Brevet FR2524363A1 — publié le 19831007

La présente invention est relative à un robot pour opérations de fabrication et/ou de montage dont le bras portant l'organe de maintien des outils, instruments de travail,etc peut, en raison de ses dispositifs de gui- dage, se déplacer dans les trois dimensions, l'organe de maintien luimême ayant, en raison de la disposition des articulations, des axes de rotationetc, plusieurs degrés de liberté et tous les mouvements de l'organe de maintien nécessaires aux opérations à effectuer pouvant être pro- gramnés. On utilise de plus en plus, actuellement, des ro- bots répondant aux besoins les plus variés On les emploie notamment lorsqu'on a à effectuer des opérations qui se répètent et pour lesquelles l'essentiel est d'obtenir une grande précision ou une excellente qualité L'électroni- que moderne présente l'avantage de permettre une program- mation rapide et sflre des opérations les plus compliquées, suivant deux méthodes possibles Ces méthodes, appelées respectivement "off-line" et "teach-in" dans la terminolo- gie spéciale, permettent de programmer un appareil en pre- nant ses distances par rapport à lui dans l'espace et dans le temps ou de le commander directement Dans le cas des robots connus, c'est la méthode dite "teach-in" qui est employée, le robot lui-même devenant programmeur, ce qui entraîne une perte de temps pour le travail, car on ne peut pas établir un programme à l'avance indépendamment du tobot. Un autre inconvénient essentiel des types de robots connus consiste en ce que les variations de l'angle du dispositif de maintien de l'outil modifient sa position dans l'espace, qu'il est nécessaire de rétablir, c'est-à-dire qu'il faut faire une correction de programme qui demande également du temps. Le but de l'invention est au contraire de permet- tre la réalisation d'un robot dans lequel la position dans l'espace donnée une première fois à l'organe de maintien de l'outil ou de l'instrument de travail ne se perd pas lorsque l'organe de maintien tourne ou s'incline De plus, la pro- grammation doit pouvoir s'effectuer suivant la méthode dite "off-line'. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que l'organe de maintien est relié directement ou indirec- tement à son bras porteur par un dispositif de guidage à double parallélogramme, les couples de barres de guidage du parallélogramme étant orientés transversalement les uns par rapport aux autres et ce dispositif de guidage à parallélo- gramme étant complété par un mécanisme de réglage à angle de pivotement Les avantages résultant de l'utilisation d'un dispositif de guidage à double parallélogramme seront mis en évidence, sans pour autant limiter l'invention à un type de robot déterminé, dans le cas d'un robot pour opéra- tion de montage On suppose que l'organe de maintien tient un outil du type clé à canon permettant l'introduction d'une vis dans les pièces à assembler les unes aux autres Dès que le programme de travail est établi, on n'a généralement aucune difficulté à introduire la vis Au cas o, pour une raison quelconque, une correction axiale au niveau de l'or- gane de maintien s'avère nécessaire, on peut la faire immé- diatement, car la position dans l'espace de l'outil n'est pas perdue Jusqu'à présent, il fallait pour cela modifier une partie du programme, alors que ce n'est pas nécessaire dans le dispositif suivant l'invention, ce qui représente une économie de temps De même, ce dispositif permet d'ap- pliquer la méthode dite "off-line", c'est-à-dire que le pro- grammeur peut établir son programme à un emplacement de pro- grammation à part et, lorsqu'il est prêt, le transmettre au calculateur Il est également très avantageux que la réali- sation des dispositifs suivant l'invention n'entraîne que des frais restreints qui s'avèrent insignifiants par rapport à ceux qu'entraînerait l'élimination de problèmes-de ce genre par une commande électronique. Dans un mode de construction très avantageuse du dispositif suivant l'invention, les points d'articulation du dispositif de guidage à parallélogramme voisin du bras por- teur sont sur l'axe du bras porteur qui, à son tour, est monté de manière à pouvoir tourner et se déplacer dans le bras porteur Il est alors souvent avantageux que l'ampleur de l'angle de pivotement de l'organe de maintien, qui se trouve à l'extrémité libre du dispositif de guidage à pa- rallélogramme éloigné du bras porteur, soit d'au moins 90 . Pour que la capacité de chargement au niveau de l'organe de maintien soit aussi grande que possible, il est prévu dans l'invention que la barre de guidage proche du bras porteur dans le dispositif de guidage à parallélo- gramme voisin du bras porteur se prolonge au-delà des points d'articulation dans les deux sens et soit reliée, à l'une de ses extrémités avancées, à une broche de réglage, tandis que son autre extrémité constitue une barre de gui- dage du dispositif de guidage à parallélogramme éloigné du bras porteur. Pour assurer une liaison simple entre la broche de réglage et l'extrémité prolongée correspondante d'une bande de guidage de l'un des dispositifs de guidage à pa- rallélogramme, il est préférable, suivant l'invention, que la broche de réglage comporte un écrou qui s'articule sur l'une des extrémités avancées de la barre de guidage cor- respondante. Pour réaliser, pour la broche de réglage, une unité fermée et protégée qui se règle automatiquement lors- que les rapports angulaires varient, il est prévu, suivant l'invention, que la broche de réglage qui fait partie du mécanisme de réglage soit montée sur palier dans une en- veloppe et associée à un moteur monté sur bride à angle droit et que l'enveloppe prenne appui par une articulation sur l'axe du bras porteur. Enfin, pour multiplier autant que possible les possibilités de réglage, il est avantageux que, suivant l'invention, le bras porteur muni du dispositif de guidage à double parallélogramme soit réglable en hauteur et soit relié à un dispositif de guidage vertical monté sur une sorte de chariot à croisement. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'inven- tion est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig 1 est une vue latérale d'un robot dont l'organe de maintien, suivant l'invention, se trouve dans l'une des positions extrêmes de l'angle de pivotement. La fig 2 représente le même robot dont l'or- gane de maintien se trouve dans l'autre position extrême de l'angle de pivotement. La fig 3 est un schéma à plus grande échelle d'une partie du bras représenté aux fig 1 et 2. Comme le montrent les fig 1 et 2, le robot 1, conçu pour n'importe quelle opération, comporte un socle de base 2 sur lequel un chariot 3 se déplace en étant guidé Ce chariot 3 porte un chariot transversal 4, de sorte que l'on a affaire à une sorte de chariot de croise- ment 3, 4 Les deux -chariots 3, 4 sont -équipés de dis- positifs d'entraînement 5, 6 Le chariot 4 porte une sorte de colonne de guidage 7 qui sert d'appui au bras porteur 8 Ce mode de construction fait que le bras por- teur 8 peut se déplacer dans les trois dimensions (x, Y, Z). Le bras porteur 8, réglable en hauteur le long du dispositif de guidage 7, peut tourner sous l'action d'un dispositif d'entraînement 9 partiellement caché Au bras 8 est relié un dispositif de guidage à double paral- lélogramme 10 qui, à son extrémité libre 11, porte un outil 12 - La fig 3 représente d'une manière détaillée la structure du dispositif de guidage à double parallélogram- me 10 On voit nettement que le bras 8 est monté, par son axe 13, de manière à pouvoir tourner sur un support de palier 14 et est entraîné par un moteur 15 L'am- pleur du pivotement est de 360 L'axe 13 du bras por- teur comporte deux points d'articulation 16, 17 au ni- veau desquels s'articulent des barres de guidage 18, 19. La barre de guidage 18 comporte deux prolongements, l'un supérieur, l'autre inférieur, 20 et 21 Des barres de guidage 22, 23, orientées transversalement par rapport aux barres de guidage 18, 19, sont reliées par des articula- tions, en 24, 25, 26, à ces barres de