Brevet FR2605543A1 — publié le 19880429

DISPOSITIF D'ACTIONNEMENT, NOTAMMENT POUR ROBOT INDUSTRIEL La présente invention est relative à un dispositif d'actionnement destiné notamment à être utilisé dans un robot industriel pour la manipulation de pièces. Un dispositif d'actionnement de ce genre est décrit dans le brevet US-A-3,247,978. Plus précisément, ce document décrit une pince de manipulation pouvant être animée d'un mouvement de rotation autour d'un axe combiné à un mouvement de translation rectiligne le long de cet axe. A cet effet, la pince est montée sur un organe pouvant coulisser dans une embase du dispositif sous l'action de moyens moteurs comprenant un moteur fixe qui est couplé à cet organe mobile par l'intermédiaire d'une transmission à vis sans fin. L'organe mobile porte non seulement la pince, mais également de seconds moyens moteurs destinés à assurer la rotation de la pince autour de l'axe, ce moteur agissant par l'intermédiaire d'une transmission sur la pince qui est montée à rotation dans l'organe mobile. Cette disposition connue présente essentiellement deux inconvénients. Le premier consiste en ce que l'organe mobile porte non seulement la pince, mais également les moyens moteurs destinés à l'entrainer en rotation, ce qui confère à l'organe mobile un poids important. I1 en résulte une efficacité médiocre de l'ensemble en raison de l'inertie élevée de l'organe mobile qu'il s'agit de vaincre lorsque la pince doit être deplacée d'un point à un autre le long de l'axe de translation rectiligne. Ce désavantage a une répercussion sur la consommation d'énergie et sur le temps de cycle du robot. Un second inconvénient provient du fait que le moteur qui assure la rotation de la pince se déplace constamment dans l'espace, ce qui entraine des difficultés au niveau de son alimentation. En effet, les lignes qui transportent l'énergie à ce moteur, que cette énergie soit electrique ou hydraulique par exemple, doivent être raccordées à un point fixe de l'embase, de sorte que les mouvements de l'organe mobile leur imposent des contraintes ininterrompues. Une telle connexion est sujette à des pannes. On tente d'y remédier dans la technique anterieure en prévoyant des raccords de transport d'energie admettant un certain mouvement, tel que par exemple des rails électriques coopérant avec des balais de contact. Cependant, une telle disposition est également fragile et conduit souvent à des pannes. I1 existe également des dispositifs d'actionnement d'une construction analogue à celle du dispositif du brevet américain précité, mais dans lesquels l'ensemble moteur qui assure la rotation de la pince est fixe et entraine un plateau tournant supportant l'ensemble des moyens qui assurent la translation rectiligne de la pince. Dans ce cas, les memes difficultés se présentent quant à l'inertie et l'apport en énergie. L'invention a pour but de fournir un dispositif d'actionnement pour robot depourvu des inconvénient que l'on vient de citer. L'invention e donc pour objet ur dispositif d'actionnement, notamment pour robot industriel comportant une embase, un organe porte-outil monte mobile dans cette embase selon un mouvement composite impliquant une rotation autour d'un axe et une translation rectiligne le long de cet axe, des premiers moyens moteurs comprenant un premier moteur d'entrainement et une première transmission couplée entre ce dernier et l'organe porte-outil pour l'entraîner en rotation, et des seconds moyens moteurs comprenant un second moteur d'entrainement et une seconde transrrission couplée entre ce dernier et l'organe porte-outil pour l'entrainer en translation, ce dispositif d'actionnement étant caractérisé en ce que lesdits premier et second moteurs sont montés fixes sur ladite embase et en ce que ladite première transmission est couplée audit organe porte-outil par des moyens de couplage qui sont solidaires en rotation de cet organe tout en le laissant libre de se déplacer en translation rectiligne. Dans cet agencement, les moteurs d'entrainement étant placés sur une même embase, la difficulté de leur alimentation est éliminée. En outre, le porte-outil est allégé d'un maximum de pièces, ce qui réduit considérablement l'inertie des pièces en mouvement et améliore donc le rendement du robot, tant sur le plan de la consommation d'énergie que sur la réduction du temps de cycle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnee uniquement à titre d'exemple et faite en se réfé- rant