Brevet FR2591926A2 — publié le 19870626

FR 2591926 A2 19870626 FR 8518928 A 19851220 La présente invention est relative à un dispositif pour l'accouplement automatique d'une tête-outil au bras manipulateur d'un robot conforme au brevet principal, c'est-àdire comprenant - Un support pour le stockage de ladite tête-outil; - Une première plaque fixée à l'extrémité du bras manipulateur et portant des premiers organes d4accouplement mobiles; - Une seconde plaque fixée à une partie inactive de la tête-outil et.portant des seconds organes d'accouplement; - Des moyens de centrage relatif des deux plaques;; - Et un moyen-moteur, tel qu'un vérin, porté par la première plaque et relié auxdits premiers organes d'accouple- ment par une tringlerie pour déplacer ces premiers organes d'accouplement entre une position de verrouillage où ils coopèrent avec les seconds moyens d'accouplement pour l'immobilisation relative des première et seconde plaques, et une position de déverrouillage. Dans l'exemple de réalisation décrit au brevet principal, les moyens de centrage relatif des plaques comprennent des doigts de centrage dirigés perpendiculairement au plan de la plaque qui les porte, et comportant une partie cylindrique prolongée vers l'extrémité du doigt par une partie tronconique effilée. Ce doigt coopère avec des canons cylindrlques portés par la plaque opposée, et dans laquelle il s'enfile. Par ailleurs, les faces des deux plaques qui sont tournées l'une vers l'autre portent respectivement les éléments complémentaires, par exemple mâles et femelles, de connecteurs à accouplement automatique, destinés à transmettre à la tête-outil l'énergie électrique, les signaux de commande et les fluides nécessaires à partir du bras manipulateur. La manoeuvre d'approche des deux plaques comprend d'abord l'amenée de la première plaque dans une position sensiblement parallèle et coaxiale à la seconde plaque, puis un déplacement de la première plaque par rapport à la seconde, pour introduire l'extrémité des doigts dans les canons, puis une phase oU les doigts avancent dans le canon sur toute leur longueur. C'est pendant cette dernière phase que les connecteurs complémentaires viennent s'engager les uns avec les autres. Ces deux derniers déplacements se font, évidemment, en ligne droite. La manoeuvre doit se faire à faible vitesse pour ménager les doigts et les canons, elle est complexe car elle met en jeu plusieurs actionneurs des articulations du bras de robot pour obtenir un déplacement bien parallèle à l'axe, c'est-à-dire à la direction du canon. En outre, le bras de robot doit agir avec une force relativement importante car ib est nécessaire de vaincre les frottements relatifs des différents connecteurs, qui peuvent être en nombre assez important. La force mise en jeu par le bras est transmise en partie au support de stockage. Le but premier de la présente invention est de permettre une manoeuvre d'approche plus simple et plus rapide. Pour ce résultat, l'invention fournit un dispositif du type indiqué plus haut, et qui a pour particularité que la tête-outil d'une part, et le bras de robot d'autre part, portent respectivement chacun au moins un élément complémentaire, par exemple mâle ou femelle, d'un connecteur & couplage automatique, et que le bras de robot porte un moyenmoteur disposé pour engager l'élément de connecteur porté par le bras avec l'élément complémentaire porté par la tete- outil lorsque les premier et second organes d'accouplement sont en position d'accouplement. De préférence, la seconde plaque, et une platine, portée par le bras de robot, parallèle à la première plaque et mobile dans une direction perpendiculaire à ladite première plaque, portent lesdits éléments complémentaires de connecteur. Suivant une réalisation avantageuse, ledit moyenmoteur est un vérin dont l'axe est perpendiculaire au plan de ladite plaque. On conçoit que la manoeuvre d'approche peut être simplifiée. En effet, après avoir amené la première plaque à être sensiblement parallèle à la seconde plaque, il suffit d'amener les plaques en position telle que les moyens d'ac couplement puissent coopérer, les éléments complémentaires