Brevet FR2539662A1 — publié le 19840727

Dispositif manipulateur automatique articulé, notamment pour soudage à l'arc. La présente invention se rapporte à un disposi- tif manipulateur automatique articulé (dénommé ci-après- "robot") destiné en particulier soudage à l'arc. Le soudage à l'arc est une technique largement répandue pour de nombreux objectifs de production, étant donné qu'il permet d'obtenir une liaison présentant d'excellentes propriétés mécaniques entre le métal de base et le métal qui doit y être soudé Depuis peu, on utilise de plus en plus de robots de soudage en vue d'obtenir des propriétés mécaniques uniformes de toutes les liaisons soudées, et de réduire la quantité de tra- vail nécessaire aux opérations de soudage On a mis au point, des robots articulés de soudage à l'arc, qui comportent des chalumeaux de soudage mobiles sensible- ment dans toutes les directions de l'une à l'autre des zones dans lesquelles un soudage est nécessaire. Un exemple de robots articulés de soudage à l'arc est représenté globalement sur la figure 1 des dessins annexés Il présente un bâti stationnaire fixé à une semelle 10 par des boulons 14, doté d'une paroi cylindrique s'étendant vers le haut Un moteur 16 est monté au centre de ce bâti stationnaire 12 L'incorpo- ration du moteur 16 dans l'espace interne creux dudit bâti 12, confère à l'ensemble du robot une réalisation compacte Le moteur 16 présente un arbre de sortie re- lié à un réducteur de vitesses 18, qui réduit à une va- leur souhaitée la vitesse angulaire dudit moteur 16. Un arbre de sortie de ce réducteur 18 est relié à un élément rotatif 20 afin de faire tourner cet élément autour du bâti stationnaire 12, dans une direction souhaitée qui est la même que celle dans laquelle le mo- teur 16 tourne Un bras manipulateur articulé (non re- présenté) est relié à l'élément rotatif 20 et il sup- porte à son extrémité libre un chalumeau de soudage (non illustré) Ce bras est également muni de plusieurs éléments articulés respectifs (non représentés). Un connecteur 22 de câbles est prévu au fond du bâti sta- tionnaire 12 et plusieurs câbles 24 s'étendent de ce connecteur 22 jusqu'au moteur 16, afin de faire tourner l'élément rotatif 20, ainsi que jusqu'aux moteurs d'ar- ticulation pour les alimenter en courant électrique Le bâti stationnaire 12 possède une région annulaire de base 27 en saillie radialement à partir de l'extrémité infé- rieure de la paroi cylindrique dudit bâti, s'étendant de bas en haut Les câbles 24 sont maintenus en place par cette région 27, ils longent la paroi cylindrique du bâ- ti 12 et sont coincés par une paroi supérieure 26 de l'élément rotatif 20 La paroi supérieure 26 est percée de plusieurs trous 26 a distants d'intervalles égaux (et par exemple au nombre de quatre comme représentés sur la figure 2), par lesquels passent les câbles 24 Lors- que des câbles de commande provenant d'un circuit de commande sont raccordés au connecteur 22, du courant électrique est délivré aux moteurs par l'intermédiaire des câbles 24, ce qui permet d'imprimer une rotation ou un mouvement à l'élément rotatif 20 et au bras articulé, de la manière nécessaire pour déplacer le chalumeau de soudage de l'une à l'autre des zones de soudage. Cependant, le fait que les câbles 24 soient main- tenus en place par les deux parties stationnaire et ro- tative 12 et 20, respectivement, est affecté d'un incon- vénient notable Si une rotation est imprimée à l'élément rotatif 20 d'un angle particulier repéré par exemple par O sur la figure 2, les câbles 24, retenus en un point A par la paroi supérieure 26 dudit élément 20, effectuent un mouvement rotatoire jusqu'à un point B, tandis que les régions inférieures de ces câbles sont maintenues inamo- viblement par le bâti stationnaire 12 Les câbles 24 sont par conséquent soumis à une torsion, à un allongement et 2 b 39662 à une forte tension, ce qui se traduit par une fatigue et une rupture prématurées des âmes