Brevet FR2474928A1 — publié le 19810807

- 1 - L'invention concerne un dispositif de sécurité en cas de surcharge pour un manipulateur, lequel comporte un bras mobile sur un support et portant un outil, un monta- ge de sécurité situé dans le circuit d'entraînement étant prévu entre le support et le bras, un logement étant mé- nagé sur l'une des parties -support ou bras- et un élé- ment, mobile par rapport au logement étant disposé sur l'autre partie -bras ou support-, lequel élément est sou- mis à une force de pression élastique et est relié à l'autre partie par des butées et des contre-butées, la force de pression élastique déterminant une position li- mitée par les butées et pouvant être rappelée contre les butées, un interrupteur étant en outre prévu, lequel pro- voque une mise hors circuit de l'entraînement en cas de mouvements relatifs axiaux et angulaires entre le logement et l'élément. Un tel dispositif de sécurité en cas de surcharge, appelé de façon plus brève "dispositif de surcharge", est connu d'après la demande de brevet allemand DE-OS 2717 871. Dans la réalisation connue, on prévoit un logement en forme de pot dans lequel l'élément mobile est réalisé sous forme de disque avec un bord bombé qui peut effectuer un mouvement de translation et de rotation dans le rebord du logement en forme de pot. Dans cette réalisation con- nue, le disque ne peut pas se déplacer latéralement par rapport au logement en forme de pot, de sorte qu'il en résulte certains problèmes en ce qui concerne la mise hors circuit en cas de charge, lorsque des charges orien- tées latéralement sur le bras se produisent au cours des mouvements du manipulateur. En pratique, avec la réali- sation connue, seuls sont possibles un déplacement axial de l'élément ou une nutation pour actionner l'interrup- teur. Pour cette raison, ce dernier est muni d'un bras articulé pivotant excentré qui est actionné par un pro- longement placé au moins approximativement au centre sur l'autre partie, l'interrupteur lui-même se trouvant à l'extérieur du dispositif de surcharge. Les butées prévues dans la réalisation connue -2- permettent de plus un mouvement de rotation limité du dis- que à bord bombé qui y est prévu. Un tel dispositif de surcharge n'a que des effets limités. Le râle d'un dispositif de sécurité en cas de surcharge est de provoquer la mise hors circuit lors du choc de l'outil -ce terme englobant un organe de travail ou de préhension-, pour éviter une détérioration, lorsque. la force produite par un tel choc dépasse une valeur dé- terminée. Avec la réalisation connue, lorsqu'il se produit une force orientée latéralement par rapport au bras, la venue en butée sur le bord bombé du disque empêche le mou- vement de continuer, notamment lorsque des forces accrues de ce fait se produisent à des endroits en contact, ce qui empêche un mouvement de glissement. Il peut en résulter avec les manipulateurs mention- nés des inconvénients considérables qui ont pour consé- quence des détériorations sur la pièce à travailler ou sur les outils. C'est un but de l'invention de pallier cet incon- vénient et de fournir un dispositif de sécurité en cas de surcharge pour manipulateur du type précité, permettant d'encaisser des forces de réaction se produisant également dans le sens transversal du bras, par exemple, et de pro- voquer la mise hors circuit. C'est également un but de l'invention de fournir un dispositif de réalisation plus simple. Ce but est atteint, conformément à l'invention,; grâce au fait que l'élément est disposé de façon à pouvoir. également se déplacer transversalement par rapport au logement. Il en résulte, dans une forme de réalisation, un positionnement défini en fonctionnement normal, qui est déterminé par des butées mécaniques, assujetties à des ressorts et fermées, et dans une autre forme de réali-_ sation, un positionnement quasi flottant qui permet une extension dans toutes les directions correspondant à un positionnement par rotule, mais qui, grâce à la force de pression élastique, offre en fonctionnement normal une -i', -3- stabilité suffisante pour une commande de travail définie. Dans une forme de réalisation avantageuse, un lo- gement en forme de pot comporte des prolongements s'avan- çant vers l'intérieur qui constituent des contre-butées correspondant à l'axe-central de l'élément en forme de pot, et au moins une des parties butée ou contre-butée présente un profil dont la section transversale varie en direction de l'axe central; en cas de mouvement d'écarte- ment axial, une possibilité de mouvement latéral est pré- vue. Cette forme de réalisation procure une stabilité particulière pour le fonctionnement normal tout en permet- tant également une possibilité d'esquive latérale après un mouvement axial des parties amenées l'une contre l'autre. Un développement approprié consiste en ce que les prolongements sont disposés à l'extrémité ouverte du lo- gement et comportent des ouvertures, et que les butées et les contrebutées comportent