de connecteur étant tenus écartés les uns des autres par le moyen-moteur, puis d'opérer le verrouillage des moyens d'accouplement. La tAeteoutil peut alors être enlevée du support. Le couplage des connecteurs peut se faire ensuite, par exemple pendant le trajet vers le lieu d'utilisation. En effet, les forces mises en jeu pour ce couplage n'ont plus besoin de chercher un point appui dans le support d'outils, ce point d'appui résulte du verrouillage de la ttte-outil sur le bras. L'invention permet en outre la mise en oeuvre d'autres mesures, qui permettent une simplification de l'appareillage, et une nouvelle accélération de la manoeuvre d'approche. Si l'on considère, en effet, la fonction des couples formés d'un doigt et d'un canon du brevet principal, on doit observer que ces couples remplissent deux fonctions d'une part, une fonction de centrage, de façon à arnener les axes des deux plaques en coyncidence, et d'autre part, une fonction d'orientation, de façon à maintenir le parallélisme des deux plaques pendant le couplage des connecteurs. La disposition de la présente invention ne rend plus nécessaire cette second fonction de maintien de l'orien- tation des plaques, et dans ce cas, les organes de centrage peuvent avoir une forme modifiée : selon une modalité préférée de l'invention, il est prévu que les moyens de centrage comprennent un tronc de conte mâle à forte conicité porté par l'une des plaques, et un tronc de cône femelle de conicité voisine, ces troncs de canes étant placés chacun dans une position centrale d'une des plaques, et un court index de positionnement angulaire, destiné à coopérer avec une cavité de forme conjuguée de la plaque opposée, cet index étant placé dans une position écartée du centre des plaques. Par troncs de cônes a forte conicité, on entend ici des troncs de contes dont les génératrices font avec l'axe un angle compris entre environ 5 et 500, de préférence environ 150. La disposition qu'on vient de décrire des moyens de centrage permet une construction plus simple, et d'autre part, elle permet de raccourcir la longueur de la marche d'approche On pourrait objecter que le centrage obtenu à l'aide de troncs de contes à forte conicité risque d'être moins précis que celui qui est obtenu avec un système de doigt et canon. n effet, le risque dtun grain de poussière sur une des surfaces tronconiques, nuisant à la précision du centrage, n'est pas à éiiminer.Cette objection peut cependant & re surmontée grâce à un nouveau perfectionnement, qui consiste en ce que la tringlerie qui relie les premiers moyens dtaccouplement à leurs moyens moteurs comprend au moins une biellette en deux parties pouvant coulisser axialement l'une par rapport à l'autre, un ressort tendant à écarter les deux parties l'une de l'autre, et agissant dans la position de verrouillage pour maintenir lesdits premiersorganes d'accouplement en coopération avec lesdits seconds organes d'accouplement. L'explication de cette modalité est la suivante Dans l'exemple de réalisation décrit au brevet principal, la tringlerie qui relie les moyens moteurs, constitués par un vérin, aux premiers organes d'accouplement, comprend deux genouillères symétriques formées chacune dlune pièce en forme de joug, élastiquement déformable, qui porte à chaque extrémité un organe d'accouplement et qui est articulée en son centre à une biellette dont l'autre extrémité est articulée sur la tige de vérin, laquelle se déplace parallèlement aux pièces en forme de joug. Cette disposition permet un bon équilibrage entre les forces exercées sur les organes d'accouplement, mais la déformation de la pièce en forme de joug est limitée, si bien que la position des mords d'accouplement doit être réglée avec une grande précision 5 centièmes de millimètre dans la réalisation pratique, et qu'il a été jugé préférable de prévoir des moyens de réglage de la position de ces mords. La disposition qui on vient de décrire permet d'augmenter la latitude de réglage jusqu'à environ 1 mm, et dans ce cas, le risque correspondant à la présence d'une poussière sur les surfaces coniques est pratiquement éliminé. il faut noter que le premier avantage de la