Brevet FR2581914A1 — publié le 19861121

DISPOSITIF DE PREHENSION DE PIECES POUR ROBOT MANIPULATEUR La présente invention se rapporte à un dispositif de préhension de pièces pour robot. manipulateur, comprenant une pince constituée par un corps suspendu à un bras de robot manipulateur et sur lequel sont montés un premier doigt et un second doigt qui sont mobiles relativement de manière que l'écartement entre leurs extrémités soit réglable. On connaît notamment par le FR 2 261 100 ou le EP 22 331 des pinces de préhension pour robots manipulateurs présentant deux doigts qui sont mobiles relativement de manière à pouvoir agripper ou relâcher des pièces. Ces deux doigts sont manoeuvrés à partir d'un seul moteur qui commande à la fois l' ouverture, le préserrage et le serrage. La présente invention a pour but de fournir un dispositif de préhension dont la pince présente deux moteurs distincts assurant l'un le réglage d' ouverture et le préserrage, I' autre le serrage. Ce dispositif permet de régler automatiquement I' ouverture et de la maintenir pendant les manipulations. Le dispositif comporte une suspension de la pince par rapport au bras de manipulateur qui autorise des déplacements horizontaux et verticaux de la pince par rapport au bras pendant 1' approche verticale et le serrage, ce qui évite de soumettre le manipulateur à des efforts parasites. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte deux moteurs indépendants actionnant chacun par l'intermédiaire d' un système de transformation de mouvement au moins un des doigts de manière à commander l' écartement et le serrage. Selon une caractéristique, le premier doigt est animé d' un mouvement de translation rectiligne par l'intermédiaire d1 un système vis-écrou dont la vis est entraînée en rotation par un moteur de commande d' ouverture et dont I' écrou est articulé audit premier doigt lequel est guidé parallèlement à la vis par une glissière et comporte deux patins disposés de part et d1 autre de ladite glissière et susceptibles de venir en appui contre ladite glissière de manière à immobiliser ledit premier doigt. Selon un mode de réalisation, le second doigt est monté pivotant, autour d' un axe d' articulation, sur le corps et est manoeuvré par Il intermédiaire dut un système vis-écrou dont l' écrou est monté pivotant sur ledit doigt et dont la vis est entraînée en rotation par le moteur de commande de serrage. Selon une caractéristique, le dispositif comporte des moyens de suspension de la pince au bras autorisant des déplacements horizontaux de ladite pince par rapport au bras et des déplacements verticaux de ladite pince par rapport au bras. Selon une caractéristique, le moteur de commande d' ouverture entraîne la vis par l' intermédiaire de deux pignons couplés en rotation, 1' un étant accouplé à l' arbre de sortie dudit moteur, 1' autre étant accouplé à ladite vis. Selon une caractéristique, les moyens de suspension de la pince comprennent un support intermédiaire susceptible de se déplacer verticalement par rapport au robot manipulateur et portant une glissière le long de laquelle coulisse du corps de pince. Selon un mode de réalisation, le premier doigt est déplacé par l'intermédiaire d' un système vis-écrou dont 1' écrou est solidaire dudit doigt et dont la vis est entraînée en rotation par le moteur de commande d' ouverture et est entraînée en translation par le moteur de commande de serrage, le second doigt étant solidaire du corps de pince. Selon une caractéristique, le corps de pince est relié par l'intermédiaire d'une articulation à un levier oscillant relié par une articulation à une pièce de suspension montée sur le robot manipulateur et s' appuie sur ce levier. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d' exemples et représentés par les dessins annexés - La figure 1 est une coupe verticale d' un mode de réalisation du dispositif de préhension selon l'invention - la figure 2 est une coupe verticale d' un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention. En se référant aux dessins, le dispositif comporte une pince référencée 1, comportant un corps 4 suspendu à un bras 10 de robot manipulateur par l'intermédiaire d' une suspension de pince 5. L' ensemble pince-suspension peut pivoter par rapport au bras 10 autour d'un axe d'orientation 11. Le corps 4 porte deux doigts 21 et 31 qui sont montés mobiles relativement. Les deux doigts 21 et 31 sont munis à leurs extrémité, de mors 211 et 311 respectivement qui servent à agripper une pièce représentée en traits mixtes sur les dessins. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les deux mors 211 et 311 sont disposés face à face, le serrage de la pièce, située entre les doigts, s' effectuant par rapprochement des mors. Le corps 4 supporte deux moteurs électriques indépendants 25 et 35. Chaque moteur actionne par l'intermédiaire d'un mécanisme de transformation de mouvement au moins un doigt de manière à commander 1' écartement ou l'ouverture (repère d) entre les doigts, le préserrage et le serrage. La pince 1 est suspendue au bras 10 par l'intermédaire d'un mécanisme de suspension 5 autorisant des mouvements horizontaux et verticaux de la pince par rapport au bras. Cette suspension de pince comporte une pièce de suspension 7 montée sous le bras 10 de manière à pivoter autour de l'axe 11. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le doigt 21 est animé d'un mouvement rectiligne par l'intermédiaire d' un système vis-écrou dont 1' écrou 23 est rapporté sur le doigt 21 et dont la vis 22 s'étend horizontalement. Cette vis 22 est immobilisée en translation sur le corps 4 et est entraînée en rotation par le moteur 25. L1 écrou 23 est extérieurement cylindrique et pivote dans un logement correspondant du doigt tout en étant immobilisé en rotation autour de l'axe de la vis. La vis 22 est accouplée en rotation par un accouplement à un pignon récepteur 28 (ou une poulie). Ce pignon 28 est couplé en rotation à un pignon moteur (ou une poulie) 29 par l'intermédiaire d' une courroie crantée 26. Le pignon moteur 29 est relié en rotation par un accouplement à la sortie d1 arbre du moteur de réglage d' ouverture 25 qui est monté de manière que son arbre de sortie soit parallèle à la vis. L' ouverture est réglée grâce au codeur 24 qui permet 1' asservissement du moteur 25. Le corps 4 porte une glissière 27 s' étendant parallèlement à la vis 22 et servant au guidage en translation du doigt 21. Celui-ci comporte de chaque côté de la glissière deux patins 212 et 213 qui glissent le long de la glissière en 1' absence d' effort sur le doigt et s' appliquent contre la glissière en frottant dès qu' un effort est exercé sur le doigt. Dans le mode de réalisation de la figure 1 à serrage par rapprochement, le patin supérieur 212 est situé plus près du doigt 31 que le patin 213 de façon à assurer 1' arc-boutement et 1' immobilisation du doigt 21 dès qu'un effort est exercé sur ce doigt 21. Le doigt 31 est monté pivotant sur le corps 4 autour d'un axe horizontal 32. Le doigt 31 est actionné à partir du moteur 35 par l'intermédiaire d' un système vis-écrou dont 1' écrou 33 est monté pivotant sur ledit doigt et dont la vis 34 est reliée par un accouplement à la sortie d' arbre du moteur 35 servant au contrôle du serrage de manière à être entraînée en rotation. L' axe du moteur 35 est incliné par rapport à 1' horizontale. Le mécanisme de suspension 5 de la pince sur le bras comporte un support intermédiaire 61 qui peut se déplacer verticalement par rapport au bras de robot manipulateur 10 et qui porte une glissière horizontale 62 sur laquelle coulisse le corps de pince 4. Le corps de pince 4 comporte deux appendices 41 et 42 pourvus de logements pour des douilles à billes assurant le guidage sur la glissière 62. Un système à ressort 63 assure le rappel du corps 4 dans une position centrale de repos, en 1' absence d' effort horizontal exercé sur la pince. Ce ressort 63 est monté entre les appendices 41 et 42. Par ses extrémités il s'appuie sur les appendices 41 et 42 et il est immobilisé en partie médiane par rapport au support 61. Un système s' oppose à la rotation relative du corps 4 par rapport au support 61. Un dispositif de verrouillage 9 est monté sur le support 61 pour immobiliser le corps 4 de pince dans la position centrale de repos. Le support 61 est solidaire d'une colonne de suspension 64 qui s' étend verticalement, parallèlement à 1' axé 11. Cette colonne est guidée dans une pièce de suspension 7 ~ montée sous le bras 10 du robot manipulateur, le support 61 se situant au dessous. La colonne 64 est guidée dans la pièce de suspension 7 par des douilles à billes. La colonne 64 présente à la partie supérieure une butée 65 susceptible de s' appuyer sur la pièce de suspension de manière à définir la position de fin de course basse de la pince. Une seconde colonne 66 est solidaire du support 61. Elle s'étend parallèlement à 1' axe 11 de 1' autre côté de la colonne 64 par rapport à 11. Elle évite au support 61 tout pivotement autour de la colonne 64. Un ressort 67 permet d' équilibrer 1' ensemble qui est mobile verticalement par rapport à la pièce de suspension 7. Des contacts de proximité sont prévus pour détecter le recul de la pince par rapport à la pièce de suspension 7 pendant 1' approche verticale. De même des contacts de proximité sont prévus pour détecter les déplacements horizontaux de la pince pendant 1' approche ou au moment du serrage. Une butée de choc 71 est montée