Brevet FR2550723A1 — publié le 19850222

L'invention est relative à un appareil capable de constituer une main de robot. Lorsque la main d'un robot saisit une pièce qui repose sur un berceau oscillant a l'inertie de cette pièce exerce sur la main une force importante qui risque de l'endommager. En outre, la pièce posée sur le berceau oscillant n'est pas limitée à une forme particulière mais peut avoir des formes variées et par conséquent, selon les cas, la main du robot doit saisir la pièce soit par son diamètre extérieur, soit (lorsqu'elle est creuse) par son diamètre intérieur. L'invention a donc pour but de créer une main de robot qui soit moins exposée à être endommagée par les chocs qu'elle peut recevoir. L'invention a également pour but de créer une main de robot qui puisse offrir une prise sûre et efficace à des pièces de formes variées. Selon un aspect de l'invention, il est prévu un appareil constituant une main de robot et. comprenant: un organe formant poignet ; un châssis principal ; des moyens d'accouplement amortisseurs pour adapter élastiquement le châssis principal à l'organe formant poignet deux parallélogrammes articulés pivotés chacun sur le châssis principal ; deux sous-châssis pivotés respectivement sur les parallélogrammes articulés ; deux doigts articulés chacun de façon universelle respectivement aux parallélogrammes articulés ; deux vérins hydrauliques comprenant chacun un cylindre et une tige de piston et définissant chacun dans ce cylindre une chambre non traversée par la tige de piston et une chambre traversée par la tige de piston, lesdits cylindres étant reliés à pivotement au châssis principal et les tiges de piston étant reliées à pivotement respectivement aux parallélogrammes articulés; et des moyens pour acheminer du fluide sous pression sélectivement aux chambres non traversées et traversées par la tige de piston. Les susdits caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est illustrée par les dessins annexés. La figure 1 représente, en élévation, une main de robot conforme à un premier mode de réalisation de l-'in- vention. La figure 2 montre, de face avec parties coupées, la main de robot de la figure 1. La figure 3 reprdsente, en perspective, un doigt de main de robot conforme à l'invention. La figure 4 représente schématiquement une main de robot avec les liaisons hydrauliques de ses vérins, une piece étant saisie extérieurement par- cette main de robot. La figure 5 est analogue à la figure 4 mais montre une pièce saisie intérieurement par les doigts de la main de robot. La figure 6 est analogue à la figure 4 mais montre comment est saisie une pièce placée sur un berceau en étant décalée par rapport à l'axe longitudinal de la main de robot. La figure 7 montre, en coupe longitudinale, un accouplement amortisseur utilisé selon la présente invention, en l'absence de charge sur une tige La figure 8 est analogue à la figure 7 mais montre l'effet d'un choc axial sur la tige. La figure 9 est analogue à la figure 7 mais montre l'effet d'un choc latéral sur la tige. La figure 10 représente, semblablement à la figure 1, une main de robot conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure il est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la figure 10. La figure 12 est une vue en coupe selon la ligne XII-XII de la figure 10. La figure 13 montre, en perspective, une première biellette d'un parallélogramme articulé. La figue 14 montre, en perspective, une deuxième biellette du parallélogramme articulé. La figure 15 montre, en perspective, celle des extrémités de l'un des sous-châssis par laquelle celuici est relié au parallélogramme articulé correspondant. L'invention va être maintenant décrite en reférence aux dessins annexés qui en représentent, atltre d'exemple, deux modes de réalisation. Les figures 1 à 9 illustrent le premier de ces modes de réalisation. On y a désigné par 1 un poignet rotatif qui comporte une plaque de base 2 fixée rigidement à l'extrémité avant de ce poignet 1. Trois ou quatre boîtiers ou corps cylindriques 4 d'accouplements amortisseurs 3 sont fixés rigidement à la plaque de base 2. Chacun de ces accouplements amortisseurs 3 est construit de la manière représentée aux figures 7 à 9 et est agencé de façon à faire supporter par le boîtier 4 une tige 5 de telle manière que celle-ci puisse osciller élastiquement et soit capable de sortir du boîtier 4 et d'y rentrer. Les tiges 5 des accouplements amortisseurs 3 supportent un châssis principal 6. Le fonctionnement