Brevet FR2612272A1 — publié le 19880916

La présente invention se rapporte à un disposi- tif de transmission utilisé dans un équipement commandé, tel qu'un robot industriel, et dont on peut inverser le sens de rotation pendant le fonctionnement. Dans un équipement commandé tel qu'un robot indus- triel, l'arbre moteur n'est pas entrainé dans une seule di- rection mais son sens de rotation change pendant le fonc- tionnement. Les engrenages du dispositif de transmission incorporé dans un tel équipement commandé présentent tou- jours un certain jeu et l'existence de ce jeu retarde l'in- version de l'arbre de sortie d'une valeur correspondant au jeu, de sorte que la transmission de puissance devient im- précise. Ce problème est signalé depuis longtemps dans l'in- dustrie. Afin d'éliminer cette imprécision de la transmis- sion de puissance, due au jeu, on a proposé d'utiliser en combinaison deux engrenages dont les phases sont décalées d'une valeur correspondant au jeu, de manière à ce que ces deux engrenages soient en prise sans jeu avec un engrenage associé. Toutefois, le jeu est dû en partie à une erreur d'usinage inévitable et, compte tenu des limites d'amélio- ration de la précision d'usinage, il est très difficile de décaler les phases des deux engrenages pour qu'elles cor- respondent exactement à un jeu aussi faible, et de les blo- quer par rapport à l'arbre. En outre, le mécanisme à double engrenage ci- dessus ne peut pas éviter un effet de coincement inhérent à l'engrènement des deux dentures, de sorte qu'il est dif- ficile d'obtenir un fonctionnement doux de la transmission. La présente invention a pour objet une transmis- sion pour un équipement commandé, dans laquelle on peut in- verser le sens de rotation d'un arbre de transmission de puissance, par utilisation de trains d'engrenages. L'invention a également pour objet une transmis- sion pour un équipement commandé, qui peut transmettre une puissance de façon précise et douce, pratiquement sans jeu. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, la pré- sente invention utilise des trains d'engrenages qui com- prennent deux pignons intermédiaires en prise avec un pi- gnon d'entrée, deux autres pignons intermédiaires en prise avec un pignon de sortie, et deux arbres intermédiaires re- liant chacun l'un des pignons intermédiaires en prise avec le pignon d'entrée et l'un des pignons intermédiaires en prise avec le pignon de sortie. Dans les trains d'engre- nages, l'un des pignons intermédiaires est monté librement sur l'arbre intermédiaire, de sorte qu'on peut le faire tourner d'un angle arbitraire. Le pignon intermédiaire li- brement monté peut être fixé sur l'arbre intermédiaire par des moyens de fixation, à un angle désiré. On fait tourner légèrement, en sens inverse, l'arbre intermédiaire et le pignon intermédiaire monté librement, de sorte que le pignon d'entrée est en prise sans jeu, dans les sens de transmis- sion de puissance, avec le train d'engrenages composé du pi- gnon d'entrée, des pignons intermédiaires d'un côté et du pignon de sortie, et également avec l'autre train d'engre- nages composé du pignon d'entrée, des pignons intermédiaires de l'autre côté et du pignon de sortie, les deux trains d'en- grenages ayant des sens opposés de transmission de puissance. Dans cette situation d'engrènement sans jeu, on bloque le pignon intermédiaire libre sur l'arbre intermédiaire, à l'aide des moyens de fixation. Cette structure permet une inversion rapide du sens de rotation de l'arbre de sortie de puissance, sans engendrer de retard dû au jeu lorsque l'arbre d'entrée chan- ge de sens de rotation, et permet également une rotation douce des engrenages en fonctionnement. Dans un mode préféré de réalisation de la trans- mission pour un équipement commandé, il est avantageux d'installer le pignon de sortie et deux