respectivement un profil variant dans le sens axial chaque fois dans le plan de coupe transversal. Pour cette raison, en cas de mouvement axial des parties amenées l'une contre l'autre, le mouve- ment d'esquive latéral augmente. Ici, on prévoit comme profil une forme hémisphérique. Ceci donne également la possibilité de pivoter, ce qui est particulièrement avan- tageux s'il n'y a qu'un groupe d'éléments pouvant péné- trer l'un dans l'autre. Dans une autre forme de réalisa- tion préférée, on introduit dans les ouvertures des butées coniques qui sont disposées sur une étoile de l'élément à l'intérieur du logement en forme de pot. On préfère que les contre-butées soient réalisées en forme d'anneau avec une section transversale bombée. Il en résulte non seulement une faible force de frotte- ment lorsque les parties en prise se soulèvent mais éga- lement une meilleure mobilité angulaire. Mais dans une autre forme de réalisation, on préfère que les contre- butées comportent un profil d'ouverture pour les butées correspondant à la forme de la section transversale des butées, car on obtient ainsi un guidage rigide amélioré -4- du bras, notamment avec une forme de section transversale conique. L'invention prévoit que l'étoile placée à l'inté- rieur du logement soit soutenue grâce à une force de pres- sion élastique sous la forme d'un ressort qui entoure la zone centrale et dans lequel un téton d'un élément de commande est disposé sur le fond du logement en forme de pot. Ceci suffit en soi pour soutenir les parties, mais il n'est pas exclu, conformément à la réalisation connue, de disposer par exemple trois ressorts sur la périphérie. Dans cet ordre d'idées, on prévoit plusieurs ressorts en, cercle autour d'un téton central sur l'étoile, entre le fond du logement et l'étoile. Dans ce contexte, les ressorts sont connus en soi et constituent un moyen simple pour appliquer la force de pression élastique. Mais pour créer la force de pres- sion élastique, on prévoit de préférence, un agencement d'aimants. Un agencement d'aimants présente l'avantage que la force de maintien cesse lorsque les parties asso- ciées ont effectué un mouvement relatif sur une certaine longueur. Il en résulte une meilleure adaptabilité, notam- ment en ce qui concerne le calcul de la-force des aimants qui, le cas échéant, peut être réglable. L'invention pré-- voit également des aimants permanents interchangeables, mais également des électro-aimants dont on peut régler l'excitation. De façon appropriée, l'agencement d'aimants avec les parties aimants et les parties de fermeture du circuit magnétique est disposé, d'une part sur l'étoile et, d'autre part, sur les prolongements ou sur une ner- vure correspondante. On préfère dans ce cas une disposi- tion des aimants en couronne. Il en résulte une réalisa- tion particulièrement avantageuse. Selon une autre forme de réalisation, l'élément est constitué par une plaque sur laquelle sont disposées au moins trois butées faisant saillie vers le haut, et les butées dont la section transversale s'élargit à l'ex- trémité éloignée de la plaque, sont entourées par les - contre-butées du logement. On peut ainsi éviter un loge- 24749t8 ment en forme de pot, mais obtenir également une mobilité et un guidage latéral avec mobilité latérale. L'invention prévoit avantageusement de disposer sur la plaque des bu- tées en forme de coupe qui sont entourées par des contre- butées annulaires du logement dont le diamètre est plus petit que le plus grand diamètre des butées. Il en résul- te une liaison fermée. De façon avantageuse, des ressorts sont disposés entre la plaque de base du logement et les extrémités élargies des butées guidées dans le logement. Lorsqu'il est question d'étoile ou de prolonge- ments, l'invention prévoit également qu'ils soient fermés en forme de rebord annulaire. L'invention présente en outre l'avantage que l'interrupteur est disposé au centre sur le fond du logement ou de la plaque de l'élément, sous un téton de l'élément ou du logement. De façon avantageuse, on place sur l'élément d'actionnement de l'interrupteur un chapeau en forme de plateau. Il peut également être prévu sur des tétons. Le chapeau a pour but d'assurer l'actionnement de l'interrup- teur quels que soient les mouvements réciproques. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exem- ple seulement, de formes de réalisation représentées sché- matiquement sur le dessin, sur lequel: - la figure v est une vue latérale du dispositif de surcharge selon l'invention, en coupe selon la ligne I-I de la figure 2; - Za figure 2 est une vue de dessus de la figure 1; - ta figure 3 est une vue d'une variante de l'in- vention correspondant à la figure 1; et - ta figure 4 est une vue latérale en coupe d'une réalisation correspondant à la figure 1, avec d'autres moyens de retenue. Sur tous les dessins, les mêmes parties portent les mêmes numéros de référence. Sur le support 1 est disposé un logement 2 sur - 6 - lequel peut se mouvoir un élément 3 sur lequel est prévu un bras 4 en tant que manipulateur. Le logement 2 est constitué,-dans la réalisation de la figure 1, par une plaque de base 5 et un carter 6 en forme de pot partant de cette plaque, lequel comporte des prolongements 7, 8 s'avançant vers l'intérieur sous la forme d'un rebord circulaire 9. Les prolongements 7, 8 ou le rebord 9 délimitent une ouverture intérieure 10 par laquelle passe avec jeu un col 11 de l'élément 3. Cet élément comporte à l'exté- rieur du carter 6 une plaque 12 sur laquelle est fixé le col 11 qui s'étend par l'ouverture 10 dans le carter 6 et comporte à l'intérieur du carter une étoile 13, ou, à l'état fermé, une plaque correspondante. Comme on le voit sur la figure 2, trois ouvertures 14, 15, 16 coniques se rétrécissant vers l'extérieur sont ménagées dans le re- bord 9. Dans ces ouvertures servant de contre-butées, qui sont orientées vers l'axe central du carter 6, pénè- trent des butées coniques 17, 18 '; la conicité est cal- culée de telle sorte que la section transversale se ré- trécit de la plaque de base 5 du carter vers la plaque 12. Les butées 17, 18 auxquelles est associée une butée cor- respondante en 16, sont fixées sur la plaque ou l'étoile 13 de telle sorte que cette plaque est maintenue à dis- tance du rebord 9 lorsque les butées et les contre-butées sont en prise. Sous les butées 17, 18 agissent sur l'étoi- le 13, réalisée éventuellement sous forme de rebord an- nulaire, des ressorts de compression 19, 20; selon la figure 2, on peut également placer en 16 un autre ressort de compression afin de maintenir les butées 17, 18 contre les contre-butées de façon élastique, mais avec un guida- ge rigide. Sur son côté inférieur, l'étoile 13 a un téton 21 qui, lorsque l'étoile est enfoncée dans le carter 6 lors de la compression des ressorts 19, 20, actionne un interrupteur 22 prévu en tant qu'interrupteur de sécurité. On voit qu'un déplacement axial du bras 4 provo- que le mouvement de l'étoile vers l'intérieur et actionne l'interrupteur. On voit également qu'en même temps, les -7- butées coniques 17, 18 prennent un certain jeu dans les ouvertures coniques 14, 15 qui servent de contre-butées. Ceci permet un mouvement latéral du bras 4, après que le mouvement vers l'intérieur a eu lieu pour actionner l'in- terrupteur 22. Lorsque le bras 4 a effectué un mouvement latéral, la conicité des butées coniques 17, 18 dans les ouvertures coniques 14, 15 provoque, en raison du mouve- ment latéral et de l'effet de coin qui en résulte, un mouvement de l'étoile 13 vers l'intérieur ce qui actionne l'interrupteur. Il faut noter que, dans cette forme de réalisation, on dispose trois butées coniques pour assurer un soutien uniforme. On voit sur la figure 3 que la plaque 12 de l'élé- ment 3 comporte, par exemple dans l'agencement de la figure 2, au moins trois butées 26, 27 qui ont sensible- ment une forme hémisphérique et sont placées sur des ap- pendices 28, 29 de la plaque 12. Les contre-butées réali- sées sous la forme de bords d'ouvertures 30, 31 sont for- nées soit sur un rebord rentré vers l'intérieur, soit sur des appendices d'un carter en forme de pot du logement 2, soit sur des prolongements 32, 33 orientés vers le bas, sur la plaque de base à du logement 2. Dans ce cas, des ressorts de pression 35, 36, dans la pratique au moins trois ressorts de pression selon l'agencement de la figure 2, sont prévus entre les surfaces des butées 26, 27 présentant la plus grande section transversale et la plaque de base 5 du logement 2, pour provoquer une prise solide. Dans cette réalisation également, on place un téton central 21 pour actionner un interrupteur 22 et le profil des butées 26, 27 permet un déplacement latéral de l'élément lorsque commence l'enfoncement de celui-ci. L'organe d'actionnement 25 de l'interrupteur est équipé, de façon appropriée, d'un chapeau 23, de sorte que l'actionnement de l'interrupteur est assuré selon toutes les possibilités de mouvements, par exemple égale- ment lorsque les parties en prise ensemble, à savoir le logement et l'élément, sont décalées ou déplacées laté- -8- ralement. La figure 4 représente le dispositif de la figure 1, toutefois avec un agencement d'aimants 37, avec des par- ties aimants et des parties de fermeture du circuit magné- tique, les parties aimants étant placées sur l'étoile 13 et les parties de fermeture sur les appendices 7, 8 ou sur le rebord 9. On préfère ici une disposition annulaire autour de l'ouverture 10, bien qu'on puisse prévoir éga- lement avantageusement des aimants individuels en cercle. Dans la réalisation avec des électro-aimants, on prévoit des circuits d'excitation et une source d'énergie qui peuvent être actionnés soit par l'interrupteur 22 soit par un interrupteur extérieur. O O O O O -O- O REVENDICATIONS 1. - Dispositif de sécurité en cas de surcharge pour un manipulateur, lequel comporte un bras mobile sur un support et portant un outil, un montage de sécurité situé dans le circuit d'entraînement