Brevet FR2647046A1 — publié le 19901123

La présente invention concerne un robot industriel utilisant un mécanisme à bielles parallèles. Dans un robot industriel du type précité, un premier bras et une première bielle sont supportés sur une partie formant une épaule permettant des mouvements de pivotement autour d'un axe commun, alors qu'une partie médiane d'un second bras est articulé à l'extrémité supérieure du pre- mier bras afin qu'elle puisse pivoter autour d'un axe de pivotement qui est parallèle à l'axe commun. En outre, une seconde bielle parallèle au premier bras est connectée entre la première bielle et l'extrémité arrière du second bras, si bien qu'un mécanisme à bielles parallèles est formé avec le premier bras, une partie arrière du second bras et la première bielle. En outre, un premier et un second moteur destinés à faire pivoter le premier bras et la première bielle respectivement sont montés sur la partie formant une épaule. Le second bras est déplacé autour d'un mouvement de pivotement de la première bielle par l'inter- médiaire de la seconde bielle afin qu'il pivote autour de l'axe de pivotement. Dans un tel robot industriel, une partie formant un poignet est fixée à la partie d'extrémité avant du second bras qui est opposée à la partie d'extrémité arrière à laquelle est raccordée l'extrémité supérieure de la seconde bielle. En conséquence, la partie formant poignet ne peut pas être déplacée très au-dessus de l'extrémité supérieure du premier bras et la zone de travail du robot est limitée dans la région qui se trouve en avant du premier bras. Ainsi, un tel robot industriel ne peut être utilisé que dans les applications dans lesquelles les robots sont montés sur le sol d'atelier (appelées dans la suite "appli- cations à installation au sol"). Il ne peut pas être uti- lisé dans les applications dans lesquelles des robots sont suspendus à des plafonds d'atelier (appelées dans la suite "applications à installation au plafond"). Jusqu'à présent, on a dû fabriquer ainsi des robots industriels spéciaux ayant une configuration convenant aux applications à installation au plafond, lorsque des robots devaient être suspendus à des plafonds. L'invention a donc essentiellement pour objet la réalisation d'un robot industriel perfectionné utilisant un mécanisme à bielles parallèles qui peut être utilisé à la fois dans les applications à installation au sol et dans les applications à installation au plafond. L'invention concerne aussi un robot industriel perfectionné dont la zone de travail peut être modifiée par changement du sens de montage du second bras par rapport au premier bras du robot. Plus précisément, l'invention concerne un robot industriel qui a un premier bras et une première bielle supportés par une partie formant une épaule permettant des pivotements autour d'un axe commun, un second bras qui peut pivoter à l'extrémité avant du premier bras afin qu'il pivote autour d'un axe de pivotement qui est parallèle à l'axe commun, et une seconde bielle raccordée entre la première bielle et le second bras. Le second bras a une première et une seconde partie de connexion qui sont for- mées à la face arrière et à la face avant du second bras respectivement, par rapport à l'axe de pivotement du second bras, et qui peuvent être connectées à la seconde bielle à l'aide d'un mécanisme de connexion. En outre, le premier bras a un mécanisme destiné à supporter le second bras et remplissant deux conditions, une première condition selon laquelle la première partie de connexion se trouve du côté de la seconde bielle, et une seconde condition selon laquelle la seconde partie de connexion se trouve du côté de la seconde bielle. Grâce à cette configuration, la zone de travail du robot peut être modifiée par remontage du second bras, entre une première zone de travail qui se trouve essentiel- lement devant le premier bras, et une seconde zone de travail qui se trouve au-dessus du premier bras, lorsque le robot est placé sur le sol. En conséquence, le robot indus- triel peut être utilisé à la fois dans les applications à installation au sol et dans les applications à installation au plafond. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un robot industriel selon l'invention, le robot étant placé sur un sol; la figure 2 est une coupe agrandie suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une coupe agrandie suivant la ligne III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue agrandie en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1; la figure 5 est une vue en élévation latérale du robot industriel de la figure 1 dans une position dans laquelle le robot est suspendu à un plafond; et la figure 6 est une coupe agrandie suivant la ligne VI-VI de la figure 5. On se réfère maintenant aux dessins et en particu- lier à la figure 1; une base 10 placée sur un sol FL supporte une partie 11 formant une épaule qui peut pivoter autour d'un premier axe vertical. Un premier bras 12 est supporté sur la partie 11 afin qu'il puisse pivoter autour d'un second axe horizontal perpendiculaire au premier axe, alors qu'un second bras 13 est articulé à l'extrémité supérieure du premier bras 12 afin qu'il puisse pivoter autour d'un troisième axe parallèle au second axe. En outre, un poignet 14 qui peut tourillonner est fixé à l'extrémité avant du second bras 12 afin qu'il tourne autour d'un quatrième axe perpendiculaire au troisième axe, alors qu'une partie 15 de poignet est fixée à l'extrémité avant du poignet 14 afin qu'elle puisse présenter un autre mouvement de rotation autour d'un cinquième axe perpendicu- laire au quatrième axe. En outre, comme l'indique la figure 2, une première bielle 21 est articulée sur la partie 11 d'épaule par l'intermédiaire d'un arbre pivotant 27 qui peut tourner autour du premier axe qui est un axe de pivo- tement commun au premier bras 12 et à la première bielle 21, alors qu'une seconde bielle 20 est raccordée entre la partie 22 de connexion de la première bielle 21 et le second bras 13, si bien qu'un mécanisme à bielles paral- lèles est formé par le premier bras 12, le second bras 13, la première bielle 21 et la seconde bielle 20. Un servomoteur 30 est monté sur la partie 11 d'épaule afin qu'il fasse pivoter cette partie 11 par rapport à la base 10, alors que des servomoteurs 25 et 31 sont aussi montés sur la partie 11 afin qu'ils fassent pivoter le premier bras 12 et la première bielle 21 respec- tivement. Ainsi, l'arbre de sortie du servomoteur 25 est connecté à la partie de base du premier bras 12 par un mécanisme réducteur 26, alors que l'arbre de sortie du servomoteur 31 est connecté à l'arbre pivotant 27 auquel la première bielle 21 est fixée. Des servomoteurs 32 et 33 sont montés à l'extrémité arrière du second bras afin qu'ils fassent tourner le poignet 14 et la partie 15 de poignet respectivement. Le second bras 13 a une première et une seconde partie de connexion 16 et 17 qui sont formées aux faces arrière et avant du second bras 13 respectivement. En conséquence, la première et la seconde partie de connexion 16 et 17 sont placées de part et d'autre par rapport au troisième axe, c'est-à-dire l'axe de pivotement du second bras 13. Dans les applications à installation au sol, l'extrémité supérieure de la seconde bielle 20 est connec- tée à la première partie 16 de connexion du second bras 13 afin qu'un mécanisme à bielles parallèles soit formé. La partie 16 de connexion a des trous 16a permettant le loge- ment de deux roulements à billes 51 comme représenté sur la figure 4. Au niveau de la partie fourchue d'extrémité supérieure de la seconde bielle 20, deux trous 52 de connexion sont formés afin qu'ils logent un arbre 53 de connexion et un organe 54 en forme de coupelle, ce dernier étant maintenu par une vis 55 afin qu'il ne puisse pas tourner par rapport à la seconde bielle 20. L'arbre 53 de connexion est introduit dans les roulements à billes 51 et est fixé à la coupelle 54 par un boulon 56. Le premier bras 12 a, à son extrémité supérieure, deux parties en saillie 12a et 12b entre lesquelles est placé le second bras 12 comme représenté sur la figure 3. Les parties en saillie 12a et 12b ont des trous de support et 36 qui sont alignés l'un sur l'autre. Les arbres de support 37 et 38 sont logés dans ces trous 35 et 