Brevet FR2668573A1 — publié le 19920430

Dispositif de guidage d'un conduit de jonction entre deux pièces animées d'un mouvement de rotation relatif autour d'un axe L'invention concerne un dispositif de guidage d'un conduit de jonction entre deux pièces animées d'un mouvement de rotation relatif autour d'un axe. Un tel conduit de jonction peut être constitué d'un ou plusieurs produits longilignes souples, tels que des câbles électriques, des câbles de transmission haute fréquence, des conduits ou tuyauteries hydrauliques ou pneumatiques, etc..., ou encore d'une chaîne porte-câble assurant une jonction entre deux pièces d'une machine, en particulier d'une machine robotique. Dans une telle chaîne porte-câble passent alors un ou plusieurs produits longilignes souples tels que définis précédemment. Il est connu pour cela de disposer, entre les deux pièces en mouvement, un tronçon de conduit de longueur suffisante pour former une sorte de boucle déformable et permettre aux deux pièces de prendre différentes positions relatives. Cependant, cette solution connue limite l'amplitude maximale de rotation à environ un ou deux tours. De plus, le tronçon de conduit disposé entre les deux pièces est soumis à des contraintes mécaniques qui risquent de l'endommager à plus ou moins long terme. Pour éviter cet inconvénient, il est connu de faire appel à un joint tournant qui comprend deux parties mobiles animées d'un mouvement de rotation relatif coaxialement au mouvement de rotation des deux pièces. L'une des parties du joint tournant est portée par l'une des pièces en étant reliée à une section du conduit et l'autre partie du joint tournant est portée par l'autre pièce en étant reliée à une autre section du conduit. Cette solution connue à l'avantage de permettre aux deux pièces de pouvoir pivoter l'une par rapport à l'autre suivant un nombre pratiquement infini de tours dans un sens ou dans l'autre. Cependant, elle a pour inconvénient d'entraîner une discontinuité dans le conduit de jonction et de nécessiter des joints tournants complexes et coûteux à réaliser. L'invention part de cette constatation qu'il existe dans la pratique des appareils mécaniques, en particulier des robots, qui comprennent des pièces animées d'un mouvement de rotation relatif avec une amplitude maximale de rotation qui n'excède pas quelques tours. Pour de tels appareils, la seule solution proposée à l'heure actuelle consiste à utiliser des joints tournants comme indiqué précédemment. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient. Elle propose à cet effet un dispositif de guidage du type mentionné en introduction qui, selon sa caractéristique essentielle, comprend un premier support agencé sur l'une des pièces à distance de l'axe de rotation pour maintenir une première extrémité du conduit et permettre à ce conduit de former un premier brin de longueur variable s'enroulant circulairement par rapport à l'axe dans un premier sens d'enroulement ; des moyens de renvoi portés par un bras monté à rotation libre autour de l'axe pour permettre au conduit de former une boucle et un second brin de longueur variable s'enroulant circulairement par rapport à l'axe dans un second sens d'enroulement opposé au premier ; des moyens de soutien du premier brin et/ou du second brin et un second support lié en rotation à l'autre pièce à distance de l'axe pour maintenir une seconde extrémité du conduit. Ainsi, conformément à l'invention, le conduit de jonction forme deux brins de longueur variable s'enroulant circulairement en sens opposés en étant reliés entre eux par une boucle qui se déplace en fonction du mouvement de rotation relatif des deux pièces. Le dispositif de l'invention permet aux deux pièces de se déplacer l'une par rapport à l'autre avec une amplitude maximale de quelques tours, à condition de prévoir une longueur suffisante du conduit de jonction. Selon une autre caractéristique de l'invention, la distance du premier support à l'axe de rotation des deux pièces, de même que la distance du second support à cet axe de rotation et la distance des moyens de renvoi à cet axe de rotation sont sensiblement égales entre elles. En conséquence, chacun des deux brins constitutifs du conduit peut s'enrouler circulairement et/ou hélicoidalement, en fonction du nombre de tours, en étant centré autour de l'axe de rotation des deux pièces. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de soutien comportent des rouleaux de soutien montés respectivement à rotation libre à l'extrémité de bras radiaux solidaires d'un moyeu monté à rotation libre autour de l'axe. Les moyens de soutien forment alors une sorte de carrousel et permettent de soutenir le premier brin ou le second brin du tronçon en favorisant l'enroulement circulaire et/ou hélicoïdal de ce dernier. De préférence, les moyens de renvoi comportent deux rouleaux de renvoi adjacents montés sur une platine portée par un bras solidaire en rotation dudit moyeu. Dans une forme de réalisation simplifiée de l'invention, les rouleaux de soutien sont situés à même distance de l'axe de rotation des deux pièces, tout en étant décalés angulairement par rapport à celui-ci et situés dans un même plan perpendiculaire à cet axe. Il en résulte que le second brin du conduit peut s'enrouler circulairement dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Cette forme de réalisation simplifiée est valable pour le cas où l'amplitude de rotation des deux pièces est au maximum de deux tours environ. Dans cette forme de réalisation simplifiée de l'invention, le second support est, de préférence, fixé à l'extrémité d'un bras support solidaire en rotation de l'autre pièce. Dans ce cas, le second support tend à enrouler le second brin du conduit dans un plan. Dans une forme de réalisation plus élaborée de l'invention, les rouleaux de soutien sont situés à même distance de l'axe de rotation des deux pièces, décalés angulairement par rapport à cet axe et décalés le long dudit axe pour permettre au second brin du conduit de s'enrouler hélicoidalement avec un pas donné autour de l'axe de rotation précité. Cette forme de réalisation plus élaborée est applicable essentiellement dans le cas où les deux pièces doivent se déplacer en rotation l'une par rapport à l'autre avec une amplitude supérieure à deux tours environ. Dans cette forme de réalisation plus élaborée, le second support est avantageusement porté par un bras support en forme de L qui comprend une première branche radiale liée en rotation à l'autre pièce et une seconde branche s'étendant parallèlement à l'axe de rotation des deux pièces, le second support étant déplaçable en translation le long de la seconde branche, en étant guidé par une piste hélicoïdale de même pas que celui des moyens de soutien. Ainsi, lorsque la seconde pièce se déplace en rotation par rapport à la première, le second support, qui est solidaire en rotation de la seconde pièce, se déplace parallèlement à l'axe de rotation et décrit ainsi une hélice qui favorise l'enroulement du second brin suivant une hélice de même pas. Conformément à l'invention, les moyens de soutien précités peuvent soutenir le second brin du conduit de jonction, le premier brin de ce dernier étant alors soutenu par l'une des deux pièces. En variante, les moyens de soutien peuvent soutenir le premier brin du conduit de jonction, le second brin de ce dernier étant alors soutenu par une couronne circulaire liée en rotation à l'autre pièce. Ceci permet d'obtenir une configuration inverse de la précédente en ce qui concerne la disposition relative des deux brins du conduit de jonction. En outre, cette dernière configuration permet de diminuer l'encombrement du dispositif dans la direction de l'axe de rotation. Dans la variante de réalisation précitée, la couronne circulaire porte avantageusement le second support précité, ce qui permet d'éviter l'utilisation d'un bras-support comme indiqué précédemment. Le conduit de jonction du dispositif de l'invention peut être constitué d'au moins un produit longiligne souple tel qu'un câble, une tuyauterie, une conduite, etc..., ou encore d'une chaîne porte-câble dans laquelle passe au moins un tel produit longiligne souple. Une telle chaîne porte-câble est en soi connue et comporte une multiplicité de maillons creux ou évidés articulés les uns aux autres et permettant le passage du ou des produits longilignes ci-dessus. Ces derniers peuvent être des câbles électriques, des câbles de transmission haute fréquence, des conduits ou tuyauteries pneumatiques ou hydrauliques, etc. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexes sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de guidage suivant une forme de réalisation simplifiée de l'invention - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un autre dispositif de guidage réalisé suivant une forme de réalisation plus élaborée de l'invention ; et - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de guidage réalisé suivant une autre variante permettant d'obtenir une configuration inversée des deux brins du conduit de jonction par rapport aux configurations des figures 1 et 2. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui montre un dispositif de guidage 10 selon l'invention interposé entre deux pièces 12 et 14 animées d'un mouvement de rotation relatif autour d'un axe XX matérialisé par un arbre 16. Le dispositif 10 comprend un premier support 18 agencé sur la pièce 12, à distance de l'axe XX, pour maintenir une première extrémité 20 d'un conduit 22 qui, dans l'exemple, est constitué par une chaîne porte-câble formée d'une multiplicité de maillons creux ou évidés (non représentés) articulés entre eux.Le conduit 22 forme un premier brin 24 de longueur variable qui s'enroule circulairement par rapport à l'axe XX suivant un rayon correspondant à la distance comprise entre l'axe XX et le support 18, et cela dans un premier sens d'enroulement comme indiqué par la flèche Fl. Dans l'exemple, le premier brin 24 s'enroule sur un peu plus d'une circonférence complète et forme ensuite une boucle 26 grâce à des moyens de renvoi 28 portés par un bras radial 30 solidaire d'un moyeu 32 monté à rotation libre autour de l'axe XX. Le bras 30 porte, à son extrémité libre, une platine 34 sur laquelle sont montés à rotation libre deux rouleaux 36 dont les axes respectifs sont parallèles entre eux et situés dans un même plan perpendiculaire à l'axe XX.Au-delà de la boucle 26, le conduit 22 forme un second brin 38 de longueur variable qui s'enroule circulairement par rapport à l'axe XX dans un second sens d'enroulement opposé au premier sens d'enroulement, comme indiqué par la flèche F2. Ce second brin 38 s'enroule circulairement suivant un rayon sensiblement égal à celui de l'enroulement formé par le premier brin 24. Le second brin 38 est soutenu par des moyens de soutien 40 comportant quatre rouleaux 42 montés respectivement à rotation libre à l'extrémité de bras radiaux 44 reliés au moyeu 32. Dans cette forme de réalisation, les quatre bras 44 s'étendent à 900 les uns des autres et sont situés dans un même plan, si bien que le second brin 38 peut s'enrouler circulairement dans un plan perpendiculaire à l'axe XX. Le conduit 22 comprend une seconde extrémité 46 qui est maintenue par un support 48 monté à l'extrémité d'un bras 50 s'étendant radialement par rapport à l'arbre 16 de manière à être solidaire en rotation de la pièce 14. La distance du support 48 à l'axe XX correspond à la distance du support 18 à celle de l'axe XX et également à la distance des rouleaux de renvoi 36 à l'axe, lesdites distances correspondant ainsi aux rayons d'enroulement respectifs des deux brins 24 et 38. Le dispositif représenté à la figure 1 est destiné essentiellement à assurer une jonction entre les deux pièces 12 et 14 lorsque ces dernières se déplacent en rotation l'une par rapport à l'autre avec une amplitude maximale de l'ordre de deux tours complets. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Si la pièce 14 est entraînée en rotation autour de l'axe XX, avec une vitesse angulaire V1 (comme indiqué par la flèche au bas de la figure 1), la longueur du brin 24 augmente et celle du brin 38 diminue, la boucle 26 se déplaçant dans le même sens de rotation que la pièce 14 mais avec une vitesse angulaire égale à la moitié de V1. De ce fait, les moyens de renvoi 28 se déplacent en rotation autour de l'axe XX à la même vitesse angulaire en entraînant en rotation avec eux les bras supports 44. Si la pièce 14 est déplacée en rotation en sens inverse avec une vitesse angulaire V2 (comme représenté par la flèche en haut de la figure 1), la longueur du brin 24 diminue tandis que la longueur du brin 38 augmente, la boucle 26 se déplaçant dans le même sens de rotation que la pièce 14, mais avec une vitesse angulaire égale à la moitié de V2. Dans tous les cas, les enroulements des deux brins 24 et 38 sont parfaitement guidés et contrôlés en étant soutenus. A cet égard, le premier brin 24 peut venir s'enrouler sur une piste annulaire (non représentée) centrée autour de l'axe XX et formée sur la pièce 12. Le conduit 22 qui, dans l'exemple, est constitué par une chaîne porte-câble, livre passage à un câble 52, par exemple un câble électrique, qui pénètre par l'extrémité 20 du conduit 22 du côté de la pièce 12 et ressort par l'extrémité 46 du conduit 22 du côté de la pièce 14. Dans