Brevet FR2504841A1 — publié le 19821105

L'invention concerne les manipulateurs du type à robot, qui peuvent typiquement comporter au moins un élément formant bras et un organe extrême d'exécution, mobile par rapport au bras et supportant un outil, par exemple une pince de prise de pièces Il est le plus souvent nécessaire de communiquer une force motrice à l'outil à partir d'une partie de base de la machine, et la force motrice est souvent transmise par fluide sous pression. Dans des ensembles typiques de l'art antérieur, le fluide est mis en circulation de l'élément de base vers l'outil de l'organe extrême d'exécution par des tuyaux qui sont étendus le long de l'ensemble et disposés de façon relâchée pour permettre un mouvement relatif entre l'outil et la base Cependant, dans des manipulateurs dans lesquels différentes pièces exécutent de nombreux mouvements indi- viduels ou composés, il est possible que les tuyaux empê- chent le mouvement de l'outil et qu'ils soient eux-mêmes détériorés par écrasement ou frottement sur des éléments de la machine lors des mouvements du bras articulé. L'invention est conçue pour prévenir un grand nombre des difficultés soulevées par les montages de tuyaux de puissance de l'art antérieur par la mise en oeuvre d'un dispositif qui minimise l'utilisation de tuyaux extérieurs sur un bras de manipulateur. L'invention est représentée dans son application à un manipulateur du type à robot comportant un organe extrême d'exécution qui est mobile par rapport à une base de référence, par exemple un bras ou une flèche articulée. Un système de joint articulé à plusieurs axes relie la base à l'organe extrême d'exécution, et la commande du joint est logée à l'intérieur d'un boîtier Un dispositif perfectionné destiné à transmettre par fluide la force motrice de la base à l'organe extrême d'exécution, comprend plusieurs canaux de fluide disposés en série de la base jusqu'à l'organe extrême d'exécution et comprenant une chambre intermédiaire formée dans le boîtier du joint Le bottier du joint établit donc une communication antre les éléments de commande pendant les mouvements du bras de robot articulé Des moyens d'étanchéité sont prévus pour les éléments de commande et le boîtier du joint afin de maintenir à l'intérieur du système la pression variable du fluide de travail. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une élévation d'un manipulateur articulé; et la figure 2 est une coupe longitudinale par- tielle de l'extrémité de droite du manipulateur représenté sur la figure 1. La figure 1 représente un manipulateur articulé tel que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 068 536, ce manipulateur comportant trois éléments individuels, à savoir un arbre extérieur 11, un bottier 12 et un organe extrême 13-d'exécution qui peuvent effectuer des mouvements de rotation dans les sens indiqués par les flèches L'arbre extérieur constitue une base de référence pour l'organe extrême 13 d'exécution qui est mobile par rapport à lui Le manipulateur 10 est conçu pour porter un outil, par exemple un ensemble de pinces 14, monté sur son organe extrême 13 d'exécution afin de saisir une pièce (non représentée) Cependant, l'outil peut être tout type d'outil bien connu utilisé sur des ensembles à manipulateurs Plusieurs arbres coaxiaux d'entraînement sont utilisés à l'intérieur de la partie de base du bras 16 du manipulateur, et le mécanisme d'entraînement à arbres coaxiaux est décrit plus en détail dans le brevet précité L'arbre central 17 d'entraînement qui est également décrit dans le brevet précité, présente un canal ou alésage coaxial 18, et un raccord droit tour- nant classique 19 est vissé dans l'extrémité de gauche du bras 16 Le tronçon central fileté 19 a du raccord tournant 19 est destiné à tourner par rapport au corps extérieur 19 b qui est relié par un tuyau 20 et une valve 21 de commande à une source de fluide De Lels raccords tournants, permettant de faire circuler un fluide de travail 3 - vers un arbre tournant, sont bien connus de l'homme de l'art et sont disponibles dans le commerce auprès de nombreux fabricants, de sorte qu'il est inutile de repré- senter-en détail