Brevet FR2630359A1 — publié le 19891027

La présente invention est relative à un manipulateur équipé d'un mécanisme de déplacement destiné à déplacer un organe de préhension vers une position prédéterminée. Dans un manipulateur tel que, par exemple, un appareil pour extraire automatiquement un produit moulé, sont prévus des mécanismes de déplacement destinés à déplacer chacun le produit moulé, respectivement latéralement, d'avant en arrière et inversement, et verticalement. Parmi ces mécanismes de déplacement, si l'on considère par exemple le mécanisme de déplacement vertical, un cylindre vertical est monté sur un corps déplaçable, se déplacant sur un chassis s'étendant vers l'avant et vers l'arrière, l'organe de préhension étant mobile entre ses positions ascendante et descente, de manière à porter le produit moulé, sous l'effet de la commande du cylindre vertical.. Cependant, dans ce mécanisme de déplacement, le cylindre étant allongé axialement doit déplacer l'organe de préhension le long d'une course verticale allongée, de sorte que le mécanisme résultant est encombrant. A l'inverse, on a proposé un autre mécanisme, dans lequel une série de cylindres verticaux sont connectés en série, de manière à surmonter cet inconvénient. Cependant, dans ce dernier cas, le poids total des cylindres mobiles verticalement devient important, et l'organe de préhension peut être soumis à des vibrations importantes à l'extrémité de son mouvement vertical. Par suite, le fonctionnement ultérieur ne peut pas être commandé tant que la vibration n'est pas atténuée, ce qui prolonge de manière désavantageuse la durée totale de l'opération. Le but de la présente invention est donc un manipulateur de ce type, perfectionné en ce qu'il comporte un mécanisme de déplacement susceptible de déplacer un organe de préhension sur une longue distance, en employant des moyens ne comportant qu'une courte course. L'invention vise également un tel manipulateur, dans lequel un mécanisme de déplacement de l'organe de préhension est de dimension compacte et de poids léger, de manière à posséder une nervosité élevée. On a représenté au dessin annexé un appareil d'extraction automatique d'un produit moulé, en tant qu'exemple d'un manipulateur selon l'invention. Sur ce dessin: - La figure 1 est une vue perspective d'un appareil d'extraction automatique d'un produit moulé selon l'invention. - La figure 2 est une perspective partielle montrant le mécanisme de déplacement horizontal. - La figure 3 est une coupe verticale selon 111-111 de la figure 2. - La figure 4 est une vue perspective partielle explosée d'un mécanisme de déplacement vertical. - La figure 5 est une coupe transversale, suivant V-V de la figure 1. - La figure 6 est une coupe verticale, faisant apparaître un organe de préhension selon l'invention au cours de son déplacement vers le bas. - La figure 7 est une vue perspective, faisant apparaître le déplacement de I'appareillage en vue de l'extraction automatique du produit moulé. La figure 8 est une vue partielle explosée faisant apparaître un mécanisme de déplacement vertical selon une variante de l'invention, et - La figure 9 est une coupe verticale montrant le mécanisme de,déplacement vertical en cours de fonctionnement. 1 O Un manipulateur selon l'invention est généralement associé à un appareil pour l'extraction automatique d'un produit moulé, et c'est la réalisation qui est décrite à propos des dessins annexés. Comme on le voit sur les figures 1 à 5, un appareil d'extraction automatique du produit moul6 1, considéré comme un manipulateur, est prévu en association avec i 5 un élément de moulage d'une machine de moulage par injection (non représentée), et un organe de préhension désigné par la référence générale 53, qui sera décrit plus en détails ci- après, est mobile suivant trois directions, à savoir latéralement, d'avant en arrière et inversement, et verticalement, de manière à déplacer un produit moulé vers une position prédéterminée. L'appareil d'extraction automatique de produit moulé 1 se compose d'un châssis principal 3 dont la longueur est suffisante pour créer un pont entre une position d'extraction du produit moulé et une position de délivrance, en direction horizontale. Sur la face supérieure du châssis principal, est disposée une paire de rails 5, écartés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée, et s'étendant longitudinalement (de gauche à droite sur la figure 1). Au surplus un corps mobile latéralement 7 est supporté coulissant sur les rails 5. Le corps 7 comporte un cylindre sans tige 9 qui constitue une partie des premiers moyens d'entraînement. Dans le cylindre sans tige 9 est disposé un piston 11, coulissant en direction axiale. La longueur axiale du piston 11 correspond à la course du corps mobile latéralement 7. Entre ses extrémités, le piston 11 comporte une