l'exemple, au-delà de l'extrémité 46, le câble 52 longe successivement le bras 50 et l'arbre 52 pour rejoindre la pièce 14. Ce câble peut ainsi assurer une connexion entre les deux pièces 12 et 14 qui peuvent être par exemple les deux pièces d'un robot, tout en permettant un déplacement en rotation relatif des deux pièces. On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre une forme de réalisation plus élaborée de l'invention et dans laquelle les éléments communs avec ceux du dispositif de la figure 1 sont désignés par les mêmes références numériques. Le dispositif de guidage 60, représenté à la figure 2, comprend, comme dans le cas de la figure 1, un premier support 18 agencé sur la pièce 12 pour maintenir la première extrémité 20 du conduit 22 et permettre la formation du premier brin 24 de longueur variable venant s'enrouler circulairement autour de l'axe XX et former une boucle 26 grâce aux moyens de renvoi 28. Ceux-ci comprennent également un bras radial, solidaire en rotation d'un moyeu 32 et portant une platine 34 supportant deux rouleaux 36. Dans le cas de la figure 2, les moyens de soutien 62 comportent des rouleaux de soutien 42 montés respectivement à rotation libre autour de bras radiaux 64 solidaires du moyeu 32. Dans l'exemple, les bras 64 sont au nombre de quatre et décalés angulairement de 900 par rapport à l'axe XX. Les bras 64 sont en outre décalés le long de l'axe XX pour permettre au second brin 38, qui est supporté par les rouleaux 42, de s'enrouler hélicoldalement avec un pas P donné autour de cet axe. Pour cela, les quatre rouleaux 42 sont tous situés à la même distance de l'axe XX et les bras 64 sont décalés successivement, dans la direction de l'axe XX, d'une distance correspondant au quart du pas P. Dans la forme de la réalisation de la figure 2, le second support 48, qui maintient la seconde extrémité 46 du conduit 22, est solidaire d'un coulisseau 66 porté par un bras support 68 en forme de L. Ce bras support comprend une première branche radiale 70 reliée à l'arbre 16 et solidaire en rotation de la pièce 14. La première branche 70 se raccorde à une seconde branche 72 qui s'étend parallèlement à l'axe XX et sur laquelle peut se déplacer, en translation, le coulisseau 66. Ce dernier comporte une encoche latérale 74 propre à coopérer avec une piste hélicoïdale 76 centrée sur l'axe XX et représentée schématiquement en trait interrompu. La piste hélicoïdale 76 est solidaire de la pièce 12 et elle possède un pas égal au pas P défini précédemment. Le dispositif représenté sur la figure 2 fonctionne sensiblement de la même manière que celui de la figure 1. Toutefois, le second brin 38, au lieu de s'enrouler à plat comme dans le cas de la figure 1, s'enroule en hélice, grâce au fait que l'extrémité 46 décrit un mouvement hélicoïdal de pas P et que le brin 38 est supporté par les rouleaux 42 agencés suivant une hélice du même pas. Le dispositif représenté à la figure 2 est tout particulièrement intéressant dans le cas où les pièces 12 et 14 sont animées d'un mouvement de rotation relatif avec une amplitude maximale supérieure à environ deux tours. Le dispositif de guidage 80 représenté à la figure 3 comprend comme dans le cas de la figure 1, un premier support 18 agencé sur la pièce 12 pour maintenir la première extrémité 20 du conduit de jonction 22 et former ainsi un premier brin 24 de longueur variable s'enroulant circulairement autour de l'axe XX. Il est prévu aussi des moyens de soutien 40 comprenant un moyeu 32, des bras 44 et des rouleaux 42. Mais les moyens de soutien servent ici à soutenir le premier brin 24 du conduit 22. Le dispositif 80 comprend aussi des moyens de renvoi 28 analogues à ceux de la figure 1 pour la formation d'une boucle 26 et d'un second brin 38 s'enroulant dans un sens F2 opposé au sens d'enroulement F1 du premier brin 24.Dans la configuration de la figure 3, le premier brin 24 s'enroule au-dessus du second brin 38, alors que dans la configuration des figures 1 et 2, c'est la disposition inverse. Dans le cas de la figure 3, le second brin 38 est soutenu par une couronne circulaire 82 reliée à l'arbre 16 par des bras radiaux 84 ; si bien que la couronne circulaire 82 est liée en rotation à la pièce 14. Dans l'exemple, la couronne circulaire 82 porte également le support 48 qui maintient la seconde extrémité 46 du conduit 22. Le conduit 22 est, dans l'exemple, constitué par une chaîne porte-câble et livre passage à un câble 52 