biellette en deux parties avec ressort, qu'on a mentionné plus haut, est de faciliter le réglage du mécanisme de verrouillage grâce à l'augmentation de la latitude de réglage dont on vient de faire état, et cette facilité est acquise quelle que soit la configuration des organes de centrage. Un second avantage de cette structure de biellette conforme à l'invention est qu'elle rend possible une simplification du dispositif dans le cas où les efforts à supporter sont suffisamment faibles pour qu'il ne soit pas nécessaire de prévoir quatre organes d'accouplement, deux seulement étant nécessaires. Dans ce cas, on supprimera la pièce en forme de joug et on accouplera directement chaque biellette sur un premier organe d'accouplement. En effet il n'est- plus nécessaire de faire appel à la souplesse de la pièce en forme de joug. Dans le cas où quatre organes d'accouplement sont nécessaires, on peut prévoir un nombre égal de biellettes, chacun attaquant un seul premier organe d'accouplement. Cependant, dans une réalisation pratique, on a préféré con server une disposition d'aspect analogue à celle qui est décrite dans le brevet principal, la biellette à ressort remplaçant la biellette rigide de cette réalisation anté rieure, et la pièce en forme de joug n'ayant pas, cette fois, â présenter une déformabilité élastique propre. On observera que les spécifications relatives à cette pièce n'ont plus à être aussi précises, car il suffit qu'elle soit rigide. En particulier, elle n'a plus besoin mettre en forme de joug, sauf pour des considérations d'encombrement 9 elle peut, par exemple être constituée d'un barreau rectiligne. On parlera donc dans la suite d'une "pièce porteuse". ttn autre avantage de l'invention, et de ses diffé- rentes modalités, est que les efforts qui sont susceptibles d'être transmis au support pour le stockage de la tête-outil lors des manoeuvres d'accouplement sont nettement plus faibles. il en résulte qu'il est possible d'utiliser un support de type classique, constitué simplement de cadres rigides laissant un jeu faible, par exemple 1/1Oème de millimètre, pour que la tête-outil puisse se centrer. La présente invention va maintenant être exposée de façon plus précise à l'aide des dessins, parmi lesquels La figure 1 est une vue de face de la première plaque et des organes avoisinants, en situation désaccouplée, une plaque de guidage et les moyens de centrage étant supposés enlevés. La figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue analogue à la figure 1, mais avec la plaque en situation d'accouplement. La figure 4 est une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3. Lss figures 5 et 6 sont des vues en perspective de deux modes d'exécution de la seconde plaque. Sur tous les dessins, les mêmes repères désignent les mêmes organes que sur les figures du brevet principal. Les figures 1 à 4, par comparaison avec les figures du brevet 85.03661, montrent que la plaque 1 est de dimension très réduite, car elle porte uniquement les moyens d'accouplement 6a1 à 6b2, et leur tringlerie, ainsi que le vérin 10. Les éléments de connecteur 15A, 153, 16A, 16B, 160, 17 et 18 sont, en effet, placés sur une platine 30 qui entoure la plaque 1. La figure 4 montre la structure de la plaque 1 et des organes qui lui sont rattachés. La plaque 1, en effet, est prolongée dans la direction du bras de robot par une partie cylindrique 31, qui constitue le cylindre d'un vérin dont l'axe est perpendiculaire au plan de la plaque 1. Le fond 32 de ce cylindre est maintenu par des entretoises 33 sur une plaque 34, laquelle fait partie du bras de robot.La platine 30 est solidaire d'une cuvette 35, placée sous la plaque 1, et qui porte la tige 36 d'un piston 37 mobile à l'intérieur de la partie cylindrique 31. Par ailleurs, la partie cylindrique 31 est fermée, au niveau du centre de la plaque 1, par un couvercle circulaire 38. Des conduits 39,40 permettent d'alimenter le vérin constitué par la partie cylindrique 31 et le piston 37 qui se déplace dans celle-ci. Ce vérin est à double effet. Un guide cylindrique 41,solidaire de la cuvette 35, est disposé de façon à prendre appui sur la face extérieure de