sur la pièce de suspension 7 pour éviter les chocs au cas où la descente du bras ne serait pas arrêtée à temps. Le fonctionnement de 1' ensemble pince-suspension illustré par la figure 1 va maintenant être décrit. Le bras équipé de 1' ensemble pince-suspension décrit ci-dessus est associé à un système de reconnaissance de- formes qui fournit des informations telles que la situation des creux, la distance entre deux creux voisins, 1' orientation de ces deux creux, 1' altitude du relief situé entre ces deux creux. Le moteur de commande d'ouverture 25 déplace le doigt 21 de manière que 1' ouverture d entre les doigts corresponde à la distance entre les creux. Pendant 1' approche verticale, le verrou 9 est reculé et libère le corps de pince. Dès que la pince heurte un obstacle, des contacts de proximité décèlent le recul relatif de la pince par rapport au bras 10. Ils provoquent le ralentissement et 1' arrêt de la course d' approche. Le moteur 25 provoque 1' approche du doigt 21 puis le déplacement du corps de pince 4. Les doigts 21 et 31 pré-serrent la pièce. Le serrage de la pièce est contrôlé par le moteur de serrage 35 qui fait pivoter le doigt 31. Pendant le serrage, le coulissement de la pince sur la glissière 62 évite que le robot manipulateur subisse les forces de serrage. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la pince 1 comporte un doigt 31 qui est solidaire du corps 4. Le doigt 21 est animé d'un mouvement de translation rectiligne. Il est solidaire d' un écrou 23 dans lequel tourne une vis 22. Cette vis est entraînée en rotation à partir du moteur de commande d'ouverture 25 par l'intermédiaire de pignons (ou de poulies) 2S, 29 et d' une courroie 26. L' ouverture est réglée grâce au codeur 24 qui permet 1' asservissement du moteur 25. La vis peut également être animée d' un mouvement de translation par le moteur de serrage 35.La vis 22 est entraînée en translation par l'intermédiaire d' un système vis-écrou 36 actionné par l'intermédiaire de deux pignons 37, 38 couplés I' un à 1' autre en rotation par une courroie 39. L' écrou du système est lié en rotation au pignon 37 tandis que la vis est immobilisée en rotation. Le pignon 38 est lié en rotation au moteur de serrage 35. Le mécanisme de suspension 5 de la pince comporte un levier oscillant 81 relié par une articulation 82 à la pièce de suspension 7 montée au dessous du bras 10 du robot manipulateur. Ce levier 81 peut osciller entre une position basse représentée en traits pleins où il est en appui sur la pièce de suspension 7 et une position haute (représentée en traits mixtes). Le corps de pince 4 est solidaire d' un bras central 43 qui passe par une ouverture du levier 81 et est muni à son extrémité supérieure d'un élément d' appui 44 (opercule) susceptible de s' appuyer sur ledit levier. Le corps 4 est également solidaire d'un bras latéral 45 qui est solidaire du bras 43 et est relié par une articulation 83 au levier 81. Les articulations 82 et 83 sont décalées de l'axe 11, tandis que l'opercule 44 est centré sur cet axe. un ressort d' équilibrage 86 est monté entre la pièce de suspension 7 et 1' élément d' appui 44 pour équilibrer partiellement la pince 1. Une butée de choc 71 est montée sur la pièce de suspension 7 pour limiter les mouvements du levier 81 et éviter les chocs au cas où la descente du bras ne serait pas arrêtée à temps. Un dispositif de verrouillage 9 est monté sur la pièce de suspension 7 de manière à assurer en position de verrouillage l'immobilisation du levier 81 et des bras 43 et 45 servant à la suspension de la pince. Le fonctionnement de l'ense nble pince-suspension de la figure 2 qui est similaire à celui de la figure 1 va maintenant être décrit Quand la pince n'est pas sollicitée par une force extérieure, le levier 81 est en appui sur la pièce 7. L' extrémité du bras 43 est alors en appui sur le levier 81 par 1' intermédiaire de l'opercule 44. Le dispositif de verrouillage 9, assure, en position de verrouillage, le blocage de 1' ensemble 7-81-43-45. Ainsi, quand la pince est sollicitée par une force extérieure, (le dispositif 9 étant déverrouillé), elle peut - osciller dans le sens S1 par pivotement du levier 81 autour de l'axe 82, - osciller dans le sens S2 par pivotement du levier 45 autour de 1' axe 83, - se translater dans le sens V par pivotement des leviers 81 et 45 respectivement autour des axes 82 et 83. Des contacts de proximité sont prévus pour détecter les déplacements verticaux et horizontaux de la pince, par rapport au bras. Le doigt 21 est déplacé pendant la phase du réglage d'ouverture, de préserrage et de serrage sous le contrôle des moteurs 25 et 35. Il est bien entendu que 1' on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et