de ces câbles La rupture fréquente des âmes desdits câbles nuit à la fia- bilité du robot Pour éviter cette difficulté, il est nécessaire de limiter l'angle de rotation de l'élément , d'o il résulte une plage limitée de fonctionnement du- dit robot. L'invention a par conséquent pour objet de pro- poser un dispositif manipulateur automatique articulé dans lequel un élément rotatif peut effectuer une tota- tion sans soumettre les câbles à une quelconque tension provoquant leur rupture. Un autre objet de l'invention consiste à propo- ser un robot articulé de fiabilité améliorée. L'invention vise en outre, à proposer un robot pouvant fonctionner dans une large plage. Conformément à l'invention, ces objets sont at- teints grâce à un robot articulé comprenant un élément rotatif supporté en rotation par un bâti stationnaire, un bras manipulateur articulé en appui sur ledit élément rotatif et supportant à son extrémité libre un outil mo- bile d'une position de travail à une autre, un moteur pour faire tourner ledit élément rotatif, plusieurs mo- teurs d'articulation pour mouvoir plusieurs éléments du- dit bras, ainsi que plusieurs câbles pour délivrer du courant électrique audit moteur de mise en rotation du- dit élément rotatif et-moteurs d'articulation par l'in- termédiaire d'un connecteur de câbles monté sur le bâti stationnaire, ce robot étant caractérisé par le fait que ledit bâti stationnaire est muni d'un engrenage circonfé- rentiel sur sa périphérie externe, le moteur de mise en rotation de l'élément rotatif étant monté sur cet élé- ment étant en prise efficace avec ledit engrenage soli- daire dudit bâti stationnaire, afin de tourner lui-même et de faire tourner ledit élément rotatif autour dudit bâti stationnaire, les câbles s'étendant dudit connecteur jusqu'aux moteurs le long de l'axe de rotation de l'élé- ment rotatif. Conformément à l'invention, le moteur destiné à faire tourner l'élément rotatif peut tourner lui-même autour du bâti stationnaire et les câbles se trouvent sur l'axe rotatif dudit élément rotatif Ces carac- téristiques empêchent qu'une tension inopportune soit imposée aux câbles lorsque l'élément rotatif tourne, évitant de ce fait une rupture prématurée des âmes des- dits câbles et assurant la fiabilité du robot pendant une longue période L'élément rotatif peut tourner d'un plus grand angle et par conséquent, le robot peut fonc- tionner efficacement dans une plus grande plage. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs en re- gard des dessins-annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale fragmen- taire avec coupe partielle d'un robot articulé classi- que de soudage à l'arc; la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1 représentant les câbles accusant une tor- sion lorsque l'élément rotatif a accompli une rotation; la figure 3 est une élévation latérale avec cou- pe partielle d'un robot articulé de soudage à l'arc, conformément à l'invention; la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3; et la figure 5 est une coupe analogue à la figure 4, mais illustrant l'élément rotatif ayant accompli une ro- tation d'un angle particulier au-delà de sa position représentée sur la figure 4. Un dispositif manipulateur automatique articulé de soudage à l'arc conformément à la présente invention est illustré globalement sur la figure 3 Il comporte un certain nombre d'éléments ou de caractéristiques structurels équivalant'sensiblement à ceux du robot t 539662 classique de la figure 1 -Par conséquent, les parties correspondantes sont désignées par les mêmes références numériques que sur la figure 1 et ne seront pas décrites en détail. Dans le robot de l'invention, un bâti station- naire 12, sensiblement cylindrique, comporte une aile 28 en saillie radialement vers l'extérieur et munie d'un engrenage circonférentiel 30 sur sa périphérie Un mo- teur 16 faisant tourner un élément rotatif 20, ainsi qu'un réducteur de vitesse 18 relié à un arbre