un tel raccord droit. La coupe de la figure 2 montre l'extrémité de droite de l'ensemble de la figure 1, extrémité dans la- quelle l'organe extrême 13 d'exécution, qui peut tourner, est fixé au corps ou boitier 22 de l'ensemble 14 à pinces par des vis 23, un joint 24 à fluide étant disposé entre les deux éléments 13 et 22 L'ensemble 14 à pinces comporte un piston central 25 qui est déplacé vers la droite par un fluide et qui est déplacé en sens opposé par un ressort 26 de rappel afin de fermer les doigts 27 de prise à l'aide d'un mécanisme à genouillère connu de l'homme de l'art et décrit, en particulier, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 185 866. Un alésage 28 est ménagé à travers le chapeau extrême 29 du cylindre afin qu'un fluide puisse entrer dans la partie de gauche 30 du cylindre du corps 22 du dispositif de prise et qu'il puisse en sortir L'arbre 31 de l'organe extrême d'exécution est monté de manière à pouvoir tourner dans le bottier 12 du joint, et le bottier est formé de deux parties lia, 12 a divisées, pouvant tourner l'une par rapport à l'autre afin d'assurer l'articulation de l'ensemble Dans la forme de réalisation représentée, la partie lia du bottier ou corps est réalisée d'une seule pièce avec l'arbre extérieur 11 L'arbre central 17 d'en- traînement pénètre dans une chambre intérieure ou inter- médiaire 32 formée par les parties jointes lia et 12 a du bottier Un mécanisme à engrenages coniques, représenté en traits pleins et en traits mixtes, assure l'exécution des mouvements de rotation indiqués sur la figure 1 soit séquentiellement, soit simultanément Le canal central 33 traversant l'arbre central 17 d'entraînement s'étend à travers l'extrémité 34 de cet arbre 17 et débouche dans la chambre intermédiaire 32 formée à l'intérieur du bottier 12 Un second canal 35 est formé à travers l'arbre 34 de l'organe extrême d'exécution et aboutit de la même manière dans la chambre intermédiaire 32 avec laquelle il communique Des joints 36, 37 et 38 sont disposés autour des arbres coaxiaux 11, 17 et 39 d'entraînement du manipu- lateur 10 et autour de l'organe extrême 13 d'exécution de manière à assurer l'étanchéité entre ces éléments et le boitier, Les parties 11 a et 12 a du boîtier comportent également un joint 40 qui assure le maintien de la pression du fluide à l'intérieur de la chambre intermédiaire 32 lorsque les parties 11 a et 12 a du boîtier sont déplacées lune par rapport à l'autre Par conséquent, on peut voir gqu'un fluide S Qus pression tel que de l'air peut être intro- duit,ans l'a 4 rre central 17 d'entraînement, dans la chambre intermédiaire 32 et dans l'organe extrême 13 d'exécution pour faire exécuter un mouvement d'ouverture aux doigts 27 de l'ensemble 14 à pinces, à un instant souhaité Le fluide pouvant,s'échapper par la valve 21 de commande, parexemple l'électrovalve à air représentée, le ressort 26 de rappel entraîne le piston 25 vers la gauche, provo- quant la décharge de la pression de l'air et, ensuite, le -serrage des doigts 27 de prise. * À Bien que le fluide puisse être introduit dans la chambre intermédiaire 32 en passant par l'arbre central * 17 d'entraînement tandis que l'arbre extérieur 11 est soumis à une rotation continue, dans le cas o le mouvement de l'arbre extérieur est plus limité, le fluide peut être conduit, facultativement, à l'intérieur de la chambre inter- médiaire du corps au moyen d'un ensemble 41 de tuyaux extérieurs et le canal central 33 et le raccord droit tournant 19 peuvent être supprimés De même, lorsque le mouvement de l'organe extrême d'exécution est limité, le fluide peut être conduit de la chambre intermédiaire vers l'outil au moyen d'un ensemble 42 de tuyaux extérieurs. Il convient de noter, à ce stade de la description, que l'outil utilisé sur l'organe extrême d'exécution n'est pas limité à des pinces ou même à des dispositifs commandés par piston Par exemple, un actionneur à diaphragme d'un commutateur de pression peut être décienché par la pression d'un fluide; une pulvérisation directe de fluide sous pression provenant de l'ensemble peut être utilisée dans un poste de travail. De plus, bien qu'il ait été décrit, en