Brevet FR2494617A1 — publié le 19820528

2.4946 1 7 Robot universel. La présente invention concerne un robot universel qui est capable de transporter, par un seul mouvement linéaire, une charge à déplacer selon des directions à deux dimensions. Un robot classique, qui déplace une charge à l'aide d'un engin de levage ou d'une grue, transporte la charge par dépla- cements d'une coulisse qui est adaptée pour se déplacer sur un bras d'axe X selon la direction horizontale et d'un bras d'axe Z supporté par la coulisse et adapté pour se déplacer selon la direction verticale. Avec cette disposition il est nécessaire d'effectuer deux étapes de mouvements, à savoir un mouvement de la coulisse selon la direction horizontale (axe X) et un mouvement du bras d'axe Z selon la direction verticale (axe Z), pour déplacer la charge jusqu'à la position requise. Ceci nécessite un temps d'antant superflu pour transporter la charge. Ce temps superflu entraîne une perte de temps sérieuse lorsqu'un grand nombre d'objets sont trans- portés. Ainsi la diminution du temps de transport est une tache importante à réaliser. De plus, les mouvements en deux étapes effectués par le robot pour transporter la charge nécessitent une commande selon deux axes, à savoir une commande pour le mouvement de la coulisse et une commande pour le mouvement du bras d'axe Z. Il en résulte que la structure du système de commande est complexe et son fonctionnement délicat. De plus, les erreurs inhérentes aux mouvements de la coulisse et du bras d'axe Z s'accumulent et se traduisent par une erreur pour le point final de transport. En conséquence, même lorsque chacune des erreurs dans ies mouvints est faible, les erreurs cumulées pe-,vent excéder la tolérance et un transport automatique convenable ne pourra avoir lieu lorsqu'un grand nombre de charges sont transportées. La présente invention a été réalisée en vue de résoudre ces problèmes et elle a pour but de fournir un robot universel dans lequel un bras d'axe X et un bras d'axe Z sont bontds à rotation et un élément support pour le bras peut se déplacer selon la direction verticale pour effectuer, par un mouvement linéaire en une seule étape, le transport de la charge qui autrement nécessite des mouvements selon deux dimensions, de manière à réduire le temps nécessaire pour le transport de la charge, v simplifier la structure et Lie fonctionnement du système de commande, à réduire l'erreur dans le transport due aux erreurs dans les mouvements et à élargir la gamme de travail selon la direction de la hauteur (axe Z). La présente invention a pour objet de fournir un robot uni- versel dans lequel un bras d'axe X est monté sur un élément support prévu sur un fût et un bras d'axe Z est monté sur une coulisse pouvant coulisser sur le bras d'axe X selon sa direction longitudinale, ledit robot étant caractérisé en ce que le bras d'axe X est monté sur l'élément support par l'intermédiaire d'un mécanisme de rotation qui peut être tourné et bloqué dans la direction désirée, ledit bras d'axe Z étant monté sur la coulisse par l'intermédiaire d'un méca- nisme de rotation qui peut être tourné et bloqué dans le position désirée, ledit élément support étant monté sur la fût de manière à pouvoir se déplacer selon la directien verticale. La présente invention sera maintenant décrite en détail en se référant aux modes de réalisation représentés dans les dessins dans lesquels: ria figure 1 est une vue en élévation d'un premier mode de réalisation d'un robot universel conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation latérale du robot représenté dans la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe agrandie de la partie support d'axe X; la figure 4 est une vue en coupe agrandie de la partie support d'axe Z; la figure 5 est une vue explicative illustrant le mode de fonction- nement du robot représenté dans la figure 1; la figure 6 est une vue en élévation d'un second mode de réalisation du robot universel conforme à la présente invention; la figure 7 est un schéma représentant l'étape de transport du robot