pignons intermé- diaires en prise avec le pignon de sortie à l'intérieur du carter et d'installer le pignon d'entrée et deux pignons in- termédiaires en prise avec le pignon d'entrée à l'extérieur du carter. L'installation à l'extérieur du carter du pignon d'entrée et des deux pignons intermédiaires en prise avec celui-ci permet de sortir l'extrémité de l'arbre intermédiai- re à l'extérieur du carter, de sorte qu'on peut faire tour- ner manuellement l'extrémité de l'arbre intermédiaire. Cela facilite l'opération de réglage des deux trains d'engrenages d'une manière telle que le pignon d'entrée ne présente pas de jeu avec les deux trains d'engrenages dans les sens de transmission de puissance qui sont opposés pour les deux trains d'engrenages. De préférence également, le pignon d'entrée et ses pignons intermédiaires installés à l'extérieur du carter sont entourés par un couvercle qui est fixé au moyen d'une pièce intermédiaire faisant saillie vers l'extérieur à par- tir du carter, ce couvercle comportant un trou de réglage en face de l'extrémité de l'arbre intermédiaire. D'autres objets et avantages de l'invention appa- raîtront aux hommes de l'art à la lumière de la description de ses modes préférés de réalisation, non limitatifs, repré- sentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale du mode préféré de réalisation de la transmission conforme à l'in- vention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II- II de la figure 1, vue dans la direction de la flèche; la figure 3 est un schéma simplifié illustrant la transmission de puissance suivant la présente invention; la figure 4 est un schéma de principe de fonc- tionnement, illustrant la relation entre les pignons de la transmission en engrènement; et la figure 5 est une coupe partielle de la trans- mission, illustrant un exemple de moyens de fixation du pignon intermédiaire sur l'arbre intermédiaire, montés entre un pignon intermédiaire et un arbre intermédiaire. Les figures 1 et 2 représentent un mode de réali- sation de la transmission pour la commande d'un équipement, suivant la présente invention. Le repère 1 désigne un arbre d'entrée qui tourne à grande vitesse et le repère 2 désigne un arbre de sortie qui reçoit la puissance de l'arbre d'en- trée mais dont la vitesse de rotation est réduite. Un pignon d'entrée 3 est fixé à l'arbre d'entrée 1 et un pignon de sor- tie 4 est fixé à l'arbre de sortie 2. Un carter 5 présente une extrémité ouverte et une pièce intermédiaire 8 est fixée à l'extrémité ouverte, par des vis 22. A l'intérieur du car- ter 5 sont installés l'arbre de sortie 2 et le pignon de sortie 4, l'arbre 2 étant supporté par des roulements 9,9. L'arbre d'entrée 1 et le pignon d'entrée 3 sont installés à l'extérieur du carter 5 par rapport à la pièce intermédiai- re 8, pour faciliter l'opération de réglage et de suppression du jeu comme décrit plus loin. Le carter 5 porte un couvercle 13, fixé de l'exté- rieur, qui enferme l'arbre d'entrée 1 et le pignon d'entrée 3. Le couvercle 13 est fixé de façon démontable au carter 5, par des vis 23 qui se vissent dans des bossages de liaison 8a en saillie vers l'extérieur à partir de la pièce support intermédiaire 8. L'arbre d'entrée 1 est supporté dans sa partie intermédiaire par un palier à roulement 7 sur le couvercle 13 et, à son extrémité avant, il est supporté par un palier à roulement 6 sur la pièce support 8. Le couver- cle 13 comporte un trou de réglage 24 par lequel on insère un outil pour le rattrapage du jeu. Le trou de réglage 24 est obturé par un tampon amovible 21. Le pignon d'entrée 3 installé à l'extérieur du carter 5 est en prise avec deux pignons intermédiaires 10, '. Le pignon de sortie 4 installé à l'intérieur du carter est en prise avec deux autres pignons intermédiaires 11, 11'. Les pignons intermédiaires opposés 10 et 11 sont accou- plés