des accouplements amortisseurs 3 sera décrit ci-après. En des emplacements symétriques par rapport à l'axe du poignet 1, le châssis principal-6 porte deux paral lélogrammes articulés 9 et 10 dont chacun comprend une première biellette 7 et une deuxième biellette 8 parallèles entre elles. Des sous-châssis 11 et 12 sont portés respectivement par les extrémités libres des deux parallélogrammes articulés 9 et 10. Des vérins hydrauliques 13, articulés au châssis principal 6, comportent des tiges 13a dont les extrémités libres sont articulées respectivement aux premières biellettes 7 des parallélogrammes articulés 9, 10. L'agencement est tel que les extensions et contractions simultanées des vérins 13 permettent à chacun des parallélogrammes articulés 9 et 10 de tourner en se rapprochant et s'éloignant l'un de l'autre par rapport à l'axe du poi gnet 1, en rapprochant et éloignant les sous-châssis 11 et 12 l'un de l'autre. Sur leurs surfaces opposées respectives, les sous-châssis 11 et 12 portent des doigts 14 par l'intermédiaire de rotules 15. Chacun de ces doigts 14 a la forme visible à la figure 3 et possède quatre saillies 16, dont chacune a une face terminale partiellement sphérique et qui sont formées aux quatre coins de la surface avant d'un corps plat dans son ensemble, et deux saillies analogues 17, qui sont formées en deux coins d'un même côté de la surface arrière dudit corps. Ces doigts 14 sont situés de manière à mettre en opposition les saillies 16 formées sur leurs surfaces avant alors que les faces arrière des doigts 14, munies des saillies 17, sont reliées respectivement aux sous-châssis 11 et 12. En outre, une butée (non montrée) est placée entre chacun des sous-châssis 11, 12 et le doigt correspondant 14 pour empêcher celui-ci de tourner au-dela d'un angle déterminé à l'avance. Comme il ressort de la figure 4, les vérins hydrauliques 13 propres à faire tourner les parallélogrammes articulés 9 et 10 sont équipés de conduits agencés de façon telle que les chambres de ces vérins traversées par les tiges 13a soient reliées entre elles par un conduit de liaison tandis que les chambres opposées de ces vérins sont également reliées entre elles par un autre conduit de liaison. Ces conduits de liaison sont reliés, par l'intermédiaire d'un distributeur 18, à une source de fluide sous pression 19 telle qu'une pompe à liquide hydraulique. Avec l'agencement qui vient d'être décrit, si l'on met le distributeur 18 à la position pour laquelle le fluide sous pression est dirigé vers celles des chambres des deux vérins hydrauliques 13 qui ne sont pas traversées par les tiges 13a, les deux parallélogrammes articulés 9 et 10 sont amenés à tourner l'un vers l'autre, si bien que les doigts 14 peuvent saisir par l'extérieur une pièce 20 (voir la figure 4). Dans ce cas, même si la pièce 20 a une forme irrégulière quelconque, chacun des doigts 14 peut s'orienter le long des surfaces de la pièce 20 à serrer, en la retenant dans des conditions stables. En revanche, si le distributeur 18 est mis à la position pour laquelle le fluide sous pression est dirigé vers celles des chambres des deux vérins hydrauliques 13 qui sont traversées par les tiges 13a, les doigts 14 sont amenés à s'écarter l'un de l'autre, si bien que les saillies 17 portées par les faces arrière des doigts 14 peuvent venir au contact d'une partie creuse d'une pièce 20' et saisir ainsi cette pièce (voir la figure 5). Enfin, dans le cas (illustré à la figure 6) ou il s'agit de saisir une pièce 20" qui repose sur un berceau oscillant 22 et dont l'axe est décalé par rapport à celui du poignet 1, l'un des doigts 14 vient toucher le premier la pièce 20 puis s'arrête, tandis que l'autre doigt 14 se rapproche de la pièce 20" qui est restée décalée et vient la serrer. Par conséquent, l'ensemble de la main de robot n'est soumis à aucune force déraisonnable ou excessive. Ceci reste vrai dans le cas ou la main de robot vient frapper le berceau 22 de la pièce 20". Dans un tel cas, les efforts du choc peuvent être absorbés par le fluide sous pression contenu dans les vérins hydrauliques 13. On va maintenant décrire en détail les accouplements amortisseurs 3 en se référant aux figures 7 à 9. Chaque accouplement amortisseur 3 comprend un corps cylindrique 4 fixé rigidement à la plaque de base 2, une bague intérieurement sphérique concave 30 qui est montée de façon à pouvoir coulisser axialement à l'intérieur du corps cylindrique 4, un organe annulaire partiellement sphérique 31 porté