Brevet FR2680128A1 — publié le 19930212

La présente invention concerne une pince pneumatique et, plus particulièrement, une pince pneumatique du type à doigts à déplacement linéaire et parallèle. On connaît des pinces pneumatiques dont les doigts pivotent sous l'action, sur le piston d'un vérin, de l'air sous-pression introduit dans son cylindre. On se reportera, à titre d'exemple, aux documents de brevet FR-A-2 592 827 et EP-A-368 777. La pince décrite dans ce dernier document comporte essentiellement un corps de vérin dans lequel peut coulisser un piston entraînant une tige de vérin. Celle-ci porte, à son extrémité opposée à celle du piston, une pièce de manoeuvre qui est prévue pour pouvoir actionner deux doigts. On a cherché, dans la présente invention, à prévoir des pinces mues pneumatiquement dont les doigts se déplacent linéairement tout en restant parallèles entre eux. Le problème que pose ce type de pinces concerne le mécanisme de commande des doigts afin que les doigts puissent, en particulier, exercer, sur l'objet à manipuler des forces de serrage de même intensité. On utilise alors un seul piston et l'on prévoit alors un mécanisme qui transmet la force pneumatique du piston sur chacun des doigts de la pince. Par ailleurs, on prévoit le guidage en translation des doigts, notamment pour qu'ils puissent rester rigoureusement parallèles, sans se mettre en biais et éventuellement se coincer sous l'action des forces de serrage. Le but de l'invention est de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus. A cet effet, une pince selon l'invention est caractérisée en ce que, pour chaque doigt, elle comporte un mécanisme de commande qui est constitué d'une plaque guidée en translation pour pouvoir coulisser selon son propre axe longitudinal et en bout de laquelle est fixé le doigt correspondant. La pince comporte une chape qui, en coulissant entraînée par un piston, commande la rotation, dans des sens opposes, de deux roues dont les axes sont solidaires du corps de la pince, lesdites roues comportant des gorges formant des dents qui s'engrènent respectivement avec des crémaillères parallèles audit axe longitudinal de ladite plaque et montées solidaires de ladite plaque, de part et d'autre dudit axe. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites cremail- lères sont constituées de lanternes alignées selon l'axe longitudinal de la plaque correspondante, lesdites lanternes étant prévues pour s'engager dans des gorges demi-circulaires à la périphérie desdites roues. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites plaques ont leurs faces arrière dans un plan commun et comportent, sur ces faces, des rainures longitudinales formant un espace commun de section rectangulaire dans lequel est montée une barre de guidage solidaire dudit corps. Selon une autre caractéristique de l'invention, la chape comporte une tête cylindrique prévue pour coulisser et être guidée dans un alésage de même axe que l'alésage recevant le piston et une tige coaxiale en bout de laquelle est monté, avec jeu radial, ledit piston. Selon une autre caractéristique de l'invention, une face de la tête cylindrique forme avec le fond et la paroi latérale de l'alésage une chambre dans laquelle débouche un canal d'amenée d'air souspression. Selon une autre caractéristique de l'invention, sur chaque plaque, est monté un joint d'étanchéité qui l'enserre et dont la surface extérieure est en contact avec les parois d'une rainure du corps dans laquelle sont montés lesdits mécanismes. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tête (13) est pourvue, en saillie sur sa surface latérale, d'un bâtonnet radial constitué d'un aimant permanent et prévu pour venir se loger dans une rainure sur la surface interne de l'alésage de la chape et débouchant dans un logement du corps, ledit bâtonnet parcourant toute la longueur de ladite rainure lorsque la chape et le piston coulissent dans leurs alésages respectifs, des capteurs magnétiques montés sur une carte dans ledit logement étant prévus, face aux extrémités de ladite rainure, pour détecter directement le champ magnétique émanant dudit bâtonnet. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue qui représente une pince selon l'invention dont le corps a été coupé selon son axe de symétrie médian, les autres éléments n'étant pas eux coupés si bien qu'ils apparaissent comme sur une vue en élévation, la Fig. 2 est une vue en coupe d'une pince selon l'invention, ladite coupe ayant été pratiquée, pour la partie gauche de la Fig., selon le plan brisé IIG/II de la Fig. 1 et, pour la partie droite de la Fig., selon le plan IID/II de la Fig. 1, et la Fig. 3 est une vue semblable à la Fig.l mais dont les doigts de la pince représentée, contrairement à ceux de la Fig. 1, sont dans leurs positions de fermeture. La présente description est faite en relation avec les Figs. 1 et 2. La pince représentée sur ces Figs. comporte essentiellement un corps 1 percé longitudinalement, à ses extrémités, de deux alésages borgnes 2 et 3 coaxiaux reliés entre eux, par leurs fonds respectifs, par un troisième alésage 4 coaxial aux deux premiers 2 et 3. Un piston 5 est prévu pour coulisser dans l'alésage 2 formant ainsi un cylindre pour ce piston. Il comporte sur sa périphérie un joint d'étanchéité annulaire 6. L'alésage 2 est fermé par un couvercle 7 pourvu, sur sa périphérie, de joints d'étanchéité annulaires 8. La surface interne de l'alésage 2 forme, avec la face 5a du piston 5 côté couvercle 7, une première chambre Cf (Fig. 3) et, avec l'autre face 5b du piston 5, une seconde chambre Co. Le couvercle 7 est percé d'un canal d'admission d'air 9 qui débouche, par une de ses extrémités, à l'intérieur de la première chambre Cf et, par l'autre extrémité, dans un canal 10 correspondant percé dans le corps 1. Un second canal d'admission 11 est percé dans le corps 1 pour déboucher, par une de ses extrémités, à l'intérieur de la seconde chambre Co. Une chape 12 comporte une tête cylindrique 13 prévue pour pouvoir coulisser dans l'alésage 3. Un joint annulaire 14 est prévu sur la tête 13. La chape 12 comporte également une tige 15 dans l'axe longitudinal de la chape 12 qui est prévue pour coulisser dans l'alésage 4. Un joint d'étanchéité annulaire 16 est prévu dans l'alésage 4 en contact avec la périphérie de la tige 15. Le piston 5 est monté, avec jeu radial, en bout de la tige 15 de la chape 12. La tête 13 est fendue par une rainure diamétrale 17 de manière à former deux doigts 18 en segment de cylindre portant, chacun, deux piges 19 et 20 d'axe orthogonal à l'axe longitudinal de symétrie de la pince. La chape 12 est guidée en translation, par sa tête 13 et sa tige 15 respectivement dans les alésages 3 et 4. Quant au piston 5, il n'assure pas une fonction de guidage de la chape 12 car il est monté avec jeu radial sur la tige 15. Avec un tel montage, des efforts radiaux sur la chape 12, se reportent sur la tête 13 et la tige 15 mais pas sur le piston 5. I1 en résulte que l'alésage 2, formant cylindre, et le piston 5 ne sont pas endommagés par de tels efforts. Par ailleurs, la tige 15 est soulagée par la tête 13 et ne se casse pas sous l'effet de ces efforts radiaux. Le piston 5 joue son rôle moteur. En effet, lorsqu'on introduit de l'air sous-pression par le canal 10, la chambre Cf a son volume qui augmente poussant ainsi le piston 5 vers le fond de l'alésage 2. Si, au contraire, on introduit de l'air sous-pression par le canal 11, c est la chambre Co qui a son volume qui augmente poussant alors le piston 5 vers le couvercle 7. Le piston 5 en coulissant dans l'alésage 2 entraîne en translation la chape 12. On notera que la tige 15 a une longueur telle que, lorsque le piston 5 est dans la position basse représentée à la Fig. 1, la chape 12 est sensiblement dans le fond de l'alésage 3. Le corps 1 est fendu par une rainure 21 de section rectangulaire dans laquelle sont logés deux mécanismes d'ouverture et de fermeture de deux doigts 22. Sur la Fig. 1, un seul doigt 22 ainsi qu'un seul mécanisme sont visibles, l'autre doigt et l'autre mécanisme montés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de la pince n'étant représentés, pour des raisons de lisibilité du dessin, que par un doigt 22' en pointillés. Chaque mécanisme est constitué d'une plaque rectangulaire 23 à un )bout de laquelle est monté, sur un petit côté, le doigt 22 correspondant. La plaque 23 est pourvue d'une fraisure 24 débouchant, par une de ses extrémités, sur la face du petit côté opposé au doigt 22, et présentant, à l'autre extrémité une forme en demi-cercle. La plaque 23 présente ainsi, en section, une forme en "U" couché avec deux ailes 25 une uns âme 26 (Fig. 2). La plaque 23 est percée, de part en