Brevet FR2539664A1 — publié le 19840727

Mécanisme d'articulation pour dispositif mani- pulateur automatique de soudage à l'arc. La présente invention se rapporte à un méca- nisme d'articulation d'un dispositif manipulateur auto- matique ("robot") de soudage à l'arc et, plus particu- lièrement, à un mécanisme d'articulation équipant un tel dispositif et comportant plusieurs bras d'entraîne- ment. On se référera tout d'abord à la figure 1 des dessins annexés, qui illustre un robot classique de sou- dage à l'arc du type à plusieurs articulations, et sur laquelle un support pivotant 2 est monté à rotation sur la partie supérieure d'un bâti fixe 1 sur lequel prend appui le corps dudit robot Un tronçon articulé 3 est relié à ce support pivotant 2. Le tronçon articulé 3 comprend un bras 4 et des biellettes 5 et 6 reliées au support pivotant 2. Un bras 7 en porte-à-faux est relié à l'une des extré- mités respectives du bras 4 et de la biellette 6 du tronçon articulé 3, un chalumeau de soudage 8 étant supporté par l'extrémité distale dudit bras 7, par l'in- termédiaire de plusieurs pivots (non représentés). Le support pivotant 2 est mené par un moteur d'entraînement (non illustré) incorporé dans le bâti fixe 1, par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur, le chalumeau de soudage 8 étant mené par un moteur d'en- traînement 9 installé d'un côté du support pivotant 2. Dans le mécanisme classique d'articulation d'un robot de soudage à l'arc du type décrit ci-dessus, ce mécanisme est agencé de façon que la force développée par le moteur pour entraîner le support pivotant 2, le tronçon articulé 3 et les pivots respectifs du bras 7 en porte-à-faux, soit transmise aux bras d'entraînement respectifs par l'entremise de chaînes, de courroies de distribution ou organes analogues Il en résulte que ces chaînes, ces courroies de distribution ou organes analogues peuvent subir un alongement ou une déformation non élastique, ou bien que lesdites chaînes, courroies ou organes analogues peuvent prendre du mou lorsque le robot se meut de manière répétitive avec une accéléra- tion et une décélération rapides, en provoquant une diminution de la précision de positionnement du chalu- meau de soudage. De plus, bien que les années récemment écoulées aient connu un besoin de mise au point d'un mécanisme d'articulation équipant un robot de soudage à l'arc muni de quatre articulations, en vue d'optimaliser le rende- ment de soudage, l'application pratique d'un robot de soudage à l'arc en milieu de gaz inerte, l'application pratique d'un détecteur de fil de soudage, etc, une telle optimalisation n'a pas été atteinte étant donné que les difficultés précitées non pas pu être surmontées. La présente invention a pour objet de proposer un mécanisme d'articulation d'un robot de soudage à l'arc, capable de positionner de manière très précise le chalumeau de soudage - Pour atteindre l'objet précité, le mécanisme d'articulation conformément à l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend un bras d'entraînement renfer- mant un moteur et muni d'un boîtier à son extrémité distale, ainsi qu'un bras mené supporté à pivotement par ledit boîtier du bras d'entraînement et entraîné par ledit moteur Un engrenage de transmission est prévu sur l'une des faces internes dudit boîtier en vue de trans- mettre la force de transmission du moteur, d'un arbre de sortie de ce moteur à un arbre d'entrée du bras mené, un mécanisme empêchant un décalage de position étant installé sur l'autre face interne dudit boîtier afin d'empêcher un décalage entre les positions relatives desdits arbres de sortie et d'entrée; ce mécanisme empêchant un décalage de position comprend une chaîne supportée par des pignons calés respectivement sur les arbres de sortie et d'entrée, ainsi que des tendeurs installés au centre de ladite chaîne pour la maintenir tendue. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue schématique illustrant un robot classique de soudage à l'arc du type à plusieurs articulations; la figure 2 est une coupe fragmentaire représentant la partie principale d'une forme de réalisation préféren- tielle d'un mécanisme d'articulation conformément à l'invention; et la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure-2. Une forme de réalisation préférentielle de la présente invention va être décrite en se référant au dessin. La figure 2 montre un type de réalisation pré- férentielle du mécanisme d'articulation proposé par l'invention pour équiper un robot de soudage à l'arc, cependant que la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Chacune des figures 2 et 3 illutre la réalisa- tion d'une première articulation 10 consistant en un bras d'entraînement, et une seconde articulation 12 for- mant un bras mené Sur la figure 3, un moteur 14 de mise en rotation de la seconde-articulation 12 est intégré dans la première articulation 10 et un engrenage réduc- teur 20 est supporté en rotation par des paliers 16 et 18 logés dans la première articulation 10 Un boîtier fourchu 22, comportant des branches, est monté à l'extré- mité distale de la première articulation 10 et un engre- ú 539664 nage réducteur 28 constituant une partie de l'arbre de sortie du moteur 14 est supporté à rotation par des paliers 24 et 26 disposés à la naissance dudit boîtier 22. Des axes 34 et 36 dela seconde articulation 12 sont supportés en rotation par des paliers 30 et 32 instal- lés à l'extrémité distale dudit boîtier 22, pour permet- tre audit moteur 14 d'imprimer une rotation à la seconde articulation 12 Sur l'une des faces internes du boîtier 22, se trouve un engrenage de transmission 38 destiné à transmettre la force d'entraînement du moteur 14, - de l'engrenage réducteur 28 faisant partie de l'arbre de sortie dudit moteur 14, jusqu'aux axes 34 et 36 consti- tuant les arbres d'entrée de la seconde articulation 12. En d'autres termes, un pignon fou 42 en prise avec l'en- grenage réducteur 28 est-monté rotatif sur un arbre 40 faisant saillie audelà de l'une des faces internes du boîtier 22, tandis qu'un engrenage réducteur 44 en prise avec ce pignon fou 42 est installé sur la région extrême de l'axe 34 de la seconde articulation 12 Bien que l'engrenage de transmission 38 comporte un seul et unique pignon fou 42 dans cette forme de réalisation, il peut être constitué par plusieurs pignons fous 42 en nombre impair (trois, cinq, etc). Sur l'autre face interne du boîtier 22, il est prévu un mécanisme 46 destiné à empêcher un décalage entre les positions respectives de l'engrenage réducteur 28, faisant partie de l'arbre de sortie du moteur 14, et des axes 34 et 36 agissant comme les arbres d'entrée de la seconde articulation 12. A cette fin, des pignons 48 et 50 sont calés sur les extrémités distales respectives de l'engrenage réducteur 28 et de l'axe 36 de la seconde articulation 12, une chaîne 45 passant sur ces pignons 48 et 50 Deux tendeurs 54 et 56 sont installés au centre de la chaîne 52 Ces tendeurs 54 et 56 de la chaîne possèdent des ressorts de compression 62 et 64 logés dans des carters respectifs 58 et 60, les forces de compression de ces ressorts respectifs 62 et 64 étant réglées de façon à être égales Dans cette forme de réalisation, la force de compression de chacun des ressorts 62 et 64 est ajustée à une valeur prédéterminée qui est égale ou supérieure au couple de charge, de façon à maintenir la chaîne tendue en permanence. La raison pour laquelle les tendeurs 54 et 56 de la chaîne 52 sont installés dans les régions respec- tives supérieure et inférieure de cette chaîne (avec un seul et unique tendeur dans chaque région) est que les valeurs respectives de l'abrasion des pignons 48 et sont choisies mutuellement égales de façon que le mécanisme 46 exerce d'une manière suffisante sa fonction d'empêcher un décalage de position. Ainsi, conformément à la présente invention, étant donné que l'engrenage de transmission 38 est ins- tallé sur l'une des faces internes du boîtier 22 et que le mécanisme 46 est monté sur l'autre face interne dudit boîtier 22, il est possible d'obtenir un position- nement très précis du chalumeau de soudage comme décrit ci-après De ce fait, il est possible, comme l'illustre