Brevet FR2460762A1 — publié le 19810130

La présente invention se rapporte à un dispositif pour la commande de l'orientation d'un outil, d'un capteur ou d'un élément analogue par rapport à une pièce sur laquelle cet outil ou autre élément se déplace. I1 est souvent nécessaire de pouvoir orienter un outil, un capteur ou un élément analogue par rapport à une pièce pour le maintenir ou l'amener dans une position requise, par exemple perpendiculaire à la surface d'une pièce profilée et (ou) selon une certaine position angulaire relativement à cette pièce. Ceci est le cas, par exemple, quand on déplace un outil ou un capteur monté sur un chariot lui-même mobile sur un support, tel qu'un rail ou analogue, le long de la surface d'une pièce profilée telle qu'une tôle gaufrée, et quand on désire maintenir cet outil ou ce capteur dans une position rela- tive donnée, par exemple perpendiculaire à la surface de la pièce.Ceci est le cas également lorsqu'on désire orienter un outil relativement à une pièce pour effectuer un certain travail, par exemple pour réaliser une soudure "en montant", ce qui exige une position oblique orientée vers le haut de la torche pour 'soutenir' la soudure. Le montage direct de cet outil ou de ce capteur sur un axe ou arbre rotatif porté par un chariot ou analogue et entrainé par exemple par un moteur tel qu'un moteur pas à pas pose certains problèmes. En effet, dans un tel cas, si l'outil doit, d partir d'un point donné de la courbe de travail sur la pièce, prendre une certaine orientation, ceci ne peut être obtenu que par un déplacement approprié du chariot ou support sur lequel il est monté. On conçoit que, pour un certain type d'o- rientation de l'outil, par exemple à partir d'une position perpendiculaire à la pièce, ceci peut exiger un recul du chariot. Or une telle inversion de mouvement du chariot est préjudiciable à l'absence de jeux dans la commande et doit en conséquence être évitée. On a proposé, pour remédier à cet inconvénient, de reporter le point de pivotement de l'outil, du capteur ou analogue en un centre de pivotement fictif constitué par le point d'attaque de la pièce par l'outil, correspondant en principe à la pointe de l'outil. Ainsi, il a été proposé à cet effet de prévoir, dans le chariot ou support analogue, au moins une coulisse de profil approprié, pour obtenir ce report du centre de pivotement. Toutefois, une telle solution est complexe et d'une réalisation croûteuse. Le but de l'invention est d'apporter une solution à ce problème et de créer un dispositif pour commander l'orientation d'un outil ou élément analogue par rapport à une pièce de réalisation simple et robuste, ne présentant pas de jeux, et reportant le centre de pivotement au point de contact entre l'outil et la pièce. L'invention est matérialisée dans un dispositif du type mentionné pour commander l'orientation d'un outil ou élément analogue relié à un support tel qu'un chariot ou support équivalent, caractérisé en ce que l'outil est rendu angulairement solidaire d'une biellette formant un côté d'un parallélogramme articulé dont la biellette formant le côté opposé est reliée au support par un axe déplaçable en rotation, les dimensions relatives de ces biellettes étant telles que la pointe de l'outil, qui constitue un centre d'orientation fictif, se trouve dans un plan passant par cet axe de rotation prévu sur le support, des moyens étant également prévus pour maintenir ce parallélogramme articulé dans une position telle que cette pointe de outil demeure dans ce plan lors de la rotation de cet axe, à laquelle correspond un changement d'orientation de l'outil. Suivant un mode de réalisation paraissant judicieux, l'outil forme le prolongement de la biellette précitée du parallélogramme articulé, dont il est solidaire, et la biellette de ce parallélogramme opposée à celle portant cet outil est elle-meme prolongée sur une distance égale à la longueur en saillie dudit outil, pour son montage sur le support autour d'un axe de rotation. Les moyens maintenant le parallélogramme dans la position requise relativement au support peuvent comprendre avantageusement une autre biellette articulée sur le support en un point situé dans le plan précité, passant par l'axe de rotation prévu sur le support et par la pointe de l'outil, cette biellette étant reliée à l'un des deux autres côtés du parallélogramme articulé et étant parallèle à la biellette portant l'outil. Ainsi, les deux