Brevet FR2504051A1 — publié le 19821022

Tête articulée pour robot industriel. L'invention concerne une tête articulée pour robot industriel à deux degrés de liberté et deux axes de rotation correspondants à point commun d'intersection, un premier axe de rotation étant prévu pour un pivotement d'un outil, un deuxième axe de rotation étant prévu pour la rotation de l'outil, deux arbres d'entraînement montés concentriquement l'un dans l'autre avec des pignons coniques à leurs extremités ndpant la tête articulée, un des pignons coniques (pignon conique d'entrainement) étant prévu pour l'entratnement du deuxième axe de rotation grâce à un-pignon conique équipant ce dernier, l'autre pignon conique entraînant un pignon conique (pignon conique de pivotement) placé sur le premier axe de rotation. Une telle tête articulée est connue par la Demande de Brevet allemand 26 19 336. Dans cette publication sont décrites des têtes articulées à deux et trois degrés de liberté, des arbres coaxiaux montés l'un dans l'autre avec des pignons coniques étant dans chaque cas prévus en correspondance des degrés de liberté. Dans la forme de réalisation représentée qui n'a que deux degrés de liberté, ces derniers ne permettent aucune rotation de l'outil sur son axe médian, mais seulement une rotation du porte-outil.Cette forme de realisation connue fonctionne en liaison avec une structure de carter compliquée, dans laquelle,en particulier.un carter complexe doit être monté pivotant sur un autre carter pour constituer un support du deuxième axe de rotation, le premier carter portant le premier axe de rotation. L'imbrication ainsi nécessaire de carters est non seulement coûteuse du point de vue du matériau et conduit à des dimensions relativement grandes et à des moyens de transmission pesants, mais les jeux des engsénenents et des paliers qui en resultent dégradent la précision, sans même considérer qu'une certaine inertie doit être surmontée par la commande.Quand l'outil est monté pivotant au porteoutil sur son axe médian, dit deuxième axe de pivotement, une transmission intermédiaire est alors associée à une paroi latérale du carter pivotant, pour la transmission de l'entraSnement, dont un ensemble de pignons est monté pivotant sur le premier axe de pivotement et qui présente un engrenage à pignons droits, dont l'un est monté dans le carter pivotant, et ce n'est qu'à partir de celui-ci qu'est entraîné le pignon conique du deuxième axe de pivotement, gracie à un pignon conique. Plusieurs paliers axiaux ou sensiblement axiaux sont à cet égard nécessaires.Par exemple, un pignon conique,engrénant avec un autre pignon conique placé sur le deuxième axe de rotation est monté sur un axe de rotation particulier, parallèlement au premier axe de rotation, cet axe particulier étant monté dans le carter pivotant. En-plus des inconvénients mentionnés, cet ensemble de construction connu est comparativement volumineux à cause des moyens de transmission mis en oeuvre, de sorte que l'utilisation de la tête articulée est limitée, c'est-à-dire qu'il n'est pas toujours possible d'atteindre tous les points, en particulier les coins, d'ure pièce usinée sans adaptateur codteux supplémentaire. En tant que tels, on connaît des moyens de transmission de mouvement plus ou moins coûteux comprenant des arbres d'entraînement montés concentriquement l'un dans l'autre, des roues dentées et des entrainements à pignons coniques, par exemple par le Brevet allemand 2 226 407 et à la Demande de Brevet allemand 2 402 829, qui impliquent cependant une dépense considérable. Le but de l'invention est de perfectionner une tête articulée du type mentionné au début de telle manière que le mouvement soit possible avec deux degrés de liberté, en entrainant des besoins réduits en transmission, sous une forme de réalisation compacte et relativement légère. Ce but est atteint par l'invention qui fournit une tête articulée caractérisée en ce que deux pignons coniques (pignon conique d'entraînement et pignon conique de pivotement) sont montés sur le premier axe de pivotement, l'un de ces deux pignons servant d'entratnement direct en pivotement de l'outil autour du premier axe de pivotement, et l'autre servant à la mise en rotation directe du second axe de rotation. Le rassemblement sur un axe des deux pignons coniques servant à I'entraînement suivant les deux degrés de liberté, enparticu- lier sur le premier axe de rotation, permet déjà une réalisation raccourcie et allégée de la tête articulée. On évite un carter pivotant et ses moyens de paliers.Le nombre des pièces nécessaires pour la transmission est fortement réduit par rapport aux réalisations connues.