Brevet FR2538745A1 — publié le 19840706

PINCE DE PREHENSION POUR MANIPULATEUR ET PROCEDE DE MISE EN OEUVRE D'UNE TELLE PINCE. La présente invention a pour objet une pince de préhensionpourmanipula teur et vise plus particulièrement une pince de préhension dont ltouverture et la fermeture peuvent être commandées a distance éventuellement au moyen d'un programme de commande Dans de nombreuses applications automatisées il est nécessaire de provoquer l'ouverture d'une pince d'une quantité qui varie en fonction des conditions et des modalités du travail à effectuer. C'est notamment le cas lorsque la pince de préhension doit permettre la manipulation d'objets de formes variables ou orientées de façon aléatoire, voire en vrac. Ce problème se rencontre également lorsque les pinces sont des pinces à souder dont on désire provoquer une ouverture plus ou-moins grande en fonction du point à souder, notamment en vue de gagner du temps. Une solution couramment employée consiste à utiliser un vérin hydraulique alimenté par une source de pression hydraulique au travers d'une valve de commande couplée à une logique d'asservissement en combinaison avec un ou plusieurs capteurs de position tels que par exemple des codeurs ou des potentiomètres. Un exemple d'une telle solution est décrite et représentée dans la demande de brevet d'invention français publiée sous le nO 2 454 878. On observe cependant dans 1'industrie, et notamment dans les industries mécaniques une tendance marquée à abandonner les systèmes de commande hydraulique des robots ou des manipulateurs au profit de systèmes électriques ou pneumatiques ; les procédés traditionnels d'asservissement des pinces sont alors mis en défaut par manque d'une centrale hydraulique La présente invention a pour but de proposer une pince de préhension qui ne nécessite pas l' utilisation d'une centrale hydraulique mais dont lbouverture puisse être réglée à volonté notamment en vue de sa programmat ion Dans ce but, l'invention propose une pince de préhension pour manipulateur dont les mors sont susceptibles d'être actionnés par un moteur li néaire à pression de fluide depuis une position d'ouverture vers laquelle ils sont rappelés automatiquement par des moyens élastiques vers une position de fermeture, ladite position d'ouverture étant définie par des moyens de butée réglables caractériséeence que lesdits moyens de butée réglables sont munis d'un dispositif d'actionnement commandé à distance de façon à pouvoir faire varier ladite position d'ouverture lors de chaque cycle d'ouverture de la pince. Selon une autre caractéristique de l'invention ledit moteur linéaire à pression de fluide comporte un vérin hydraulique à action simple dont la tige actionne lesdits mors et dont la chambre de travail est alimen tée par un liquide incompressible sous pression provenant d'une source de pression constituée par un surpresseur pneumatique. Le surpresseur comporte un piston double à section différentielle dont la face est soumise à la pression de l'air comprimé de la pince et dont la face de plus petite section est en contact avec ledit liquide incompressible, ledit surpresseur comportant également des moyens de rappel élastique dudit piston double agissant à l'encontre de l'effort excercé par ladite pression d'air comprimé pour rappeler ledit piston double vers sa position de repos, lesdits moyens de butée réglables commandés à distance définissant ladite position de repos. La présente invention propose également un procédé de mise en oeuvre d'une pince de préhension caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) fermeture de ladite pince par alimentation en air comprimé dudit surpresseur et maintien de celle-ci dans ladite position fermeture b)réglagedelapositiondesdits moyens de butée réglables pour définir ladite position d'ouverture de la pince ; et -c) ouverture de ladite pince par coupure de l'alimentation en air comprimé dudit surpresseur La présente invention propose également un procédé tel que celui qui vient d'être décrit caractérisé en ce quril comporte une étape d'initia lisation. - d) située entre les étapes c) et a) de deux cycles consécutifs au cours de laquelle on provoque une réalimentation en fluide incompressible du circuit d'alimentation dudit vérin. On décrira maintenant en détail-unmode de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure i est une représentation schématique d'une pince de préhension réalisée selon les enseignements de la présente invention, dans laquelle l'ensemble des composants-du circuit de commande sont représentés dans la phase d'initialisation ; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure l dans laquelle les composants sont représentés en position de fonctionnement, ladite pince étant dans sa position de fermeture - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 dans laquelle la pince est représentée dans sa position d'ouverture. On a schématisé à la figure 1 une pince de préhension pour manipulateur qui comprend deux mors articulés. Les mors 10 peuvent être actionnés par un moteur linéaire à pression de fluide 20 qui consiste en un vérinhydrau lique à actionsimple 