Brevet FR2604938A1 — publié le 19880415

-- 1 -- L'invention concerne une tête de positionnement propre à équiper un robot manipulateur pour opérer des assem- blages robotiques, par exemple des assemblages d'élé- ments de carrosserie. La tête de positionnement qui fait l'objet de l'inven- tion est destinée à effectuer des déplacements très petits et très précis selon six degrés de liberté. On connait des têtes de positionnement à plusieurs de- grés de liberté dont les degrés de liberté sont en sé- rie, l'élément, moteur ou vérin, qui engendre le mouve- ment correspondant à un degré de liberté, étant porté par un support mobile avec le degré de liberté antérieur. On connaît également des dispositifs dans lesquels l'élé- ment, moteur ou vérin, qui engendre le mouvement est porté par un châssis fixe, mais transmet son mouvement par l'intermédiaire d'un élément mobile avec le degré de liberté antérieur. La tête de positionnement selon l'invention est caracté- risée en ce qu'elle comporte un chassis fixe sur lequel sont montés six vérins dont les tiges sont reliées à un châssis mobile par des moyens de liaison compatibles avec un déplacement à six degrés de liberté de ce chas- - 2 - sis mobile. Dans un mode de réalisation selon l'invention, les six vérins sont répartis selon trois directions orthogona- les, à raison de deux vérins dans chaque direction, et la tige de chaque vérin est reliée au chassis mobile par une liaison à cinq degrés de liberté. Le vérin est de préférence un vérin électrique équipé de moyens d'asservissement, tel que celui décrit dans la demande de brevet français déposée par les demande- resses le 18 Juillet 1986 pour: "Vérin électrique à vis creuse à billes". Un tel vérin garantit avec une grande précision les coordonnées de l'extrémité de sa tige; dans ces conditions, les déplacements du chas- sis mobile sont extrêmement précis. Les erreurs de cha- que vérin étant indépendantes des erreurs des autres vérins, il n'y a pas de cumul d'erreurs. - On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de la tête de positionnement selon l'invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est une vue en perspective de la tête de positionnement; La Figure 2 est une vue en perspective du châssis fixe; La Figure 3 montre la liaison d'un vérin au chas- sis mobile en coupe suivant III-III de la Figu- re 4; La Figure 4 en est une coupe suivant IV-IV de la Figure 3. On voit sur les Figures 1 et 2 le châssis fixe 1 sur lequel sont montés six vérins à raison de deux vérins pour chacune des trois directions orthogonales OX, - 3 - OY, OZ, les vérins 2 et 3 pour la direction OX, 4 et 5 pour la direction OY et 6 et 7 pour la direction OZ. Ces vérins sont des vérins électriques dont la tige 8 peut être déplacée à volonté dans un sens ou dans l'autre. Les deux vérins 2 et 3 orientés selon l'axe X sont disposés dans le plan ZOX symétriquement par rapport à l'axe des X. Les deux vérins 4 et 5 orientés selon l'axe des Y sont disposés dans le plan XOY symétriquement par rapport à l'axe des Y. Les deux vérins 6 et 7 orientés selon l'axe des Z sont disposes dans le plan ZOY symétriquement par rap- port à l'axe des Z. Les tiges 8 des vérins sont reliées à un châssis mobile 9 d'une manière compatible avec les déplacements. Pour effectuer une translation selon l'axe des X, on déplace d'une même longueur les deux vérins 2 et 3. Pour effectuer une translation selon l'axe des Y, on déplace d'une même longueur les deux vérins 4 et 5. Pour effectuer une translation selon l'axe des Z,on déplace d'une même longueur les deux vérins 6 et 7. Pour effectuer une rotation autour de l'axe des X, on déplace de longueurs égales et opposées les vérins 6 et 7 et de longueurs égales les vérins 4 et 5. Si on déplace un seul des vérins 6 ou 7 et les vérins 2 et 3, on obtient une rotation autour d'un axe paral- lèle à l'axe des X. On peut ainsi obtenir tous les déplacements souhaités à condition qu'ils soient suffisamment petits pour rester dans les limites imposées par le montage. Les Figures 3 et 4 montrent le détail de la liaison 4 - entre les vérins et le chassis mobile 9. L'extrémité de la tige 8 d'un vérin est reliée à une chape 10 par l'intermédiaire d'une rotule sphérique comprenant une cage sphérique 11 solidaire de la tige 8, une noix sphérique 12 et un axe 13 perpendi- culaire à la tige 8 et reliant la noix à la chape. Cette dernière peut ainsi pivoter par rapport au vérin, aussi bien autour de l'axe de la tige 8 qu'autour de deux axes orthogonaux contenus dans un plan perpendi- culaire à l'axe de la tige. La chape 10 est fixée à un rail 14. Un deuxième rail 15 peut se déplacer par rapport au rail 14, parallèlement à l'axe de la tige 13, à l'aide d'une glissière 16 à billes. Le chassis mobile 9 est fixé à un élément 17 qui peut se déplacer par rapport au rail 15 dans une direction perpendiculaire au plan défini par l'axe 13 et la tige 8 du vérin, à l'aide d'une glissière 18 à billes. Le châssis 9 peut ainsi se déplacer par rapport au rail 10 dans deux directions perpendiculaires entre elles et toutes deux perpendiculaires à l'axe de la tige du vérin. Il y a ainsi en définitive cinq degrés de liberté dans la liaison entre le vérinet le chassis 9; celle-ci est ainsi compatible avec les déplacements imposés par les autres vérins. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée commu limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. - 5 - Revendications 1. Tête de positionnement à six degrés de liberté pro- pre à effectuer des assemblages robotiques, caractérisée en ce qu'elle comporte un châssis (1) sur lequel sont montés six vérins (2,3,4,5,6 et 7) dont les tiges (8) sont reliées à un chassis mobile (9) par des moyens de liaison compatibles avec un dé- placement à six degrés de liberté de ce chassis mobi- le (9). 2. Tête de positionnement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les six vérins sont répartis selon trois directions orthogonales OX, OY, OZ, à rai- son de deux vérins dans chaque direction, et en ce que la tige (8) de chaque vérin est reliée au chassis mobile (9) par une liaison à cinq degrés de liberté. 3. Tête de positionnement selon la revendication 2, caractérisée en ce que les deux vérins dirigés selon OX sont disposés dans le plan XOZ symétriquement par rapport à OX, les deux vérins dirigés selon OY sont disposés dans le plan YOX symétriquement par rapport à OY, et les deux vérins dirigés selon OZ sont dispo- sés dans le plan ZOY symétriquement par rapport à OZ. 4. Tête de positionnement selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'extrémité de la tige (8) de chaque vérin est équipée d'une rotule sphérique dont l'élément attelé (10) peut pivoter autour de deux axes orthogonaux perpendiculaires à la tige (8) et autour de l'axe de la tige. 5. Tête de positionnement selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément rotulant (10) attelé à la tige (8) de chaque vérin est relié au chassis mobile (9) par l'intermédiaire d'un dispositif composé -6 - d'un premier rail (14) portant une première glissière (16) et sur lequel coulisse un deuxième rail (15) portant une deuxième glissière (18) et sur lequel coulisse le châssis mobile (9), le premier rail (14) et le deuxième rail (15) étant disposés orthogonale- ment entre eux et tous deux perpendiculaires à la tige (8) du vérin.