aux dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un robot équipe d'un dispositif d'actionnement suivant l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation et en coupe du dispositif d'actionnement suivant l'invention; - la figure 3 est une vue en plan du dispositif; - la figure 4 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, du dispositif; - la figure 5 représente une vue en perspective et à grande échelle d'un détail du dispositif; - la figure 6 est une vue en coupe à grande échelle, prise selon le ligne VI-VI de la figure 2; - la figure 7 represente une. vue en élévation, partiellement en coupe, d'un autre mode de réalisation de l'invention;; - la figure 8 est une vue en plan de ce mode de réalisation; - la figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8. La figure 1 est une représentation schématique d'un robot industriel dans leouel est incorporé le dispositif d'actionnement I suivant l'invention. Dans l'exemple représenté, le robot industriel comporte un chassis 2 composé de quatre pieces d'angle 3 reposant sur une table de travail T, ces pieces d'angle étant reliées ensemble par des barres fixes de coulissement 4 formant les quatre côtes du châssis. Celui-ci présente une forme de rectangle. Les barres 4 supportent deux a deux des équipages mobiles 5 et 6 comprenant chacun deux chariots 7a et 7b réunis respectivement par des barres de guidage 8 et 9 qui sont situees dans des plans horizontaux décalés en hauteur. Les équipages mobiles 5 et 6 peuvent se déplacer le long des barres latérales 4 grâce à des mécanismes moteurs incorporés dans les chariots 7a et animés par des moteurs 10. Ces moteurs agissent sur des pignons (non représentés) coopérant avec des crémaillères il longeant les cotés du châssis 2. Les pignons qui cooperent avec les crémaillères sont connectés ensemble par des barres d'entrainement 12 et 13 qui sont parallèles aux barres de guidage 8 et 9, respecti-vement. Les barres de guidage 8 et 9 constituent des rails pour le dispositif d'actionnement 1 suivant l'invention qui, par suite des deplacements commandes des équipages mobiles 5 et 6, peut être amené à un endroit quelconaue à l'intérieur du châssis 2, par exemple pour déplacer des objets d'un endroit à un autre sur la table de travail T. Cependant, il est à noter que le dispositif d'actionnement suivant l'invention peut être utilisé dans un robot dont la construction est différente de celle de l'ensemble représenté à la figure 1. Une description détaillée de cet ensemble peut être trouvée dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse et intitulée: "Robot industriel". On va se référer maintenant aux figures 2 à 6 pour décrire le dispositif d'actionnement 1 suivant l'invention. Il comporte un corps 14, de forme à peu prés cubique, usiné pour présenter essentiellement trois passages 15a, 15b et 15c, respectivement. Les passages 15a et 15b ont des axes X-X et X'-X' horizontaux qui se croisent à angle droit et qui sont décalés de la meme facon que les barres de guidage 8 et 9 représentées a la figure 1. Les passages 15a et 15b sont de section circulaire. Le passage 15c usiné dans le corps 14 s'étend verticalement, selon l'axe Y-Y et est egalement de section circulaire. Il est à l'écart des passages 15a et 15b. Les barres de guidage 8 et 9 sont ajustées dans les passages respectifs 15a et 15b de telle facon que le corps 14 puisse glisser le long d'elles sous l'action des moteurs 10 avec un jeu minimal garantissant ainsi un guidage irréprochable du corps 14. Le passage 15c recoit successivement de haut en bas un premier roulement 16, des manchons d'entretoisement 17 et 18, un second roulement 19 et une bague de fixation 20 qui comporte une bride radiale 21 vissée contre la face inférieure du corps 14 à l'aide de vis 22. L'ensemble des éléments que l'on vient de mentionner sont centrés sur l'axe Y-Y. A l'intérieur des roulements 16 et 19 est disposé un manchon 23 dans lequel sont montés deux roulements 24a et 24b à recyclage de billes dans lesquels est reçue à coulissement axial, mais avec blocage en rotation, une tige porte-outil 25. La figure 6 représente une section transversale schématique agrandie du manchon 23 et de l'un des roulements à recyclage de billes 24a, cette figure montrant également la forme particulière de la tige porte-outil 25. Celle-ci présente une section générale circulaire et comporte trois nervures longitudinales 26a, 26b et 26c décalées de 120 qui