient fermés chacun par la coulisse dans des positions différentes de celle-ci et produisent alors des signaux. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schômatique annexé, représentant, à titre d'exemples now limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cette pince: Fig. i est une vue de côté, en élévation et partiellement en coupe, d'une première forte d'exécution de la pince selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe transversale agrandie d'un axe d'articulation de mors dans la forme d'exécution de fig. 1 ou celle de fig. 3; Fig. 3 est une vue similaire à fig. i, représentant une deuxième forme d'exécution de la pince selon l'invention; Fig. 4a à 4f représentent des outils de préhension interchangeables qui peuvent être utilisés avec des pinces selon l'invention;; Fig. 5 est une vue de côté en élévation et partiellement en coupe d'une autre variante de la pince selon l'invention, au stade pince fermée; Fig. 6 estune vue similaire à fig. 5, mais représentant la pince au stade pince ouverte; Fig. 7 correspond aussi à fig. 5, mais représente la pince au stade "objet saisi"; Fig. 8 est une vue similaire à fig. 5 à 7, mais représentant des éléments individuels de la pince. La pince représentée à la fig. 1 comporte deux moral,, 2, articulés chacun en leur milieu sur un axe respectif 3, 4. Les axes d'articulation 3, 4 sont solidaires d'une structure portante qui n'a pas été représentée pour la clarté du dessin. Le mors de gauche 1 présente pour recevoir l'axe 3 un trou circulaire 5 et ne peut donc exécuter qu'un pivotement strict sur l'axe 3. Le mors de droite 2 présente un trou oblong 6 pour recevoir l'axe d'articulation 4. Le mors 2 peut donc effectuer, outre un mouvement de rotation autour de l'axe 4, un mouvement de translation limité. Les deux mors i et 2 sont, au-dessus des axes 3, 4 situés approximativement à la même hauteur, reliés l'un à l'autre par un ressort de compression 7 et, au-dessous de ces axes, par un ressort de traction 8. L'ensemble est agencé de façon que, normalement, les extrémités inférieures des mors 1, 2, destinées à la préhension, soit directement, soit par outils interposés, soient appliquées l'une contre l'autre et que le mors 2, consi déré dans son ensemble, soit rapproché le plus- possible du mors 1. Les mors 1, 2 sont actionnés par un piston 9 placé audessus d'eux et coulissant verticalement (dans la figure) dans un cylindre 10. A cet effet, le piston 9 présente deux rampes 11, 12, qui convergent vers le haut.Ces rampes coopèrent avec des galets respectifs 13, 14, montés libres en rotation aux extrémités respectives des mors 1, 2 opposées à leurs extrémités de préhension. Lorsque le piston 9 se déplace vers le bas de la figure 1, les galets , 14 viennent en contact avec les rampes respectives ll, 12. Par suite de la convergence de celles-ci, les extrémités suprieures des mors se rapprochent l'une de l'autre, ce qui a pour effet d'écarter leurs extrémités inférieures. Ce mouvement d'ouverture peut avoir pour but, soit de préparer la pince à saisir un objet, soit de lui faire lâcher un objet saisi. Lorsque le piston 9 rentre dans le cylindre 10, les galets 13, 14 des mors 1, 2 s'écartent l'un de l'autre sous l'action conjuguée des deux ressorts 7 et 8; les extrémités inférieures se rapprochent. Un objet 15 saisi au cours de ce mouvement entre les dites extrémités, reste soumis à une force bien déterminée, définie par les ressorts 7 et 8. Cette force peut, le cas échéant, être modifiée en modifiant la tension initiale du ressort de compression 7. Le dispositif qui vient d'être décrit fournit en retour des signaux qui indiquent la position des mors 1 et 2 et sur le résultat de leur actionnement par l'intermédiaire d'un système simple. Comme le montre en effet la fig. 2, l'axe d'articulation 41 qui traverse le trou oblong 6 du mors 2, est parcouru par deux canaux axiaux parallèles entre eux 16 et 17, qui, au niveau du mors, débouchent à la périphérie de l'axe par deux ajutages radiaux respectifs 18, 19, à pression dynamique, et ce, en regard des extrémités arrondies du trou oblong 6. De l'air comprime circule dans les canaux 