Brevet FR2587929A1 — publié le 19870403

"Pince à commande électrique, notamment pour robot de manipulation" La présente invention est relative à une pince à commande électrique, destinée plus spécialement à équiper un bras de manipulation ou d'intervention d'un robot ou d'une machine télécommandée analogue. On connait déjà dans la technique, des réalisations de robots télémanipulateurs où le bras dtinterven- tion est équipé à son extrémité d'un module à pince, généralement interchangeable selon la nature des opérations à effectuer, le remplacement d'un module par un autre s'effectuant ordinairement par le biais d'un mécanisme d'accouplement simple et à actionnement rapide. Dans de telles réalisations, la commande des mors de la pince du module montée en-bout du bras d'intervention est réalisée par le déplacement d'une tige poussoir solidarisée d'un piston monté mobile selon l'axe du bras sur l'extrémité duquel est fixé le-module. Ce piston est manoeuvré au moyen d'un dispositif électro-pneumatique ou hydraulique, réalisant son déplacement à l'intérieur d'un cylindre où il délimite deux chambres, respectivement mises sous pression ou à l'échappement d'un fluide, pneumatique ou hydraulique, qui provoque le déplacement du piston et par suite de la tige poussoir d'actionnement des mors. Or, une telle réalisation présente l'inconvénient d'un fonctionnement par "tout ou rien", selon que le piston mobile est en butée contre l'une ou l'autre des parois de fond du cylindre pneumatique ou hydraulique dans lequel il se déplace. En outre, elle conduit à une consommation d'énergie notable, qui grève sensiblement le coût d'exploitation de l'ensemble. La présente invention est relative à une pince à commande totalement électrique, qui évite ces inconvénients en permettant d'assurer le déplacement de la tige poussoir de commande des mors de la pince sur une course donnée, avec arrêt de celle-ci en n'importe quelle posi tion puis reprise de son déplacement dans un sens ou dans l'autre à volonté, selon une programmation prédéterminée et à tout moment ajustable en cours de cycle, notamment pour produire plusieurs stades d'ouvertures ou de fermetures des mors de la pince. Elle a également pour but de définir un ensemble de commande qui permet de transmettre une puissance supérieure à celle des mécanismes déjà connus, sans accrottre la consommation d'énergie nécessaire, celle-ci pouvant au contraire être maintenue à un niveau extrêmement limité. A cet effet, la pince électrique considérée, comportant un corps de pince allongé et creux contenant un dispositif de commande électrique pour le déplacement axial d'une tige poussoir apte à être animée d'un mouvement relatif par rapport au corps de pince, se caractérise en ce que le dispositif de commande est constitué par un ensemble d'entraînement électrique d'un mécanisme du type vis-écrou, la tige poussoir étant en prise avec l'écrou immobilisé en rotation et mobile en translation sous l'effet de la rotation de la vis. Avantageusement et selon une caractéristique particulière de l'invention, le corps de pince comporte un moteur pas à pas dont l'arbre de sortie est réuni par un organe de liaison souple à l'extrémité de la vis du dispositif de commande pour son entrainement en rotation par rapport au corps de pince, sur un jeu de roulements de support, montés dans celui-ci. De préférence, les roulements de support sont des roulements à bille et à contacts obliques de haute précision. Par ailleurs et selon une autre caractéristique, l'organe de liaison souple est un joint du type "joint de Oldham". Dans un mode de réalisation préféré de la pince selon l'invention, le Jeu de roulement est constitué de deux roulements contigus dont les cages mobiles sont coaxiales à la vis d'entratnement et portées par celle-ci, les cages fixes étant montées dans un alésage prévu dans une bride interne du corps de pince, les deux roulements étant bloqués dans l'alésage par une bague d'appui vissée sur la bride. Selon une autre caractéristique, la vis d'entrainement traverse sans jeu un écrou de commande fileté, allongé, immobilisé dans un support monté coulissant dans le corps de pince, ce support présentant une rainure longitudinale parallèle à l'axe de la vis dans laquelle est montée une clavette engagée dans une fente ouverte prévue dans la paroi interne du corps de pince. Ce corps comporte par ailleurs de façon en elle meme connue dans la technique, des moyens de montage et de blocage d'un module de pince, comprenant des mors de serrage dont le débattement à l'ouverture ou à la fermeture est provoqué par le mouvement de déplacement de la tige poussoir avec l'écrou de commande. Ainsi et dans. un mode de réalisation- particulier, le module de pince comporte trois mors articulés par rapport au corps de pince et