22dont latige 24 actionne les mors 10 et dont la chambre de travail 26 est alimentée par un liquide incompressible tel que de lthuile au travers d'un circuit d'alimentation comprenant notamment une canalisation d'alimentation 28 Le circuit d'alimentation outre la canalisation d'alimentation 28 comporte également un dispositif de purge non représenté ainsi qu'une dérivation 30 reliée à un réservoir 32 qui permet de remplir périodiquement le circuit d'alimentation pour compenser les fuites éventuelles .Un clapet anti-retour 34 est disposé entre le réservoir 32 et la dérivation 30 pour empêcher le liquide sous pression tel que par exemple de l'huile de s'échapper lors du fonctionnement de la pince, le circuit d'alimentation restant ainsi toujours en surpression par rapport au réservoir 320 Le circuit d'alimentation hydraulique est alimenté par une source de pression constituée par un surpressseur pneumatique 40. Le surpresseur 40 comporte un piston double 42 à section dif férentielle dont la face de plus grande section 44 est soumise à la pression de l'air comprimé de commande provenant de la centrale d'alimentation en air comprimé 46, et dont la face de plus petite section 48 est en contacte avec le liquide incompressible d'alimentation du circuit 28 qui est contenu dans la petite chambre de travail 50 du surpresseur 40. La grande chambre de travail 52 du surpresseur 40 est soumise à la pression de l'air comprimé de commande de la pince qui y est transmis au travers d'une électrovalve de commande 60. Les mors 10 de la pince de préhension sont rappelés automatiquement par des moyens élastiques 26 vers la position d'ouverture de la pince, les dits moyens de rappels élastiques étant constitués dans le mode de réalisation représenté par un ressort de rappel disposé à l'intérieur du vérin 22 La position d'ouverture de la pince est définie par des moyens de butée réglables 70 qui sont munis d'un dispositif de commande à distance 80 de façon à pouvoir faire varier ladite position d'ouverture à chaque cycle d'ouverture de la pince et ce si on le souhaite Selon l'invention, les moyens' de butée 70 définissent la position de repos du piston double 42 du surpresseur 40 vers laquelle il estrappelépar des moyens de rappel élastiques 54 constitués par un ressort de -compression monté à l'intérieur de la chambre neutre du surpresseur 40. Selon l'invent ion, lesdits moyens de butée réglables 70 sont constitués par une vis de butée 72 sur l'extrémité 74 de laquelle vient prendre appui la face de plus grande section 44 du piston double 42. La tige 76 de la vis 72 est reliée auxdits moyens de commande à distance 80 qui sont constitués par un moteur rotatif 82 dont l'actionnement peut être commandé à distance au moyen par exemple d'un dispositif électronique de commande et de programmation d'un type classique qui ne fera pas ici I'objet-d,une description détaillée. Le moteur rotatif 82 peut par exemple êtrejianmoteur électrique du type pas à pas qui est en général très économique à l'emploi. Si la vis 72 est une vis à filet irréversible, le seul rôle du moteur 82 est de vaincre les frottements du filet et éventuellement des dispositifs d'étanchéité du surpresseur et sa puissance peut par conséquent peut être très modeste et sans comme une mesure avec celle du surpresseur Le réglage de labutéemobile qui détermine la position d'ouverture de la pince peut donc se faire au moyen du petit moteur électrique 82, et si il s'agit d'un moteur pas à pas on réalise alors un asservissement de pince hydraulique en circuit dit "ou- vert".Il convient dores et déjà de noter, et comme cela sera explicité plus avant que le déplacement de la butée se faisant à un moment où le piston 42 du surpresseur n'appuit pas sur l'extrémité 74 de la vis, la puissance nécessaire au niveau du moteur électrique peut être très faible. La pince proprement dite c'est-à-dire les mors 10 ne présentent pas de particularités, sa forme et ses dimensions sont déterminées par l'application qui en est prévue et de même les caractéristiques dimensionnelles du surpresseur 40 et du vérin 22 telles que les diamètres les courses et les pressions seront fonctions de l'application envisagée ; il est toutefois primordial que la pince ou sont vérin soit munis d'un dispositif de rappel élastique tel que le ressort 26 qui tende à ramener les mors vers une position définie qui était ici supposée être la position d'ouverture de la pince. Du fait de la faible compressibilité de l'huile contenue dans le circuit d'alimentation d'huile 28, on peut considérer que le vérin commandant l'actionnement de la pince suivra fidèlement les mouvements du piston du surpresseur 40, les problèmes inhérentsauxfuites étant explicités plus avant. Le procédé de mise en oeuvre de la pince de préhension qui vient d'être décrite comporte les étapes suivantes a) fermeture de la pince 10 par alimentation en air comprimé du surpresseur 40 au moyen de l'électrovalve de commande 60, et maintien de la pince dans cette position de fermeture. L'électrovalve 60 est une valve à commande dite "tout ou rien" cette électrovalve 60 tétant pas asservie. b) réglage