part, de deux trous oblongs 27 et 28 dont les axes longitudinaux se trouvent dans l'axe de symétrie longitudinal des plaques 23. La plaque 23 d'un mécanisme a la face arrière de son âme 26 qui est en contact avec la face arrière de l'âme 26 de la plaque 23 de l'autre mécanisme. Deux axes perpendiculaires 29 et 30 à l'axe longitudinal de symétrie de la pince sont montés1 par leurs extrémités, dans le corps 1, de manière à se trouver orthogonaux au plan commun formé par l'âme 26 de chaque plaque 23. La face arrière de l'âme 26 de chaque plaque 23 est pourvue d'une rainure longitudinale 31 débouchant, d'un côté, par la face de la plaque 23 opposée au doigt 22, et, de l'autre côté, dans le doigt 22 lui-même. Les rainures 31 des deux plaques 23 forment un espace de section rectangulaire dans lequel est montée une barre de guidage 32 percée d'alésages la traversant de part en part et recevant respectivement les deux axes 29 et 30. Comme on le verra par la suite, la barre de guidage 32 est aussi fixe par rapport au corps 1, les plaques 23 peuvent coulisser l'une par rapport à l'autre dans des directions opposées et, chacune, par rapport à la barre de guidage 22. Dans leurs mouvements de coulissement, les plaques 23 sont guidées en translation par la barre de guidage 32. La course de déplacement de chaque plaque 23 est limitée par la longueur des trous oblongs 27 et 28. Chaque plaque 23 peut ainsi prendre toutes les positions comprises entre une position extrême où le doigt 22 correspondant est dans sa position de fermeture et est, par conséquent, en butée contre le corps 1 (voir Fig. 3) et une autre position extrême où le doigt 22 se trouve en position de pleine ouverture (Fig. 1). Lorsque le doigt 22 est dans sa position de fermeture, l'arête arrière 33 de la plaque 23 est sensiblement dans le plan qui contient la face latérale 34 du corps 1 (Fig. 3). On remarquera que la longueur de la barre de guidage 32 est supérieure à la largeur du corps 1 ainsi qu'à la course maximale de chaque plaque 23. Cette disposition assure un guidage sur une plus grande longueur et donc plus efficace. Chaque mécanisme comporte encore deux roues 35 et 36 respectivement montées sur les axes 29 et 30 de manière à se trouver en appui contre le corps 1 et être coiffées par la plaque 23 correspondante. La roue 35 comporte des gorges 37, avantageusement au nombre de quatre, prévues pour pouvoir s'engréner avec des lanternes 38 montées alignées parallèlement à l'axe longitudinal de symétrie de la plaque 23, à la partie inférieure de celle-ci, et orthogonalement à son plan principal, à cheval entre son aile 25 et son âme 26. De même, la roue 36 comporte des gorges 39, avantageusement au nombre de quatre, prévues pour pouvoir s'engréner avec des lanternes 40 montées alignées parallèlement audit axe, à la partie supérieure de la plaque 23, sur la plaque 23 elle-même et orthogonalement à son plan principal, à cheval entre son aile 25 et son âme 26. Les deux jeux de quatre lanternes 38 et 40 constituent respectivement deux crémaillères montées sur chaque plaque 23 symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de ladite plaque. Bien que l'on pourrait monter des crémaillères de type classique, on a trouvé avantageux de prévoir des crémaillères à lanternes. Elles assurent une transmission plus efficace de la force pneumatique du piston 5 vers les doigts 22. Chaque roue 35, 36 de chaque mécanisme comporte également une rainure radiale 41 dans laquelle vient se loger, pour pouvoir y coulisser, les piges 19 et 20 portées par le doigt 18 correspondant de la chape 12. Le fonctionnement d'une pince selon l'invention est maintenant décrit. Supposons les doigts 22 de la pince dans leurs positions de fermeture (Fig. 3). Lorsqu'on introduit de l'air dans le canal 11, le volume de la chambre Co augmente, ce qui a pour effet de faire coulisser le piston 5 vers le bas (flèche A). I,a chape 12 coulisse également vers le bas, entraînant dans son mouvement, par l'interne diaire des piges 19 et 20 dans les rainures radiales 41, les roues 35 et 36 (flèches B). En tournant, celles-ci entraînent, au moyen des lanternes 38 et 40 s'engrénant respectivement dans les gorges 37 et 39 des roues 35 et 36, les plaques 23 de manière que les doigts 22 correspondants se dirigent vers leurs positions de pleine ouverture (fléches C).Comme cela a déjà été