des perfectionnements de détails et de même envisager 1' emploi de moyens équivalents. Afin de permettre la prise de pièces pourvues de trous, le serrage procuré par les deux doigts 21 et 31 pourrait être effectué par écartement des deux doigts 1' un par rapport à 1' autre. Le montage des mors 211 et 311 serait inversé par rapport au montage de la figure 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préhension de pièces pour robot manipulateur comprenant une pince (1) constituée par un corps (4) suspendu à un bras (10) du robot manipulateur et sur lequel sont montés un premier doigt et un second doigt (31) qui sont mobiles relativement de manière que I' écartement entre leurs extrémités soit réglable, caractérisé par le fait qu'il comporte deux moteurs indépendants (25 et 35) actionnant chacun par l'intermédiaire d' un système de transformation de mouvement, au moins un des doigts (21, 31) de manière à commander l'écartement et le serrage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier doigt (21) est animé d'un mouvement de translation rectiligne par l'intermédiaire d' un système vis-écrou dont la vis (22) est entraînée en rotation par un moteur (25) de commande d' ouverture et dont l'écrou (23) est articulé audit premier doigt (21) lequel est guidé parallèlement à la vis par une glissière (27) et comporte deux patins (212, 213) disposés de part et d' autre de ladite glissière et susceptibles de venir en appui contre ladite glissière de manière à immobiliser ledit premier doigt (21). 3. Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le second doigt (31) est monté pivotant autour d' un axe d' articulation (32) sur le corps (4) et est actionné par un système vis-écrou dont 1' écrou (33) est monté pivotant sur ledit doigt et dont la vis (34) est entraînée en rotation par le moteur de commande de serrage (35). 4. Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moteur (25) de commande d' ouverture est monté de manière que son arbre de sortie soit parallèle à la vis (22) et entraîne ladite vis (22) par l'intermédiaire de deux pignons (28, 29) couplés en rotation, 1' un étant accouplé à 1' arbre de sortie dudit moteur (25) et l'autre étant accouplé à ladite vis (22). 5. Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de suspension (5) de la pince au bras autorisant des déplacements horizontaux et verticaux de ladite pince par rapport au bras. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens de suspension (5) de la pince comprennent un support intermédiaire (61) susceptible de se deplacer verticalement par rapport au bras (10) du robot manipulateur et portant une glissière (62) le long de laquelle coulisse le corps (4) de pince. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le corps (4) de pince monté coulissant sur ladite glissière est soumis à un système à ressort (63) le rappelant en une position centrale de repos en 1' absence d' effort horizontal exercé sur la pince. 8. Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support (61) est fixé à une colonne de suspension (64) verticale qui est guidée dans une pièce de suspension (7) montée sur le bras du robot manipulateur (10), la colonne (64) présentant des moyens de butée (65) susceptibles de s' appuyer sur ladite pièce en définissant la fin de course basse de la pince. 9. Dispositif selon 1' une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le premier doigt (21) est déplacé par l'intermédiaire d'un système vis-écrou dont 1' écrou (23) est solidaire dudit doigt et dont la vis (22) est entraînée en rotation par le moteur de commande d' ouverture (25) et est entraînée en translation par le moteur de commande de serrage (35), le second doigt (31) étant solidaire du corps de pince (4). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la vis (22) est entraînée en translation par 1' intermédiaire d'un système vis-écrou (36) actionné par l'intermédiaire de pignons (37-38) couplés en rotation. Il. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 1û, caractérisé par le fait que le corps de pince (4) est relié par une articulation (83) à un levier oscillant (81) relié par une articulation (82) à une pièce de suspension (7) montée sur le bras du robot manipulateur (10) et s' appuie sur ce levier (81). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le corps de pince (4) est solidaire d' un bras central (43) muni à son extrémité supérieure d' un élément d' appui (44) destiné à s' appuyer sur le levier (81) et d'un bras latéral (45) relié par l'articulation (83) au levier oscillant (81). 13. Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une butée de choc (71). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de verrouillage (9) du corps de pince (4).