qui, au-delà du support 48, rejoint l'arbre 22. Ce dernier est de préférence creux pour permettre le passage du câble 52 jusqu'à la pièce 14. On obtient ainsi un dispositif qui présente un plus faible encombrement dans la direction de l'axe XX que celui des figures 1 et 2. Le fonctionnement du dispositif de la figure 3 est identique à celui des figures 1 et 2 et les moyens de soutien 40 tournent à une vitesse angulaire moitié de la vitesse relative des deux pièces 12 et 14. Revendications 1. - Dispositif de guidage d'un conduit de jonction entre deux pièces animées d'un mouvement de rotation relatif autour d'un axe, caractérisé en ce qu'il comprend un premier support (18) agencé sur l'une (12) des pièces (12,14), à distance de l'axe (XX) pour maintenir une première extrémité (20) du conduit (22) et permettre à ce conduit de former un premier brin (24) de longueur variable, s'enroulant circulairement par rapport à l'axe (XX) dans un premier sens d'enroulement (F1) ; des moyens de renvoi (28) portés par un bras (30) monté à rotation libre autour de l'axe (XX) pour permettre au conduit (22) de former une boucle (26) et un second brin (38) de longueur variable s'enroulant circulairement par rapport à l'axe (XX), suivant un second sens d'enroulement (F2) opposé au premier sens d'enroulement (F1) ; des moyens de soutien (40;;62) du premier brin (24) et/ou du second brin (38) ; et un second support (48) lié en rotation à l'autre pièce (14) à distance de l'axe (XX) pour maintenir une seconde extrémité (46) du conduit (22). 2. - Dispositif de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance du premier support (18) à l'axe (XX), la distance du seconde support (48) à l'axe (XX), ainsi que la distance des moyens de renvoi (28) à l'axe (XX) sont sensiblement égales entre elles. 3. - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de soutien (40;62) comportent des rouleaux de soutien (42) montés respectivement à rotation libre autour de bras radiaux (44;64), solidaires d'un moyeu (32) monté à rotation libre autour de l'axe (XX). 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de renvoi (28) comportent deux rouleaux de renvoi adjacents (36) montés sur une platine (34) portée par un bras (30) solidaire en rotation dudit moyeu (32). 5. - Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les rouleaux de soutien (42), portés par les bras (44) sont situés à même distance de l'axe (XX) et décalés angulairement par rapport à cet axe tout en étant situés dans un même plan perpendiculaire à cet axe. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second support (48) est fixé à l'extrémité d'un bras support (50) solidaire en rotation de l'autre pièce (14). 7. - Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les rouleaux de soutien (42), portés par les bras (64) sont situés à une même distance de l'axe (XX), décalés angulairement par rapport à cet axe et décalés le long dudit axe pour permettre au second brin (38) du conduit (24) de s'enrouler hélicoldalement avec un pas donné (P) autour de l'axe (XX). 8. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le second support (48) est porté par un bras support (68) en forme de L qui comprend une première branche radiale (70) liée en rotation à l'autre pièce (14) et une seconde branche (72) s'étendant parallèlement à l'axe (XX) et en ce que le second support (48) est déplaçable en translation le long de la seconde branche (72) en étant guidé par une piste hélicoïdale (76) de même pas (P) que celui des moyens de soutien (62). 9. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de soutien (40;62) soutiennent le second brin (38) du conduit de jonction (22), tandis que le premier brin (24) de ce conduit est soutenu par l'une (12) des deux pièces. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de soutien (40) soutiennent le premier brin (24) du conduit de jonction (22), tandis que le second brin (38) de ce conduit est soutenu par une couronne circulaire (82) liée en rotation à l'autre pièce (14). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couronne circulaire (82) porte le second support (38) maintenant la seconde extrémité (46) du conduit (22). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le conduit de jonction (22) est formé d'au moins un produit longiligne souple tel qu'un câble, une tuyauterie, une conduite, etc..., ou encore d'une chaîne porte-câble dans laquelle passe au moins un tel produit longiligne souple.