Brevet FR2522999A1 — publié le 19830916

L'invention a pour objet un dispositif de déplacement d'un organe de préhension sur une trajectoire déterminée entre 'deux points espacés, imposant à cet organe de façon automatique des courses alternées entre ces deux points et lui imposant aussi au début et à la fin de sa trajectoire un déplacement alterné en sens transversal à cette trajectoire. Un tel dispositif est utile cornme manipulateur dans des processus de fabrication principalement quand l'organe de préhension doit prendre une pièce en un point, la retirer de ce point et la déplacer jusqu'à un autre point où il la dépose ou bien où il lui fait subir une opération. Un dispositif conforme a l'invention comprend un moteur ayant un élément à courses alternatives auquel est attelé un coulisseau mobile entre deux points espacés de sa trajectoire; un élément porteur d'un organe de préhension est monté libre en déplacement et guidé par des moyens de guidage le long d'une trajectoire parallèle à celle du coulisseau avec une possibilité de déplacement en sens transversal à cette trajectoire; des moyens complémentaires d'accouplement sont disposés respectivement en regard l'un de l'autre sur le coulisseau et sur l'élément porteur; des moyens de commande de ces moyens d'accouplement sont disposés sur la trajectoire de l'une au moins des deux pièces coulisseau-élément porteur pour provoquer la mise en service ou la mise au repos des moyens d'accouplement en des points déterminés de la trajectoire. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention le coulisseau et l'élément porteur de l'organe de préhension sont guidés en déplacement à l'intérieur d'un ensemble de glissières ayant un profil en U en section droite avec deux parois parallèles de guidage et une paroi transversale de base. De préférence, cette dernière sert au montage de certains des moyens de commande qui agissent sur les éléments complémentaires d'accouplement. De préférence encore, selon l'invention, l'élément porteur et l'organe de préhension sont guidés en coulissement parallèlement entre eux avec une possibilité de rapprochement et d'éloignement relatifs pendant le déplacement du coulisseau. Les moyens d'accouplement sont mis en position active à la suite d'un mouvement de rapprochement de l'élément porteur vers le coulisseau et ils sont mis au repos à la suite d'un mouvement d'eloignement de l'élément porteur à partir du coulisseau. Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, les moyens de commande qui agissent sur les moyens d'accouplement sont constitués d'une part par des poussoirs montés déplaçables par rapport à la paroi transversale de base de l'ensemble des glissières sous l'effet de ressorts qui les poussent contre l'élément porteur de ltorgane de préhension, d'autre part par une came à profil approprié associée à un élément suiveur de came autorisant le rapprochement de l'élément porteur et du coulisseau sous l'effet des poussoirs et provoquant l'éloignement de ces deux mémes pièces contre l'effet des poussoirs. De préférence, la came à profil approprié est taillée dans l'une des parois parallèles de guidage de l'ensemble de glissières. Quand la trajectoire du coulisseau est rectiligne, il est avantageux d'utiliser un vérin à double effet que l'on dispose parallèlement à ce coulisseau et que l'on articule par une de ses extrémités sur un point fixe situé à une extrémité de ensemble de glissières tandis que l'on monte l'organe de préhension à l'extrémité opposée de l'élément porteur. On obtient ainsi un dispositif compact que l'on peut installer en tout endroit en le faisant reposer sur la face extérieure de la paroi transversale de base de l'ensemble de glissières. On donnera maintenant, sans intention limitative, une description d'un exemple de réalisation de l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble en élévation et en coupe par un plan longitudinal selon I-I de la figure 2 d'un dispositif conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une vue de côté, suivant la flèche F3 de la figure 2, du même dispositif, - es figures 4a, 4b, 4c sont des vues agrandies de détail servant à expliquer le fonctionnement du dispositif, - la fig. 5 est une vue agrandie de détail du moyen de commande