universel conforme à la présente invention et les étapes de transport d'un robot classique. La référence 1 désigne un fût cylindrique creux vertical Un élément support 2 est monté sur le fût 1 de manière à pouvoir se déplacer vers le haut et vers le bas par rapport au fût 1. L'élément support 2 peut être déplacé manuellement vers le haut et vers le bas après avoir dégagé l'élément support 2 du fût 1 en desserrant un boulon ou bien il peut être déplacé automatiquement selon la direction verticale et arrêté par un mécanisme d'entraînement tel qu'un mécanisme à crémaillère couplé à un moteur. La référence 3 désigne un bras d'axe X réalisé en un matériau léger et s'étendant latéralement. Ce bras d'axe X est fixé à rotation en un point intermédiaire entre ces deux extrémités, sur l'élément support 2 par l'intermédiaire d'un mécanisme de rotation 4 pour le bras d'axe X. Le mécanisme de rotation 4 pour le bras d'axe X est constitué, comme représenté dans la figure 3, par une partie de l'élément support 2 et par un élément rotatif 41. Une extrémité de cet élément rotatif 41 est fixée surile bras d'axe X 3, tandis que l'autre extrémité de l'élément rotatif 41 comporte une surface glissante 42 qui est en contact avec une surface glissante de l'élément support 2 par l'inter- médiaire d'un roulement 43 de manière qu'elles puissent coulisser et tourner l'une par rapport à l'autre. Cependant, la surface glissante 42 est normalement bloquée sur l'élément support 2 par un boulon 44 pour empêcher toute rotation re- lative entre les surfaces glissantes. La fente formée sur l'élément support 2 pour recevoir le boulon n'est pas repré- sentée dans les dessins mais elle présente une forme allongeé. Ainsi, l'élément rotatif 41 peut être entrané.-et, ruLation lorsque le boulon 44 est desserré, pour faire tourner le bras d'axe X jusqu'à la position angulaire souhaitée, comme représenté par la ligne en tireté dans la figure 1. La référence 5 désigne une coulisse qui est montée sur le bras d'axe X 3 de manière à se déplacer le long de rails de guidage 31 prévus sur le bras d'axe X 3 à l'aide d'un câble ou similaire. La référence 6 désigne le bras d'axe Z qui est réalisé en un matériau léger et s'étend normalement selon la direction verticale. Le bras d'axe Z 6 est monté à rotation et coulissant sur la coulisse 5 par l'intermédiaire d'un mécanisme de rotation 7 pour le bras d'axe Z. Le mécanisme de rotation 7 pour le bras d'axe Z est constitué par une partie de la coulisse 5 et par un élément rotatif 71 comme représenté dans la figure 4. De manière plus spécifique, une extrémité de l'élément rotatif 71 est fixée sur la coulisse , tandis que son autre extrémité comporte une surface glis- sante 72 qui est en crntact glissant avec la surface glissante 51 du curseur 5 par l'intermédiaire d'un roulement 73 de manière à pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre, mais qui est normalement bloquée sur la coulisse 5 par un boulon 74 pour empêcher leur rotation relative. En conséquence, le bras d'axe Z 6 peut être entraîné en rotation et bloqué dans la position angulaire souhaitée de la même manière que le bras d'axe X 3. Le bras d'axe Z 6 est monté dans l'élément rotatif 71 de manière à pouvoir coulisser selon la direction verticale. Le bras d'axe Z 6 peut être déplacé automatiquement par cou- lissement à l'aide d'un mécanisme de commande tel qu'un mécanisme à crémaillère connecté à un moteur ou il peut être déplacé manuellement. Le bras d'axe Z 6 comporte, à sa partie inférieure, un élément support de charge 8. La référence 10 désigne un chariot pour supporter l'ensemble du robot. Le fût 1 est monté de manière fixe sur le chariot et le chariot peut être déplacé par des roues 11 et bloqué en position par des dispositifs d'ancrage 12. Avec cet ar- rangement, le robot de la présente invention peut être déplacé jusqu'à l'endroit souhaité pour augmenter ses possibilités d'utilisation. Bien sur, le fût peut alternativement être fixé sur le plancher. Comme mécanisme de commande du mécanisme de rotation des bras d'axe X et d'axe Z, on