36 et sont fixés aux parties en saillie 12a et 12b par des boulons 40. Les arbres 37 et 38 de support ont, à leurs extrémités internes, des surfaces cylindriques de support 41 et 42 qui ont le même diamètre et qui sont alignées l'une sur l'autre. D'autre part, le second bras 13 a deux trous cylindriques 43 et 44 qui ont un diamètre supérieur à celui des surfaces cylindriques 41 et 42 des arbres 37 et 38. De plus, les bagues externes 2 de roulements à billes 45 et 46 se logent dans des trous cylindriques 43 et 44 respective- ment, alors que les bagues internes sont logées sur les surfaces cylindriques 41 et 42 de support. Le second bras 13 est supporté de manière articulée par les arbres préci- tés 37 et 38 et les roulements à billes précités 45 et 46. Comme les surfaces cylindriques droite et gauche 41 et 42 de support ont la même dimension et comme les trous cylin- driques droit et gauche 43 et 44 ont la même dimension, le second bras 13 peut être monté sur le premier bras 12 d'une manière telle que la partie 15 de poignet se trouve au dos du premier bras 12, o se trouve la seconde bielle 20 comme représenté sur la figure 5. Bien que, dans le mode de réalisation précédent, les trous 35 et 36 de support aient la même dimension, de même que les surfaces cylindriques 41 et 42 de support, ces surfaces 41 et 42 peuvent être réalisées avec des diamètres différents lorsque la dimen- sion des roulements à billes 45 et 46 et/ou le diamètre des trous cylindriques 43 et 44 sont modifiés de manière cor- respondante. Dans les applications décrites à installation au sol, la partie 15 de poignet du robot peut être déplacée dans une zone de travail WA1 qui se trouve en avant du premier bras 12 comme indiqué en trait plein sur la figure 1. La figure 5 est une vue en élévation latérale du robot industriel lorsqu'il est suspendu à un plafond CL. Dans cette application à installation au plafond, le second bras 12 est monté sur le premier bras 13 de manière que le second bras 12 soit dirigé en sens opposé à son sens dans une application à installation au sol, c'est-à-dire de manière que la seconde partie 17 de connexion se trouve du côté de la seconde bielle 20. Dans ce cas, la seconde bielle 20 est connectée à la seconde partie 17 de connexion du second bras 13. La seconde partie 17 de connexion a deux trous 17a de connexion tels que représentés sur la figure 6, les deux roulements à billes 51 se logeant dans les trous 17a. Les parties de connexion déjà utilisées comme premières parties 16 de connexion sont aussi utilisées pour la connexion de la seconde partie 17 de connexion du second bras 13 et de la seconde bielle 20. Dans les applications à installation au plafond, la partie 15 de poignet peut être déplacée dans une zone de travail WA2 qui se trouve essen- tiellement au-dessous du second bras 13 comme indiqué par le trait plein de la figure 5. On décrit maintenant le fonctionnement du robot précité. Lorsque le servomoteur 30 est commandé, la partie 11 d'épaule pivote autour du premier axe vertical alors que le premier bras 12 pivote autour du second axe horizontal, lorsque le servomoteur 25 est commandé. En outre, lorsque la première bielle 21 pivote sous la commande du servomo- teur 31, le second bras 13 se déplace, par l'intermédiaire de la seconde bielle 20, afin qu'il pivote autour du troi- sième axe horizontal. Lorsque le robot monté pour des applications à installation au sol, tel que représenté sur la figure 1, doit être utilisé dans une application à installation au plafond, la vis 55 est desserrée et le boulon 56 est retiré de l'arbre 53. L'arbre 53, la coupelle 54 et les roulements à billes 51 sont retirés des trous 16a de la partie 16 de connexion et des trous 52 de la seconde bielle 20. Dans cette opération, l'extrémité supérieure de la seconde bielle 20 est déconnectée de la première partie 16 de connexion. En outre, les arbres 37 et 38 de support sont retirés des roulements & billes 45 et 46 après enlèvement des boulons 40. Ensuite, le second bras 13 est retiré des deux parties en saillie 12a et 12b du premier bras 12, et il est tourné de 1800 dans un plan horizontal afin qu'il