l'un à l'autre par un arbre intermédiaire 12, et les pignons intermédiaires opposés 10' et 11' de l'autre groupe sont accouplés l'un à l'autre par un arbre intermédiaire 12'. Parmi ces pignons, les pignons intermédiaires 11, 10' et 11' sont montés de façon fixe sur les arbres intermédiai- res 12, 12' par emmanchement à chaud et contraction, tandis que seul le pignon intermédiaire restant 10 est monté de façon librement tournante sur l'arbre intermédiaire 12. Le pignon 10 est fixé par des vis 15 à un disque 14 qui est rigidement fixé à l'arbre intermédiaire 12 par emmanchement à chaud et contraction. Les vis 15 passent dans des trous traversants 16 ménagés dans le pignon intermédiaire 10 et elles se vis- sent dans le disque 14. Les trous traversants 16 ont la forme d'une rainure courbe s'étendant dans la direction cir- conférentielle. Cette rainure ou lumière courbe permet une rotation relative du pignon intermédiaire 10 et de l'arbre intermédiaire 12 lorsque les vis 15 sont desserrées. Les trous traversants 16 ne sont pas nécessairement en forme de lumière allongée et ils peuvent être un trou circulaire de diamètre légèrement supérieur à celui de la vis 15, pour permettre une rotation relative entre le pignon intermédiai- re 10 et l'arbre intermédiaire 12. Les moyens d'accouplement mutuel du pignon inter- médiaire 10 monté librement et de l'arbre intermédiaire 12 ne sont pas limités au mécanisme ci-dessus comprenant le disque et les vis et ils peuvent être sous la forme d'un anneau biconique 50 comme représenté sur la figure 5. L'an- neau 50 comprend deux anneaux coniques 51a,51b, une cage in- térieure 52a et une cage extérieure 52b entre lesquelles sont placés les anneaux coniques, et des vis 53 qui traver- sent un anneau conique 51a et se vissent dans l'autre an- neau conique 51b. L'anneau biconique 50 est placé dans un logement 54 ménagé dans la partie axiale du pignon intermédiaire 10. Lorsqu'on desserre les vis 53, le pignon intermédiaire 10 peut tourner librement sur l'arbre intermédiaire 12. Par contre, lorsque les vis 53 sont serrées, les deux anneaux coniques 51a,51b se rapprochent l'un de l'autre et pressent, par l'intermédiaire de la surface conique, la cage intérieu- re 52a contre l'arbre intermédiaire 12 et la cage extérieure 52b contre la surface circonférentielle intérieure du lo- gement 54 du pignon intermédiaire 10, ce qui provoque le blo- cage du pignon intermédiaire 10 sur l'arbre intermédiaire 12. Lorsque la transmission ci-dessus est incorporée dans le système de transmission de puissance d'un équipement commandé, tel qu'un robot industriel, on supprime le jeu des engrenages, comme illustré sur la figure 4, avant de mettre la transmission en service. Comme représenté sur la figure 3, la transmission ci-dessus est composée d'un train d'engrenages T qui trans- met la puissance de l'arbre d'entrée 1 au pignon d'entrée 3, au pignon intermédiaire 10, à l'arbre intermédiaire 12, au pignon intermédiaire 11 et au pignon de sortie 4, et d'un autre train d'engrenages T' qui transmet la puissance de l'arbre d'entrée 1 au pignon d'entrée 3, au pignon intermé- diaire 10' à l'arbre intermédiaire 12', au pignon intermé- diaire 11' et au pignon de sortie 4. Dans un tel dispositif comprenant ces trains d'en- grenages, on enlève le tampon 21 du couvercle 13 pour intro- duire un outil par le trou de réglage 24 et desserrer les vis 15 (dans le cas des figures 1 et 2) ou les vis 53 (dans le cas de la figure 5). Ensuite, on fait tourner l'arbre in- termédiaire 12 dans le sens de la flèche a de la figure 4, à l'aide d'une fente d'engagement 20 prévue à l'extrémité de l'arbre. La rotation de l'arbre intermédiaire 12 est transmise au pignon intermédiaire 11, au pignon de sortie 4, au pignon intermédiaire 11', au pignon intermédiaire 10' et au pignon d'entrée 3 dans cet