Brevet FR2545030A1 — publié le 19841102

L'invention a pour objet un manipulateur comprenant un corps fixe ayant un logement horizontal à travers lequel se déplace le long d'un axe longitudinal, et sans tourner, une colonne mobile à section droite prismatique qui a une extrémité active et qui coopère d'une part avec des moyens de guidage disposés dans ce logement et d'autre part avec un organe moteur mobile parallèlement ; des premières butées sont disposées sur cette colonne pour définir en coopération avec des secondes butées solidaires du corps les positions extrêmes variables que peut occuper cette colonne grâce à des moyens de reglage qui sont associés à ces butées pour modifier leur position relative De tels manipulateurs sont largement utilisés dans l'industrie et plus particulièrement aux postes de travail des chaînes de montage et de fabrication automatisées de petits appareils. Dans les manipulateurs connus, le guidage de la colonne est fréquemment assuré par des surfaces planes qui glissent sur des coussinets de même forme, ce qui nécessite la mise en oeuvre de moyens de rattrapage du jeu apparaissant après une utilisation prolongée. Compte tenu de la faible course que doit effectuer la colonne, on utilise souvent un mécanisme moteur du type bielle et manivelle qui ne communique à cette colonne qu'une course de valeur constante, de sorte qu'il est nécessaire de prévoir des moyens de reglage de-position qui concernent soit l'ensemble du manipulateur, soit encore l'un des deux postes entre lesquels s'effectue le mouvement de la tête opératoire liée à la colonne. Dans d'autres cas, des butées mobiles sont disposées de façon fixe sur la colonne pour coopérer avec des butées fixes qui sont disposées de manière ajustable sur le corps. L'invention se propose par suite d'apporter à un manipulateur, dont la constitution répond à celle qui est mentionnée ci-dessus, des perfectionnements qui soient sus ceptibles de diminuer les risques diusureg de donner à une colonne de faible masse - une ri(jlditê importante, et de faciliter l'exécution des réglages de i course que doit effectuer la colonne, sans affecter la qualité des surfaces de guidage. Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que cette colonne mobile présente d'une part deux arêtes longitudinales opposées qui sont guidées chacune dans les gorges de deux paires opposées de diabolos, respectivement tournant autour d'axes parallèles et comporte d'autre part, deux rainures longitudinales externes qui sont aptes à recevoir du coté de l'extrémité active des moyens de fixation d'une tête opératoire et à une seconde extrémité opposée des butées mobiles Ces caractéristiques de l'invention ainsi que d'autres caractéristiques propres à en diminuer lwencoXbren ment et à assurer une bonne conversation des câbles et tuyauteries reliées à la colonne sans augmenter sensiblement l'inertie de celle-ci, apparaitront au cours de la description qui suit ;; on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue extérieure schématique en élévation d'un manipulateur conforme à l'invention avec des coupes partielles selon W' de la figure 2a du corps dans lequel se déplace la colonne mobile, celle-ci se trouvant dans l'une de ses positions extremest - les figures 2a et 2b montrent deux vues de côté en coupe respectivement par les plans QQ' et RR' de la figure 1 passant par les diabolos, - la figure 3 représente une vue partielle agrandie d'une extrémité du manipulateur de la figure 1, la colonne mobile ne se trouvant pas en position extrême à cette extrémité, - la figure 4 est une vue de côté en coupe par SS' de la figure 1 passant par une butée mobile. Un manipulateur 1 selon l'invention, visible à la figure 1, comprend un pied 2 reposant et fixé sur une table 3, une colonne cylindrique 4, verticale fixée sur ce pied et supportant une potence 5, (figure 2a), un corps 6 fixé sur la potence et formE par l'assemblage d'un boîtier de guidage 7 avec un châssis de support de butées 8, une colonne mobile horizontale 9 ayant une tête opératoire 10 et un vérin pneumatique 50. Dans quatre logements 23, 24, 25, 26 aboutissant à une ouverture traversante il du boîtier 7, sont disposées dans un plan vertical W' deux paires 12, 13 de diabolos 14,15, 16,17 pouvant tourner autour d'axes horizontaux parallèles, (figures 2a et 2b). Chaque paire de diabolos comprend un diabolo d'axe fixe 14, 16 et un diabolo d'axe mobile 15, 17. La fixité des premiers axes est obtenue grâce à une tige cylindrique 18 (figure 2a), sur laquelle sont emmanchés des roulements à billes 19 et 20 et dont les extrémités libres sont engagées sans Jeu dans des alésages alignés 21 respectivement 22, appartenant à deux demi-boltiers 7a, 7b sensiblement symétriques par