de la position desdits moyens de butée réglables 70 pour définir la position d'ouverture que l'on souhaite que les mors de la pince occupent lors de lsouverture prochaine de la pince et ce en vue de la préhension d'un nouvel objet. Ce réglage est effectué au moyen du moteur rotatif 82 qui permet de commander à distance la position axiale de l'extrémité de la tête 74 de la vis 72 et donc de la position de reposqu'oc- cupera le piston double 42 du surpresseur 40. Il convient à nouveau de remarquer que le déplacement de la vis de butée 72 et donc le réglage de la position d'ouverture de la pince se font à un moment où la pince est en position de fermeture et auquel le piston 42 n'excerce aucun effort sur la vis de butée 72. c) ouverture de la pince par coupure de l'alimentation en air comprimé de la grande chambre 52 du surpresseur 40 au moyen de l'électrovalve de commande 60. Lors de ltouverture, le piston 42 vient occuper sa nouvelle position de repos en appui sur l'extrémité 74 de la vis 72 telle que représentée à la figure 3 Dans cette position la pince occupe une nouvelle position d'ouverture souhaitée qui a pu par exemple être programmée par des moyens classiques de commande en vue d'une utilisation programmée de la pince de préhension qui peut par exemple être montée à l'extrémité d2un bras d'un manipulateur. Conformément à l'invention, le procédé comporte également une étape d'initialisation d) qui est située si nécessaire entre les étapes c) et a) de deux cycles consécutifs d'actionnement de la pince et au cours de laquelle on provoque une réalimentationen fluide incompressible du circuit d'alimen phase tationduvérin22.Cette/ d'initialisation consiste à provoquer ltouver- ture du clapet anti-retour de gavage 34 pour compenser les pertes éventuelles en liquide incompréssible du circuit d'alimentation 28 pouvant être survenus lors de cycles précédents d'actionnement de la pince. Cette compensation s'effectue ainsi en créant une dépression dans le circuit d'alimentation 28. Cette opération doit être renouvelée périodiquement à intervalle d'autant plus éloigné que les qualités d'étanchéité du système seront meilleures. REVENDICATIONS. I Pince de préhension pour manipulateur dont les mors (10) sont sus ceptibles d'être actionnés par un moteur linéaire (20) à pression de fluide depuis une position d'ouverture vers laquelle ils sont rappelés automatiquement par des moyens élastiques (26) vers une position de'fer- meture, ladite position d'ouverture étant définie par des moyens de but tée réglables (70) caractérisée en ce que lesdits moyens de butée régla bles (70) sont munis d'un dispositif d'actionnement commandé à distance (80) de façon à pouvoir faire varier ladite position d'ouverture å à cha- que cycle d'ouverture de la pince. 2. Pince selon la revendication l, caractérisée en ce que ledit moteur linéaire à pression de fluide (20) comporte un vérin hydraulique à ac tion simple (22) dont la tige (24) actionne lesdits mors (10) et dont la chambre de travail (26) est alimentée par un liquide incompressible sous pression provenant d'une source de pression constituée par un sur presseur pneumatique (40j. 3. Pince selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit surpresseur (40) comporte un piston double (42) à section différentielle dont la face de plus grande section (44) est soumise à la pression de l'air comprimé de commande de la pince et dont la face de plus petite section (48) est en contact avec ledit liquide incompressible. 4. Pince selon la revendication 3, caractériséeence que ledit surpresseur (40) comporte également des moyens de rappel élastique (54) dudit piston double (42) agissant à l'encontre de l'effort exercé par ladite pression d'air comprimé pour rappeler ledit piston double vers sa position de repos, lesdits moyens de butée réglables (70) commandés à distance définissant ladite position de repos. 5. Pince selon la revendication 4, caractérisée ence quille comporte un dispositif (32,34) susceptible d'effectuer une réalisation périodique en fluide incompressible du circuit d'alimentation (28) dudit vérin. 6. Pince selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisée en ce que lesdits moyens de butée réglables (70) sont constitués par une vis de butée (72) reliée à un moteur rotatif (80) dont l'actionnement est commandé à distance. 7. Procédé de mise en oeuvre d'une pince de préhension selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) fermeture de ladite pince par alimentation en air comprimé dudit surpresseur et maintien de celle-ci dans ladite position de fermeture b) règlage de la position desdits moyens de butée règlables pour définir ladite position d'ouverture desdits mors ; et c) ouverture de ladite pince par coupure de l'aliméntation en air comprimé dudit surpresseur 8. Procédé de la mise en oeuvre selon la revendication 7, prise en combinaison avec l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'initialisation d) située entre les étapes c) et a) de deux cycles consécutifs et au cours de laquelle on provoque une réalimentation en fluide incompressible dudit circuit d'alimentation dudit vérin.