constitué par une came qui agit sur les moyens d'accouplement, - les figures 6, 7, 8 sont des vues simplifiées du dispositif montrant une variante qui permet le réglage du déplacement transversal permis par le dispositif. L'exemple qui sera décrit maintenant se rapporte au cas d'une trajectoire rectiligne dans l'ensemble que l'on veut imposer à un organe de préhension 1. L'invention peut être adaptée à d'autres trajectoires, en particulier curvilignes. Du fait du choix d'une trajectoire rectiligne, le dispositif peut comprendre avantageusement un moteur constitué par un vérin pneumatique classique 2 à double effet. Tout autre type de moteur adapté à la configuration de la trajectoire, par exemple un moteur rotatif pour une trajectoire circulaire, pourrait être adopté ou par exemple un moteur rotatif associé à un système de vis et écrou pour une trajectoire rectiligne. Le vérin 2 a une tige de piston 3 qui accomplit des courses alternatives et qui est attelée par son extrémité libre à un coulisseau 4. Ce dernier accomplit aussi des courses alternatives rectilignes entre deux points opposés extrêmes. L'organe de préhension 1 est monté à une extrémité d'un élément porteur 5 qui est disposé parallèlement au coulisseau 4 et qui déplace l'organe de préhension 1 entre deux points extrêmes d'une trajectoire rectiligne. A cet effet, on utilise un ensemble 6 de glissières qui a, en section droite, un profil en U avec deux parois latérales parallèles 6A, 6B et une paroi transversale de base 6C. De préférence, l'une des extrémités de l'ensemble 6 est fermée à une extrémité par une paroi extrême rapportée 7 qui s'élève plus haut que les parois latérales 6A,6B, et à laquelle le cylindre du vérin 2 est articulé en 8 à l'opposé de la tige de piston 3. Le vérin 2 s'étend au-dessus des parois latérales 6A deux 6B et le coulisseau 4 est guidé entre ces dernières grace à / paires de rainures et de languettes 9,10 prévues en correspondance d'une part dans les faces intérieures des parois 6A, 6B, d'autre part sur les faces latérales opposées du coulisseau 4. On remarquera que ce dernier est guidé pour pouvoir se déplacer en sens longitudinal tout en étant immobilisé contre tout déplacement dans tous les sens transversaux. L'élément 5 porteur de l'organe de préhension 1 est disposé entre les parois latérales 6A, 6B, entre le coulisseau 4 et la paroi transversale de base 6C. Il est guidé, comme le montre la figure 2, par les faces intérieures des parois latérales 6A, 6B, pour pouvoir être déplacé en sens longitudinal, en restant libre de se déplacer en sens transversal, en direction de rapprochement ou d'éloignement du coulisseau 4. Des moyens complémentaires d'accouplement 11, 12 sont prévus respectivement sur le coulisseau 4 et sur l'élément porteur 5. Dans cet exemple, chaque moyen d'accouplement comprend sur le coulisseau 4 une encoche transversale 13 en V à flancs inclinés s'ouvrant vers l'élément porteur 5. Sur celui-ci une paire d'oreilles 14 est traversée par un axe 15 sur lequel est monté fou un galet 16. Ce dernier est orienté et il a un diamètre choisi pour qu'il puisse s'engager dans l'encoche 13 qui lui correspond et pour qu'il n'y soit pas retenu-positivement mais, au contraire, pour qu'il puisse en sortir en remontant le long d'un flanc de cette encoche. Il peut exister plusieurs moyens d'accouplement 11, 12, de préférence deux au moins, entre le coulisseau 4 et l'élément porteur 5. Les encoches 13 sur le coulisseau 4 et les galets 16 sur l'élément porteur 5 sont espacés de façon à s'engager et à se dégager simultanément. Leur fonctionnement est assuré par des moyens de commande que l'on décrira maintenant. Entre la paroi transversale de base 6C et 1'6 ment porteur 5 il existe un intervalle dans lequel sont disposés des poussoirs transversaux 17 qui comprennent une tige 18 engagée et guidée dans un trou 19 ménagé dansa paroi 6C. Chaque tige 18 est pourvue d'une tête plate 20 sous laquelle est placé un ressort de compression 21 qui entoure la tige 18 et qui s'appuie contre la paroi 6C. Chaque poussoir 17 est dirigé vers l'élément porteur 5 et appliqué contre lui, par sa tête plate 20, sous la force des ressorts 21. Par conséquent, les galets 16 sont, à leur tour, appliqués contre le coulisseau 4 