la partie cylindrique 31, assurant ainsi un déplacement de la platine parallèle à l'axe de la plaque 1. Les figures 2 et 4 montrent les deux positions extremes de la platine 30 : sur la figure 2, le plan extérieur de cette platine est dans le même plan que celui de la plaque 1, alors que sur la figure 4, il est en retrait d'une distance telle que les éléments de connexion qu'elle porte soient déconnectés des éléments de connexion associés qui sont portés par la plaque 2 et représentés en pointillés sur la figure 4. La figure 4 montre également la structure des éléments portés par la plaque 1. ta plaque formant coulisse 8, disposée au-dessus de la plaque 1, est maintenant de taille identique à celle-ci. Les entretoises qui relient la plaque 1 et la plaque 8 sont constitués par des prolongements 42 de la plaque 1, situés sur les bords de celle ci, et qui ont comme utilité auxiliaire d'empocher tout accrochage entre le bord supérieur interne de l'entretoise 30 et le bord inférieur de la plaque 8 lors du déplacement relatif de ces pièces. La plaque 8, dans sa partie centrale, porte un organe de guidage 43 constitué par une pièce tronconique creuse, de hauteur relativement faible. Cette pièce 43 est destinée à coopérer avec une pièce mAle correspondante 44 visible aux figures 5 et 6. La plaque 8 présente également un évidement, non représenté, qui correspond à un ergot d'indexage 45, visible aux figures 5 et 6. les moyens d'actionnement des organes d'accouplement 6a1 à 6b2 sont visibles aux figures 1 et 3, où la pièce 8 est supposée enlevée. Ces moyens d'actionnement comprennent une pièce en forme de joug 12A, 12B, de forme analogue à celle qui est visible au brevet principal, mais qui est construite de façon plus robuste attendu que sa flexibilité ne joute aucun r8le dans le fonctionnement du dispositif. La forme de cette pièce résulte ici uniquement de eonsidé rations d'encombrement. Elle est reliée à la tige lOA du piston 10 par une bielle composite 46, formée dtune première partie 47 articulée sur la pièce porteuse 12Â, 123, et d'une deuxième partie 48 articulée sur une pièce 14 portée, comme au brevet principal, par la tige îOA. tes deux pièces 47 et 48 sont montées pour coulisser longitudinalement l'une par rapport à l'autre, et un ressort 49 travaillant en compression est intercalé entre ces deux pièces, et tend à les écarter. te fonctionnement du dispositif est le suivant dans un premier temps, la platine 90 est reculée par rapport à la plaque 1, comme représenté à la figure 4. te bras robot peut alors etre approché de la tette outil Jusqu'a ce que les pièces de guidage 43, 44, 45 entrent en coopération. te vérin 10 est ensuite actionné pour faire passer les organes d'accouplement de la pos-lt on représentée à la figure 1 à celle représentée à la figure 3. La t te-outil peut alors être retirée du magasin. A un moment quelconque entre l'accouplement et la mise en utilisatlon de la ttte-outil on déplace la platine 30, par envoi de pression dans la partie cylindrique 31 sous le piston 3?, de façon a' ramener la platine 30 dans le plan de la plaque 1, c'est-à-dire la situation qui est représentée à la figure 2. Au cours de cette opération, les organes de connexion, 15A, 15B, etc.. sont mis en liaison avec les organes correspondants de la plaque 2; la tête-outil est, à partir de ce moment, en état de fonctionner. te désaccouplement de la ttte-outil se fait de façon symétrique, c'est-à-dire qu'on commence par déplacer la plaque 30 pour séparer les éléments de connecteur, puis on acticnne les organes d'accouplement. Les figures 5 et 6 montrent deux réalisations différentes de la coopération de la plaque 2 avec le magasin. Sur la figure 5, le magasin comporte une plaque 50 verticale, pourvue de plaquettes 51, 52, 53, entre lesquelles peut s'insérer la plaque 2. Celle-ci étant, de cette façon, maintenue verticale. ta figure 6, au contraire, -montre une plaque horizontale 54, faisant partie du magasin, et pourvue de plaquettes 56, 57, 58 sur lesquelles vient reposer la plaque 2. Dans cette réalisation, l'axe de la tete-outil vertical est dirigé vers le bas, alors que dans la réalisa tion de la