constituent des chemins de roulement pour des billes 27 disposées en six rangées longitudinales (non visibles sur le dessin). Cet ensemble des roulements 24a et 24b et les nervures 26a, 26b et 26e forment un assemblage à nervure et mortaise s'étendant longitudinalement le lonc de l'axe de la tige 25 On peut trouver une description détaillée de ce genre de roule- ments à recyclage de billes dans une brochure éditée par la société THK. CO.LTD, Shinagawa-ku Tokyo 141 Japon. Le roulement particu lièrement approprié pour l'invention est celui vendu sous la dénomination LBS. Le manchon 23 comporte une bride extérieure 28 à son extrémité inférieure à laquelle est rapportée une rondelle de fermeture 29 à l'aide de vis 30, l'autre extrémité du manchon 23 étant pourvue d'une collerette intérieure 31 à laquelle est rapportee une roue dentée 32 à l'aide de vis 33. La roue dentée 32 est en prise avec un pignon 34 calé sur l'arbre de sortie d'un premier moteur d'entrainement 35. Ce dernier est fixé dans une monture 36 fixée sur le corps 14 à l'aide de vis 37 (figure 3). Le moteur 35 est donc couplé à la tige porte-outil 25 par l'intermédiaire d'une transmission désignée globalement par 38, laissant la liberté à la tige 25 de se déplacer le long de son axe Y-Y. Un support 39 pour de seconds moyens de transmission 40 est fixe sur la surface supérieure du corps 14, la fixation étant réalisée à l'aide de vis 41. Ce support comporte trois ailes 42a, 42b et 42c s'étendant verticalement et servant respectivement à la fixation d'un second moteur d'entrainement 43 à axe horizontal et au montage à rotation d'une broche 44 qui est couplée à la sortie du moteur 43 à l'aide d'un accouplement élastique 45. La broche 44 est montée à rotation dans des roulements 46 fixés dans les ailes 42b et 42c du support 39. Deux pignons 47a et 47b sont calés sur la broche 44. Ils sont destinés à engrèner sur des crémaillères 48a et 48b fixées sur le corps 49 d'un chariot 50 (voir en particulier la figure 5). Le corps 49 est un bloc à peu près en forme de paralléllépipède rectangle et il comporte un alésage 51 de section circulaire et centré sur l'axe Y-Y de la tige porte-outil 25 qui s'étend à travers cet alésage en y étant reçue à rotation à l'aide de deux roulements 52 entretoisés par des anneaux d'entretoisement 53 et 54 (figure 2). A son extrémité superieure, la tige porte-outil 25 comporte une portion filetée 55 sur laquelle est vissé un écrou 56 qui porte sur la bague intérieure du roulement supérieur 52 monté dars l'alésage 51 du corps 49. Cet agencement permet la montée et la descente selon l'axe Y-Y de la tige porte-outil 25 sous la commande du moteur d'entraînement 43 par l'intermédiaire de la seconde transmission 40. On notera que cette transmission admet parfaitement une rotation de la tige porte-outil autour de son axe Y-Y. La figure 4 montre que les crémaillères 48a et 48b peuvent pénétrer dans des trous verticaux 57 creusés dans le corps 14 du dispositif d'actionnement. Il est à noter que la figure 4 représente la position basse de la tige porte-outil , tandis que la figure 2 represente cette dernière dans sa position haute. Afin d'éliminer les jeux d'engrenages entre les pignons 47a et 47b et les crémaillères 48a et 48b, l'une de ces crémaillères est montée élastiquement contre le corps 49 du chariot 50 (figure 5). A cet effet, la crémaillère présente des trous oblongs 59a à travers lesquels passent des vis épaulées de fixation 59b, tandis que dans l'extrémité supérieure de la crémaillère 48b est vissée une tige filetée 60 dont la tête 60a comprime contre la surface supérieure du corps 49 quelques rondelles "Belleville" 61 exerçant une force élastique vers le haut sur la crémaillère 48b. Chacun des mouvements de la tige porte-outil 25 est commande à l'aide de dispositifs de detection de position opto-électroniques 62 et 63 respectivement. Le dispositif de détection 62 comporte un détecteur photo-électrique 64 coopérant avec un disque à encoche 65 solidaire en rotation de la tige porte-outil 25. Le dispositif de détection 63 comporte une regle 66 a section en forme de U dont les ailes sont découpées en certains endroits et qui coopère avec un capteur photo-électrique 67 solidaire du corps 13. Cet ensemble permet donc de positionner la tige porte-outil 25 en hauteur. Il est a noter que sur les figures on a omis de représenter un outil dont la commande peut etre assurée par le dispositif d'actionnement suivant l'invention. Il