mentionné ci-dssus, les plaques 23 sont guidées en translation, dans leur mouvement, au moyen de la barre de guidage 32. On remarquera qu'en fonctionnement les plaques 23 coulissent l'une par rapport à l'autre dans des directions opposées. Lorsque les doigts 22 sont dans leurs positions de pleine ouverture (Fig. 1), le piston 5 et la tête 13 de la chape 12 sont dans leurs positions basses. Lorsqu'on introduit maintenant de l'air sous-pression dans le canal 10, la chambre Cf a son volume qui augmente, le piston 5 et la tête 13 de la chape 12 coulissent vers le haut (flèche D). Dans la pince représentée, on a prévu un canal 10' dont une extrémité est reliée au canal 10 et 1' autre extrémité dans une chambre Cf' que forme la face 13a de la tête 13 avec la paroi latérale de l'alésage 3. L'air introduit dans le canal 10 est ainsi appliqué à la fois sur la face 5a du piston 5 et sur la face 13a de la tête 13, ce qui permet d'augmenter la force d'action de la pince à la fermeture. Dans son mouvement de coulissement, la chape 12, par l'intermédiaire des piges 19 et 20 dans les rainures 41, entraînent en rotation les roues 35 et 36 (flèches F) dont les gorges 37 et 39 s'engrènent respectivement avec les lanternes 38 et 40 des plaques 23. Celles-ci coulissent donc de manière que les doigts 22 se dirigent vers leurs positions de fermeture (flèches G). On notera que le fait de prévoir deux roues d'entraînement 35 et 36 par mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture, permet, d'une part, d'augmenter le rendement de la transmission de la force pneumatique du piston 5 sur les doigts 22, et, d'autre part, de solliciter les plaques 23 symétriquement par rapport à leurs axes longitudinaux, évitant, ainsi leurs mises en biais et leurs éventuels coincements. On a prévu des joints d'étanchéité 42 qui enserrent les plaques 23 et dont la surface extérieure est constamment en contact avec les parois du logement créé par la rainure 21. Un couvercle 43 monté solidaire du corps 1 vient coiffer l'ensemble des mécanismes de commande des doigts 22. Les joints 42 assurent l'étanchéité aux poussières des mécanismes. Par ailleurs, le corps 1 comporte un logement longitudinal 44 dans lequel est montée une carte électronique 45 de commande et de contrôle de la pince. Une telle carte est, par exemple, du type qui est décrit dans le document de brevet FR-A-2 651 515. Elle est reliée, par un câble 46, à une unité de commande (non représentée) dans laquelle sont programmées les différentes séquences d'ouverture et de fermeture des doigts 22 de la pince. Sur la carte 45, sont montés deux, ou plus, capteurs magnétiques linéaires 47 et 48, par exemple du type à effet Hall. Les capteurs 47 et 48 sont montés en face des extrémités d'une rainure 49 parallèle à l'axe longitudinal de la pince et débouchant, d'une part, à l'intérieur de l'alésage 3 et, d'autre part, à l'intérieur du logement 45.Un aimant permanent formé d'un bâtonnet 50 est monté radialement sur la surface externe de la tête 13 de la chape 12 et est prévu pour s'engager dans la rainure 49 et parcourir toute sa longueur lorsque la chape 12 coulisse entre ses deux positions extrêmes. On comprendra que les capteurs 47 et 48 délivrent un signal analogique qui est directement fonction de la position de la chape 12 dans son alésage 3, position qu'il est aisé de relier à la position d'ouverture des doigts 22. On remarquera que l'influence du bâtonnet aimanté 50 sur les capteurs 47 et 48 se fait directement sans matière autre que l'air entre eux, ce qui a pour avantage d'augmenter l'amplitude du signal délivré par ces capteurs 47 et 48 et la précision de la mesure ainsi effectuée. Dans les pinces connues, l'aimant sur le piston attire des poussières magnétiques lesquelles, agglomérées par magnétisme, contribuent à l'usure du piston et de son alésage. Ce phénomène ne peut avoir lieu avec les pinces de l'invention puisque le piston 5 ne comporte pas d'aimant. Enfin, le fait de monter un bâtonnet 50 au lieu d'un anneau magnétique généralement utilisé, permet de réduire considérablement la quantité de poussière magnétique qui se colle sur les parois externes de la pince. Notons qu'une pince selon l'invention peut être équipée de tiroirs de contrôle reliés aux canaux 9, 10, 10' et 11 afin de contrôler la distribution de l'air sous-pression dans les chambres Cf, Co et