côtés restants du parallélogramme articulé sont, dans toutes les positions angulaires de l'axe précité, parallèles au plan comprenant l'axe de rotation prévu sur le support et la pointe de l'outil, et on conçoit aisément qu'une rotation positive de cet axe fait basculer le parallélogramme articulé autour de celuici et autour de la pointe de l'outil. L'orientation de l'outil change alors autour de sa pointe, qui constitue ainsi un centre fictif d'orientation. De cette manière, il est possible de modifier l'orientation d'un outil, d'un capteur ou d'un élément analogue par rapport à une pièce de façon indépendante relativement aux coordonnées cartésiennes du point de travail sur la pièce, sans déplacement du support associe et indépendamment de sa position, et ainsi sans inversion du sens de déplacement d'un chariot portant l'outil ou le capteur. I1 va de soi que, chaque fois qu'on a utilisé ici l'expression "pointe de l'outil", le point correspondant peut être remplacé par le point de travail ou d'action réel par rapport auquel une modification d'orientation est désirable, par exemple quand il s'agit d'un outil agissant sur une pièce en demeurant à une certaine distance de celle-ci. Dans ce cas, le centre fictif d'orientation est le point de travail de l'outil sur la pièce, ce point étant pris en considération pour le respect des relations dimensionnelles mentionnées ci-avant. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La Fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif suivant l'invention. La Fig. 2 est une représentation schématique des liaisons cinématiques prévues dans le dispositif. Sur le dessin, on a représenté d'une façon générale en 1 un support qui peut être par exemple un chariot se déplaçant sur un rail ou élément analogue adapté luimême sur une pièce. On supposera, dans le cas présent, que ce support 1 sert au montage et au déplacement d'un outil, qui est indiqué schématiquement en 2 sur la Fig. 1 et qui est désigné par la même référence sur la- Fig. 2, mais on comprendra qu'il pourrait s'agir également d'un capteur ou d'un élément analogue. Comme indiqué précédemment, cet outil doit pouvoir subir un déplacement d'orientation relativement à une pièce, qui est indiquée schématiquement par la ligne 3 sur la Fig. 2. Suivant l'invention, l'outil 2 est fixé dans le prolongement de la biellette inférieure 4 formant un côté d'un parallélogramme articulé, désigné dans son ensemble par la référence 5. Ce parallélogramme comprend de façon classique, à l'opposé de la biellette 4, une biellette parallèle 6, les biellettes 4 et 6 étant reliées l'une à l'autre par deux biellettes 7 et 8 qui sont également parallèles entre elles. Une biellette médiane 9, parallèle aux biellettes 4 et 6, relie entre eux les milieux des biellettes 7 et 8, pour augmenter le caractère d'indéformabilité du parallélogramme articulé. Les extrémités supérieures (dans le cas du dessin) des biellettes 6 et 7 sont reliées entre elles par un axe 10 pour tenir compte du déport latéral entre les biellettes 4 et 6, c'est-àdire en fait entre l'outil 2 et le support 1. Les articulations entre les biellettes sont judicieusement constituées par des roulements de haute précision. La biellette 6 est prolongée au-delà de son point d'articulation 11 avec la biellette 8 sur une distance qui correspond à la longueur dont l'outil 2 fait saillie au-delà de la biellette 4. L'extrémité libre de cette biellette 6 est calée sur un axe ou arbre 12 qui, comme visible sur la Fig. 2, est tourillonné dans une partie du support 1. Enfin, une biellette 13 est montée à pivotement en 14 sur le support I et elle est reliée à articulation au parallélogramme articulé 5 sur l'axe 16 d'articulation des biellettes 8 et 9, en demeurant parallèle aux biellettes 4 et 6. La distance entre les axes 12 et 14 est ainsi bien entendu égale à la distance entre les axes 11 et 16, et la longueur de la biellette 13 est égale à la longueur du prolongement de la biellette 6.Du fait de la relation dimensionnelle précitée entre l'outil 2, le prolongement de la biellette 6 et la biellette 13, et également du fait du positionnement résultant des biellettes 7 et 8 dans des directions parallèles à un plan contenant les axes 12 et 14, la pointe I de l'outil se trouve également dans le plan contenant ces axes 12, 14, qui est ici un plan vertical mais qui pourrait bien entendu présenter toute autre orientation désirée. L'arbre 12 tourillonné