Brevet FR2639573A1 — publié le 19900601

DESCRIPTION La présente invention concerne un support souple disposé entre un porte-outil et un bras mobile de robot. il est habituel d'établir une liaison rigide entre un bras mobile de robot et un porte-outil monté en vue d'effectuer l'opération recherchée. La rigidité peut être particulièrement recherchée en vue d'assurer la meilleure précision à la position des surfaces actives de l'outil par rapport au bras de robot et aux axes de référence utilisés dans l'opération. Par contre, dans certaines applications, notamment lors de l'utilisation d'un robot pour effectuer des opérations d'assemblage ou à chaque fois que la nature du travail à exécuter introduit des incertitudes sur la position de certains éléments manipulés et qu'un certain tatonnement peut devenir nécessaire pour ajuster une position, une liaison souple à multiples degrés de liberté peut être utilisée. FR-A 2 509 648 montre un exemple de réalisation d'une tête de travail montée sur un bras mobile de robot. Ladite tête porte deux outils, un pivotement permettant de passer de l'un à l'autre, mais dans chaque position, une liaison rigide est maintenue entre la tête porte-outils et le bras du robot grâce à un moyen de montage. La liaison rigide est dans cette application adaptée aux opérations à effectuer, perçage et rivetage. Cependant, des conditions de travail différentes peuvent être rencontrées dans d'autres applications des robots pour lesquelles des solutions antérieures connues ne sont pas parfaitement adaptées. C'est ainsi, par exemple, que certains usinages imposent l'enlèvement d'un copeau sur une trajectoire dont la géométrie est peu précise et mal répétée d'une pièce à l'autre lors d'un travail en série. C'est notamment le cas pour des opérations d'ébavurage et de chanfreinage réalisées à l'aide d'un outil de coupe entrainé par une meuleuse montée à l'extrémité d'un bras mobile de robot qui commande numériquement, comme cela est connu, les déplacements de l'outil. Dans ce cas, les tolérances de fabrication, notamment, entraînent des variations de la position des arêtes des pièces à ébavurer ou chanfreiner par rapport aux références d'appui et de centrage de la pièce. FR 87.12479 a déja proposé dans ce cas des moyens de procédé pour le recalage de trajectoire dans l'utilisation d'un robot d'ébavurage.Le but de l'invention est de proposer des moyens complémentaires permettant d'obtenir un contrôle de la pression de l'outil sur l'arête de la pièce, de manière à assurer l'enlèvement de façon sensiblement constante d'un copeau de faible dimension, malgré les variations de position des arêtes de pièce par rapport à une trajectoire théorique recalée par rapport aux références. Le but de l'invention est également de pouvoir corriger en temps réel la trajectoire de l'outil, de manière à l'asservir à une pression d'outil. Un support souple comportant un premier flasque fixé directement et par des moyens rigides sur le bras mobile du robot et un second flasque supportant, également par l'intermédiaire de moyens rigides, le porte-outil et permettant de résoudre, dans des conditions améliorées, conformément à l'invention, les problèmes ainsi posés, est caractérisé en ce que les deux flasques sont reliés par des moyens ne laissant au second flasque qui est mobile par rapport au premier flasque qu'un seul degré de liberté de mouvement du type pivotement autour d'un axe et en ce que entre les deux flasques sont disposés un moyen de réglage d'effort, une butée réglable et un capteur de mesure dimensionnelle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement, selon une vue de l'avant d'un robot d'ébavurage, l'équipement de travail monté sur le bras mobile du robot comportant, entre le porte-outil et le bras du robot, un support souple conforme à l'invention - la figure 2 représente, selon une vue suivant la flèche Il de la figure 1, l'ensemble représenté sur la figure 1 -la figure 3 représente schématiquement, selon une vue latérale par rapport à la figure 1, l'ensemble représenté sur la figure 1 - la figure 4 représente, selon une vue en coupe par un plan passant par la ligne IV - IV de la figure 3. Un robot d'un type connu en soi et non représenté aux dessins comporte un bras mobile dont l'extrémité active 1, partiellement représentée sur les figures 1 et 3 se termine par un poignet la. Un porte-outil 2 est monté sur ledit bras mobile 1 de robot au moyen d'un support souple 3 de liaison qui fait l'objet de la présente invention. Dans le mode de réalisation représenté sur les dessins, le porte-outil 2 est constitué par une meuleuse d'un type connu en soi comportant un corps 2a recouvrant notamment un moteur non représenté aux dessins, relié à une alimentation, à une extrémité 2b, et portant à son autre extrémité une broche 2c entraînée en rotation dans laquelle est monté un outil d'usinage 4, tel qu'une fraise ou une meule. Le robot ainsi équipé est notamment destiné à réaliser des opérations d'usinage en finition de pièces mécaniques comportant notamment un ébavurage et/ou un chanfreinage sur des arêtes de la pièce, le robot commandant numériquement les déplacements de l'outil et l'opération d'usinage étant automatisée. ledit support 3 est constitué d'un premier flasque 5 qui est solidaire rigidement du poignet la du bras mobile 1 du robot et comporte notamment une plaque Sa, une contreplaque 5b et une bande-renfort 5c disposée au milieu de sa face externe et d'un second flasque 6 écarté du premier flasque 5 et supporté par lui. Le second flasque 6 comporte également une plaque 6a et une contre-plaque 6b. La partie externe du second flasque 6 porte deux branches parallèles 6c et 6d formant