Brevet FR2534176A1 — publié le 19840413

L'invention a pour objet un avant-bras articifiel pouvant servir à toute manipulation de pièces ou d'articles, soit en étant utilisé seul, soit en équipant un bras#artifi- ciel d'un appareil de manipulation; soit en étant monté sur un robot autonome. L'invention a pour but principal d'apporter une architecture nouvelle d'un avant-bras rendant plus rapide l'exécution d'opérations qui ne peuvent pas être faites à la même vitesse par les appareils de manipulation connus pourvus d'un avant-bras classique. On connaît par le brevet américain NO 3 381 485 un avant-bras conçu pour que la pince extrême quuil porte puisse accomplir un premier mouvement de rotation à nombre de tours illimité autour de son axe longitudinal appelé mouvement de rotation de la pince sur elle-même, un second mouvement de pivotement de la pince de part et d'autre deun plan contenant l'avant bras appelé mouvement de poignet, en plus des mouvements de fermeture et dXouverture des mâchoires de la pince en toute position, y compris pendant sa rotation sur elle-même. Dans ce brevet, la pince est montée à une extrémité d'un corps qui porte à son extrémité opposée un vérin à double #fet dont la tige de piston traverse longitudinalement ce corps afin de manoeuvrer les mâchoires.Ce corps est creux et contient un mécanisme moteur de rotation de la pince sur elle-même; en outre, il est muni extérieurement dans sa zone médiane d'un axe transversal qui est supporté dans une sorte de chape et qui permet l'exécution du mouvement de poignet grâce à une roue dentée calée sur cet axe. L'avant-bras de l'invention est conçu pour être capable de faire exécuter à la pince tous les mouvements définis ci-dessus de rotation sur elle-même, de poignet et de fermeture et d'ouverture mais, selon l'invention, la chape qui supporte l'axe transversal a entre ses branches un espace intérieur capable de contenir librement la totalité de la pince. Celle-ci est constituée, comme il est décrit dans le brevet français n0 81 13988, d'un corps traversé par un passage intérieur longitudinal qui contient un arbre longitudinal tournant. A cet arbre est fixée, à une première extrémité, une cloche sur laquelle lesmâchoires de la pince sont articulées ; la seconde extrémité opposée de cet arbre est accouplée en rotation avec l'arbre de sortie d'un moteur rotatif.Ainsi, aux deux extrémités opposées du corps de la pince on trouve, d'une part, les mâchoires, d'autre part un moteur rotatif, à la différence du brevet n03 381 485 déjà cité. Selon l'invention, l'axe transversal est monté extérieurement dans la zone médiane de la carcasse d'un organe moteur central. Ce dernier présente deux extrémités opposées accessibles d'un arbre rotatif si bien qu'une seconde pince peut être montée symétriquement à la première pince par rapport à l'axe transversal. Ces deux pinces sont accouplées en rotation avec ce moteur et sont, de préférence, disposées coaxialement, l'une étant contenue entre les branches de la chape quand l'autre est à l'extérieur de la chape. Ainsi qu'il est décrit dans le brevet français précité n0 81 13988, une partie extrême de l'axe transversal contient une pièce fixe en rotation qui est accessible à une extrémité en dehors d'une branche de la chape et conformée pour constituer avec cette partie extrême de l'axe un joint tournant d'alimentation en fluide hydraulique. Selon l'invention, à partir de l'axe, entre les branches de la chape s'étendent en sens inverse deux blocs d'alimentation qui aboutissent chacun respectivement à un corps d'une pince auquel ils sont fixés. Dans ces blocs d'alimentation sont forés des conduits qui sont prolongés dans chaque corps de pince pour alimenter un vérin de manoeuvre des mâchoires.En outre, l'un au moins des blocs est foré de conduits qui servent à l'alimentation d'un moteur hydraulique dont l'arbre est accouplé aux pinces par ses deux extrémités opposées. Ce moteur hydraulique peut être d'un type quelconque soit à rotation lente limitée à moins de 3600, soit à rotation rapide continue pouvant atteindre 4000 t/mn Il est intéressant de noter que l'architecture de#l'avant-bras de l'invention se prète à diverses adaptations. Par exemple, la carcasse de l'organe moteur central peut contenir deux moteurs différents montés dos