guidage 18, 19 et le parallélogramme est fermé par une courte barre de gui- dage 27 comportant des points d'articulation 28, 29. La barre de guidage 27 se prolonge à l'intérieur de l'or- gane de maintien 11 Comme le montre la double flèche courbe, l'ampleur de mouvement de pivotement de l'ensemble du dispositif est de 90 . Le prolongement 21 de la barre de guidage 18 qui est dirigé vers le bas porte, à son extrémité libre, un écrou 30 monté de manière à pouvoir pivoter et à être vissé sur une broche de réglage 31 Cette broche de ré- glage 31 est montée sur palier dans une enveloppe 32 por- tant un moteur d'entratnement 33 monté sur une bride. Pour permettre le pivotement de l'enveloppe 32 dans le plan de l'axe 13 du bras porteur, l'enveloppe 32 est prise par une fourche 34, de sorte que l'enveloppe 32 peut pivoter autour de l'axe 35 lorsque la position de l'écrou 30 l'exige La fourche 34 est solidement reliée en 36 à l'axe 13 du bras porteur. Le mode de fonctionnement du dispositif de guidage à double parallélogramme 10 est le suivant en supposant que pour une opération on ait programmé la position dans l'es- pace 37 Pour une raison quelconque, il sera nécessaire par exemple, au cours de l'opération de travail, de modifier la direction du dispositif de maintien 11 ou de l'outil 12. Dans ce cas, le moteur 33 reçoit une impulsion et la bro- che 31 place le dispositif de guidage à double parallélo- gramme 10 dans la position indiquée en traits minces On voit nettement que, dans ces conditions, la position dans l'espace 37 ne se perd pas. REVENDICATIONS 1 Robot pour opérations de fabrication et/ou de montage dont le bras portant l'organe de maintien des outils, instruments de travail, etc peut, en raison de la structure de ses dispositifs de guidage, se déplacer dans les trois dimensions, l'organe de maintien lui-même ayant, en raison de la disposition des articulations, des axes de rotation, etc plusieurs degrés de liberté et tous les mouvements de l'organe de maintien nécessaires aux opérations à effectuer pouvant être programmés, caractérisé en ce que l'organe de maintien ( 11) est relié directement ou indirectement à son bras porteur ( 30 35). 2 Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage à parallélogramme ( 18, 19) voisin du bras porteur ( 8) a ses points d'articulation fixes ( 16, 17) sur l'axe ( 13) du bras porteur qui, à son tour, est monté sur palier de manière à pouvoir tourner et se déplacer dans le bras porteur ( 8). 3 Robot selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amplitude de l'angle de pivotement de l'organe de maintien ( 11) situé à l'extrémité libre du dispositif de guidage à parallélogramme ( 22, 23) éloigné de l'arbre porteur ( 8) est d'au moins 900. 4 Robot selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la barre de guidage ( 18) du dispo- sitif de guidage à parallélogramme ( 18, 19) voisin du bras porteur ( 8) se prolonge dans les deux sens au-delà des points d'articulation ( 16, 25) et est relié, à l'une de ses extrémités avancées ( 21), à une broche de réglage ( 31) tandis que l'autre extrémité ( 20) constitue une barre de guidage du dispositif de guidage à parallélogram- me ( 22, 23) éloigné du bras porteur. 5 Robot selon la revendication 4, caractérisé en ce que la broche de réglage ( 31) comporte un écrou ( 30) qui s'articule sur-l'une des extrémités avancées ( 21) de la barre de guidage correspondante ( 18). 6 Robot selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la broche de réglage ( 31) qui fait partie du mécanisme de réglage ( 30 35) est montée sur palier dans une enveloppe ( 32) avec un moteur d'entrat- nement ( 33) monté sur bride et en ce que l'enveloppe ( 32) prend appui en ( 36) par une articulation ( 35) sur l'axe ( 13) du bras porteur. 7 Robot selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bras porteur ( 8) muni du dispo- sitif de guidage à parallélogramme ( 10) est réglable en hauteur sur un dispositif de guidage vertical ( 7) qui est monté sur une espèce de chariot à croisement.