présentant des bras de levier latéraux terminés chacun par une rotule engagée dans une gorge circulaire continue, prévue dans la tige poussoir.En variante, le module de pince peut comporter des mors présentant des tenons engagés dans des mortaises ménagées dans le corps de pince et présentant une face d'appui en regard de portées prévues dans la tige poussoir pour provoquer, de raçon analogue, lors du déplacement de cette tige, le rapprochement ou l'écartement des mors. D'autres caractéristiques d'une pince à commande électrique établie conformément à l'invention apparaitront encore a travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un bras de robot de télémanipulation, équipé d'un module de pince dont la commande des mors est réalisée conformément à l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe axiale plus grande échelle d'un corps de pince selon l'invention, faisant plus particulièrement apparaitre les caractéristiques structurelles et fonctionnelles du dispositif de commande monté dans celui-ci. La figure 1 illustre schématiquement un robot de télécommande A, comportant notamment un bras d'intervention B. A l'extrémité de celui-ci est monté, de manière en elle-même connue et non spécifiquement représentée sur les dessins, un module de pince C interchangeable comportant des mors D, au nombre de trois dans l'exemple envisagé, étant entendu que le nombre des mors pouvant être montés sur le module ainsi que la structure de ces derniers de même que leur mode de débattement, sont sans incidence directe sur les dispositions de la présente invention. Le module de pince C est notamment prévu pour être fixé à l'extrémité d'un corps de pince 1 dont la figure 2 illustre, à plus grande échelle, le détail de la réalisation. Le corps de pince 1 comporte principalement un bottier allongé 2 de forme générale cylindrique et qui, dans l'exemple de réalisation considéré, est de révolution autour d'un axe longitudinal 3. Dans sa partie opposée au module de pince C fixé sur le corps 1, le bottier 2 comporte une partie de plus large section transversale 4, immobilisée sur une bride 5 du bottier en regard au moyen de vis 6. La partie 4 est fermée à l'opposé par une plaque de fond 7 immobilisée par des vis 8. A l'intérieur de la partie 4 est monté par ailleurs confor mément à l'invention, un moteur pas à pas 9 dont l'enveloppe est vissée sur la partie interne de la bride 5 en regard du bottier 2 par d'autres vis 10. L'alimentation électrique du moteur pas à pas 9 est réalisée par des câbles de connexion 11 appropriés traversant la plaque de fond 7 à travers un trou de passage 12 et un connecteur étanche 13. Le moteur pas à pas 9 comporte un arbre 14 entraîné par celui-ci, cet arbre étant réuni par un organe de liaison 15 du genre "joint de Oldham à l'extrémité en regard d'une vis d'entratnement 16 dont l'axe coïncide avec l'axe 3 du bottier 2. Cette vis 16 présente un filetage de précision et est supportée par un jeu de deux roulements 17 et 18 à contacts obliques, dont les billes 19 sont maintenues entre des cages fixes externes 20 et 21 et des cages mobiles internes 22 et 23. Ces roulements sont montés dans un alésage 24 d'une bride interne 24a prévue dans la surface en regard du boitier 2 et s'étendant perpendiculairement à l'axe 3.Le blocage des deux roulements 17 et 18 dans leur alésage 24 est assuré par une plaque d'appui 25, comportant une collerette 26 s'engageant partiellement dans l'alésage 24 et immobilisée contre la bride 24 par des vis de fixation 27. La vis 16 présente une collerette d'appui 28 contre la cage mobile 22 du roulement 17 et est bloquée contre la cage mobile 23 du second roulement 18 au moyen d'une rondelle 29 et d'un écrou 30. Les roulements 17 et 18 sont des roulements de haute précision. La vis d'entrainement 16 se prolonge au-delà des roulements de support 17 et 18 de façon à venir coopérer par son extrémité 31 avec un écrou allongé 32 dont le filetage interne également de haute précision (ici non représenté) est en prise avec le pas de la vis 16. Cet écrou 32 est immobilisé par une clavette 33 à l'intérieur d'un support creux 34, lui-même fermé par une plaque 35 immobilisée par des vis 36. Le support 34 peut se déplacer axialement avec l'écrou 32 à l'intérieur du boitier 2 du corps de pince, en étant guidé dans ce mouvement par une seconde clavette coulissante 37 engagée dans une rainure longitudinale 38 prévue dans le support et dans une fente 38a de la surface interne du corps 2. Axialement, le support 34 de l'écrou 32 comporte une tige poussoir 39, traversant un passage 40 prévu dans le socle du module de pince C, cette tige poussoir 39 permettant par son déplacement selon son axe dractionner les mors du module. A cet effet, elle comporte avantageusement, dans le mode de réalisation