de sortie dudit moteur 16 sont montés sur la circonférence externe dudit élément rotatif 20 Le réducteur 18 comporte un arbre de sortie doté d'un engrenage menant 32 en prise avec l'engrenage 30 solidaire du bâti stationnaire 12. L'élément rotatif 20 est supporté en rotation sur le bâti 12 au moyen de palier 34 Lorsqu'une rotation est imprimée au moteur 16, l'engrenage 32 tourne autour de son axe propre ainsi que le long de l'engrenage 30 en- tourant le bâti stationnaire 12 Il en résulte que le moteur 16 proprement dit et l'élément rotatif 20 tour- nent autour du bâti 12, Selon une autre caractéristique notable de la présente invention, tous les câbles 24 s'étendant à par- tir d'un connecteur 22 sont rassemblés de façon à longer l'axe de rotation de l'élément 20 Lorsque, par exemple, cet élément 20 effectue un mouvement rotatoire d'un an- gle particulier O à partir de sa position de la figure 4 jusqu'à sa position de la figure 5, ce qui se traduit par le déplacement d'un câble particulier du point A au point B, aucune tension inopportune ne se produit dans le câble 24 étant donné que le moteur 16 auquel ledit câble 24 est raccordé, tourne conjointement à l'élément rotatif , autour du bâti stationnaire 12 En conséquence, la rotation de l'élément 20 ne provoque aucune rupture des âmes des câbles 24. On fera observer que l'outil solidaire du bras t 5396 ^ 2 manipulateur peut également consister en un organe de serrage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représen- té, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif manipulateur automatique articulé, caractérisé par le fait qu'il comprend un bâti stationnaire ( 12) sensiblement cylindrique dont la surface circonférentielle externe présente un engrenage circonférentiel ( 30), ainsi qu'un con- necteur ( 22) de câbles auquel sont raccordés des câbles de commande provenant d'un circuit de commande; un élément rotatif ( 20) sensiblement cylindrique et supporté en rotation autour dudit bâti stationnaire ( 12); un moteur ( 16) de mise en rotation audit élé- ment rotatif, monté sur cet élément rotatif ( 20) et comportant un arbre de sortie avec lequel un engrenage menant ( 32) peut être mis en prise efficace, cet engre- nage menant étant en prise avec ledit engrenage circon- férentiel ( 30) et étant entraîné par ledit moteur pour faire tourner ledit élément rotatif ( 20) autour dudit bâti stationnaire ( 12); un bras manipulateur articulé relié par une extrémité audit élément rotatif ( 20) et supportant à son extrémité libre un outil' mobile jusqu'à une position de travail choisie, ce bras se composant de plusieurs éléments; plusieurs moteurs d'articulation destinés chacun à entraîner l'un desdits éléments dudit bras; et plusieurs câbles ( 24) s'étendant dudit connecteur ( 22) jusqu'audit moteur ( 16) de mise en rotation de l'élément rotatif ( 20), ainsi que jusqu'auxdits moteurs d'articulation, en parcourant ledit bâti stationnaire ( 12) le long de l'axe de rotation dudit élément rotatif ( 20), en vue de délivrer du courant électrique auxdits moteurs. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur ( 16) de mise en rotation de l'élément rotatif peut tourner autour du bâti stationnaire ( 12) conjointement audit élément rotatif ( 20). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un réducteur de vitesse ( 18) est intercalé entre l'arbre de sortie du moteur ( 16) et de l'engrenage menant ( 32). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des paliers ( 34) installés sur le bati stationnaire ( 12) pour assurer le montage de l'élément rotatif ( 20). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les câbles ( 24) sont main- tenus en place par l'élément rotatif ( 20) en un point situé au-dessus du bâti stationnaire ( 12). 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'outil consiste en un chalumeau de soudage. 7 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'outil consiste en un organe de serrage.