16, 17, dans lesquels la pression est surveillée en permanence. Si un des ajutages 18, 19 vient en contact avec la paroi qui définit l'extrômite arrondie respective, la circulation de l'air est interrompue et la pression dans le canal correspondant augmente. Le signal de pression qui résulte de cette augmentation est exploité comme indication de la position de la pince. L'ajutage 18 n'est obturé par la paroi qui définit le trou oblong 6 que lorsque la pince est fermée et a saisi un objet 15. Une augmentation de pression dans le canal 16 constitue donc un signal indiquant de façon non équivoque la situation "pince fermée, objet saisi". Une augmentation de pression dans le canal 17, résultant de l'obturation de l'ajutage 19, peut, par contre, avoir deux significations: pince fermée sans qu'un objet soit saisi" et "pince ouverte". Afin de pouvoir déterminer laquelle de ces deux significations d'une augmentation de pression dans le canal 17 doit être retenue, un autre ajutage à pression dynamique 20, représenté sommairement à la fig. 1, est placé sur le parcours du piston 9. Si ce dernier se trouve au point mort bas, qui correspond à l'ouverture de la pince, l'ajutage 20 est obturé par la partie centrale 21 de la face en bout inférieure du piston. La position d'ouverture de la pince est donc clairement identifiée par une augmentation de pression dans le canal d'alimentation en air comprimé de l'ajutage 20.Par contre, si l'ajutage 20 ne fournit pas de signal alors que l'ajutage 19 en fournit un, cela signifie: "pince fermée, objet non saisi". La fig. 3 montre une deuxième forme d'exécution d'une pince selon l'invention. Elle comporte aussi deux mors 101, 102, qui sont conformés toutefois en branches de cisailles et sont ar ticulés en leur milieu sur un axe commun 103. Cet axe traverse un trou circulaire 105 du mors 101 et un trou oblong 106 du mors 102. Deux ressorts de traction relient l'un à l'autre les deux mors 101 et 102, l'un 107 au-dessus de l'axe d'articulation 103 (dans la figure), l'autre 108 au-dessous de cet axe. Dans cette forme d'exécution aussi, les mors 101, 102 sont actionnés par un piston 109 coulissant verticalement dans un cylindre 110. Ce piston présente deux rampes 111 et 112 qui convergent vers le bas et coopèrent avec des galets respectifs 113 et 114 montés libres en rotation aux extrémités supérieures des mors 101, 102. On comprend aisément que le déplacement du piston 109 vers le bas de la fig 3 provoque l'ouverture de la pince en écartant l'une de l'autre les extrémités inférieures des mors 101, 102, tandis que son déplacement vers le haut entraine la fermeture de la pince. Comme l'axe d'articulation 3, l'axe 103 est muni d'ajutages à pression dynamique, qui coopèrent avec la paroi définis sant le trou oblong 106 pour produire des signaux d'information en retour. En regard des extrémités des mors 101, 102 sont dispo sées des butées réglables 122a à 122d représentées schématiquement sous la forme de vis, qui limitent le déplacement angulaire des mors. Comme il a été indiqué plus haut, les mors peuvent saisir l'objet 15, soit directement par leurs extrémités inférieures libres, soit par l'intermédiaire d'un outil de préhension 23. Des formes d'exécution d'outils de préhension sont représentées à la fig. 4. Pour le montage des outils de préhension 23, l'extrômi- té inférieure des mors peut être fendue et présenter un alésage 24. L'extrémité supérieure de la tige de fixation 25 de l'outil est coupée en sifflet et coopère, pour un positionnement angulaire correct, avec une goupille 26, qui s'retend transversalement dans l'extrémité inférieure du mors (par exemple 1). Une fois monté, l'outil de préhension 23 est serré dans l'extrômitô fendue du mors 1, 2, 101 ou 102 à l'aide d'une vis 27. Les fig. 5 à 8 représentent une variante de la pince décrite en référence aux fig. 1 et 3, dans laquelle les mors 40, 41, articulés chacun sur un axe respectif 62, sont commandés au moyen d'une coulisse 42 munie de fentes 43, 44, dans lesquelles sont guidées les extrémités supérieures ou têtes 45, 46 des mors. Pour ouvrir la pince depuis la position fermée représentée à la fig. 