sous l'effet de la même force des ressorts 21. En dehors des encoches 13, le coulisseau 4 a une face plane sur laquelle roulent les galets 16. Quand ceux-ci se trouvent en face d'une encoche 13, ils s'engagent à l'intérieur. L'accouplement en déplacement longitudinal est alors réalisé entre le coulisseau 4, entraîné par le vérin 2, et l'élément 5 porteur de l'organe de préhension 1. Les poussoirs 17 sont des moyens qui tendent constamment à réaliser l'accouplement entre le coulisseau 4 et l'élément porteur 5 en rapprochant celui-ci de celui-là. L'axe 15 de chaque galet 16 est prolongé pour s'étendre à travers l'une au moins des parois latérales 6A. A cet effet, une fente convenable 22 est pratiquée dans cette paroi (figure 3). Chaque fente 22 est réalisée pour servir à la façon d'une came agissant en combinaison avec l'axe 15. On distingue dans chaque fente 22 une partie centrale 22A rectiligne, parallèle à la trajectoire du coulisseau 4, disposée de telle façon que l'axe 15 se trouve dans cette partie centrale 22A quand le galet 16 qui lui est associé est engagé dans l'encoche 13 correspondante. Autrement dit, tant que les axes 15 sont situés dans la partie centrale 22A des fentes 22, l'accouplement est réalisé entre le coulisseau 4 et l'élément porteur 5; ce dernier accompagne le coulisseau 4 dans son mouvement longitudinal et les axes 15 glissent dans les parties centrales 22A. Chaque fente 22 comprend aussi deux parties extrêmes 22B, 22C qui s'étendent perpendiculairement à la partie centrale 22A, dans un sens d'éloignement par rapport au coulisseau 4. Chaque partie extrême 22B, 22C correspond au déplacement et à la position de l'axe correspondant 15 quand les ressorts 21 sont comprimés et que les galets 16 sont dégagés des encoches 13 et roulent sur la face extérieure du coulisseau 4. Selon son emplacement et sa direction, chaque partie 22A ou 22B, 22C autorise l'engagement des galets 16 dans les encoches 13, c'est-à-dire la fermeture de l'accouplement, ou provoque la sortie des galets 16 hors des encoches 13 en arrêtant les axes 15 dans leur déplacement longitudinal, ce qui réalise l'ouverture de l'accouplement et l'écartement transversal de l'élément porteur 5 par rapport au coulisseau 4. Le fonctionnement est illustré par les figures 4a à 4c. Sur la figure 4a, le coulisseau 4 est entrainé par le vérin 2 dans le sens indiqué par une flèche F1 pendant que l'élément porteur 5 est immobilisé dans ce sens par les axes 15 qui sont engagés dans la partie 22C des fentes 22; les galets 16 sont alors appliqués contre la face extérieure plane du coulisseau 4. Quand, au cours de ce mouvement, les encoches 13 arrivent en face des galets 16, ceux-ci s'y engagent sous la poussée des ressorts 21 des poussoirs 17 et les axes 15 glissent dans la partie 22C pour arriver à une extrémité de la partie médiane 22A. L'accouplement est réalisé en meme temps que l'élément porteur 5 se rapproche du coulisseau 4: ce dernier entraine avec lui dans le sens F1 l'élément porteur 5 ainsi que l'organe de préhension 1. Cette situation est illustrée par la figure 4b; elle dure tant que les axes 15 parcourent la longueur de la partie médiane 22A des fentes 22. Quand les axes 15 arrivent à l'extrémité de ces dernières et y sont arrêtés, la force du vérin contraint les galets 16 à rouler sur le flanc des encoches 13 et à sortir de celles-ci. Ce dégagement est rendu possible par les parties 22B dans lesquelles les axes 15 s'engagent.Le désaccouplement est réalisé et l'élément porteur 5 est immobilisé ainsi que l'organe de préhension 1 cependant que le coulisseau 4 continue sa course dans le sens F1 (figure 44. Les galets 16 roulent à nouveau sur la face extérieure du coulisseau 4 dont l'élément porteur 5 s'est écarté. Les mêmes mouvements ont lieu en sens inverse quand le coulisseau 4 est ramené en arrière par le vérin 2. On remarquera que l'organe de préhension 1 est déplacé le long d'une trajectoire principale longitudinale par des courses alternatives et que, au début et à la fin de chaque course, il subit un déplacement transversal par rapport à cette trajectoire. Ce déplacement transversal est déterminé par l'importance de l'enfoncement e des galets 16 dans les encoches 13, comme indiqué sur la figure 4b. Il ressort