un pointillé sur la figure 3, d'incorporer dans la seconde articulation 12 un moteur 66 assurant l'entraî- nement d'une troisième articulation (non représentée). Il convient à présent de décrire le fonction- nement de la forme de réalisation de la présente inven- tion agencée de la manière décrite ci-dessus. La force d'entraînement du moteur 14 est trans- mise à la seconde articulation 12 par l'intermédiaire des engrenages réducteurs 20 et 28 du pignon fou 42 et de l'engrenage réducteur 44 du mécanisme de transmission 38 Du fait que la direction de la rotation de l'engre- nage réducteur 28 correspond à celle des axes 34 et 36 de la seconde articulation 12, et crue la chaîne 52 du mécanisme 46 est toujours maintenue tendue par une force de compression qui est égale ou supérieure au couple de charge, la relation entre les positions respectives dudit engrenage 28 et desdits axes 34 et 36 ne varie pas, même dans le cas o il se produit du mou dans le mécanisme de transmission 38 De ce fait, il est possi- ble de maintenir un positionnement précis du chalumeau de soudage même dans le cas o le moteur 66 est incor- poré dans la seconde articulation 12 (pointillé sur la figure 3) et o le chalumeau de soudage est ainsi sup- porté par une troisième articulation De ce fait, il est possible de former un robot de soudage à l'arc muni d'un agencement articulé à trois axes, et d'obtenir un robot de soudage à l'arc dont les performances sont meilleures. Comme décrit ci-avant, conformément à la pré- sente invention, étant donné qu'un mécanisme de trans- mission est installé sur l'une des faces internes d'un boîtier et qu'un mécanisme empêchant un décalage de position se trouve sur l'autre face interne dudit boî- tier, il est possible d'obtenir un positionnement de haute précision du chalumeau de soudage, et par consé- quent, il est possible d'obtenir un robot de soudage à l'arc muni d'un mécanisme articulé à trois axes dont le fonctionnement est amélioré. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Un mécanisme d'articulation équipant un dispositif manipulateur automatique de soudage à l'arc, mécanisme caractérisé par le fait qu'il comprend un bras d'entraînement ( 10) renfermant un moteur ( 14) et muni d'un bottier ( 22) à son extrémité distale, un bras mené ( 12) supporté à pivotement par ledit boîtier prévu à l'extrémité distale dudit bras d'entraînement, et entraîné par ledit moteur, un mécanisme de transmis- sion ( 38) installé sur l'une des faces internes dudit boîtier ( 22) pour transmettre la force d'entraînement dudit moteur ( 14), d'un arbre de sortie de ce moteur jusqu'à un arbre d'entrée dudit bras mené ( 12), ainsi qu'un mécanisme ( 46) empêchant un décalage de position et monté sur l'autre face interne dudit boîtier ( 22) pour empêcher un décalage entre les positions respecti- ves desdits arbres de sortie et d'entrée. 2 Mécanisme selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que le boîtier ( 22) comporte des bran- ches fourchues, le bras mené ( 12) étant doté de premier et second axes ( 34, 36) s'étendant dans lesdites branches fourchues, lesdits premier et second axes étant accou- plés respectivement au mécanisme de transmission ( 38) et au mécanisme ( 46) empêchant un décalage de position. 3 Mécanisme selon la revendication 2, carac- térisé par le fait que le mécanisme ( 46) empêchant un décalage de position comprend des premier et second pignons ( 48, 50) accouplés respectivement au mécanisme de transmission ( 38) et à l'un des axes ( 34, 36), une chaîne ( 52) supportée par lesdits pignons ainsi aue des tendeurs ( 54, 56) pour maintenir ladite chaîne tendue. 4 Mécanisme selon la revendication 2, carac- térisé par le fait que le mécanisme de transmission ( 38) comprend un pignon fou ( 42) et plusieurs engrenages réduc- teurs ( 20, 28, 44). Mécanisme selon la revendication 3, carac- térisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens ( 62, 64) pour maintenir en permanence la chaîne ( 52) tendue par les tendeurs ( 54, 56) avec une force de compression qui est égale ou supérieure au couple de charge.