ordre, de sorte que la si- tuation de contact des dents d'engrenage des pignons en prise les uns avec les autres est celle qui est représentée sur la figure 4. Ensuite, on bloque l'arbre d'entrée 1 et on fait tourner légèrement le pignon intermédiaire 10 dans le sens de la flèche b à l'inverse de la flèche a, jusqu'à ce que le pignon 10 s'arrête, ce qui établit une condition de con- tact des dents d'engrenage comme représenté sur la figure 4. On serre alors les vis 15 (dans le cas des figures 1 et 2) ou les vis 53 (dans le cas de la figure 5), pour bloquer mutuellement le pignon intermédiaire 10 et l'arbre inter- médiaire 12. Dans les trains d'engrenages réglés comme décrit ci-dessus, le train d'engrenages T présente un engrènement des pignons tel que la puissance est transmise lorsque l'ar- bre d'entrée 1 tourne dans le sens A, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre en ce qui concerne le sens de transmission de puissance, tandis que l'autre train d'en- grenages T' présente un engrènement qui transmet la puissan- ce lorsque l'arbre d'entrée 1 tourne dans le sens B, c'est- à-dire en sens inverse des aiguilles d'une montre en ce qui concerne le sens de transmission de puissance. Ainsi, lors- que l'arbre d'entrée 1 tourne dans le sens A, la puissance est transmise à l'arbre de sortie 2 par l'intermédiaire du train d'engrenages T mais non par l'intermédiaire de l'autre train d'engrenages T'. Autrement dit, l'engagement des dents entre le pignon intermédiaire 10' et le pignon d'entrée 3 dans le train T' est tel qu'il y a un jeu c' entre les dents par rapport au sens de transmission de puissance, de sorte que la puissance n'est pas transmise et que le pignon in- termédiaire 10' tourne simplement en suivant le pignon d'en- trée 3, leurs surfaces de denture opposées au sens de trans- mission de puissance étant en contact. D'autre part, lorsque l'arbre d'entrée 1 tourne dans le sens B, la puissance est transmise à l'arbre de sortie 2 par l'intermédiaire du train d'engrenages T' mais non par l'intermédiaire du train d'engrenages T. Plus pré- cisément, l'engagement des dents d'engrenage entre le pi- gnon intermédiaire 10 et le pignon d'entrée 3 est tel qu'il existe un intervalle c entre les dents,par rapport au sens de transmission de puissance, de sorte que la puissance n'est pas transmise et que le pignon intermédiaire 10 tourne simplement en suivant le pignon d'entrée 3, leurs surfaces de denture opposées au sens de transmission de puissance étant en contact. Puisque le train d'engrenages qui ne transmet pas la puissance tourne en suivant le pignon d'entrée, ses dents d'engrenage étant en contact avec celles du pignon d'entrée, lorsqu'on change le sens de rotation de l'arbre d'entrée du sens A au sens B ou inversement, le train d'en- grenages qui n'était pas en charge commence immédiatement à transmettre la puissance et il inverse le sens de rotation de l'arbre de sortie pratiquement sans jeu. Cela a pour conséquence que l'inversion de sens s'effectue sans retard qui pourrait sans cela se produire du fait du jeu, et on obtient une transmission de puissance précise. Dans la structure usuelle à double contact des dents d'engrenages ou dans la structure à double engrenage, une erreur géométrique telle qu'une erreur de forme des dents ou une erreur de pas ne peut pas être absorbée et il en résulte un effet de coin qui rend impossible une trans- mission douce de la puissance. Par contre, avec la trans- mission suivant l'invention, ayant la structure décrite ci-dessus, le train d'engrenages transmettant la puissance présente un intervalle ou jeu entre les surfaces des dents du pignon intermédiaire et du pignon d'entrée, du côté op- posé au sens de transmission de puissance, et la rotation des dents d'engrenage du train transmettant la puissance, lorsqu'il est entrainé par le