-En outre, une imbrication des deux pignons coniques est dans ce cas possible. Il est particulièrement préférable que le pignon conique de pivotement serve de support du second axe de rotation. I1 n'est alors pas exclu qu'un étrier de butée soit en plus monté sur le premier axe de rotation. Il est particulièrement recommandé que le premier axe de rotation soit monté dans un carter monté rigide sur le bras, qu'il soitincurvé concentriquement autour du premier axe de rotation sur le cté de l'ensemble du porte-outil, et qu'il présente une fente traversante pour le deuxième axe de rotation. On peut ainsi obtenir un groupe de pièces extrêmement économe en place, dont la paroi incurvee peut etre concentrique au pignon conique pivotant. Il est, à cet égard, préférable qu'un nalier support , dans lequel le second axe de rotation est monté pivotant, soit accouplé au moins d'un côté au pignon conique de pivotement monté rotatif sur le premier axe de rotation. Un appui séparé du palier SUDport peut alors aussi être prévu contre le premier axe de rotation.Il est pourtant préférable que ce palier support soit monté fixe sur le pignon conique de pivotement. On obtient ainsi un groupe de pièces fermé sur lui-même dont seul le support peut etre entrainé directement sous la forme d'un pignon conique de pivotement quand il s'agit dun pivotement du deuxième axe de rotation. Dans le sens d'une réalisation légère, le pignon conique d'entratnement coopère directement avec un pignon conique monté sur un arbre d'entratnement, et avec un pignon conique monté directement sur le deuxième axe de rotation. Dans une forme de réalisation préférée. le premier axe de rotation est monté pivotant dans le carter, et le pignon conique de pivotement est immobilisé sur le premier axe de rotation, alors que le pignon conique d'entraînement est monté rotatif sur le premier axe de rotation. On obtient ainsi une structure présentant dans une large mesure tres peu de jeu, car un jeu de palier peut être évité entre le pignon conique de pivotement et le premier axe de rotation. Ceci est avantageux pour le réglage angulaire direct du deuxième axe de rotation. La tête articulée se caractérise par la réalisation en tant qutar- bre articulé avec deux pignons coniques montés concentriquement l'un à l'autre sur le premier a x e d e r o t ation, l'un de ces pignons étant prévu pour l'entraÎnement du deuxième axe de rotation et l'autre pour le pivotement du deuxième axe de rotation par rapport au premier axe de rotation, le pignon conique de pivotement portant directement le deuxième arbre de rotation radialement par rapport au premier arbre de rotation. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une tête articulée selon l'invention; et la figure 2 est une vue latérale schématique de la figure 1. Une tete articulée 1 à parois latérales 2, 3 est montée sur un bras non représenté en détail d'un robot industriel. Deux arbres 4, 5, montés concentriquement l'un dans l'autre, sont introduits dans cette tête articulée par le bras non représenté en détail, chacun de ces arbres portant respectivement un pignon conique 6, 7 à l'intérieur de la tête articulée 1, 2, 3, les pignons étant disposés concentriquement l'un à l'autre, le pignon conique 7 étant cependant monté sur l'arbre interne 5 et le pignon conique 6 sur l'arbre creux 4 externe.Les arbres sont montés l'un dans l'autre gracie à des moyens de paliers 8, 9, l'arbre extérieur 4 étant de son côté monté à rotation dans des paliers 10, il de la tête ar articulée. La fixation de la tête articulée au bras du robot industriel peut être réalisée d'une manière habituelle. Les parois latérales 2, 3 de cette tête articulée servent de supports d'un premier axe de rotation 12 qui est monté librement pivotant au moyen de paliers 13, 14 dans la tête articulée 1 formant ainsi un logement à palier. La structure principale ainsi que le maintien d'un second axe de rotation 15 placé perpendiculairement au premier axe de rotation dans la tête articulée 1, sont fournis par ce premier axe de rotation, le second axe étant disposé radialement par rapport au premier axe de rotation 12. Le second axe de rotation 15, qui présente un porte-outil 16 à son extrémité libre extérieure à la tête articulée 1, est disposé de telle manière que son prolongement coupe toujours la ligne médiane du premier axe de rotation. Ce second axe de rotation 15 est monté dans un support 19 au moyen de paliers 17, 18.A l'intérieur du palier support 19 se trouve un pignon conique 20 fixé sur le second axe de rotation 15, pignon par l'entrainement duquel le second axe de rotation 15 peut être mis en rotation. Sur le premier axe de rotation 12 est monté fixe un pignon conique 21 de pivotement, à l'intérieur de la paroi latérale 3, pignon qui coopère avec le pignon conique 6 de l'arbre d'entraînement 4. Ce pignon conique 21 de pivotement sert aussi d'appui pour le palier support 19 qui est monté grâce à une barre 22 radiale dans le pignon conique 21 de pivotement. De cette barre partent des supports parallèles 23, 24 dans lesquels sont disposés les paliers 17, 18 prévus pour le second axe de rotation 15. Les pignons coniques 7 et 20 sont reliés l'un à l'autre à entraÎnement par un pignon conique 25 d'entraînement qui est monté sur le premier axe de rotation 12 de manière librement pivotante, concentriquement au pignon conique 21 de pivotement. Grace au fait que les deux pignons coniques, le pignon conique 