Cf'. De tels tiroirs peuvent être du type de ceux qui sont décrits dans le document de brevet FR-A-2 638 670. Ils peuvent être montés dans le couvercle 7. La pince qui vient d'être décrite est du type dont les doigts 22 se ferment lorsque le piston 5 monte (flèches D, F, G). Par un arrangement symétrique des mécanismes de fermeture/ouverture par rapport à celui qui vient d'être décrit, on pourrait réaliser, selon le même principe de fonctionnement, une pince du type dont la fermeture des doigts 22 est obtenue par descente du piston dans son cylindre. Ce dernier point peut revêtir de l'importance lorsque l'on prévoit une double action de l'air introduit dans les canaux 10 et 10' et agissant sur le piston 5 et la tête 13 de la chape 12. REVENDICATIONS 1) Pince pneumatique du type à doigts à déplacement linéaire et parallèle constituée d'un corps percé d'un alésage formant cylindre dans lequel peut coulisser, sous l'action d'air sous-pression, un piston, de deux doigts montés mobile en translation sur ledit corps de manière à pouvoir prendre toutes les positions comprises entre une position extrême d'ouverture et une position extrême de fermeture, et d'une chape comportant un mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture desdits doigts, ledit piston, lorsqu'il coulisse, pouvant entraîner ladite chape en translation de manière à commander l'ouverture et la fermeture desdits doigts, caractérisée en ce que, pour chaque doigt (22), ledit mécanisme de commande comporte une plaque (23) guidée en translation pour pouvoir coulisser selon son propre axe longitudinal et en bout de laquelle est fixé ledit doigt (22) correspondant, ladite chape (12), en coulissant entraînée par ledit piston (5), commandant la rotation, dans des sens opposés, de deux roues (35 et 36) dont les axes (29 et 30) sont solidaires du corps (1), lesdites roues (35 et 36) comportant respectivement des gorges (37 et 39) formant des dents qui s'engrènent avec des crémaillères respectives (38 et 40) parallèles audit axe longitudinal de ladite plaque (23) et montées solidaires de ladite plaque (23), symétriquement de part et d'autre dudit axe. 2) Pince selcn la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites crémaillères sont constituées de lanternes (38 et 40) alignées parallèlement à l'axe longitudinal de la plaque (23) correspondante, lesdites lanternes (38 et 40) étant prévues pour s'engager dans des gorges demi-circulaires (37 et 39) à la périphérie desdites roues (35 et 36). 3) Pince selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdites plaques (23) ont leurs faces arrière dans un plan commun et ;comportent, sur ces faces, des rainures longitudinales (31) formant un espace commun de section rectangulaire dans lequel est montée une barre de guidage (32) solidaire dudit corps (1). 4) Pince selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chape (12) comporte une tête cylindrique (13) prévue pour :coulisser et être guidée dans un alésage (3) de même axe que l'alésage (2) recevant le piston (5) et une tige (15) coaxiale en bout de laquelle est monté, avec jeu radial, ledit piston (5). 5) Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une face (13a) de la tête cylindrique (13) forme avec le fond et la paroi latérale de l'alésage (3) une chambre (Cf') dans laquelle débouche un canal d'amenée (10') d'air sous-pression. 6) Pince selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, sur chaque plaque (23), est monté un joint d'étanchéité (42) qui l'enserre et dont la surface extérieure est constamment en contact avec les parois d'une rainure (21) du corps (1) dans laquelle sont montés lesdits mécanismes. 7) Pince selon une des revendications 4 à 6, caractérise en ce que la tête (13) est pourvue, en saillie sur sa surface latérale, d'un bâtonnet radial aimanté (50) et prévu pour venir se loger dans une rainure (49) sur la surface interne de l'alésage (3) de la chape (12) et débouchant dans un logement (44) du corps (1), ledit bâtonnet (50) parcourant toute la longueur de ladite rainure (49) lorsque la chape (12) et le piston (5) coulissent dans leurs alésages respectifs (2 et 3), des capteurs magnétiques (47 et 48) montés sur une carte (45) dans ledit logement (44) étant prévus, face aux extrémités de ladite rainure (49), pour détecter directement le champ magnétique émanant dudit bâtonnet (50).