étant prévu entre le support et le bras, un logement étant disposé sur l'une des parties support ou bras - et un élément mobile par rapport au logement étant disposé sur l'autre partie - bras ou support -, lequel élément est soumis à une force de pression élastique et est relié à l'autre partie par des butées et.des contre-butées, la force de pression élasti- que déterminant une position limitée par les butées et pouvant être rappelée contre les butées, un interrupteur étant en outre prévu, lequel provoque une mise hors cir- cuit de l'entraînement en cas de mouvements relatifs axi- aux et angulaires entre le logement et l'élément, caracté- risé en ce que l'élément (3, 12) est disposé de façon à pouvoir également se déplacer transversalement par rapport au logement (6). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'un logement (2) en forme de pot comporte des prolongements (7, 8), qui constituent les contre-butées (14 - 16; 30, 31) correspondant à l'axe central du loge- ment (2) en forme de pot, qu'au moins une des parties (14- 16; 30, 31; 17, 18; 26, 27), constituée par une butée. ou une contre-butée, comporte un profil variant en section transversale en direction de l'axe central, et qu'on pré- voit une possibilité de mouvement latéral lors d'un mou- vement d'écartement dans le sens axial. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les prolongements (7, 8) sont disposés à l'extrémité ouverte du logement (2) et comportent des ou- vertures servant de contre-butées (14 16; 30, 31), et que des butées (17, 18; 26, 27) et des contre-butées (14 - 16; 30, 31) comportent un profil variant dans le plan de la section transversale, dans leur sens axial. 4. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on prévoit comme - 10 - profil une forme hémisphérique. 5. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que des butées coniques (17, 18) sont guidées dans les ouvertures, lesquelles bu- tées sont disposées sur une étoile (13) de l'élément à l'intérieur du logement en forme de pot. 6. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que les contre-butées (30, 31) sont de forme annulaire avec une section trans- versale bombée. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que les contre-butées (14-16; 30,31) présentent un profil d'ouvertures pour les butées (17, 18; 26, 27) correspondant à la forme de la section transversale des butées (17, 18; 26, 27). 8. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisé en ce que l'étoile (13) dis- posée à l'intérieur du logement (2) est soutenue par un ressort (24,-41), qui entoure la zone centrale, et qu'un téton (21) est disposé devant un élément de contact (22) placé sur le fond du logement (2) en forme de pot. 9. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on prévoit plusieurs ressort (19, 20) disposés'en cercle autour d'un téton central (21) sur l'étoile (13) entre le fond du logement et l'étoile. 10. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on prévoit comme force de pression élastique un agencement d'aimants (37). 11. - Dispositif selon la revendication 10, carac- térisé en ce que l'agencement d'aimants avec des parties aimants et des parties de fermeture du circuit magnétique est disposé d'une part sur l'étoile (13) et d'autre part sur les prolongements (7, 8) ou un rebord correspondant (9). 12. - Dispositif selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce qu'on prévoit un agen- cement d'aimants annulaire. - 11 - 13. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 10 à 12, caractérisé par des aimants permanents. 14. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 10 à 12, caractérisé par la réalisation avec des électroaimants. 15. - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément (3) est constitué par une pla- que (12) sur laquelle sont disposées au moins trois bu- tées (26, 27) saillant vers le haut, et que les butées (26, 27) dont la section transversale s'élargit à l'extré- mité éloignée de la plaque (12) sont entourées par les contre-butées (30, 31) du logement (2). 16. - Dispositif selon la revendication 15, carac- térisé en ce que sur la plaque (12) sont disposées des butées (26, 27) en forme de coupes qui sont entourées par des contre-butées annulaires (30, 31) du logement (2), dont le diamètre est inférieur au plus grand diamè- tre des butées. 17. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1, 15 et 16, caractérisé par des ressorts (35, 36) entre la plaque de base (5) du logement (2) et les extrémités élargies des butées (26, 27) guidées dans le logement (2). 18. - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 17, caraetérisé en ce que l'interrupteur (22) est disposé au centre sur le fond du logement (2) ou de la plaque (12) de l'élément (3) sous un téton (21) de l'élément ou du logement. 19. - Dispositif selon la revendication 18, carac- térisé en ce qu'un chapeau (23) en forme de plateau est placé au moins sur l'organe d'actionnement (25) de l'in- terrupteur (22).