soit dirigé de l'autre côté. Le second bras 13 est ensuite introduit entre les deux parties en saillie 12a et 12b si bien que les trous cylindriques 43 et 44 sont alignés sur les trous de support 35 et 36. Ensuite, les deux arbres 37 et 38 de support sont introduits dans les roulements à billes 46 et 45 respectivement, et les boulons 40 sont vissés dans les parties en saillie 12a et 12b afin que les arbres 37 et 38 soient fixés aux parties en saillie 12a et 12b respectivement. De plus, après introduction des roule- ments à billes 51 dans les trous 17a de la partie 17 de connexion, la seconde bielle 20 pivote vers une position telle que ses trous de connexion 52 sont alignés sur les trous 17a de la seconde partie 17 de connexion. Ensuite, l'arbre 53 de connexion et la coupelle 54 sont remontés sur la partie 17 de connexion à l'aide du boulon 56 et de la vis 55 si bien que la seconde bielle 20 est connectée à la seconde partie 17 de connexion du second bras 13 comme représenté sur la figure 5. Bien que les parties 16 et 17 de connexion soient formées afin qu'elles appartiennent au second bras 13, dans le mode de réalisation précédent, il est possible de former les parties 16 et 17 de connexion séparément du second bras 13 et de les monter sur le second bras 13. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux robots industriels qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Robot industriel, du type qui comprend une partie d'épaule (11), un premier bras (12) et une première bielle (21) supportés sur la partie d'épaule afin qu'ils pivotent autour d'un axe commun, un second bras (13) qui pivote à l'extrémité du premier bras afin qu'il pivote autour d'un axe parallèle à l'axe commun et comportant une partie de poignet à son extrémité antérieure, une seconde bielle (20) connectée entre le premier bras et le second bras afin qu'un mécanisme à bielles parallèles soit formé avec le premier bras, le second bras et la première bielle, et un premier et un second moteur destinés à faire pivoter le premier bras et la première bielle respectivement, carac- térisé en ce que le second bras (13) a une première partie de connexion (16) et une seconde partie de connexion (17) qui sont formées à la face arrière et à la face avant du second bras respectivement, par rapport à l'axe de pivotement du second bras, la première et la seconde partie de connexion pouvant être connectées sélectivement à la seconde bielle par un mécanisme de connexion, et le premier bras (12) a un mécanisme de support du second bras (13) dans une première condition selon laquelle la première partie de connexion (16) se trouve au dos du premier bras, o se trouve la seconde bielle, et la seconde bielle est connectée à la première partie de connexion par le mécanisme de connexion, et une seconde condition selon laquelle la seconde partie de connexion (17) est placée au dos du premier bras o se trouve la seconde bielle, et la seconde bielle est connectée à la seconde partie de connexion par le mécanisme de connexion. 2. Robot industriel selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le premier bras (12) comporte, à son extrémité, une paire de parties en saillie (12a, 12b) entre lesquelles le second bras est disposé, et le mécanisme de support comporte une paire d'arbres de support (37, 38) logés dans deux trous de support formés dans les parties en saillie, et deux roulements (45, 46) placés entre les arbres de support et deux trous cylindriques (43, 44) formés des deux côtés du second bras. 3. Robot industriel selon la revendication 2, carac- tériSé en ce que les deux trous de support formés dans les parties en saillie (12a, 12b) ont le même diamètre, et les deux trous cylindriques (43, 44) formés sur le second bras ont le même diamètre. 4. Robot industriel selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le second bras (13) est supporté dans la première condition lorsque le robot est utilisé dans une application dans laquelle le robot est placé sur un sol, et le bras est supporté dans la seconde condition lorsque le robot est utilisé dans une application dans laquelle il est suspendu à un plafond.