crémaillère 13, orientée dans la direction axiale du piston. La longueur axiale de la crémaillère 13 est calculée en fonction du rapport de vitesses avec un engrenage extérieur 15a d'un arbre d'entraînement 15 qui sera décrit ci-après, ainsi que de manière telle que le corps mobile latéralement 7 puisse se déplacer entre les positions gauche et droite extrêmes du châssis principal 3. L'arbre d'entraînement 15 est supporté rotatif en un point axialement intermédiaire du cylindre sans tige 9. L'arbre d'entraînement présente une denture extérieure 15a engrenant avec la crémaillère 13. Quand une pression pneumatique est appliquée au cylindre sans tige 9, la crémaillère 13 du piston 11 est déplacée, de sorte que l'arbre d'entraînement 15 tourne autour de son axe avec le rapport de vitesses défini par le nombre de dents engrenant respectivement de la denture extérieure 15a et de la crémaillère 13. A une extrémité de l'arbre d'entraînement 15 est montée une roue dentée 17 sur laquelle est montée une courroie de synchronisation 19. La courroie de synchronisation 19 constitue une 5. partie des premiers moyens d'entraînement dont les extrémités sont fixées aux portions gauche et droite extrêmes du châssis princ!pal 3. Au surplus une paire de galets de tension 21 sont supportés rotatifs par le corps déplaçable 7, de telle sorte que la roue dentée 17 soit positionnée entre les galets et que la courroie de synchronisation 19 soit comprimée par ces galets de tension, de manière à ce 1 O qu'une tension soit assurée à la courroie de synchronisation 19. Un châssis 23 déplaçable d'avant en arrière et inversement est monté sur le corps mobile latéralement 7, dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale du châssis principal 3. Le châssis 23 supporte rotative une vis d'alimentation 25 dont l'axe s'étend vers l'avant et l'arrière, et qui constitue une partie des seconds moyens 1 5 d'entraînement. Un moteur électrique 27 qui constitue une partie des seconds moyens d'entraînement est monté sur le corps mobile latéralement 7, et couplé à une extrémité de la vis d'alimentation 25. Au surplus, un écrou 29 coopère par vissage avec la vis d'alimentation 25 de telle sorte que cet écrou 29 soit mobile d'avant en arrière et inversement dans la direction axiale de la vis 25, sous l'effet de la rotation de cette vis. Au surplus, une paire de rails supérieurs et inférieurs 31, s'étendant d'avant en arrière sont montés sur une face latérale du chassis 23, et un corps mobile d'avant en arrière et inversement 33, est monté coulissant sur les rails 31, ce corps 33 pouvant coulisser dans les directions d'avant en arrière et inversement. Le corps 33 est fixé à l'écrou 29 de telle manière qu'il soit mobile d'avant en arrière et inversement sous l'effet de la rotation de la vis 25. Un système de soulèvement 34 est monté sur le corps mobile d'avant en arrière 33; à cet effet, ledit corps 33 comporte un cylindre vertical 35 comme moyen d'actionnement, l'axe de ce cylindre s'étendant verticalement. Le cylindre vertical 35 a une longueur axiale égale à la moitié de la course de l'organe de préhension 53 qui sera décrit ci-après. Au surplus, sur la surface latérale du corps mobile d'avant en arrière 33 est fixé un guide vertical 37 ayant une section en U. Le guide vertical 37 supporte un boîtier mobile 39 coulissant en direction verticale, dont l'extrémité inférieure est réunie au cylindre vertical 35. Une paire de poulies 41 supérieure et inférieure, qui constitue un ensemble rotatif, sont montées rotatives aux extrémités inférieure et supérieure du boîtier mobile 39, avec une courroie de synchronisation sans fin 43 qui constituent le premier et le second éléments entraînés, ladite courroie circulant pardessus les poulies supérieure et inférieure 41. Une partie de la courroie 43 est fixée à une plaque 45 solidaire de l'organe mobile d'avant en arrière 33 précité. Avec cette structure, quand le boîtier mobile 39 se déplace en direction verticale sous l'action du cylindre vertical 35, la courroie de synchronisation 43 est entraînée en direction verticale par rotation des poulies 41. Un guide 47 est fixé au boîtier mobile 39 sur la longueur située entre les poulies 41. Par ailleurs, un rail 51 d'un chassis 49 est supporté coulissant en direction verticale sur le guide 47. Au surplus, un élément du châssis 49 est fixé à la courroie de synchronisation 43. Une plaque de fixation 55, qui constitue une partie de l'organe de préhension 53, est prévue à l'extrémité inférieure du châssis 49, par l'intermédiaire d'un élément de contrôle de position 57. L'élément de contrôle de position est destiné à faire pivoter la plaque de fixation 55 de l'organe de préhension, au moyen d'un.cylindre pneumatique et d'un mécanisme de connexion (non représenté), monté dans l'élément de contrôle. La plaque de fixation 55 comporte un