pignon d'entrée, est transmi- se à l'autre train d'engrenages libre sans charge, avec un contact doux des dents entre le pignon libre et le pignon d'entrée. Cela absorbe l'erreur géométrique des engrenages et procure un fonctionnement très doux de la transmission. Bien que le mode de réalisation ci-dessus se ré- fère à un réducteur de vitesse ou à un dispositif à engre- nages de réduction, on peut également appliquer l'inven- tion à un dispositif à engrenages de multiplication,par uti- lisation de l'arbre d'entrée comme arbre de sortie et de l'arbre de sortie comme arbre d'entrée. La description ci-dessus montre que la transmis- sion conforme à la présente invention peut inverser son sens de rotation sans le retard qui pourrait sans cela se produire du fait du jeu et elle procure une transmission douce de la puissance. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. 1 0 Revendications 1. Transmission pour un équipement commandé, com- prenant: deux pignons intermédiaires (10,10') en prise avec un pignon d'entrée (3); deux autres pignons intermédiaires (11,11') en prise avec un pignon de sortie (4); et deux arbres intermédiaires (12,12') reliant chacun l'un des pi- gnons intermédiaires en prise avec le pignon d'entrée et l'un des pignons intermédiaires en prise avec le pignon de sortie, de manière à constituer deux trains d'engrenages; caractérisée en ce que l'un (10) des pignons intermédiaires est monté librement sur l'un (12) des arbres intermédiaires et peut également être bloqué sur l'arbre intermédiaire par des moyens de fixation; on fait tourner légèrement, en sens inverse, l'arbre intermédiaire et le pignon intermédiaire dans l'état de liaison libre, de sorte que le train d'engre- nages composé du pignon d'entrée (3), des pignons intermé- diaires (10,11) d'un premier côté et du pignon de sortie (4) et l'autre train d'engrenages composé du pignon d'en- trée (3), des pignons intermédiaires (10',11') de l'autre côté et du pignon de sortie (4) ne présentent pas de jeu en- tre les surfaces des dents d'engrenages du pignon d'entrée et des pignons intermédiaires par rapport au-x sens de trans- mission de puissance qui sont opposés pour les deux trains d'engrenages; et, dans cette situation d'engagement des en- grenages, on bloque le pignon intermédiaire monté librement sur l'arbre intermédiaire (10),sur l'arbre intermédiaire (12),à l'aide des moyens de fixation. 2. Transmission suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que les moyens de fixation comprennent des vis (15) qui passent dans des trous traversants (16) prévus dans le pignon intermédiaire monté librement, avec un jeu entre les vis et les trous traversants dans le sens de rota- tion du pignon, et un disque (14) fixé à l'arbre intermédiai- re, le pignon intermédiaire étant bloqué sur l'arbre intermé- diaire par vissage des vis dans le disque. 3. Transmission suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de fixation sont sous la forme d'un anneau biconique (50). 4. Transmission suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le pignon de sortie (4) et les deux pignons intermédiaires (11,11') en prise avec le pignon de sortie sont installés à l'intérieur d'un carter (5), le pignon d'entrée (3) et les deux pignons intermédiai- res (10,10') en prise avec le pignon d'entrée sont instal- lés à l'extérieur du carter, le pignon d'entrée et ses pi- gnons intermédiaires en prise sont contenus dans un couver- cle (13) fixé au moyen de pièces intermédiaires (8a) qui font saillie vers l'extérieur à partir du carter, et le couvercle supporte par l'intermédiaire d'un palier (7) l'arbre d'entrée sur lequel est monté le pignon d'entrée et le couvercle comporte également un trou de réglage (24) en face de l'extrémité de l'arbre intermédiaire (12) sur lequel le pignon intermédiaire (10) est monté librement.