par la bague 30, un organe de retenue 32 agencé pour retenir l'organe partiellement sphérique 31 et possédant des flasques 32a et 32b de part et d'autre de l'organe partiellement sphérique 31, l'organe de retenue 32 étant fixé rigidement à l'extrémité de base de la tige 5, et des colliers 35a et 35b sollicités respectivement par des ressorts 34a et 34b et prenant axialement en sandwich les flasques 32a et 32b de l'organe de retenue 32. L'extrémité avant de la tige 5 est reliée au châssis principal 6 à l'aide d'une rotule 36. Lorsqu'un choc est appliqué, selon la direction axiale du poignet 1, au châssis principal 6 qui est relié par les accouplements amortisseurs 3 agencés de la manière venant d'être décrite, le ressort 34a fléchit de façon à laisser se déplacer l'organe de retenue 32 si bien que les efforts du choc peuvent être absorbés par le ressort 34a (figure 8). Lorsqu'un choc est appliqué transversalement au châssis principal 6, l'organe de retenue 32 s'incline avec la tige 5 contre l'action des ressorts 34a et 34b, ce qui permet d'absorber les effets du choc transversal (figure 9). Enfin, lorsqu'une force de torsion est appliquée au châssis principal 6, un effort transversal s'exerce sur chacun des accouplements amortisseurs 3 si bien que leurs organes de retenue respectifs 32 peuvent s'incliner avec leurs tiges respectives 5 contre l'action des ressorts 34a et 34b, ce qui absorbe les effets du choc. On va maintenant se reporter à la figure 10 qui illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention. On y a désigné par 6 un châssis principal fixé rigidement à un poignet 1 et constitué de deux plaques 6a formant un étrier, ces deux plaques 6a étant reliées ensemble par une entretoise 6b qui est elle-même reliée au poignet 1. En des emplacements symétriques par rapport à l'axe du poignet 1, le châssis principal 6 porte deux parallélogrammes articulés 9 et 10 dont chacun comprend une première biellette 7' et une deuxième biellette 8 et qui sont capables de tourner en se rapprochant et s'éloignant l'un de l'autre par rapport à l'axe du poignet 1. Des sous-châssis 11 et 12 sont portés respectivement - par les extrémités libres des parallélogrammes articulés 9 et 10. Parmi les première et deuxième biellettes 7', 8 qui constituent chacun des parallélogrammes articulés 9 et 10, la première biellette 7' qui est située à l'extérieur est celle qui contribue essentiellement à donner la rigidité nécessaire au parallélogramme articulé. Un vérin hydraulique 13, à tige 13a, est relié à chacune des premières biellettes 7' pour faire tourner les parallélogrammes articulés. Chacune de ces premières biellettes 7' est formée par un tube de section carrée ou rectangulaire (figure 13) à l'intérieur duquel est logée la deuxième biellette 8. Comme le montre la figure 11 (voir aussi les figures 13 et 14), les extrémités intérieures des premières biellettes 7' et deuxièmes biellettes 8 possèdent respectivement des bossages 40 et 41 qui en sont solidaires et qui sont traversés par des broches 42 et 43 adaptées au châssis principal 6. Comme le montre la figure 12, les extrémités extérieures des premières et deuxièmes biellettes 7', 8 possèdent chacune, pour l'adaptation des sous-châssis 11 et 12, un bossage 44 qui est relié par une broche 45 à la première biellette 7' et un autre bossage 48 qui est relié par une broche 47 à un bossage 46 servant de pivot aux sous-châssis 11 et 12 (voir aussi la figure 15). Les susdits vérins hydrauliques 13 sont portés par le châssis principal 6. En outre, des doigts 14 sont reliés respectivement aux sous--châssis 11 et 12 de manière à pouvoir osciller librement par rapport à ceux-ci. Ces doigts 14 sont analogues à ceux du mode de réalisation précédent qui ont été décrits en référence à la figure 3. En outre, le châssis principal 6 peut être relié au poignet 1, en tant que de besoin, par l'intermédiaire des accouplements amortisseurs 3, comme décrit au sujet du premier mode de réalisation. Avec l'agencement qui vient d'être décrit (figures 10 à 15), l'extension et la contraction des vérins hydrauliques 13 font se déplacer les parallélogrammes articulés 9 et 10 d'une position de fermeture (montrée en haut de la figure 10) à une position d'ouverture (montrée au bas de la même figure) et vice versa. Dans ces conditions, les sous-châssis 11 et 12 se déplacent parallèlement à eux-mêmes. En outre, chacune des deuxièmes biellettes 8 des parallélogrammes articulés 9 et 10 est logée dans la première biellette 7' correspondante de façon à être protégée des obstacles extérieurs.En raison de la constructiôn conforme à l'invention telle qu'elle a été détaillée ci-dessus, même au cas où la main de robot vient à frapper le berceau de la pièce par suite d'une fausse manoeuvre, il n'y a aucun risque d'endommager les composants de cette main de robot ni les organes de manoeuvre faisant tourner le poignet, etc... En outre, quelle que soit leur forme, les pièces reposant sur un berceau peuvent être saisies sans encombre. De plus, conformément au deuxième mode de réalisation de l'invention, la résistance des parallélogrammes articulés 9 et 10 aux efforts créés par des chocs extérieurs peut être améliorée et, en particulier, les deuxièmes biellettes 8, dont la robustesse est relativement faible, sont empêchées de se fausser. Enfin, conformément au deuxième mode de réalisation, l'aspect extérieur des parallélogrammes articulés 9 et 10 est celui d'un simple tube creux et peut donc être rendu particulièrement net. I1 est bien entendu que la description qui précède est essentiellement destinée à illustrer des modes de réalisation préférés de la présente invention et que celle-ci n'est donc pas limitée à ces modes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Appareil constituant une main de robot, caractérisé en ce qu'il comprend un organe formant poignet (1) un châssis principal (6) des moyens d'accouplement amortisseurs (3) pour adapter élastiquement le châssis principal (6) à l'organe formant poignet (1) deux parallélogrammes articulés (9, 10) pivotés chacun sur le châssis principal (6) deux sous-châssis (11, 12) pivotés respectivement sur les parallélogrammes articulés (9, 10) deux doigts (14) articulés chacun de façon universelle respectivement aux parallélogrammes articulés (9, 10) deux vérins hydrauliques (13) comprenant chacun un cylindre et une tige de piston (13a) et définissant chacun dans ce cylindre une chambre non traversée par la tige de piston (13a) et une chambre traversée par la tige de piston (13a), lesdits cylindres étant reliés à pivotement au châssis principal(6) et les tiges de piston (13a) étant reliées à pivotement respectivement aux parallélogrammes articulés (9, 10) ; et des moyens pour acheminer du fluide sous pression sélectivement aux chambres non traversées et traversées par la tige de piston (13a). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres des vérins (13) non traversées par les tiges de piston (13a) sont reliées entre elles et les chambres des vérins (13) traversées par les tiges de piston (13a) sont également reliées entre elles et en ce que les moyens pour acheminer sélectivement du fluide sous pression comprennent une source de fluide sous pression (19) et un distributeur (18). 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement amortisseurs comprennent plusieurs accouplements amortisseurs (3), chacun de ces accouplements amortisseurs (3) comprenant un corps cylindrique (4) dont les parois d'extrémité sont fixées rigidement à l'organe formant poignet (Ij, une bague intérieurement sphérique concave (30) qui est montée de façon coulissante dans le corps cylindrique (4), un organe annulaire partiellement sphérique (31) reçu à rotation dans la bague intérieurement sphérique concave (30), un organe de retenue (32) qui est monté dans l'organe annulaire partiellement sphérique (31) et qui est muni de deux flasques (32a, 32b) prenant en sandwich l'organe annulaire partiellement sphérique (31), un premier et un deuxième ressorts (34a, 34b) montés chacun entre l'un des flasques (32a, 32b) et l'une des parois d'extrémité du corps cylindrique (4), et une tige (5) introduite dans ledit organe de retenue (32), l'une des extrémités de cette tige (5) étant attachée à l'organe de retenue (32) tandis que l'autre extrémité est articulée au châssis principal (6). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des saillies (16, 17) sont formées sur chacun des doigts (14) pour faciliter la saisie d'une pièce (20, 20', 20"). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacun des parallélogrammes articulés (9, 10) comprend une première biellette (7, 7') et une deuxième biellette (8), articulées toutes deux au châssis principal (6) et à l'un des sous-châssis (11, 12) et disposées parallèlement l'une à l'autre. 6. Appareil selon la revendiEation 5, caractérisé en ce que la première biellette (7') est constituée par un tube de section carrée ou rectangulaire dans lequel est logée la deuxième biellette (8).