certain nombre d'éléments d'aspiration 56, destinés à tenir par aspiration un produit moulé. Le fonctionnement du système ainsi décrit est le suivant: Comme on le voit sur les figures 1,6 et 7, quand le cylindre vertical 35 est 1 5 actionné vers le bas, tandis que l'organe de préhension 53 est situé au- dessus de la pièce moulée, le boîtier mobile 39 relié au cylindre vertical 35 est déplacé vers le bas. Dans ce cas, les poulies 41 tournent dans une direction prédéterminée, conformément au trajet vers le bas du boîtier mobile 39, de sorte que la courroie de synchronisation 43 est déplacée vers le bas puisque la partie de courroie de synchronisation 43 est fixée sur le corps mobile d'avant en arrière 33. Quand la courroie de synchronisation 43 est déplacée dans la direction indiquée par la flèche A sur la figure 6, le châssis 49 fixé à la courroie de synchronisation 43 est déplacé vers le bas, de sorte que l'organe de préhension 53 est amené en face d'un moule en métal qui est ouvert en exposant la pièce moulée: Grâce à ce fonctionnement, I'organe de préhension 53 est déplacé vers le bas en fonction de la distance de déplacement du cylindre vertical 35 et de la courroie crantée 43, conformément à la commande cylindre vertical 35. Au moment de l'amenée face à face de l'organe de préhension 53 et du moule métallique par le fonctionnement précité, le corps mobile 33 est déplacé par la rotation de la vis 25 actionnée par le moteur 27, de manière telle que les éléments d'aspiration 59 touchent la pièce moulée maintenue dans le moule métallique ouvert, et la pièce moulée est aspirée par les organes d'aspiration 59. Après cette opération, le corps mobile d'avant en arrière 33 retourne à sa position initiale grâce à la vis 25 qui tourne en direction inverse par la rotation également en direction inverse du moteur électrique 27, de sorte que le produit moulé maintenu par les éléments aspirants 59 est extrait du moule métallique. Après extraction de la pièce moulée du moule, le cylindre vertical 35 est actionné pour revenir à sa position initiale, de sorte que la courroie de synchronisation 43 est déplacée dans la direction indiquée par la flèche B de la figure 6, conformément au déplacement vers le haut du boîtier mobile 39. Par ce déplacement, le.châssis 49 est déplacé vers le haut, conformément au déplacement de la courroie de synchronisation 43 et par suite l'organe de préhension 53 maintenant la pièce moulée est déplacé vers la position supérieure. Après cette opération, par commande du cylindre 9, I'arbre 15 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, si le déplacement du piston 11 se fait vers la gauche. Dans ce cas, comme l'extrémité de la courroie 19 qui engrène avec la poulie dentée 17 est fixée aux deux extrémités du châssis principal 3, le corps mobile 7 est déplacé horizontalement, depuis la position représentée à la figure 1, jusqu'à la position représentée à la figure 7, de manière à déplacer l'organe l O de préhension 53 jusqu'à sa position de libération. Après cette opération, l'organe de préhension 53 est déplacé jusqu'à une position voisine de la position de décharge prévue, par actionnement sélectif du cylindre vertical 35 et du moteur électrique 27. A cet effet, I'organe de contrôle de position 57 est actionné sélectivement; de manière à faire tourner en sens inverse l'organe de préhension 1 5 53. Il en résulte que la pièce moulée maintenue par les éléments d'aspiration 59 est amenée dans la position o la face de prélèvement est en position de décharge. Ensuite, on interrompt l'aspiration de la pièce moulée par les éléments d'aspiration 59, de manière à libérer la pièce moulée, ce qui achève l'opération d'extraction. Selon une autre caractéristique de l'invention, la roue dentée 17, solidaire del'arbre 15, engrène avec une crémaillère prévue le long du châssis principal 3, et le corps mobile latéralement 7 est prévu mobile dans la direction longitudinale du châssis principal 3. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le moteur électrique 27, commandant la roue dentée 17, est monté le long du corps mobile latéralement 7, et la courroie de synchronisation est installée le long du châssis principal 3, de manière à coopérer avec la roue dentée. Lors du fonctionnement du moteur électrique, le corps 7 mobile latéralement se déplace d'un mouvement alternatif le long du châssis principal 3. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, au lieu du cylindre vertical 35, la vis d'alimentation, couplée avec le moteur électrique et dont l'axe s'étend en direction verticale, est montée sur le corps 33 mobile d'avant en arrière et l'écrou coopérant avec la vis d'alimentation est fixé au châssis mobile 39. De cette sorte, par rotation de la vis, le châssis mobile 39 est déplacé en direction verticale. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, à la place de la courroie de synchronisation 43 et des poulies 41, il est prévu une crémaillère 71, jouant le rôle de premier élément entraîné dans le corps mobile d'avant en arrière 33, comme représenté aux figures 8 et 9, et un pignon 73 coopérant avec la crémaillère 71 est prévu sur un point intermédiaire du châssis mobile 39. Au surplus, une crémaillère jouant le rôle de second élément entraîné est prévue sur le châssis 49, supporté mobile sur le châssis 39, cette crémaillère 75 coopérant avec le pignon 73. Quand le châssis mobile 39 est déplacé dans une direction prédéterminée par le cylindre vertical ou la vis d'alimentation, le pignon 73 est entraîné en rotation par sa coopération avec la crémaillère 71, de sorte que le châssis 49 est déplacé dans une direction prédéterminée, par la coopération de la crémaillère 75 avec le pignon 73. Au surplus, on peut augmenter ou diminuer la vitesse de déplacement du châssis 49 par rapport à la vitesse de déplacement du cylindre vertical 35, et par suite du châssis mobile 39, en choisissant d'une manière optimale le diamètre extérieur de la poulie 41 o le nombre de dents des crémaillères 71 et 75 et du pignon 73. 1 0 REVENDICATIONS 1. Manipulateur pour la manutention d'une pièce et son transport jusqu'à une position prédéterminée, du type comprenant un corps mobile latéralement supporté sur un châssis principal et déplaçable dans la direction longitudinale de ce châssis principal de premiers moyens d'entraînement pour conférer un mouvement de va et vient à ce corps mobile latéralement, un corps mobile d'avant en arrière et inversement, supporté sur un-châssis prévu sur ledit corps mobile latéralement, ledit corps mobile d'avant en arrière étant déplaçable dans la direction avant et dans la direction arrière, de seconds moyens d'entraînement pour déplacer ledit corps mobile d'avant en arrière, un système de soulèvement monté sur à ce corps mobile d'avant en arrière, en vue de déplacer dans la direction verticale un organe de préhension, caractérisé en ce que ledit système de soulèvement comprent un élément d'entraînement prévu sur ledit corps mobile d'avant en arrière, et dont l'axe est en direction verticale, un châssis mobile relié audit élément d'entraînement et mobile en direction verticale, un premier organe entraîné dont un élément est fixé au corps mobile d'avant en arrière, ce premier organe entraîné étant relié à un organe rotatif supporté par ledit châssis mobile, un châssis supporté par ledit châssis mobile et mobile en direction verticale, et un second organe entraîné fixé audit châssis et relié à cet organe rotatif. 2. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens d'entraînement comprennent une crémaillère logée dans un piston monté coulissant dans un cylindre, un arbre d'entraînement engrenant avec ladite crémaillère en vue d'être entraîné en rotation, un engrenage monté sur ledit arbre d'entraînement, et une courroie crantée, dont les deux extrémités sont réunies le long dudit châssis principal, et coopèrent avec ledit engrenage. 3. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens d'entraînement comprennent une crémaillère logée dans un piston monté coulissant dans un cylindre, un arbre d'entraînement engrenant avec ladite crémaillère en vue d'être entraîné en rotation, un engrenage monté sur ledit arbre d'entraînement, et une crémaillère dont les deux extrémités sont fixées en direction longitudinale du châssis principal, de manière à coopérer avec ledit engrenage. 4. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens d'entrainement consistent en un moteur électrique monté sur lIdit corps mobile latéralement, I'arbre de ce moteur portant un engrenage, et une courroie crantée fixée sur la longueur dudit châssis principal. 5. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement des organes de soulèvement consistent en une vis d'alimentation, un écrou coopérant avec ladite vis et relié audit châssis mobile, et un moteur électrique entraînant en rotation ladite vis d'alimentation. 6. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement du système de soulèvement comprennent un cylindre dont l'axe s'étend en direction verticale. 7. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément rotatif du système de soulèvement comprend: une paire de poulies montées rotatives sur ledit châssis mobile, le premier et le second organe entraînés comprenant une courroie crantée sans fin passant sur cette paire de poulies, ladite courroie crantée 0 O ayant un élément fixé au corps mobile d'avant en arrière, et une autre partie fixée sur ledit châssis. 8. Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second organes entraînés comprennent une crémaillère, l'élément rotatif comprenant un engrenage supporté sur le châssis mobile et coopérant avec lesdites l 5 première et seconde crémaillères.