une chape-support dans laquelle se place le rebord 7a d'un élément formant collier 7 qui enserre le corps 2b de la meuleuse 2. Des éléments de fixation et de serrage du type boulons 7b et 7c ferment le collier 7 d'un côté et de l'autre côté le ferment en assurant une fixation rigide sur le second flasque 6. les deux flasques 5 et 6 sont reliés par des moyens de liaison articulés constitués de deux ensembles qui comportent chacun un élément mâle 8 solidarisé par des moyens de fixation tels que vis ou rivets 9a, 9b, 9c, 9d à la bande-renfort 5c du premier flasque 5 et un élément femelle 10 pareillement solidarisé par vis ou rivets lia, llb, llc, lid à la contre-plaque 6b du second flasque 6, les deux éléments 8 et 10 coopérant par leurs extrémités de manière articulée au moyen d'un axe 12 monté sur un roulement à billes 13. les deux axes reliant les flasques 5 et 6 sont alignés, ne laissant ainsi au second flasque 6 mobile qu'un seul degré de liberté de mouvement en pivotement autour de l'axe géométrique 14 commun des axes de fixation 12.Entre les deux flasques 5 et 6 et dans une position clairement repérée par les figures 1, 3 et 4, dans un plan médian entre les moyens de liaison articulés qui viennent d'être décrits et dans une position décalée par rapport audit axe de pivotement 14, est placé un moyen de réglage d'effort constitué, dans le mode de réalisation représenté aux dessins, par un bloc 15 de matériau élastique, du type dit "silentbloc". Dans le même plan que le bloc 15, mais du côté opposé par rapport à l'axe de pivotement 14, une vis 16 maintient un écart fixé entre les deux flasques 5 et 6, assurant, au repos, une mise en précontrainte dudit bloc 15 et constituant ainsi une butée réglable. Le dispositif est enfin complété par un moyen de butée disposé entre les deux flasques 5 et 6, à proximité du bloc 15.Dans le mode de réalisation représenté aux dessins, ladite butée fixe est constituée par une tige 17 dont l'extrémité est susceptible de coopérer avec l'extrémité d'une vis 18, la tige 17 étant, dans l'exemple représenté, montée sur le premier flasque 5 et la vis 18 étant montée sur le second flasque 6. Le réglage de position de la vis 8 permet le réglage de la butée. La tige 17 est en outre associée à un palpeur 19, déplaçable en coulissement et en contact avec l'extrémité de la vis 18 et ce palpeur 19 est relié à un capteur 20 de mesure dimensionnellessplacé dans un logement 21 ménagé dans le premier flasque 5. Le mode de fonctionnement du support souple 3 qui vient d'être décrit est le suivant. Lors d'une 'opération d'usinage l'outil 4 est mis en pression sur une arête de la pièce à ébavurer et chanfreiner, par suite de la mise en position de l'outil 4 assurée par le bras mobile 1 du robot. La constance de l'effort de pression est assurée de manière remarquable, conforme à l'invention, au moyen du support souple 3 de liaison entre le bras mobile 1 du robot et le porte-outil ou meuleuse 2. Le dosage de la pression est obtenue par l'effet du moyen de réglage d'effort ou bloc élastique 15. les défauts géométriques de la pièce à usiner inhérents aux étapes antérieures de fabrication amènant des variations de position de l'arête de pièce à usiner sont ainsi compensés automatiquement par le débattement du bloc élastique 15, permettant ainsi d'obtenir un chanfrein de valeur constante.En outre, le retour de l'information saisie au niveau du palpeur 19, au moyen du capteur associé 20 vers les moyens de commande du robot permet un contrôle dimensionnel et/ou un contrôle de l'effort appliqué. En fait, comme symbolisé sur la figure 1, un effort appliqué au niveau de l'outil 4 suivant la flèche fl entraîne un débattement entre les deux flasques 5 et 6 par pivotement du flasque 6 autour des axes de support 12 et de l'axe géométrique 14, suivant les flèches f2. Le support souple conforme à l'invention peut également comporter diverses variantes de dispositions constructives et notamment les suivantes - l'articulation entre les pièces 5 et 6 est réalisée au moyen d'un palier unique - le dispositif de réglage d'effort est réalisé par un ressort à boudin dont les caractéristiques (effort/ déformation) sont choisies en fonction de l'opération d'usinage. REVENDICATIONS 1. Support souple (3) disposé entre un porte-outil (2) et un bras mobile (1) de robot comportant un premier flasque (5) fixé directement et par des moyens rigides sur le bras mobile (1) du robot et un second flasque (6) supportant, également par l'intermédiaire de moyens rigides, le porteoutil (2) caractérisé en ce que les deux flasques (5,6) sont reliés par des moyens articulés (8 à 13) ne laissant au second flasque (6) qui est mobile par rapport au premier flasque (5) qu'un seul degré de liberté de mouvement du type pivotement autour d'un axe (14) et en ce que entre les deux flasques (5,6) sont disposés un moyen de réglage d'effort (15), une butée réglable (16) et un capteur de mesure dimensionnelle (20). 2. Support souple selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen de réglage d'effort est constitué par un élément en bloc élastique (15) du type silentbloc. 3. Support souple selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen de réglage d'effort est constitué par un ressort à boudin. 4. Support souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ledit capteur de mesure dimensionnelle (20) est placé dans un logement (21) ménagé dans ledit premier flasque (5). 5. Support souple selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel les moyens de liaison entre les deux flasques (5,6) comportent deux articulations à guidage plan, chacune mobile en rotation autour d'un axe (12), les deux axes (12) étant alignés.