à dos et accouplés chacun à une seule pince, l'un de ces moteurs étant à vitesse rapide continue, l'autre étant plutôt un vérin hydraulique rotatif à vitesse lente et à couple élevé. Plus généralement encore, la carcasse de l'organe moteur central peut contenir plusieurs moteurs disposés de façon à rayonner radialement à partir de l'axe trans versal, en correspondance avec autant de pinces et de blocs d'alimentation associés à celles-ci, ces pinces et ces moteurs étant chacun adaptés à un travail déterminé. Selon un mode de réalisation de l'invention, il est prévu de disposer des capteurs de position au moins entre la chape et l'organe moteur central pivotant ainsi qu'autour de l'une au moins des extrémités d'un arbre d'entrainement sortant de l'organe moteur central. Ainsi le fonctionnement de l'avant-bras peut-il être programme à l'avance et contrle avec précision. On donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation de l'invention qui permettra de mieux la comprendre. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue en coupe par un plan longitudinal d'un avantbras conforme à l'invention. Dans ce qui suit, on ne décrira pas la pince ellemême dans tous ses détails parce qu'elle peut être soit du type à cloche et à vérin intérieur à simple effet comme la pince du brevet français No -81 13988, soit du type à cloche et à vérin intérieur à double effet, comme décrit dans le brevet français NO 82 16881 . De plus, l'avant-bras luimême, à l'exclusion du perfectionnement apporté par la présente invention, est du type à chape et à axe transversal de pivotement, comme décrit dans le même brevet français n0 81 13988. On considèrera donc que les détails constructifs mentionnés dans ces brevets sont incorporés à la présente description. Une chape 1 comprend deux branches parallèles 2, 3 servant à tenir un axe transversal 4. Dans la branche 2 qui est plus large, l'axe transversal 4 est libre et contient une pièce fixe 5 autour de laquelle il peut pivoter grâce à une poulie 6 et à une courroie crantée 7 A l'intérieur de la branche 2, cette pièce fixe 5 s'étend en dehors de ce même axe 4 et elle est raccordée à des tubulures 8 de circulation de fluide hydraulique sous pression. L'axe transversal 4 et la pièce 5 sont creusés de canaux et de gorges pour constituer un joint tournant 9. Les deux branches 2, 3 de la chape 1 limitent entre elles un espace intérieur 10 dont les dimensions sont déterminées pour qu'une pince 11 puisse y être contenue librement, en totalité, à partir de l'axe transversal 4. Cette pince 11 est, dans cet exemple, symétrique d'une pince 12 qui s'étend en dehors de la chape 1, à partir du même axe transversal 4. On dispose ainsi d'un ensemble compose de deux pinces opposées 11, 12 qui pivote à l'intérieur de la chape 1. Ces deux pinces sont chacune d'un même type, ou de l'un et l'autre type, des brevets mentionnés plus haut. Les pinces 11, 12 sont associées à un organe moteur central 13 à partir de la carcasse duquel s'étend extérieurement l'axe transversal 4. Dans l'exemple décrit ici, cet axe 4 s'étend d'une branche à l'autre de la chape 1 et il est traversé entre ces branches par l'organe moteur central 13. Ce dernier est un unique moteur rotatif dont l'arbre a deux extrémités opposées 14A, 14B qui sont accouplées chacune par des moyens appropriés à l'arbre longitudinal tournant 15, 16 correspondant d'entraînement en rotation sur elle-même respectivement de la pince 11 ou de la pince 12. Il existe entre la branche 2, qui contient l'axe tournant 4,et l'organe moteur central 13 un intervalle 17 où cet axe 4 est réuni à deux blocs d'alimentation opposés 18, 19 respectivement. Ces blocs 18, 19 s'étendent d'abord parallelement chacun au corps 20, 21 de la pince correspondante 11, 12, puis chacun est fixé à ce corps de façon étanche. Dans chacun des blocs 18, 19 sont fores des canaux de circulation de fluide hydraulique qui partent de gorges du joint tournant 9. Dans les corps 20, 21 des pinces 11, 12 sont forés des canaux de circulation de fluide qui aboutissent aux vérins de manoeuvre des mâchoires. Dans le bloc d'alimentation 19 sont forés aussi des canaux 22 qui servent à l'alimentation du moteur hydraulique contenu dans l'organe moteur central 13. Il est facile de concevoir que ce dernier pourrait