21 de pivotement et le pignon conique 25 d'entraÎnement, sont montés concentriquement, il est possible de prévoir, dans une réalisation courte de tête articulée 1, le pignon conique 21 de pivotement directement en tant que support du second axe de rotation 15,cet de ne prévoir qu'une seule roue entre de transmission en tant que pignon conique 25 d'entraÎnement entre les deux pignons coniques 7 et 20. La tête articulée l,qui constitue le palier support pour le premier axe de rotation 12,est réalisée avec une paroi 26 de couvercle du carter i n c u r v é comme cela est visible sur la figure 2. Ce couvercle a une fente médiane 27 dans laquelle passe le second axe de rotation 15. Des joints ou des moyens de guidage 28 peuvent être placés dans cette fente, pour assurer une fermeture étanche aux saletés de la partie interne de la tête articulée. Il peut, dans ce cas, s'agir de joints en caoutchouc ou du type à soufflet, qui sont en particulier réalisés de telle manière qu'ils se raccordent les uns aux autres de part et autre du second axe de rotation. L'invention fournit ainsi une tête articulée qui a une structure cinématique simple et qui demande un nombre correspondant faible d'engrenages. Il est, à cet égard,surprenant que les deux degrés de liberté peuvent être parcourus dans leur totalité gracie aux moyens décrits. La précision1 comparée aux formes de réalisation connues ccrprenant un grand nombre de pignons intermédiaires,est augmentée, de sorte qu'à ce point de vue on obtient une amélioration considérable. Revendications. 1. Tête articulée pour robot industriel à deux degrés de liberté et deux axes de rotation correspondants à point commun d'intersection, le premier de ces axes de rotation étant prévu pour un pivotement d'un outil, et le second étant prévu pour la rotation de l'outil, deux arbres d'entraÎnement montés concentriquement l'un dans l'autre avec des pignons coniques à leurs extrémités équipant la tête articulée, un des pintons coniques (pignon conique d'entraînement) étant destiné à l'entraÎnement du second axe de rotation gracie à un pignon conique monté sur ce dernier, et l'autre pignon conique entraînant un pignon conique (pignon conique de pivotement) placé sur le premier axe de rotation, caractérisée en ce que l'un (21) de deux pignons coniques (21, 25) (pignon conique d'entraÎnement 25 et pignon conique de pivotement 21) montés sur le premier axe de rotation (12) sert directement d'entrainmént en pivotement de l'outil autour dupremieraxe de rotation, et l'autre pignon (25) sert directement à la mise en rotation du second axe de pivotement (16). 2. Tête articulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pignon conique de pivotement (21) est prévu en tant que support du second axe de rotation (15). 3. Tête articulée selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le premier axe de rotation (12) est monté dans un carter (1, 2, 3) qui est incurvé du côté de l'ensemble du porte-outil (16) concentriquement au premier axe de rotation (12) et qui présente une fente traversante (27) pour le deuxième axe de rotation (15). 4. Tête articulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un support de palier (19) pour le second axe de rotation (15) est accouplé, au moins d'un côté, avec le pignon conique de pivotement (21) pouvant tourner sur le premier axe de rotation (12). 5. Tête articulée selon la revendication 4, caractérisée en ce que le support de palier (19) est monté fixe au pignon conique de pivotement (21). 6. Tête articulée selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le support de palier (19) présente une barre (22) qui est placée radialement dans le pignon conique de pivotement (21) et à partir de laquelle partent deux supports parallèles (23, 24) à paliers (17, 18) pour le second axe de pivotement (15). 7. Tete articulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le pignon conique d'entraÎne- ment (25) coopère directement avec un pignon conique (7) monté sur un arbre d'entrainement (5), et avec un pignon conique (20) monté directement sur le second axe de rotation (15). 8. Tête articulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 7, caractérisée en ce que le premier axe de rotation (12) est monté pivotant dans le carter (1, 2, 3), et en ce que le pignon conique de pivotement (21) est monté fixe sur le premier axe de pivotement (12), alors que le pignon conique d'entratnement (25) est monté librement pivotant sur le premier axe de rotation (12). 9. Tête articulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par la réalisation en tant qu'arbre articulé avec deux pignons coniques (21, 25) montés concentriquement l'un à l'autre sur le premier axe de rotation (12), l'un de ces pignons servant à l'entraÎnement direct du second axe de rotation (15) et l'autre servant au pivotement du second axe de rotation (15) par rapport au premier axe de rotation (12), le pignon conique de pivotement 121) portant directement le second axe de rotation (15), radialement par rapport au premier axe de rotation (12).