peut utiliser un vérin hydrau- lique ou un moyen automatique adapté pour être mis en oeuvre par un moteur électrique, etc. Dans ce robot, les roulements 43, 73 peuvent être omis sur les surfaces glissantes 42, 72 des mécanismes de rotation 4, 7 respectivement. On décrira maintenant le fonctionnement du robot de la présente invention ainsi conçu. Le robot est tout d'abord réglé avant le transport ou dépla- cement de la charge. De manière plus spécifique, le bras d'axe X 3 est entraîné en rotation par le mécanisme de rotation 4 sur un angle tel que la différence en hauteur entre le point de départ sur le bras d'axe X 3 pour le transport de la charge et le point d'arrivée sur le bras d'axe X 3 pour le transport soit égale à la différence de hauteur entre 24 94617 la position d'alimentation de la charge et la position de dépôt de la charge.- Lorsque le bras d'axe X 3 est tourné, le bras d'axe Z 6 qui est normalement maintenu perpendiculaire au bras d'axe X 3, est incliné d'un angle correspondant à l'angle de rotation du bras d'axe X 3. Ceci empêche une prise convenable de la charge par l'élément support de charge 8, et, de ce fait, le bras d'axe Z 6 est tourné par le mécanisme de rotation 7 sur un angle correspondant à l'angle de rotation du bras d'axe X 3 de manière à positionner le bras d'axe Z 6 dans la-position verticale. La hauteur de l'élément support 2 est alors réglée de manière que l'élément support-de charge 8 fixé à l'extrémité inférieure du bras d'axe Z puisse rece- voir et relacher la charge respectivement au point d'alimenta- tion de la charge et au point de dépôt de la charge lorsque le bras d'axe Z 6 est positionné respectivement au point de départ et au point d'arrivée du transport. Après achèvement du réglage de ces éléments, le robot prend la position repré- sentée par la ligne en tireté dans la figure 1. Le transport de la charge par le robot ainsi réglé peut être effectué en une seule étape au cours de laquelle la charge est déplacée linéairement du point de départ du transport (position d'alimentation de la charge) A (ou B) jusqu'au point d'arrivée du transport (position de dépôt de la charge) B (ou A)comme représenté dans la figure 7. De manière plus spécifique, le transport peut être effectué par un seul mouve- ment linéaire de la coulisse 5, qui supporte le bras d'axe Z 6, entre A et B. Ainsi, il n'est plus maintenant nécessaire de déplacer la charge, comme dans le robot classique, à l'aide de la coulisse 5 et du bras d'axe Z 6 sur une distance corres- pondant à la différence (A-C) de hauteur entre la position d'alimentation de la charge A et la position de dépôt de la charge B et respectivement sur la distance (B-C) entre ces positions. Le robot de la présente invention peut aussi être mis en oeuvre de la manière représentée dans la figure 5. Dans le cas o une charge 80 doit être transportée et placée sur une table inclinée 81, le bras d'axe X 3 est incliné d'un angle correspondant à l'inclinaison de la table 81 et le bras d'axe Z 6 est maintenu perpendiculaire au bras d'axe X 3. Avec cet arrangement, le transport de la charge du point de départ au point d'arrivée entre lesquels existe une dif- férence de hauteur peut être effectué par un seul mouvement suivant un seul axe sur le bras d'axe X incliné 3 et, puisque le bras d'axe Z 6 est maintenu dans une position perpendicu- laire à la table inclinée 81, la charge 80 peut être déposée sur la surface inclinée par une seule opération simple. Ainsi, lorsque les conditions de transport comportent un angle de même qu'une différence de hauteur, on peut faire tourner le seul bras d'axe X 3 pour transformer les coordonnées de manière à effectuer facilement l'opération qui autrement nécessiterait des étapes compliquées. La figure 6 représente un second mode de réalisation de la présente invention, dans lequel deux fûts 1 sont prévus pour empêcher le déséquilibre du robot lorsque le bras d'axe X 3 est long ou lorsqu'une charge importante ou volumineuse doit être transportée et pour maintenir le robot stable. Dans ce mode de réalisation, deux