Brevet FR2501563A1 — publié le 19820917

La présente invention concerne un manipulateur précis, pouvant être programmé et plus particulièrement adapté au procédé d'assemblage dans le domaine des produits de petits et moyens volumes. On connaît déjà des manipulateurs comportant un bâti par rapport auquel peuvent coulisser, sous l'action d'actuateurs et dans les deux sens de deux directions orthogonales, deux organes mobiles. Ces manipulateurs connus sont parfois désignés sous le nom de table XY et lesdits organes mobiles sont constitués de deux plateaux superposés, tandis que les actuateurs (moteur ou vérin) sont respectivement montés sur lesdits organes mobiles. Il en résulte que ces manipulateurs connus présentent une grande inertie et doivent comporter un bras en porte-à- faux, solidaire de l'un desdits éléments mobiles pour pouvoir saisir les pièces à assembler. De tels manipulateurs fonctionnent avec une précision moyenne, de l'ordre de 0,2 à 0,5 mm. Ils sont peu adaptés au procédé d'assemblage du fait qu'ils doivent: 1. pour chaque élément à assembler effectuer le trajet aller et retour allant du point de prise au point de dépose; 2. pour tout nouvel élément à prendre en compte, changer le plus souvent l'outil de préhension. De plus, ces structures à bras mobile en porte-à-faux n'ont qu'une faible rigidité incompatible avec les exigences de précision recherchées. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénient. A cette fin, selon l'invention, le manipulateur du type comportant un bâti par rapport auquel peuvent coulisser, sous l'action d'actuateurs et dans les deux sens de deux directions différentes, deux organes mobiles, est caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits organes mobiles présente la structure d'un cadre pouvant coulisser dans son plan par rapport audit bâti et en ce que l'autre organe mobile est monté à l'intérieur dudit cadre pour pouvoir coulisser par rapport à celui-ci parallèlement à son plan. De préférence, afin de diminuer autant que possible l'inertie du manipulateur, les actuateurs sont montés à poste fixe sur le bâti et le mouvement est transmis aux organes mobiles par l'intermédiaire de transmissions, telles que la transmission associée à l'organe mobile intérieur au cadre comporte un élément coulissant. De préférence, l'organe mobile intérieur au cadre présente lui-même la forme d'un cadre, de façon à ce que l'on puisse passer des organes mobiles à travers lui. La transmission associée à l'organe mobile intérieur peut comporter un arbre entraîné en rotation, par rapport auquel peut coulisser une poulie, solidaire en rotation dudit arbre,- le mouvement de cet organe mobile intérieur étant prélevé sur la poulie. Il est particulièrement avantageux que les transmissions soient du type à courroie et poulie. Eventuellement, on peut rendre mobile le bâti par exemple dans une direction orthogonale aux directions de déplacement desdits organes mobiles. On obtient ainsi un manipulateur XYZ. On voit ainsi que le dispositif selon la présente invention permet: l'embarquement de n outils de préhension, de manipulation, de soudure, etc... - la réalisation d'un seul aller et retour au lieu de plusieurs; - ainsi que de ne pas nécessiter de temps supplémentaire pour l'utilisation d'un autre outil déjà embarqué; - l'allégement au maximum des parties mobiles, puisque les actuateurs se trouvent à poste fixe; - une grande rigidité du fait de la structure à cadres emboîtés qui peuvent constituer une structure en portique déporté. Une telle structure est par exemple obtenue en montant l'ensemble du bâti et des deux cadres mobiles sur des colonnes, ce qui confère au manipulateur selon l'invention une très grande rigidité compatible avec les objectifs de précision exigés par les applications envisagées dans le domaine de la micromécanique. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective schématique partielle du manipulateur selon l'invention. o1 La figure 2 montre en perspective le cadre intérieur et son dispositif d'entraînement. La figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 montre en perspective le cadre extérieur et son dispositif d'entraînement. La figure 5 montre en perspective l'agencement des cadres intérieur et extérieur et leurs dispositifs d'entraînement. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Le manipulateur selon-l'invention, montré par ces figures, comporte un bâti rigide 1, par exemple en forme de parallélépipède. Ce bâti 1 est monté sur des colonnes 2, par exemple de longueur variable de façon commandée, de sorte que l'ensemble du bâti l et des colonnes 2 forme un portique déporté. A cet effet, les colonnes 2 se trouvent à une même extrémité du bâti 1. A l'intérieur du bâti 1, se trouve un évidement 3, dans lequel peut se déplacer en coulissement un premier cadre extérieur 4. A l'intérieur du cadre 4, peut se déplacer un cadre intérieur 5. Les déplacements du cadre 4 (flèches Fl) et du cadre 5 (flèches F2) sont orthogonaux. Par ailleurs, le bâti l comporte un compartiment 6 dans lequel sont logés les actuateurs des cadres 4 et 5, par exemple des moteurs électriques 7 et 8. Comme le montre la figure 2, le cadre intérieur 5 est monté coulissant par rapport au cadre extérieur 4, au moyen de rails 9 solidaires de celui-ci. Le moteur 7 entraine en rotation une barre 10, par exemple de section carrée, sur laquelle peut coulisser, tout en étant solidaire en rotation de ladite barre 10, une poulie 11. Sur cette poulie 11, passe une courroie 12, par exemple crantée, fixée au cadre 5 et passant sur une poulie de renvoi 13. La fixation de la courroie 12 au cadre 5 est effectuée en 14. De plus, la transmission du mouvement du moteur 7 à la barre 10 est obtenue par l'intermédiaire d'un système à poulie et courroie 15. Dans une variante de réalisation illustrée sur la figure 3, au lieu de présenter une section carrée, la barre 10 peut présenter une section circulaire 16 comportant des méplats 17 avec lesquels coopèrent des taquets ou roulements 18 solidaires de la poulie 11. Eventuellement, la barre 10 peut servir de coulisse au cadre 4, par l'intermédiaire de la poulie 11, qui est alors reliée audit cadre par un palier (non représenté). On conçoit donc que le moteur 7, étant à poste fixe dans le compartiment 6, puisse entraîner le cadre 5 alternativement en translation selon les flèches F2 alors que la poulie 11 peut se déplacer selon les flèches F1, pour tenir compte des déplacements du cadre extérieur 4. Comme le montre la figure 4, ce cadre extérieur 4 est monté coulissant sur le bâti 1 au moyen de rails 19. Le moteur 8, logé dans le compartiment 6, entraîne le cadre intérieur 4 dans des mouvements selon les flèches F1 grâce à une transmission par courroies 20 et 21, fixées en 22 et 23 sur le cadre extérieur 4 et elles-mêmes entraînées par l'intermédiaire d'un système à poulie et courroie 24. - 2501563' La figure 5 montre les différents éléments des figures 2 et 4 imbriqués l'un dans l'autre. Les différentes poulies et courroies utilisées peuvent être crantées, afin d'éviter tout glissement. De plus, on peut prévoir des systèmes de fixation des courroies sur les différents organes mobiles permettant de modifier l'un au moins des points d'accrochage pour contrôler la tension desdites courroies. Dans le cas d'utilisation de moteurs 7 et 8 du type pas à 1o pas, on peut prévoir un dispositif d'initialisation permettant de corriger d'éventuelles pertes de pas au cours du fonctionnement. A chaque mise sous tension ou chaque fois qu'un des signaux de fin de course du manipulateur n'est pas actionné, le dispositif peut aller se recaler sur les zéros des axes de coulissement des cadres 4 et 5. Eventuellement, les longueurs des colonnes 2 peuvent être commandées pour donner une direction supplémentaire d'ajustement au manipulateur selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Manipulateur du type comportant un bâti par rapport auquel peuvent coulisser, sous l'action d'actuateurs, et dans les deux sens de deux directions différentes deux organes mobiles, caractérisé en ce que au moins l'un desdits organes mobiles (4) présente la structure d'un cadre pouvant coulisser dans son plan par rapport audit bâti (1) et en ce que l'autre organe mobile (5) est monté à l'intérieur dudit cadre (4) pour pouvoir coulisser par rapport à celui-ci parallèlement à son plan. 2. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits actuateurs (7,8) sont montés à poste fixe (6) sur le bâti (1), en ce que le mouvement est transmis aux organes mobiles (4,5) par l'intermédiaire de transmissions et en ce que la transmission associée à l'organe mobile intérieur au cadre comporte un élémént coulissant (11).. 3. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications l ou 2, caractérisé en ce que l'organe mobile (5) intérieur au cadre (4) présente lui-même la forme d'un cadre. 4.Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la transmission associée à l'organe mobile intérieur (5) comporte un arbre (10) entralné en rotation par rapport auquel peut coulisser une poulie, (11) solidaire en rotation dudit arbre (10) et en ce que le mouvement de cet organe mobile intérieur (5) est prélevé sur ladite poulie (11). 2501563! 5. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les transmissions sont du type à courroie et poulie. 6. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bâti (1) est rendu mobile. 7. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bâti est monté sur des colonnes (2) pour former une structure en portique déporté. 8. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la longueur desdites colonnes (2) est variable de façon commandée. 9. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une pluralité d'outils sont embarqués sur l'organe mobile intérieur.