rapport au plan W' qui forment par assemblage le boîtier 7, La mobilité des seconds axes et donc celle des diabolos, est obtenue grâce au fait que, pour chacun de ces axes, une tige cylindrique 27 (voir figure 2a) sur laquelle sont emmanchés des roulements à billes 28, 29 servant à la rotation du diabolo 15, peut se déplacer parallèlement à son axe et de façon élastique dans une rainure 30 du boîtier 7 en repoussant dans un sens déterminé deux poussoirs 31, 32 qui sont appuyés chacun sur un empilage de rondelles élastiques Belleville 33 respectivement 34 ; ces rondelles s'appuient à leur tour sur des bouchons 35 respectivement 36, qui sont vissés dans chaque demi-boîtier pour fournir en direction de l'ouverture 11, une force élastique appropriée. Le diabolo 15 d'axe mobile, qui est voisin de la tête opératoire 10, est placé sous le diabolo fixe 14 tandis qu'une disposition inverse est choisie pour la paire de diabolos 13. Les axes de ces quatre diabolos sont parai lèles et horizontaux. La colonne mobile 9 est constituée par un profilé creux en alliage léger qui est obtenu par un procédé d'extrusion qui lui donne une grande légèreté et qui est oxydé par voie anodique pour conférer à sa surface une dureté élevée. Ce profilé, voir figure 2b, présente un contour extérieur général de forme carrée, sur au moins chacune des deux faces planes contiguës 37, 38 duquel se trouve une rainure 39,40 respectivement. Ces rainures longitudinales parallèles, qui peuvent avoir en section un profil en T, ont de préférence un profil aplati à fond plat et à côtés obliques, en trapèze, visible sur la figure 2b de façon à laisser subsister à l'intérieur 41 de la colonne, un volume de section cruciforme aussi important que possible. Ce profilé, qui présente deux arêtes parallèles opposées 42,43 dont l'une est placée entre les faces rainurées, est placé dans l'ouverture 11 de façon que des portions des faces 37,38 et 37', 38' voisines de ces arêtes s'engagent par contact roulant dans les gorges des diabolos en comprimant deux ensembles de rondelles élastiques Belleville. Compte tenu de la disposition élastique choisie, un couple tel que C, qui se développe lorsque la tête opératoire est active (voir figure 1), ne produit pas de déplacement de l'axe longitudinal XX' de la colonne mobile dans le plan W'. En raison de l'élasticité et de l'orientation des diabolos, un déplacement sans jeu est par ailleurs conféré à la tête opératoire, même lorsque celle-ci ne développe pas des forces importantes, ce qui favorise une saisie régulière des organes ou pièces déplacés par cette tête, lorsque celle ci se trouve en porte à faux. Le châssis support de butées 8 est principalement constitué par deux parois horizontales parallèles 44, 45 qui sont reliées entr'elles du côté opposé au boîtier qui les supporte, par une cloison transversale 46. Cette dernière présente un point d'ancrage élastique 47 pour l'extrémité fixe 48 d'une tige 49 de vérin 50 dont le cylindre 51 est placé dans le volume interne 41 de la colonne mobile 9, et dont l'extrémité mobile 52 est rendue solidaire de celle-ci par une goupille ou vis transversale 53 dont la tête 54 est placée dans une rainure externe (voir figure 1 et 2a). Le cylindre du vérin 50 est maintenu lateralement à l'intérieur de la colonne par des bossages longitudinaux 57, 58 qui contournent les rainures externes (figures 2a, 2b). Entre la surface interne de la colonne et la surface extérieure de ce vérin, subsistent des intervalles tels que 59, 60 qui permettent à des câbles ou canalisations 61,62 allant vers la tête opératoire de circuler sans risque de détérioration#puisque les surfaces entre lesquelles ils se trouvent sont immobiles les unes par rapport aux autres, ce qui ne serait pas le cas si la tige 49 était accrochée à l'intérieur du volume 41. Des butées mobiles 63, 64 (figure 4) sont fixées de façon réglable sur l'extrémité de la colonne comprise entre les parois 44, 45, à l'aide de moyens d'accrochage 65 et de moyens d'orientation 66 qui pénètrent dans les rainures longitudinales ; ces butées se déplacent dans une région particulière 72 du support 8 qui n'est occupée par aucun autre organe. Ces butées mobiles peuvent coopérer soit dans un sens avec une butée fixe telle que 67 qui est solidaire du boîtier 7, soit en sens inverse avec une ou plusieurs butées fixes telles que 68 qui sont ajustables longitudinalement dans des rainures telles que 69 du châssis 8 avec lesquelles elles sont solidarisées par des moyens de serrage tels que 70. La cloison transversale 46 est avantageusement utilisée pour supporter encore un connecteur électrique 61a raccordé à des câbles électriques 61 et des connecteurs pneumatiques 62a reliés à des canalisations pneumatiques souples 