Brevet FR2564023A1 — publié le 19851115

Pince porte-outil La présente invention se rapporte à une pince de préhension conçue pour être fixée sur une pièce afin de supporter un appareillage ou un outil tel qu'une scie nécessitant un positionnement précis par rapport à la pièce. Dans l'état actuel de la technique, les seuls dispositifs existants qui pourraient servir à supporter un outil sur une pièce à usiner sont des chaînes, des colliers et des pinces de l'outillage courant. Toutefois, ces organes ne sont pas conçus pour supporter les efforts de réaction appliqués par l'outil. De plus, leur conception les rend inutilisables lorsque la manipulation s'effectue à distance, par exemple à l'aide d'un télémanipulateur, à l'intérieur d'une enceinte de confinement. La présente invention a précisément pour objet une pince porte-outil apte à être fixée sur tous les objets, quelle que soit leur géométrie (tube, profilé, cornière ou autre), éventuellement à distance à l'aide d'un télémanipulateur, tout en assurant un excellent guidage de l'outil lors de l'usinage de la pièce et en supportant les efforts de réaction appliqués par l'outil. A cet effet et conformément à l'invention, il est proposé une pince porte-outil caractérisée en ce qu'elle comprend un corps portant au moins deux doigts de préhension articulés à l'une de ses extrémités, un organe moteur logé dans le corps pour commander le déplacement d'une pièce de tension en éloignement des doigts de préhension, au moins un organe de liaison souple et de longueur constante reliant les doigts de préhension à la pièce de tension, des moyens élastiques sollicitant les doigts de préhension en position ouverte, et au moins un organe support d'outil porté par le corps. Conformément à un mode de réalisation préfere de l'invention, l'organe moteur est un vérin, de préférence pneumatique, comportant un piston mobile dans ledit corps selon une direction correspondant au déplacement de ladite pièce de tension, cette dernière étant fixée au piston par une tige. Toujours selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la pince comprend deux doigts en vis-àvis comportant chacun au moins deux segments articulés, ledit organe de liaison, constitué par exemple par un câble d'acier, étant accroché par ses extrémités au segment d'extrémité de chacun des doigts et étant en appui sur des éléments de guidage montés sur les autres segments des doigts, sur le corps et sur la pièce de tension. De préférence, les segments sont alors articulés entre eux et sur le corps par. des axes parallèles portant des ressorts de tension qui constituent lesdits moyens élastiques. Conformément à un autre aspect de l'invention, les surfaces internes de chacun des segments des doigts ainsi que l'extrémité du corps portant ces derniers sont pourvues de patins de préhension. Par ailleurs, l'organe support d'outil c prend de préférence un axe formant pivot fixé sur le corps perpendiculairement au déplacement de la pièce de tension. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'inven- tion en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de face, en coupe partielle, représentant une pince porte-outil réalisée conformément à l'invention en position ouverte, lbus des doigts étant représenté en position fermée par des traits interrompus, et - la figure 2 est une vue de côté de la pince de la figure 1. La pince porte-outil selon l'invention représentée sur les figures 1 et 2 est désignée de façon générale par la référence 10. Elle est représentée lors de sa fixation sur une pièce cylindrique telle qu'un tube 12. Sur la figure 2, on a représenté en traits mixtes les contours d'un outil ou d'un appareil 14 supporté par la pince 10. Cet outil 14 peut notamment être une scie servant à tronçonner le tube 12. Toutefois, tout autre outil ou appareillage connu pourraît également être supporté par la pince 10. Comme l'illustrent les figures, la pince 10 comprend un corps 16, de section de préférence rectangulaire afin d'en faciliter la manipulation à distance. A l'une de ses extrémités, appelée extrémité avant, le corps 16 porte sur ses faces parallèles opposées 16a des bras 18 qui s'étendent perpendiculairement à ces faces. A proximité de leurs extrémités, les bras 18 supportent deux axes 20 parallèles entre eux ainsi qu'aux faces du corps 16 portant les bras 18. Chacun des axes 20 supporte de façon pivotante le premier segment 22 d'un doigt articulé 24. Comme l'illustre la figure 2, les bras 18 et les segments 22 sont de préférence dédoublés, les éléments des bras 18 et des segments 22 tant disposés symétriquement par rapport à un premier plan de symétrie de la pince 10 perpendiculaire à la figure 2 et aux axes 20. La zone voisine de ce plan est ainsi libérée pour le passage d'un câble 42 dont la fonction sera décrite ultérieurement. Chacun des doigts 24 comprend de plus un segment d'extrémité 26 articulé sur l'extrémité du segment 22 correspondant, par l'intermédiaire d'un axe de pivotement 28. De façon plus précise, chaque segment 26 est monté entre les deux éléments constituant le segment 22 correspondant. Un évidement 26a ménagé dans chaque segment 26 au niveau du plan de symétrie précédemment mentionné assure le passage du câble 42. Les axes de pivotement 28 sont parallèles aux axes 20. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, un organe moteur commandant le serrage de la pince est logé dans le corps 16. De préférence, comme on l'a représenté sur les figures, cet organe moteur est constitué par un vérin pneumatique comportant un piston 30 monté mobile dans un cylindre 32 formé dans le corps 16. L'axe commun au piston 30 et au cylindre 32 est orthogonal aux axes d'articulation 20 et 28 des doigts 24 de la pince et situé dans le mode de réalisation représenté à l'intersection du premier plan de symétrie de la pince 10 déjà mentionné et dsun deuxième plan de symétrie de la pince perpendiculaire au plan de la figure 1 et parallèle aux surfaces 16a. Le piston 30 définit à l'intérieur du cylindre 32 une chambre de commande 34 située du côté de l'extrémité avant du corps 16 portant les doigts 24, ainsi qu'une chambre arrière 36. La chambre~34 est prévue pour être reliée à une source d'air comprimé (non représentée) par un passage 38. Afin de permettre les déplacements du piston dans le cylindre 32, la chambre arrière 36 est reliée à l'atmosphère externe par un passage non représenté. Pour rendre possible le montage du piston 30 à l'intérieur du cylindre 32, le corps 16 comporte à son extrémité arrière, opposée à l'extrémité portant les doigts 24, une partie rapportée 16a fixée sur la partie 16 par exemple à l'aide de vis 16b (figure 2). Le piston 30 est solidaire d'une tige 38 qui s'étend vers l'arrière du corps 16 et traverse la par tie 16a de celui-ci. A son extrémité située à l'extérieur du corps 16, la tige de piston 38 porte une pièce de tension 40 en forme d'étrier. Cette pièce 40, fixée au piston 30 par la tige 38, se déplace vers l'extrémité arrière du corps 16, c'est-à-dire en éloignement de l'extrémité de ce dernier portant les doigts 24, lorsque la chambre de commande 34 est reliée à une source d'air comprimé. Conformément à l'invention, ce déplacement de la pièce de tension 40 est utilisé pour commander la fermeture des doigts 24 sur la pièce 12 sur laquelle on désire fixer la pince 10. La transmission aux différents segments des doigts 24 du déplacement de la pièce 40 est réalisée au moyen d'un organe de liaison souple et de longueur constante qui peut être constitué-par exemple par un ruban, une courroie, une chaîne ou tout organe équivalent tel qu'un câble d'acier 42 comme on l'a représenté sur les figures. Dans le mode de réalisation représenté, le câble 42 est disposé dans le plan de symétrie de la pince perpendiculaire aux axes 20. I1 comporte une boucle 42a à chacune de ses extrémités. Les boucles 42a sont logées dans les évidements 26a, où elles entourent des tiges 44, d'axes parallèles à ceux des axes 20 et 28. Les tiges 44 sont portées par les segments d'extrémité 26 des doigts 24, à peu près au milieu de leur longueur. Le câble 42 passe ensuite sur des galets 46 montés sur des axes 48 portés par les segments 22 des doigts 24 parallèlement aux tiges 44. De façon plus précise, les galets 46 sont montés sur les segments 22 à proximité de l'extrémité de ces derniers portant les segments 26 et le câble 42 passe à l'extérieur des galets 46 par rapport à la pièce 12. Après avoir contourné les galets 46, le câble 42 passe sur des galets 50 montés sur des axes 52 por tés par les bras 18 parallèlement aux axes 48 et aux tiges 44. Le câble 42, qui passe du côté interne des galets 52 le plus proche du corps 16 et de la pièce 12, poursuit ensuite son trajet vers l'arrière du corps 16 approximativement, parallèlement aux faces 16a de ce lui-ci. Enfin, dans sa partie centrale, le câble 42 est guidé sur deux galets 54 montés sur des axes 56 portés par la pièce de tension 40. De façon plus précise, les axes 56 sont également parallèles aux axes 52 et 48 et aux tiges 44, et ils sont placés sensiblement dans le prolongement des faces du corps 16 portant les bras 18. Grâce à cette disposition, et comme l'illustre en particulier la figure 1, on comprend que l'injection d'air comprimé dans la chambre de commande 34 conduit, en déplaçant vers l'arrière le piston 34 et la pièce de tension 40, à commander le pivotement des segments 22 et 26 de chacun des doigts 24 dans le sens du serrage de la pince sur la pièce 12, comme on l'a représenté en traits discontinus sur la partie droite de la figure 1. Afin de permettre l'ouverture automatique de la pince lors du relâchement de la pression dans la chambre de commande 34, des moyens élastiques sont prévus pour solliciter en permanence les segments 22 et 26 des doigts 24 vers leur position ouverte représentée en traits pleins sur la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté, ces moyens élastiques comprennent, comme l'illustre plus précisément la figure 2, deux ressorts de torsion 58 entourant chacun des axes 20 et prenant appui sur les éléments voisins de chaque bras 18 et du segment 22 correspondant. Ces ressorts 58 sollicitent le segment 22 en rotation autour de l'axe 20 dans le sens correspondant à l'ouverture de la pince. De façon comparable, chacun des axes 28 supporte également deux ressorts de torsion 60 prenant appui respectivement sur les éléments de chaque segment 22 et sur le segment 26 correspondant. Ces ressorts 60 sollicitent le segment 26 en rotation autour de l'axe 28 par rapport aux segments 22, également dans le sens correspondant à l'ouverture de la pince. Afin de faciliter la préhension de la pince 10 sur la pièce 12 dont la géométrie peut être quelconque, chacun des segments 22 et 26 des doigts 24 comporte sur sa face interne un patin strié en acier désigné sur la figure 1 par la référence 62. De même, l'extrémité avant du corps 16 portant les doigts 24 comporte deux patins en creux 64 également striés. Enfin, la pince 10 selon l'invention comporte un organe apte a' supporter l'outil 14. Dans le mode de réalisation représenté, cet organe est constitué par un axe 66 formant pivot qui est fixé au corps 16 de la pince, du côté de l'extrémité avant portant les doigts 24, et s'étend parallèlement aux axes d'articulation 20 et 28 de ces derniers, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction de déplacement du piston 30 et de la pièce 40. Grâce à la pince qui vient d'être décrite, le positionnement et le guidage d'un outil 14 par rapport à la pièce 12 à usiner peuvent être réalisés avec précision sans que les efforts de réaction appliqués par l'outil sur la pince n'aient de conséquence sur le positionnement de celle-ci par rapport à la pièce. En effet, le serragede la pince à l'aide d'un vérin pneumatique permet d'appliquer un effort de serrage suffisant pour compenser ces efforts de réaction. Ainsi, pour une pression de service d'air comprimé de 7 bars, la pince selon l'invention peut supporter une charge de l'ordre de 100 kilos. A titre d'exemple, si l'outil 14 supporté par la pince 10 selon l'invention est une scie à lame, cette dernière sera parfaitement guidée dans le trait de scie pendant toute la durée de la coupe de la pièce 12. Toutefois, la pince porte-outil selon l'invention n'est pas limitée au supportage d'une scie et peut être utilisée dans un grand nombre d'applications, la pince pouvant servir de point fixe pour effectuer des travaux de manutention ou de support d'appareillages les plus divers. De ce point de vue, on remarquera que la pince selon l'invention peut même être utilisée pour effectuer des travaux sous eau ordinaire, déminéralisée ou de mer, éventuellement en adjoignant un capot au niveau de la sortie de l'air. De plus, le corps de la pince est conçu de façon à pouvoir être saisi à distance par un télémanipulateur et les doigts sont maintenus normalement en position ouverte par les ressorts de torsion 58 et 60. Cette structure permet une manipulation à distance de la pince particulièrement simple. En effet, cette dernière étant amenée sur la pièce dans la position représentée en traits pleins sur la figure 1, les doigts se referment automatiquement sur la pièce dès que l'air comprimé est injecté dans la chambre de commande 34. Une tenue solide de la pince et de l'outil qu'elle supporte est ainsi obtenue immédiatement. A l'inverse, la mise à l'air du vérin entraîne la détente du câble et des ressorts assurant l'ouverture automatique des doigts, sans qu'aucune manipulation ne soit nécessaire. Par extension, la pince porte-outil selon l'invention peut également être utilisée à la main, sa simplicité de mise en oeuvre constituant alors un avantage supplémentaire. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient titre décrit à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, bien que l'utilisation d'un vérin pneumatique pour la commande du serrage de la pince soit particulièrement adaptée notamment en raison de son moindre poids et de son absence d'huile qui facilite son utilisation sous irradiation (la décomposition de l'huile par radiolyse étant ainsi évitée), on peut aussi envisager d'utiliser un vérin hydraulique ou électrique, notamment pour les utilisations de la pince en milieu non irradiant. De même, le nombre de doigts de la pince et le nombre de segments constituant ces doigts pourraient éventuellement être supérieurs à 2, notamment dans le cas où la pince doit être fixée sur des pièces de forme particulière. Dans le même esprit, en plus des possibilités déjà mentionnées de remplacer le câble 42 par des moyens équivalents tels qu'une courroie ou une chaîne, on comprendra aisément que plus d'un organe de ce type peut être utilisé. Ainsi, dans l'hypothèse où la pince comprendrait deux paires de doigts, chaque paire pourrait être commandée séparément par un câble ou par un organe équivalent. De plus, chaque câble peut lui-même être remplacé par deux câbles commandant indépendamment l'un de l'autre chacun des doigts de la pince, l'une des extrémités de chacun des câbles étant alors fixee sur la pièce de tension 40. REVENDICATIONS 1. Pince porte-outil caractérisée en ce qu'elle comprend un corps (16) portant au moins deux doigts de préhension (24) articulés à l'une de ses extrémités, un organe moteur (30, 32) logé dans le corps pour commander le déplacement d'une pièce de tension (40) en éloignement des doigts de préhension, au moins un organe de liaison (42) souple et de longueur constante reliant les doigts de préhension (24) à la pièce de tension (40), des moyens élastiques (58, 60) sollicitant les doigts de préhension en position ouverte, et au moins un organe (66) support d'outil porté par le corps. 2. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe moteur est un vérin comportant un piston (30) mobile dans ledit corps (16) selon une direction correspondant au déplacement de ladite pièce de tension (40), cette dernière étant fixée au piston (30) par une tige (38). 3. Pince selon la revendication 2, caractérisée en ce que le vérin est un vérin pneumatique comportant du côté du piston (30) le plus proche des doigts de préhension (24) une chambre de commande (34) apte à être reliée à une source d'air comprimé. 4. Pince selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend deux doigts (24) en vis-à-vis comportant chacun au moins deux segments (22, 26) articulés, ledit organe de liaison (42) étant accroché par ses extrémités au segment d'extrémité (26) de chacun des doigts et étant en appui sur des éléments de guidage (46, 50, 54) montés sur les autres segments (22) des doigts, sur le corps (16) et sur la pièce de tension (40). 5. Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce que les segments (22, 26) sont articulés entre eux et sur le corps (16) par des axes parallèles (20, 28) portant des ressorts de torsion (58, 60) constituant lesdits moyens élastiques. 6. Pince selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces internes de chacun des segments (22, 26) des doigts ainsi que l'extrémité du corps (16) portant ces derniers sont pourvues de patins de préhension (62, 64). 7. Pince selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe support d'outil comprend un axe (66) formant pivot fixé sur le corps (16) perpendiculairement au déplacement de la pièce de tension (40).