éléments supports 2 dépla- çables selon la direction verticale sont chacun montés sur les fûts respectifs 1 et une tige support 20 est prévue entre les éléments supports 2. Une partie de la tige support 20 et un élément rotatif 41 forment un mécanisme de rotation 4 semblable au mécanisme de rotation du premier mode de réali- sation. Le bras d'axe X 3 monté sur la tige support 20 par l'intermédiaire du mécanisme de rotation 4, la coulisse 5 et le bras d'axe Z 6 sont tous formés de manière identique à ceux du premier mode de réalisation. La référence 30 désigne un socle pour supporter les deux fûts 2. Bien que le socle représenté pour ce second mode de réalisation ne soit pas déplaçable, il peut être constitué par un chariot supportant plusieurs fûts, chariot qui est déplaçable et blocable en position comme le chariot du premier mode de réalisation. Comme décrit ci-dessus, même lorsqu'il existe un écart selon les directions verticale et horizontale entre la position d'alimentation de la charge et la position de dépôt de la charge, le robot de la présente invention peut effectuer le transport de la charge en une seule étape dans laquelle le bras d'axe Z est déplacé linéairement sur le bras d'axe X par l'intermédiaire d'une coulisse, après le réglage préa- lable des angles du bras d'axe X et du bras d'axe Z en fonction de la distance et le réglage de la hauteur du bras d'axe X. En conséquence, le temps de transport peut être réduit par rapport à celui du robot classique qui nécessite deux étapes de mouvements linéaires, à savoir un mouvement selon la direc- tion verticale (axe Z) et un mouvement selon la direction horizontale (axe X). De plus, puisqu'il suffit de commander uniquement le mouvement de la coulisse, l'axe de commande du système de commande peut être réduit à un seul axe. En conséquence, non seulement le système de commande peut être simplifié et son exactitude améliorée, mais le mécanisme d'entra nemeat du câble ou du vérin peut être omis selon le cas parce que le déplacement automatique du bras d'axe Z n'est pas toujours nécessaire. De plus, puisque la charge peut être transportée par un seul mouvement linéaire, l'erreur dans le transport peut être réduite à l'erreur correspondant à un déplacement effectué en une seule étape et l'erreur peut être plus petite que celle du robot usuel. Ainsi, on peut effectuer un transport précis et exact. Cette exactitude et cette précision dans le transport peuvent de plus être augmentées en se combinant avec une amélioration de le précision du système de commande comme décrit ci-dessus. De plus, le robot universel de la présente invention a non seulement comme effet d'assurer un transport plus rapide et plus exact et d'avoir un système de commande simplifié et exact mais aussi d'élargir l'espace ou la gamme de travail. De manière plus spécifique, la différence maximale en hauteur entre la position d'alimentation de la charge et la position de dépôt de la charge qui a été jusqu'à maintenant limitée à l'intérieur de la gamme de déplacement du bras d'axe Z peut être augmenté au moins de la longueur du fût et la dif- férence de hauteur entre les positions d'alimentation et de dépôt de la charge peut même être plus importante que la hauteur du fût lorsque l'élément support est fixé à la partie supérieure du fût et lorsque le bras d'axe X est tourné et incliné. Ainsi, l'espace de travail peut être fortement élargi et la gamme d'utilisation du robot peut être accrue de manière remarquable. 2494617 - Revendications 1. Un robot universel dans lequel un bras d'axe X est monté sur un moyen support prévu sur un fût et un bras d'axe Z est monté sur une coulisse qui peut coulisser sur le bras d'axe X selon la direction longitudinale de celui-ci, caractérisé en ce que le bras d'axe X (3) est monté sur l'élément support (1) par l'intermédiaire d'un mécanisme de rotation (4) qui peut être tourné et bloqué dans la position souhaitée, le bras d'axe Z (6) étant monté sur ladite coulisse (5) par l'intermédiaire d'un mécanisme de rotation (7) qui peut être tourné et bloqué dans la position désirée, l'élèment support (2) étant monté sur le fût de manière à pouvoir se déplacer selon la direction verticale. 