ce qui concerne l'appareil, qu'une pression positive est communé- ment utilisée pour actionner le piston, il est possible d'utiliser une pression négative ou une dépression pour tirer dans une direction souhaitée un élément du type à piston ou un diaphragme Une combinaison de pressions positive et négative peut être utilisée pour accomplir un mouvement souhaité Ainsi, dans l'exemple représenté, une pression négative appliquée à l'extrémité de gauche du piston coopère avec la pression du ressort appliquée sur les doigts en mode de serrage. Bien que le manipulateur articulé représenté comprenne un mécanisme complexe capable d'imprimer aux éléments respectifs de multiples mouvements de rotation on peut mettre en oeuvre des mécanismes plus simples ne possédant que deux axes de rotation au lieu des trois axes indiqués sur la figure 1 et d'autres types de systèmes articulés ne comportant pas d'arbres obliques tels que le manipulateur décrit dans le brevet N O 4 068 536 précité, mais comportant plutôt des assemblages d'arbres perpen- diculaires entre eux à l'intérieur d'un boîtier de joint. Tout bottier analogue, pouvant contenir les éléments de joint ou d'articulation d'un manipulateur, peut consti- tuer une application potentielle de la présente invention. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif destiné à transmettre par fluide une force motrice d'une base ( 15) de référence à un organe extrême ( 13) d'exécution d'un manipulateur ( 10) qui comporte une extrémité pour outil ( 14) présentée par ledit organe extrême ( 13) d'exécution et mobile par rapport à ladite base de référence, et un système de joints à plu- sieurs axes reliant ladite base à l'organe extrême d'exécu- tion par l'intermédiaire d'un bottier ( 12) de joint, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une chambre intermédiaire ( 32) située à l'intérieur du bottier, un élément ( 33) destiné à conduire un fluide d'une source à l'intérieur de la chambre intermédiaire, et un élément ( 35) destiné à conduire le fluide de la chambre intermé- diaire à ladite extrémité pour outil de l'organe extrême d'exécution. 2 Dispositif destiné à transmettre par fluide une force motrice d'une base ( 15) de référence à un organe extrême ( 13) d'exécution d'un manipulateur ( 10), l'organe extrême ( 13) d'exécution comportant une extrémité pour outil ( 14) mobile par rapport à la base de référence et un système de joints à plusieurs axes reliant ladite base à l'organe extrême d'exécution par l'intermédiaire d'un bottier ( 12) de joint, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une chambre intermédiaire ( 32) ménagée à l'intérieur du bottier, un élément ( 33) destiné à conduire un fluide d'une source à l'intérieur de la chambre intermédiaire, un élément ( 31) d'un train de transmission de force de l'or- gane extrême d'exécution, cet élément ( 31) étant relié au bottier et pénétrant à l'intérieur de la chambre intermé- diaire, un canal ( 35) d'écoulement de fluide ménagé à l'intérieur dudit élément ( 31) du train de transmission et communiquant avec la chambre intermédiaire et avec ladite extrémité pour outil de l'organe extrême d'exécution, et un élément ( 38) destiné à assurer l'étanchéité entre ledit élément ( 31) et le boîtier. 3 Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le boîtier de joint est divisé en plusieurs parties ( 11 a, 12 a) mobiles entre elles, ledit élément destiné à conduire un fluide étant relié à l'une desdites parties du boîtier et ledit élément du train de transmission étant relié à une autre desdites parties du bottier, le dispositif comprenant en outre un élément ( 40) qui assure l'étanchéité entre les parties du bottier. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte également un élément ( 21) destiné à établir une pression de fluide à plusieurs niveaux à l'in- térieur de la chambre intermédiaire. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte également un élément destiné à établir i -:_f' au moins une pression manométrique positive et au moins une pression manométrique négative à l'intérieur de la chambre intermédiaire. : -i_: :, ' il:i,: :: i _ -: : i: ' * = _::' ' ::_:_:i;: