Brevet FR2564363A1 — publié le 19851122

La présente invention concerne un organe d'extrêmité pour robot d'assemblage, destiné à l'insertion automatique de pièces dans des trous. On connait déjà, notamment par le document DE-A-2 504 127 et par le document EP-A-O 036 912, un organe d'extrêmité pour robot d'assemblage, monté sur une partie mobile dudit robot et destiné à insérer automatiquement des pièces dans des trous, selon une direction d'insertion, ledit organe comportant des moyens de préhension qui sont aptes à saisir une à une lesdites pièces et qui sont montés sur ladite partie mobile du robot par l'intermédiaire de moyens de montage susceptibles de compenser les erreurs de positionnement et/ou d'alignement de ladite pièce par rapport au trou dans lequel elle doit être insérée. Dans ces documents antérieurs, cet organe d'extrêmité est passif, c'est-à-dire qu'il est conçu pour pouvoir s'adapter au mieux aux erreurs de positionnement et d'alignement, la correction de ces erreurs étant obtenue par actionnement de la partie mobile durobot. Il en résulte qu'il est impossible avec des organes d'extrêmité de ce type d'introduire à cadence élevée, des pièces à très faible jeu dans des trous, puisque la précision de l'organe d'insertion est celle du robot. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin, selon l'invention, l'organe d'extrêmité pour robot d'assemblage, du type mentionné ci-dessus, est caractérisé en ce que lesdits moyens de montage comportent, d'une part, une coulisse croisée verrouillable susceptible, lorsqu'elle est déverrouillée, de permettre le libre déplacement desdits moyens de préhension dans deux directions orthogonales entre elles, ainsi qu'à ladite direction d'insertion, et, d'autre part, des moyens élastiques susceptibles de permettre auxdits moyens de préhension de s'incliner par rapport à ladite direction d'insertion et en ce que l'on prévoit des moyens commandables pour conférer auxdits moyens élastiques une inclinaison prédéterminée avant l'insertion de ladite pièce. Ainsi, selon l'invention, l'organe d'insertion peut devenir actif. En effet, grâce auxdits moyens commandables, il est possible, préalablement à l'insertion, d'incliner ladite pièce par rapport au trou et de la présenter inclinée à l'aplomb de celui-ci, le redressement de ladite pièce, son alignement et son positionnement par rapport audit trou se faisant sous l'action du redressement desdits moyens élastiques, libérés de l'action desdits moyens commandables, entrainant un déplacement de ladite coulisse croisée, alors également déverrouillée. On conçoit donc qu'avec l'organe d'insertion selon l'invention, la correction d'alignement et/ou de position de la pièce par rapport au trou est obtenue grâce à l'action conjuguée des moyens élastiques et de la coulisse croisée. Dans un premier mode de mise en oeuvre, la pièce est lâchée par lesdits moyens de préhension juste avant ou au moment du contact de celle-ci avec les bords du trou et le déverrouillage de la coulisse croisée intervient simultanément ou tout de suite après l'ouverture desdits moyens de préhension. En variante, ledit organe d'extrêmité peut comporter un capteur d'effort, de sorte que la pièce peut n'etre lâchée par lesdits moyens de préhension qu'après contact de celle-ci avec les bords du trou, sur ordre dudit capteur d'effort, le déverrouillage de la coulisse étant alors également commandée par ledit capteur d'effort au même instant ou tout de suite après. De préférence, ledit organe d'extrêmité selon l'invention comporte un support, par exemple un plateau, pour maintenir lesdits moyens de préhension et ce support est relié à la coulisse croisée par lesdits moyens élastiques, ladite coulisse portant, du côté de ceux-ci, lesdits moyens commandables pour leur inclinaison et étant reliée, du côté opposé, à ladite partie mobile du robot. Le système de verrouillage de la coulisse croisée est porté par ladite partie mobile du robot. Avantageusement, lesdits moyens élastiques sont constitués par une pluralité de colonnes élastiques uniformément réparties autour de la direction d'insertion et convergeant en direction des moyens de préhension. De préférence, le verrouillage de la coulisse croisée est réalisé par un doigt de verrouillage susceptible de traverser les différentes parties mobiles de cette coulisse. Ce doigt de verrouillage peut être'coaxial à la direction d'insertion. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation de l'organe d'extrêmité pour robot d'assemblage selon l'invention. Les figures 2 a à 2 d illustrent schématiquement un premier mode de fonctionnement de l'organe d'extrêmité selon l'invention. Les figures 3 a à 3 d illustrent schématiquement un second mode de fonctionnement de l'organe d'extrêmité selon l'invention. La figure 4 est une vue en élévation1 avec arrachements partiels, d'un mode de réalisation pratique de l'organe d'extrêmité selon l'invention. La figure 5 est une coupe axiale de ce mode de réalisation pratique, selon la ligne V-V de la figure 4. Les figures 6,7 et 8 sont des coupes, de l'organe des figures 4 et 5 respectivement selon les lignes VI-VI, VII-VII et VIII-VIII de la figure 5. L'organe d'extrêmité 1 pour robot d'assemblage, montré par la figure 7, est destiné à être monté sur une partie 2, solidaire ou solidarisable dudit robot, et à insérer automatiquement des pièces 3 dans des trous 11 (voir les figures 2 c, 2 d, 3 c et 3 d) selon une direction d'insertion Z-Z. L'organe d'extrémité 1 comporte des moyens de préhension 4 qui sont aptes à saisir une à une lesdites pièces 3 et qui sont montés sur ladite partie 2 par l'intermédiaire d'un système susceptible de compenser les erreurs de positionnement et/ou l'alignement des pièces 3 par rapport aux trous 11 dans lesquels elles doivent être introduites. Conformément à l'invention, un tel système de compensation comporte une coulisse croisée 5 solidaire de ladite partie 2 et associée à un organe de verrouillage 6. Lorsque ledit -organe de verrouillage 6 est inactif (comme représenté sur la figure 1), la coulisse croisée 5 est susceptible de se déplacer librement dans deux directions X-X et Y-Y orthogonales entre elles, ainsi qu > à la direction d'insertion Z-Z. La coulisse croisée 5 supporte, du côté opposé à la partie 2, un ensemble de colonnes élastiques 7, supportant elles-mêmes un plateau 8 sur lequel sont fixés les moyens de préhension 4. De plus, ladite coulisse croisée 5 supporte, également du côté- opposé à la partie 2, un vérin 9, susceptible d'agir sur un élément 10 lié au plateau 8. Ainsi, comme le montrent les figures 2 a à 2 d, l'organe d'extrêmité, sous l'action du robot, peut venir saisir une pièce 3 (figure 2 a), puis, sa coulisse 5 étant bloquée par l'organe 6 de façon à ne pas pouvoir se déplacer parallèlement aux directions X-X et Y-Y, le vérin 9 est actionné pour coopérer avec l'élément 10, de sorte que les colonnes élastiques 7 sont déformées et que la pièce 3 saisie est inclinée d'un angle A par rapport à la direction d'insertion Z-Z (figure 2 b). L'organe d'extrêmité est alors déplacé par le robot de façon que la partie inférieure de la pièce 3 vienne au moins approximativement à-l'aplomb du trou 11, après quoi les moyens de préhension 4 sont commandés à l'ouverture, de sorte que la pièce 3 tombe inclinée en direction dudit trou 11, la coulisse croisée 5 restant verrouillée, par l'organe de verrouillage 6 (figure 2 c). Enfin(figure 2 d), la coulisse croisée 5 est déverrouillée, de sorte que les colonnes élastiques déformées 7 peuvent se redresser spontanément en déplaçant les éléments de la coulisse 5 les uns par rapport aux autres pour compenser les erreurs de positionnement et/ou d'alignement et amener la pièce 3 en position d'insertion. Dans l'organe d'extrêmité montré par les figures 3 a à 3 d, on a supposé que le plateau 8 est constitué de deux plateaux 8 a et 8 b superposés, entre lesquels est disposé un détecteur d'effort 12. Dans ce cas, le mode d'action de l'organe d'extrêmité 1 peut être différent de celui décrit en regard des figures 2 a à 3 d. Comme le montrent les figures 3 a à 3 d, (dont les figures 3 a et 3 b correspondent respectivement aux figures 2 a et 2 b), la pièce 3 est amenée au contact des bords du trou 11, la coulisse 5 étant verrouillée et les moyens de préhension 4 étant fermés (figure 3 c). Par suite, le capteur d'effort 12 détecte la réaction des bords du trou 11 sur la pièce 3 et commande simultanément le déverrouillage de la coulisse 5 et l'ouverture des moyens de préhension 4 (figure 3 d). On obtient alors le redressement de la pièce 3 et son centrage par rapport au trou 11, sous l'action de la détente des colonnes élastiques. Dans le mode de réalisation des figures 4 à 8, on retrouve les différents éléments décrits en regard de la figure 1. Les moyens de préhension 4 (illustrés sous forme de mâchoires sur les figures 1, 2 a à 2 d et 3 a à 3 d) sont constitués de deux vérins opposés 13 et 14. La coulisse 5 comporte deux éléments 15 et 16, reliés entre eux par des douilles à billes 17, l'élément 15 étant également relié à la pièce 2 par des douilles à billes 18. Ces éléments 15 et 16 peuvent être traversés, en vue du verrouillage de la coulisse 5, par le doigt de verrouillage 6, actionné par un vérin 19 et coaxial à la direction d'insertion Z-Z. Les colonnes 7 sont par exemple réalisées en élastomère, éventuellement renforcé par des inserts métalliques pour augmenter leur raideur. Elles sont fixées à leurs extrêmités, par des brides de serrage 20 et 21 respectivement, sur l'élément 16 et sur le plateau 8 a et convergeant en direction des moyens de préhension 4. Un capot 22 fixé à la partie 2, enveloppe la coulisse croisée 5 et la partie supérieure desdites colonnes 7. Un organe d'extrêmité du type montré par les figures 4 à 8 a été réalisé et utilisé avec un manipulateur simple de précision médiocre. Sa masse était de 1 kg. Il a ajusté des pièces cylindriques (des queues de soupapes pour moteur) dans des trous sans chanfrein dans leur bord, ajustées à 0,02 mm. L'angle A était de l'ordre de 150 et les défauts de position et d'alignement admissibles étaient respectivement de + 0,5 mm et de t 40 Le temps de montage d'une pièce était de l'ordre de 1 s, alors que la durée totale d'un cycle (prise et dépose d'une pièce y compris) était de 2,5 s. REVENDICATIONS 1 - Organe d'extrêmité pour robot d'assemblage, monté sur une partie mobile dudit robot et destiné à insérer automatiquement des pièces dans des trous1 selon une direction d'insertion, ledit organe comportant des moyens de préhension qui sont aptes à saisir une à une lesdites pièces et qui sont montés sur ladite partie mobile du robot par l'intermédiaire de moyens de montage susceptibles de compenser des erreurs de positionnement et/ou d'alignement de ladite pièce par rapport au trou dans lequel elle doit être insérée, caractérisé en ce que lesdits moyens de montage comportent, d'une part, une coulisse croisée (5) verrouillable susceptible, lorsqu'elle est déverrouillée, de permettre le libre déplacement desdits -moyens de préhension (4) dans deux directions orthogonales entre elles, ainsi qu'à ladite direction d'insertion Z-Z et, d'autre part, des moyens élastiques (7) susceptibles de permettre auxdits moyens de préhension (4) de s'incliner par rapport à ladite direction d'insertion et en ce que l'on prévoit des moyens commandables (9) pour conférer auxdits moyens élastiques (7) une inclinaison prédéterminée avant l'insertion de ladite pièce. 2 - Organe d'extrêmité selon la revendication 1, caractérisé en- ce que la pièce est 1tâchée par lesdits moyens de préhension (4) juste avant ou au moment du contact de celle-ci avec les bords du trou et le déverrouillage de la coulisse croisée (5) intervient simultanément ou tout de suite après l'ouverture desdits moyens de préhension (4). 3 - Organe d'extrêmité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur d'effort (12) et en ce que la pièce n'est lâchée par lesdits moyens de préhension qu'après contact de celle-ci avec les bords du trou, sur ordre dudit capteur d'effort, le déverrouillage de la coulisse étant alors également commandée par ledit capteur d'effort au même instant, ou tout de suite après. 4 - Organe d'extrêmité selon i'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un support (8,8a,8b) pour maintenir lesdits moyens de préhension (4) et ce support est relié à la coulisse croisée par lesdits moyens élastiques (7), ladite coulisse portant, du côté de ceux-ci, lesdits moyens commandables (9) pour leur inclinaison et étant reliée, du côté opposé, à ladite partie mobile du robot. 5 - Organe d'extrêmité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués par une pluralité de colonnes élastiques (7) uniformément réparties autour de la direction d'insertion Z-Z. 6 - Organe d'extrêmité selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites, colonnes (7) convergent en direction des moyens de préhension. 7 - Organe d'extrêmité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le verrouillage de la coulisse croisée est réalisée par un doigt de verrouillage (6) susceptible de traverser les différentes parties mobiles (15,16) de ladite coulisse. 8 - Organe d'extrêmité selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit doigt de verrouillage (6) est coaxial à la direction d'insertion (Z-Z).