2. Un robot universel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un socle (1.0), un fût (1) fixé sur le socle de manière à être vertical, un bras d'axe X (3) s'étendant le long de son axe longitudinal et monté sur ledit fût (1), un élément support (2) prévu sur le fût pour supporter le bras d'axe X et déplaçable avec le bras d'axe X sur le fût dans la direction verticale, un mécanisme de rotation (4) prévu entre l'élément support (2) et ledit bras d'axe X (3) pour permettre au bras d'axe X d'être tourné dans la position inclinée souhaitée par rapport audit fût, une coulisse (5) montée sur le bras d'axe X (3) et pouvant coulis- ser le long de l'axe longitudinal du bras d'axe X, un bras d'axe Z (6) monté sur la coulisse (5) de manière à pouvoir se déplacer avec ladite coulisse, un autre mécanisme de rota- tion (7) prévu entre ladite coulisse et ledit bras d'axe Z pour permettre au bras d'axe Z d1tre incliné dans la posi- tion angulaire souhaitée par rapport au bras d'axe X et un élément support de charge (8) prévu à l'extrémité inférieure du bras d'axe Z. 3. Un robot universel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs fats (1) fixés sur un socle (30) de manière à être verticaux, des éléments supports (2) montés chacun sur l'un des fûts (1) respectifs et déplaçables selon la direction verticale, une tige support (20) prévue entre les éléments supports et déplaçable avec lesdits éléments supports, un bras d'axe X (3) s 'étendant le long de son axe longitudinal et monté sur la tige support, un mécanisme de rotation (41) prévu entre la tige support et le bras d'axe X pour permettre au bras d'axe X (3) d'être incliné dans la position angulaire souhaitée par rapport aux fûts, une coulisse (5) montée sur le bras d'axe X et pouvant coulisser le long de l'axe longitudinal du bras d'axe X, un bras d'axe Z (6) monté sur la coulisse (5) de manière à se déplacer avec ladite coulisse, un autre mécanisme de rotation (7) prévu entre la coulisse et le bras d'axe Z pour permettre au bras d'axe Z d'être incliné dans la position angulaire souhaitée par rapport au bras d'axe X et un élément support de charge (8) prévu à l'extrémité inférieure du bras d'axe Z. 4. Un robot universel selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des roues (11) prévues sur le socle pour déplacer l'ensemble du robot vers la position souhaitée. 5. Un robot universel selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme de rotation est constitué par un élément rotatif (41) fixé à une de ses extrémités sur le bras d'axe X (3) et présentant à son autre extrémité une surface glissante (42), un roulement (43) et la surface glissante de l'élément support qui vient en contact coulissant avec la surface glissante de l'élément rotatif par l'intermé- diaire dudit roulement et en ce que l'autre mécanisme de rotation est constitué par un élément rotatif fixé par une de ses extrémités sur la coulisse et présentant sur son autre extrémité une surface glissante, un support et la surface glissante de la coulisse qui vient en contact glissant avec la surface glissante de l'élément rotatif par l'intermédiaire 2494617- du roulement. 6. Un robot universel selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme de rotation est constitué par un élément rotatif qui est fixé par une de ses extrémités sur le bras d'axe X et qui présente à son autre extrémité une surface glissante, un roulement et la surface glissante de ladite tige support qui vient en contact glissant avec ladite surface glissante de l'élément rotatif par l'intermé- diaire du roulement et en ce que l'autre mécanisme de rotation est constitué d'un élément rotatif fixé par une de ses extrémités sur ladite coulisse et presentant à son autre extrémité une surface glissante, un roulement et la surface glissante de ladite coulisse qui vient en contact glissant avec ladite surface glissante de l'élément rotatif par l'intermédiaire dudit roulement.