figure 5, l'axe de la t8te-outil est horizontal. On notera, que dans les deux cas, le magasin se présente sous une forme très simple. On notera également que la plaque 1 est dépourvue de tout organe de réglage, car les organes d'accouplement 5a1 à 5b2, de même que les organes de guidage 44 et 45, ont pu être disposés de façon fixe, REVENDIC;TIONS 1. Dispositif pour l'accouplement automatique d'une tête-outil au bras manipulateur d'un robot, comprenant : un support pour le stockage de ladite tête-outil; une première plaque (1) fixée à l'extrémité du bras manipulateur et portant des organes d'accouplement (6a1 à 6b2) mobiles; une seconde plaque (2) fixée à une partie inactive de la tette outil et portant des seconds organes d'accouplement (5a1 à 5b2); des moyens de centrage relatifs des deux plaques; et un moyen-moteur tel qu'un vérin (10), porté par la première plaque, relié auxdits premiers organes d'accouplement par une tringlerie pour les déplacer entre une position de verrouillage où ils coopèrent avec les seconds moyens d'accouplement pour l'immobilisation relative des premières et secondes plaques, et une position de déverrouillage, caractérisé en ce que la t8te-outil d'une part, et le bras de robot d'autre part, portent respectivement chacun au moins un élément complémentaire (15A à 18), par exemple mâle ou femelle, d'un connecteur à couplage automatique, et que le bras de robot porte un moyen-moteur (31, 37) disposé pour engager l'élément de connecteur porté par le bras avec l'élément complémentaire porté par la tête-outil lorsque les premier et second organes d'accouplement sont en position d'accouplement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde plaque(2) est une platine (30) portée par le bras de robot, parallèle à la première plaque (1) et mobile dans une direction perpendiculaire à ladite première plaque (1),portant lesdits éléments complémentaires de connecteur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit moyen-moteur comprend au moins un vérin dont l'axe est perpendiculaire à ladite première plaque. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de centrage comprennent un tronc de cône mâle (44) à forte conicité porté par une des plaques, et un tronc de cône femelle (43) de conicité voisine, ces deux troncs de cane étant placés chacun en position centrale d'une des plaques, et un court index de positionnement (46), destiné à coopérer avec une cavité de forme conjuguée, étant placé dans une situation écartée du centre d'une des plaques. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite tringlerie reliant ledit vérin (10) auxdits premiers organes d'accouplement (6a1 à 6b2), comprend au moins une biellette (46) en deux parties (47-48) pouvant coulisser axialement l'une par rapport à l'autre, un ressort (49) tendant à écarter ces deux parties l'une de l'autre ce ressort agissant dans la position de verrouillage pour maintenir lesdits premiers organes d'ac- accouplement en coopération avec lesdits seconds organes d'accouplement. 6. Dispositif selon la revendication 5, carafe térisé en ce que ladite tringlerie comprend deux genouillères dont chacune comprend une biellette (46) dont une extrémité est reliée de façon articulée à au moins un des premiers organes d'accouplement, et l'autre extrémité est articulée sur une pièce (14) du moyen-moteur à déplacement recto ligne, perpendiculaire au déplacement des organes d'acccu plement. 7. Dispositif selon la revendication 6, ca ractérisé en ce qu'une piece porteuse (12A, 12B) est inter- calée entre ladite biellette (46) et deux premiers organes d'accouplement correspondants, les extrémités de cette pièce porteuse étant articulées chacune à un des premiers organes d'accouplement alors que sa partie médiane est articulée sur l'extrémité correspondante de la biellette (46). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce porteuse (12A, 12B) est en forme de joug. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les premiers organes d'accouplement sont portés par la première plaque par l'in- termédiaire de moyens permettant de déplacer en translation lesdits organes perpendiculairement à ladite plaque.