est en effet clair que ce dispositif peut être utilisé avec un outil quelconque dont les configurations sont connues des specialistes et qui peuvent être de toutes sortes. Par exemple, or peut utiliser des machoires, des aimants, etc. capables de manipuler des pièces pouvant etre transportées et/ou positionnées par le robot représenté sur la figure 1 d'un endroit à l'autre de la table de travail T. Pour la fixation d'un tel outil, la tige porte-outil 25 comporte à son extrémité inférieure un embout 25a dont la forme est adaptée à la fixation convenable de cet outil. Après la description détaillée qui précède, il est clair que l'invention fournit un dispositif d'actionnement capable dentrainer la tige porte-outil en rotation et en translation rectiligne à l'aide des moteurs 35 et 43 qui sont tous deux fixes sur le support 14 et qui ne participent donc pas aux mouvements de la tige porteoutil. La force motrice de ces deux moteurs est amenée à la tige porte-outil 25 par l'intermédiaire de transmissions dont chacune laisse la liberte à la tige d'effectuer le mouvement qui lui est imprimé par l'autre transmission. Les figures 7 à 9 représentent un autre mode de réalisation de l'invention qui comporte une seconde transmission 40A différente de la transmission correspondante des précédentes figures. Dans ce cas, une vis 68 est montée à rotation dans un support 69, l'axe de la vis étant parallèle à l'axe Y-Y de la tige porteoutil 25. La vis 68 est entrainee en rotation grâce à un moteur d'entrainement 70 qui est en prise avec la vis par l'intermédiaire d'une courroie 71. Sur la vis 68 est engagée une noix 72 qui est solidaire en translation rectiligne de la tige porte-outil 25 tout en transmettant la rotation de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement, notamment pour robot industriel comportant une embase (14), un organe porte-outil (25) monté mobile dans cette embase (14) selon un mouvement composite impliquant une rotation autour dtun axe (Y-Y) et une translation rectiligne le long de cet axe, des premiers moyens moteurs comprenant un premier moteur d'entrainement (35) et une première transmission (39) couplée entre ce dernier et l'organe porte-outil (25) pour l'entraîner en rotation et des seconds moyens moteurs comprenant un second moteur d'entrainement (43) et une seconde transmission (40) couplée entre ce dernier et l'organe porte-outil (25) pour l'entraîner en translation, caractérisé en ce que lesdits premier et second moteurs (35, 43) sont montés fixes sur ladite embase (14) et en ce que ladite première transmission (38) est couplée audit porte-outil par des moyens de couplage (23, 24a, 24b; 26a, 26b, 26c, 27) qui sont solidaires en rotation de cet organe porte-outil (25), tout en le laissant libre de se déplacer en translation rectiligne. 2. Dispositif d'actionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe porte-outil est une tige (25) alignee sur ledit axe (Y-Y) et montée à coulissement dans une pièce tubulaire (23, 24a, 24b) par l'intermédiaire d'un assemblage à nervure et mortaise (24a, 24b; 26a, 26b, 26c; 27) s'étendant longitudinalement le long de la tige, ladite pièce tubulaire (23, 24a, 24b) étant solidaire en rotation d'un élément (32) de ladite transmission (38). 3. Dispositif d'actionnement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit assemblage à nervure et mortaise comporte au moins une nervure longitudinale (26a, 26b, 26c) ménagée sur ladite tige (25) ainsi qu'au moins une rainure complémentaire ménagée dans ladite pièce tubulaire (23, 24a, 24b). 4. Dispositif d'actionnement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pièce tubulaire est composite et comporte au moins un roulement à recyclage de billes (24a, 24b) dont au moins deux rangées de billes orientées longitudinalement définissent ladite rainure, ainsi qu'un manchon (23) dans lequel est fixé ledit roulement à recyclage de billes. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que ladite seconde transmission (40) comporte un chariot (50) solidaire en translation rectiligne dudit organe porte-outil (25) et couplé audit second moteur (43) par l'interme- diaire d'au moins un ensemble à pignon et crémaillère. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite seconde transmission (40A) comporte un chariot (50) solidaire en translation rectiligne dudit organe porte-outil (25) et couplé audit second moteur par l'intermédiaire d'une transmission à vis-sans-fin (68).