dans le support 1 porte une roue ou poulie 17 qui est entraSnée, par exemple par l'intermédiaire d'une courroie crantée 18 (Fig. 2), à partir d'une roue ou poulie 19 calée sur l'arbre de sortie 20 d'un moteur pas à pas (non représenté) monté dans le support 1 formant carter. Le mode de fonctionnement de ce dispositif sera décrit ci-après en se reportant plus spécialement à la Fig. 1. On comprend que l'axe ou arbre 12 peut être en tramé en rotation à partir du moteur monté dans le support 1 par l'intermédiaire du train réducteur constitué par les poulies 19, 17 et la courroie 18. Lors de cette rotation de l'axe 12, la biellette 6 bascule autour dudit axe en provoquant la déformation du parallélogramme articulé 5. Etant donné qu'un guidage est assuré par appui de ce parallélogramme sur le support 1 par l'intermédiaire de la biellette 13, que cette biellette 13 est parallèle aux biellettes 4 et 6, qu'elle a une longueur égale à la longueur de l'outil 2 en saillie par rapport à la biellette 4 ou à celle du prolongement de la biellette 6, et que l'axe 14 se trouve dans le plan passant par l'axe 12 et par le point I, il résulte de ce pivotement de l'axe 12 et de la déformation du parallélogramme articulé 5 un pivotement de l'ou- til 2 formant le prolongement de la biellette 4 autour de ce même point I situé dans le plan précité. Ainsi, le centre d'orientation de l'outil 2 est bien reporté en un point fictif, à savoir le point I précité. En conséquence, si le support 1 formé par exemple par un chariot se déplace le long d'une courbe correspondant au travail de l'outil sur une pièce et si l'orientation de cet outil doit être modifiée, par exemple du fait du profil de la pièce ou pour une autre raison, l'orientation requise de l'outil 2 se fait donc par pivotement autour du point fictif précité d'action de l'outil sur la pièce, et non pas autour du point de montage à pivotement de cet outil sur le support, ce qui évite notamment toute inversion de mouvement dudit support ou chariot, avec l'influence correspondante sur l'absence de jeux dans la commande du déplacement. Comme indiqué précédemment, le point I peut être constitué par la pointe de l'outil si celui-ci agit directement sur la pièce, ou bien par le point d'action de l'outil sur cette pièce, qui peut se trouver par exemple à une certaine distance de l'extrémité avant de l'outil. Dans un tel cas, c'est ce point d'action qui constitue le centre fictif d'orientation autour duquel le pivotement de l'outil se produit. Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la commande de l'orientation d'un outil ou d'un élément analogue par rapport à une pièce, selon lequel cet outil est relié à un support tel qu'un chariot ou support équivalent, caractérisé en ce que l'outil est rendu angulairement solidaire d'une biellette formant un côté d'un parallélogramme articulé dont la biellette formant le côté opposé est reliée au support par un axe déplaçable en rotation, les dimensions relatives de ces biellettes étant telles que la pointe de l'outil, qui constitue un centre d'orientation fictif, se trouve dans un plan passant par cet axe de rotation prévu sur le support, des moyens étant également prévus pour maintenir ce parallélogramme articulé dans une position telle que cette pointe de l'outil demeure dans ce plan lors de la rotation de cet axe, à laquelle correspond un changement d'orientation de l'outil. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil forme le prolongement d'une biellette du parallélogramme articulé, la biellette de ce parallélogramme opposée à celle portant cet outil étant elle-même prolongée sur une distance égale à la longueur en saillie dudit outil pour son montage sur le support autour d'un axe de rotation. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens maintenant le parallélogramme dans la position requise relativement au support comprennent une autre biellette articulée sur le support en un point situé dans le plan passant par l'axe de rotation prévu sur ce support et par la pointe de l'outil, reliée à l'un des deux autres côtés du parallélogramme articulé, parallèle à la biellette portant l'outil et ayant une longueur égale à cet outil ou au prolongement de la biellette montée sur l'axe de rotation. 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une biel lette additionnelle relie les milieux des deux autres côtés du parallélogramme pour améliorer la rigidité du système de commande.