62, ces câbles et canalisations pénétrant dans l'extrémité ouverte 9a de la colonne mobile après avoir suivi, dans une région 71 libre de butées et oppose à la région 72, un chemin replié qui est nécessaire pour ne pas leur communiquer des tractions dangereuses lors des EQuge- ments de la colonne mobile. Dans un mode de réalisation avantageux, les butées fixes sont équipées chacune d'un interrupteur de position 73, 731 et d'une surface transversale d'accostage 74, 74', tandis que les butées mobiles seront pourvues chacones d'un petit amortisseur 75 coopérant avec la surface dfacn costage, et de poussoirs rGglables axialement 76 respectivement 77, aptes à actionner l'interrupteur et respectif vement à s'appuyer sur la surface d'accostage pour définir les positions d'arrêt de la colonne mobile. Un dégrossissage de la position haute, axiale et angulaire du manipulateur par.rapport aux postes de travail, est obtenu grâce à une queue d'aronde horizontale 78 du boîtier 7 qui est ajustable dans une rainure correspondante 79 de la potence 5, cette dernière étant verticalement et angulairement ajustable le long de la colonne fixe 4 grâce. à son alésage 80 et à des moyens de blocage 81 (figure 2a). La colonne mobile 9 peut avantageusement être équipée, sur chacune des quatre faces parallèles et opposées, deux à deux 38,37' et 38' 37 (voir figure 2b) de rainures externes 39,40 39', 40' parallèles à l'axe longitudinal XX' qui dans la région d'extrémité 9b reçoivent des pièces telles que 82, 83, servant soit à maintenir la tête opératoire amovible 10 par coopération avec des vis telles que 84,85, soit à accrocher cette tête si lesdites pièces 82,83 sont soIIdasres de la tête opératoire. REVENDICATIONS le Manipulateur comprenant un corps fixe (6) ayant un logement horizontal traversant (11) dans lequel se déplace le long d'un axe longitudinal et sans tourner, une colonne mobile (9) à section droite prismatique ayant une extrémité active et coopérant d'une part avec des moyens de guidage (72,13) disposés dans ce logement, et coopérant d'autre part avec un organe moteur (50) mobile parallèlement, des premières butées (63,64) étant disposées sur cette colonne pour définir en coopération avec des secondes butées (67, 68) solidaires du corps (6) les positions extrêmes variables que peut prendre cette colonne (9) grâce à des moyens de rigolage qui sont associés à ces butées pour modifier leur position relative, caractérisé en ce que la colonne mobile (9) présente d'une part deux arêtes longitudinales opposées (42,43) qui sont guidées chacune dans les gorges de deux paires opposées (12, 13) de diabolos (14,15, 16,17) respectivement, tournant autour d'axes parallèles et, d'autre part deux rainures lonqitu- dinales externes (39,40) qui sont aptes à recevoir du côté de l'extrémité active- 2. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux diabolos (14,16) comprenant un diabolo (14) coopérant avec une arête supérieure (43) au voisinage d'une première ouverture (lla) du logement (11) et un diabolo (16) coopérant avec une arête inférieure (42) au voisinage d'une seconde ouverture de ce logement, ont chacun des axes de rotation (18) qui sont fixes par rapport au corps (7), tandis que les axes de rotation des deux autres diabolos (15,17) sont portés chacun par des arbres (27) guidés élastiquement dans le corps en direction de l'axe longitudinal XX' de la colonne (9). 3. Manipulateur selon l'une quelconque des reven dications 1, 2, caractérisé en ce que la colonne (9) présente un logement interne longitudinal (41) à l'inté- rieur duquel se trouve fixée l'extrémité (52) dune pièce mobile d'un vérin pneumatique (50) dont l'extrémité fixe opposée (48) est reliée à une paroi transversale (46) solidaire du corps (7). 4. Manipulateur selon la revendication 3, caracté- risé en ce que, entre la pièce mobile (52) du vérin (50) et la surface interne du logement (41), subsiste an moins un espace intermédiaire (59, 60) dans lequel circulent longitudinalement des conduites et conducteurs (61, 62) alimentant la tête opératoire (10). 5. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les rainures externes (39,40), le logement interne (41) et les arêtes (42,43) de la colonne (9) sont réalisés simultanément de façon à établir un parallélisme rigoureux de leurs surfaces, en particulier par un procédé d'extrusion. 6. Manipulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la colonne mobile (9) présente sur chacune de quatre faces parallèles et opposées deux à deux (38, 37')et (38', 37) des rainures externes parallèles (39,40') , (39-', 40) qui, dans une région (9b) opposée aux butées mobiles (63, 64) reçoivent des moyens mécaniques (82,83) servant au maintien et à l'accrochage de la tête opératoire (10).