5, de l'air comprimé est envoyé au raccord haute pression 47 et repousse vers le bas le piston 48 coulissant dans le cylindre 51, piston qui, à son tour, repousse vers le bas la coulisse 42 contre la force d'un ressort de fermeture 50, amenant ainsi les mors 40, 41 dans la position d'ouverture représentée à la fig. 6. L'amenée du piston 48 contre la coulisse 42 a pour effet d'obturer l'ajutage à pression dynamique 52, qui débouche sur la face supérieure de celle-ci et qui envoie alors un signal t'1" dans une conduite associée 53. Après inversion de ce signal dans un inverseur 55 suivant un amplificateur 54, 1 élément indicateur 56 reste sans réaction (aucun objet saisi). Par contre1 la coulisse amenée à butée, dans la position représentée a la fig. 6, obture l'ajutage 57 et il en résulte un signal "1" affiché par l'organe indicateur 58 (pince ouverte). A ce stade, le troisième ajutage 59 est inactif et aucun si gnal n'est donc affiché par l'élément indicateur 60. Dans la position représentée à la fig. 6, le système indicateur fournit donc l'information suivante: "pince ouverte, aucun objet saisi". Dans la situation représentée à la fig. 5, la pince 40, 41 est complètement fermée, sans qu'un objet soit saisi. Dans cette situation, l'ajutage 59 est obturé, donc actif, et produit le signal "pince fermée". En même temps que la coulisse 42 vient en contact avec la butée de point mort haut, le piston 48 vient toucher un ressort 61 et obture de ce fait l'ajutage 52-. il en ré sulte l'information "aucun objet saisi". Dans la position représenéée à la fig 7, les mors 40, 41 sont formes par l'action du ressort 50 autant que le permet l'objet qu'ils ont saisi. Les outils de préhension associés à la pince sont conformés de façon que ni le piston 48, ni la coulisse 42 ne puissent être en contact avec le ressort 61 et la butée de point mort haut, respectivement. De ce fait, ni l'ajutage 57, ni l'ajutage 59 ne produisent un signal "1".L'ajutage 52 est également ouvert, car une faible pression suffit pour décoller le piston 48, très mobile et encore libre dans cette situation. Cette pression d'ouverture très faible est exploitée comme un signal "O" par l'amplificateur 54 et, après inversion dans 1 'inverseur 55, arrive à a'élément indicateur 56 comme information "objet saisi". Par un choix approprié de l'angle formé par les deux fentes 44, 45 dans la coulisse 42, on peut obtenir divers rapports de transmission de la force et du mouvement. On peut ainsi, grâce à la très grande sensibilité, déceler avec une grande précision (par exemple à 0,2 mm près) Si un objet est correctement saisi. On pourrait aussi régler la position du ressort tronconique 61 à l'aide d'une vis, par exemple, pour obtenir un ré- glage à la fois simple et rapide. il y a toutefois le risque pour la coulisse de ne pas atteindre la butée de point mort hauts de sorte que le signal pince fermée sans qu'un objet sois saisi" serait supprimé comme information individuelle. Un signal correspondant peut etre fois obtenu par combinaison des deux signaux affichés par les éléments indicateurs 56 et 58, si cela est nécessaire. Les signaux importants sont avant tout le signal "pince ouverte" (pour éviter qu'une pince non ouverte soit descendue sur objet à saisir) et "objet saisi" (pour être assuré que pendant les phases concernées la pince transporte réellement quelque chose). La référence 63 désigne un carter muni d'un couvercle 64. Ce carter peut être fait de deux parties identiques assem blées par vissage ou emboitement et qui, comme d'ailleurs les mors, peuvent être en matière plastique, par exemple une résine phônolique, autant que possible un matériau dur et présentant un faible coefficient de friction, qui est beaucoup plus léger que celui utilisé pour les pinces connues et permet une fabrication simple, par exemple moulage par compression ou par coulée. Du fait que l'utilisateur a à sa disposition des jeux complets constitués chacun par une coulisse et deux mors et con çus pour un dispositif de préhension intérieur ou extérieur, une adaptation de la pince selon l'invention à l'application envisa gée est rapide et sans problème, sans avoir à toucher à un raccord de conduite. il est évidemment possible de réaliser une pince selon l'invention avec un seul mors mobile, l'autre mors restant fixe. - REVENDICATIONS 1.