de ce qui précède que la course du vérin 2 et celle du coulisseau 4 sont supérieures à la course souhaitée de l'organe de préhension 1. La course de ce dernier est déterminée par la distance d qui sépare les deux parties extrêmes 22B, 22C des fentes 22 (figure 5). Quand la tige 3 du vérin 2 atteint une extrémité de sa course, l'alimentation en air comprimé de ce vérin doit être inversée. Tout moyen classique connu peut être utilisé; selon l'invention, il est avantageux de se servir des axes 15 en disposant des électrovannes 23, 24 connues en soi, ou des interrupteurs susceptibles de les commander, contre la face extérieure de la paroi latérale 6A, de façon qu'elles sont actionnées par un axe 15 quand celui-ci arrive a l'extrémité respectivement des parties 22C, 22B des fentes 22, comme le montre la figure 3. Dans l'exemple décrit ci-dessus, les fentes 22 et les encoches 13 sont réalisées dans l'épaisseur même respectivement de la paroi latérale 6A et du coulisseau 4. De cette façon, les points qui marquent le début et la fin de la course de l'organe de préhension 1 sont déterminés avec exactitude. On pourrait prévoir dans la paroi latérale 6A une ouverture et y fixer des plaquettes réglables en position dans lesquelles seraient ménagées des fentes 22 dont les parties centrales 22A auraient des longueurs diverses. On pourrait régler de cette façon la longueur de la course de l'élément porteur 5. De même, on pourrait pratiquer les encoches l3 dans des pièces rapportées et régler leur position en correspondance sur le coulisseau 4. En rendant réglables en position les paires d'oreilles 14 le long de l'élément porteur 5, on pourrait régler sur un dispositif donné la position de l'organe de préhension 1 par rapport aux points d'accouplement et de désaccouplement, dans la limite de la course du vérin. Bien entendu, l'organe de préhension 1 est d'un type quelconque électrique ou pneumatique approprié aux pièces à saisir et à déplacer. On notera aussi que la paroi transversale 6C de l'ensemble 6 de glissières a une face extérieure plane 25 qui convient parfaitement au montage et à la fixation du dispositif sur une table de travail, le dispositif étant lui-même compact et formant un tout composé d'un nombre réduit de pièces simples. Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, l'amplitude e du déplacement transversal est déterminée une fois pour toutes; or, il peut être souhaitable de régler la position de l'organe de préhension aux extrémités des déplacements transversaux. Selon une variante illustrée par les figures 6 à 8, deux butées réglables 26, 27 sont disposées parallèle ment aux poussoirs 17 à travers la paroi de base 6C de façon a rencontrer la face de l'élément porteur 5 qui reçoit déjà la poussée des poussoirs 17. La position de ces butées 26, 27 peut être choisie de façon que l'on obtienne un fonctionnement identique à celui décrit précédemment (dans ce cas elles sont escamotées dans la paroi 6C), ou de façon telle que les galets 16 ne quittent pas les flancs 13' ou 13" des encoches 13 et qu'ils se déplacent en sens transversal d'une quantité q inférieure à e lorsque les axes 15 se déplacent dans les parties extrêmes 22b, 22c (figures 7 et 8) de la fente 22. Pour éviter que le moteur 2 n'exerce alors une poussée exagérée sur les galets, on prévoit que les moyens 23, 24 de changement du sens de marche du moteur 2 doivent être actionnés par les axes 15 des que l'élément porteur 5 est entré en contact avec les butées 26, 27. Il est clair que, dans ce dernier cas, les axes 15 ne parcourent pas la totalité de la longueur de ces parties extrêmes 22B, 22C. REVENDICATIONS 1. Dispositif de manipulation de pièces entre deux points comprenant un moteur (2) à courses alternatives, un élément (5) porteur d'un organe de préhension (1) de ces pièces, cet élément porteur (5) étant guidé le long d'une trajectoire avec une possibilité de déplacement en sens transversal à sa trajectoire, caractérisé en ce qu'un coulisseau (4) est attelé au moteur (2) et guidé le long d'une trajectoire parallèle à celle de l'élément porteur (5) tandis que des moyens d'accouplement (13, 17, 16) sont prévus respectivement sur le coulisseau (4) et l'élément porteur (5), et que des moyens de commande (15, 22) sont disposés pour séparer les moyens d'accouplement en des points déterminés de la trajectoire, le mouvement relatif des moyens d'accouplement imposant à l'élément porteur (5) les déplacements longitudinaux et transversaux voulus. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément porteur (5) et le coulisseau (4) sont guidés en déplacement à l'intérieur d'un ensemble (6) de glissières à profil en U à deux parois latérales parallèles (6A, 6B) de guidage et à paroi transversale de base (6C), le coulisseau (4) étant guidé librement en sens longitudinal et immobilisé en sens transversal entre les deux parois latérales parallèles (6A, 6B), l'élément porteur (5) étant guidé librement en sens longitudinal et en sens transversal entre ces mêmes parois latérales, les moyens d'accouplement étant disposés respectivement sur les faces en regard l'une de l'autre du coulisseau (4) et de l'élément porteur (5), des moyens élastiques (17) tendant à l'engagement des moyens d'accouplement étant disposés entre la paroi transversale de base (6C) et l'élément porteur (5). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens d'accouplement comprennent des encoches en V (13) et des galets (16) aptes à s'engager dans ces encoches et à rouler sur les flancs inclinés en V en combinaison avec les moyens élastiques (17) disposés entre la paroi transversale de base (6C) et l'élément porteur (5). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les encochés (13) sont ménagées dans une face plane du coulisseau (4) et les galets (16) sont montés libres en rotation autour d'axes (15) supportés par ltelément porteur (5), lesdits moyens élastiques (17) comprenant des ressorts (21) qui s'appuient contre la paroi transversale de base (6C), qui poussent l'élément porteur (5) vers le coulisseau (4) et qui appliquent les galets (16) soit contre la face plane de ce dernier, soit contre les flancs (13', 13") des encoches. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens de commande (15, 22) pour séparer les moyens d'accouplement comprennent une came (22) à profil approprié associée à un élément suiveur de came lié. à l'élément porteur (5) pour autoriser l'engagement et provoquer le dégagement des moyens d'accouplement en coopération avec les moyens élastiques (17) tendant à l'engagement desdits moyens d'accouplement. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que la came est une fente (22) ménagée dans une paroi latérale (6A) de l'ensemble (6) de glissières, ayant une partie centrale (22A) parallèle à la trajectoire de l'élément porteur (5) et deux parties extrêmes (22B, 22C) s'éloignant de cette partie centrale (22A), l'élément suiveur de came étant un axe (15) fixé à l'élément porteur (5). 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'axe (15) est l'axe même sur lequel un galet (16) associé à l'élément porteur (5) est monté libre en rotation. 8. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'axe (15) s'étend à travers la fente (22) en dehors de la paroi latérale (6B) et que un moyen de commande (23) du sens de marche du moteur (2) est placé en regard d'une partie extrême (22B) de la fente (22) pour être manoeuvré par ledit axe (15). 9. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les encoches (13) du coulisseau (4), les galets (16) et leurs axes (15) montés sur l'élément porteur (5), les fentes (22) ménagées dans la paroi latérale (6A) se trouvent sur des pièces rapportées réglables en position respectivement sur le coulisseau (4), l1élément porteur (5) et la paroi latérale (6A). 10. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'ensemble (6) de glissières est muni à une extrémité d'une paroi extrême (7) qui s'étend plus haut que les parois latérales (6A, 6B), le moteur (2) étant un vérin articulé en (8) par une extrémité sur cette paroi extrême (7) cependant que son extrémité opposée est attelée au coulisseau (4). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 a 10 caractérisé en ce que des moyens de butée réglables (26, 27) disposés sur l'ensemble (6) limitent les déplacements relatifs transversaux du coulisseau (4) et de l'élément porteur (5) de façon telle que les galets (16) restent appuyés en permanence sur au moins un des flancs (13', 13") 13" 4 ) d'une encoche (13).