contenir deux moteurs différents ou identiques, opposés dos à dos, et affectés chacun à une pince 11, 12, le bloc d'alimentation 18 servant à l'alimentation du second de ces moteurs. L' invention est compatible avec l'emploi de moteurs électriques au lieu de moteurs hydrauliques, le joint tournant 9 pouvant être de type électrique et les canaux pouvant être remplacés par des passages contenant des fils électriques. Il est prévu, dans le cadre de l'invention, de monter au moins autour de l'arbre 14A un capteur de position en rotation 23 de type connu disponible dans le commerce. De même, autour de la partie extrême 4A de l'axe 4 qui est supportée et guidée en rotation par la branche 3 de la chape 1 est montée, dans cette branche 3, un capteur de position 24. De cette façon, on peut utiliser l'une ou l'autre des deux pinces 11, 12 qui sont disponibles à l'extérieur de la chape 1 après un pivotement de 1800. Dans l'exemple décrit ci-dessus, les blocs d'alimentation 18, 19 servent aussi à porter les pinces 11, 12 par leurs corps 20, 21, à partir de l'axe 4, de façon que les arbres longitudinaux tournants 15, 16 de ces pinces se trouvent dans le prolongement coaxial des arbres 14A, 14B du groupe moteur central 13. En outre, le joint tournant 9 n'est pas seulement hydraulique; il est également électrique, bien qu'on ne puisse pas le voir sur la figure, puisqu'il sert à transmettre aux circuits électriques du robot les signaux émis par le capteur 23. REVENDICATIONS 1. Avant-bras comprenant une chape (1) à deux branches (2,3) contenant un axe transversal (4) de pivotement constituant avec une pièce (5) un joint tournant (9) pour le pivotement d'une pince Cl 1), du type à arbre longitudinal tournant (15), caractérisé en ce que les deux branches (2,3) limitent un espace intérieur (10) capable de contenir en totalité la pince (ll) tandis que l'axe transversal (4) s'étend à partir d'un organe moteur central (13) monté pivotant entre les branches (2,3), cet organe moteur central (13) ayant au moins deux arbres moteurs (14A, 14B) et deux pinces (11, 12) étant montées respectivement coaxialement à ces arbres moteurs (14A, -14B) qui sont accouplés en rotation respectivement avec l'arbre longitudinal tournant (15, 16) desdites pinces (11, 12). 2. Avant-bras selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur central (13) contient un unique moteur entraînant simultanément les deux pinces (11, 12) en rotation sur elles-mêmes. 3. Avant-bras selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur central (13) contient deux moteurs opposés ayant chacun un arbre accouplé en rotation avec l'arbre longitudinal tournant (15, 16) d'une pince (11, 12) 4. Avant-bras selon la revendication 1, caractérisé en ce que organe moteur central (13) contient plusieurs moteurs disposés radialement auxquels correspondent plusieurs pinces respectives. 5. Avant-bras selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux pinces (11,12) sont disposées coaxialement de part et d'autre de l'organe moteur central (13), l'une de ces pinces (12) étant contenue entre les branches tu,3) de la chape (-1) pendant que l'autre est en dehors de cette dernière. 6. Avant-bras selon la revendication 1, caracté risé en ce que la branche (2) de la chape (1) est espacée de l'organe moteur central (13) du côté de la pièce fixe (5) et l'axe (4) est pourvu dans l'intervalle (17) ainsi limité de blocs (18, 19) d'alimentation en fluide moteur qui aboutissentrespectivement au corps (20, 21) de la pince correspondante. 7. Avant-bras selon la revendication G caractérisé en ce que l'un des blocs d'alimentation (18, 19) des pinces (11, 12) sert aussi à l'alimentation d'un moteur de l'organe moteur central (13). 8. Avant-bras selon la revendication 6 caractérisé en ce que les blocs d'alimentation (18, 19) fixés à l'axe (4) servent à porter les pinces (11, 12) par leurs corps (20, 21) avec les arbres longitudinaux tournants (15, 16) de ces pinces (11, 12) mis respectivement en prolongement coaxial des arbres (14A, 14B) de l'organe moteur central (13). 9. Avant-bras selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'une au moins des pinces (11, 12) est munie d'un capteur de position (23) en rotation sur elle-même et le joint tournant (9) est à la fois de type hydraulique et électrique.