- Pince de préhension pour manipulateurs, robots et appareils similaires, comportant au moins un mors articulé et un élément d'actionnement commandé par un fluide, caractérisée en ce que le ou chaque mors articulé est maintenu en position de fermeture par des moyens à ressort et peut être écarté par l'élément d'actionnement. 2.- Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que ou chaque mors est associé a un axe d'articulation et est ac tionné par l'intermédiaire d'un plan incliné, par exemple une rampe prévue sur ltélément d'actionnement. 3.- Pince selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte deux mors articulés, en ce que ces mors sont montés à pivotement en leur milieu et en ce qu' aux extrémités des mors opposées à celles par lesquelles ils saisissent les objets est associé, comme élément d'actionnement, un piston animé d'un mouvement alternatif rectiligne formant un angle droit avec l'axe de pivotement des mors, et muni de deux rampes qui divergent ou convergent en direction de l'objet à saisir 4.- Pince selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ou chaque plan incliné servant à l'action du ou de chaque mors est prévu sur une coulisse animée d'un mouvement alternatif rectiligne dans le plan de pivotement du ou de chaque mors, perpendiculairement à l'axe de pivotement de celui-ci, coulisse actionnable au moyen d'air comprimé, par exemple par un piston coulissant dans un cylindre contre la force d'un ressort, et qui est munie, comme plan incliné pour le ou chaque mors, d'une fente inclinée sur la direction du dit mouvement alternatif, dans laquelle est guidée I'extrémité associée du ou de chaque mors. 5. Pince selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ou chaque mors est conformé en branche de cisaille, est articulé sur un axe et est muni à une de ses extrémités d1un patin ou de préférence d'un galet qui coopère avec une rampe de l'élément d'actionnement. 6.- Pince selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte deux mors conformés en branches de cisaille et articulés sur un axe commun. 7.- Pince selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5 ou 6, caractérisée en-ce qu'au moins une ouverture traver sée par un axe d'articulation est conformée en trou oblong et en ce que dans l'axe d'articulation sont ménagés deux canaux d'amenée d'air comprimé qui, à la périphérie de l'axe débouchent sous la forme d'ajutages à pression dynamique obturés alternativement par des parties différentes de la paroi qui délimite le trou oblong. 8.- Pince selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un autre ajutage est prévu à une extrémité de la course de 1' élément d'actionnement. 9.- Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce que la coulisse mobile coopère avec trois ajutages à pression dynamique fixes communiquant par des canaux avec une source de fluide comprimé, dont-l'un est prévu pour le signal pince ouverte", le deuxième pour le signal "pince fermée" et le troisième pour le signal "aucun objet saisi", ajutages qui sont obturés chacun par la coulisse dans des positions déterminées de celle-ci et produisent alors des signaux, et qui sont reliés à des éléments indicateurs par des conduites dans lesquelles sont montées des amplificateurs et, par exemple, des inverseurs. 10.- Pince selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'un outil de préhension interchangeable est fixé à l'extrémité libre du ou de chaque mors. 11.- Pince selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'extrémité libre du ou de chaque mors est fendue longitudinalement et en ce que les deux parties ainsi séparées peuvent être rapprochées au moyen d'une vis de serrage. 12.- Pince selon la revendication ll, caractérisée en ce que l'extrémité libre de la tige de fixation de chaque outil de préhension est taillée en sifflet et coopère avec une goupille de positionnement qui s'retend transversalement à travers l'extrô- mité libre du ou de chaque mors.