représenté, une gorge circulaire continue 41 dans laquelle chacun des mors D engage une rotule 42 prévue à l'extrémité d'un bras de levier 43 prolongeant chacun des mors, ceux-ci étant articulés isur le module C autour d'axes tels que 44. Des doigts longitudinaux 45 sont prévus sur chacun des mors afin de permettre le montage sur ceux-ci de mâchoires de pince adaptées (non représentées). Le fonctionnement de la pince électrique selon l'invention se déduit aisément de la description qui pre- cède : sous l'effet de l'entratnement en rotation de la vis 14 par le moteur pas à pas 9, l'écrou de commande 32 subit un déplacement selon l'axe 3 du boitier 2, la rotation de la vis 14 se transformant par l'effet des clavettes 24 et 28 en un mouvement de translation pour l'écrou 32 et son support 34. Ce mouvement, transmis à la tige poussoir 39, provoque ainsi selon la position de l'écrou de commande 32, le débattement des mors du module de pince autour de leurs axes respectifs de pivotement 44, la mise en oeuvre du moteur pas à pas 9 par tout moyen électrique programmé, permettant d'accomplir toute fonction souhaitée sur les mors, en serrage et désserrage avec à volonté, arrêt ou reprise du cycle.Notamment l'utilisation d'un moteur pas à pas permet ainsi de pallier les inconvénients d'un fonctionnement par tout ou rien, tel que mis en oeuvre dans le cas de systèmes à commande entièrement pneumatique ou hydraulique. Par ailleurs, l'utilisation d'une vis supportée par des roulements à billes ou à rouleaux évitant un porte à faux notable, permet d'assurer la transmission de puissances supérieures à celles obtenues avec les dispositifs antérieurs pneumatiques ou hydrauliques déjà connus, en limitant en outre considérablement l'énergie nécessaire. Bien entendu et comme il va de soi, l'invention ne se limite nullement à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ci-dessus; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. En particulier, on pourrait prévoir sans sortir du cadre de l'invention, toute autre réalisation pour le module de pince que celui envisagé dans l'exemple précédent où le débattement des mors s'effectuerait, non plus par pivotement mais par suite d'un déplacement radial ou axial commandé par la tige poussoir entraînée par l'écrou lui-même actionné par la vis et le moteur pas à pas. REVENDICATIONS 1. Pince électrique, notamment pour robot de manipulation, comportant un corps de pince allongé et creux contenant un dispositif de commande électrique pour le déplacement axial d'une tige poussoir apte à être animée d'un mouvement relatif par rapport au corps de pince, caractérisée en ce que le dispositif de commande est constitué par un ensemble d'entrainement électrique (9), d'un mécanisme du type vis-écrou (16-32), la tige poussoir (39) étant en prise avec l'écrou (32) immobilisé en rotation et mobile en translation sous l'effet de la rotation de la vis (16). 2. Pince électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de pince comporte un moteur pas à pas (9) dont l'arbre de sortie (14) est réuni par un organe de liaison souple (15) a 11 extrémité de la vis (16) du dispositif de commande pour son entrainement en rotation par rapport au corps de pince, sur un jeu de roulements (17-18) de support, montés dans celui-ci. 3. Pince électrique selon la revendicatlon 2, caractérisée en ce que les roulements (17-18) de support sont des roulements à bille et à contacts obliques de haute précision. 4. Pince électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe de liaison souple 15 est un joint du type "joint de Oldham". 5. Pince électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le jeu de roulements est constitué de deux roulements (17-18) contigus dont les cages mobiles (22-23) sont coaxiales à la vis d'entraînement (16 > et portées par celle-ci, les cages fixes (20-21) étant montées dans un alésage (24) prévu dans une bride interne (24a) du corps de pince (2), les deux roulements étant bloqués dans l'alésage par une bague d'appui (25) vissée sur la bride. 6. Pince électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la vis d'entraînement (16) traverse sans jeu un écrou de commande (32) fileté, allongé, immobilisé dans un support (34) monté coulissant dans le corps de pince (2), ce support présentant une -rainure longitudinale (38) parallèle a l'axe de la vis dans laquelle est engagée une clavette (37) engagée dans une fente ouverte 38a prévue dans la paroi interne du corps de pince. 7. Pince électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le module de pince (C) comporte trois mors (D) articulés par rapport au corps de pince (2) et présentant des bras de levier latéraux (43), terminés chacun par une rotule (44) engagée dans une gorge circulaire continue (41) prévue dans la tige poussoir.