Brevet FR2675070A1 — publié le 19921016

i La présente invention concerne un dispositif de manipulation du type portique, comprenant des entraînements linéaires s'éten- dant dans le système de coordonnées cartésien dans les direc- tions x et v, l'entraînement linéaire s'étendant dans la direction x étant fixé à un chariot de prise de force dépla- çable dans la direction y, ou inversement, et comportant un outil actionnable dans la direction z et agencé sur un entraî- nement linéaire, outil qui peut être entraîné en rotation, ou rapproché et écarté d'une surface de travail. De tels dispositifs de manipulation servent de robots indus- triels, par exemple dans les technique de montage, pour équiper des cartes imprimées pour des circuits électroniques L'outil transportant un objet d'un poste de départ dans un poste de consigne doit transporter cet objet non seulement rapidement,15 mais avant tout de façon précise dans le poste de consigne Des propriétés particulières de tels dispositifs de manipulation cartésiens du type portique sont en conséquence un mode opéra- toire rapide, une grande précision et une accessibilité assurée aux objets se trouvant sur la surface de travail. La rapidité de tels dispositifs, c'est-à-dire l'augmentation de la cadence de production, ne peut être augmentée qu'en dimi- nuant le poids des éléments mobiles du dispositif, c'est-à-dire le chariot de prise de force, ou en diminuant le poids des entraînements linéaires La précision (tolérance) est détermi-25 née, d'une part, par des commandes correspondantes et, d'autre part, par un guidage fiable dans les entraînements linéaires. Du fait de la construction du type portique, il peut se pro- duire une inaccessibilité aux entraînements linéaires déplacés dans le système cartésien, ce qui représente un inconvénient.30 On connaît un robot industriel comportant des entraînements linéaires pouvant être actionnés dans le système de coordonnées cartésien (brevet EP-0 111 565), dont les entraînements linéaires sont montés selon un système non unitaire Ainsi, un support en porte-à-faux se trouve sur l'entraînement linéaire x sur une plaque latérale du chariot de prise de force, support sur lequel est monté l'entraînement linéaire y Un tel disposi- tif de manipulation présente cependant une construction lourde et haute, et ne permet aucune standardisation des pièces constructives entre les entraînements linéaires Par ailleurs, il est désavantageux qu'il ne puisse exister, par entraînement linéaire dans la direction x et la direction y, qu'un seul outil dans la direction z En conséquence, les entraînements linéaires ne fonctionnent qu'à une vitesse moyenne, avec une précision moyenne et, ainsi, seulement à une cadence de produc- tion relativement faible. On connaît de plus un agencement de portique (brevet DE-3 629 367), dans lequel les supports du portique sont réalisés en tant que guides dans la direction y, de sorte qu'un guidage parallèle, non entièrement dépourvu de coincement, est néces- saire Entre les guides parallèles, est prévu un guide vertical s'étendant dans la direction z, qui est monté sur un guide x20 reliant les faces parallèles Du fait de l'existence d'une barre conductrice, seul un entraînement électrique dans les directions x, y et z est possible. De tels dispositifs de manipulation sont ainsi peu appropriés pour des techniques d'équipement, des techniques de montage,25 dans lesquelles un nombre élevé de pièces par unité de temps doit être traité. La présente invention a pour objet de fournir un dispositif de manipulation qui autorise les plus grands espaces de travail possibles pour des longueurs de bras les plus faibles possi-30 bles, et qui présente les conditions pour des cadences de production plus rapides en diminuant en même temps le poids des éléments mobiles des entraînements linéaires, possède un espace de travail mieux accessible, et peut recevoir le cas échéant plus d'une tête d'outil. A cet effet, le dispositif de manipulation du type portique, tel que défini précédemment, est remarquable, selon l'inven- tion, en ce qu'un entraînement linéaire s'étendant dans la direction y, avec son carter, est fixé sur le dessous d'un entraînement linéaire, qui est déplaçable dans la direction x, sur le chariot de prise de force entraîné de celui-ci, et en ce que, sur cet entraînement linéaire s'étendant dans la direction10 y ou sur son chariot de prise de force, est agencé au moins un porte-outil s'étendant dans la direction z Grâce à un tel agencement d'un entraînement x sur le carter d'un entraînement y, on peut prévoir, dans la direction y, plusieurs entraîne- ments linéaires, de sorte qu'également plusieurs porte- outils15 peuvent être agencés sans problème dans la direction x On obtient de ce fait des cadences de production plus élevées (dynamique élevée) en économisant le poids de pièces de fixa- tion, et, grâce à un agencement en hauteur correspondant de l'entraînement linéaire y, l'accessibilité relativement à la20 surface de travail est améliorée Par ailleurs, une grande rigidité est garantie même pour des espaces de travail impor- tants. L'accessibilité de la surface de travail peut être encore améliorée en ce qu'au moins deux entraînements linéaires25 agencés parallèlement, qui s'étendent dans la direction x, sont fixés sur un longeron transversal d'un châssis de portique agencé aux extrémités de la surface de travail Comme les entraînements linéaires x peuvent se trouver à hauteur du longeron du châssis de portique, seul un espace pour les30 entraînements linéaires v est encore nécessaire au-dessous dudit longeron, de sorte que la surface de travail est parti- culièrement facilement accessible. Selon une autre caractéristique de l'invention, les porte- outils sur les entraînements linéaires s'étendant dans la direction y sont agencés sur les surfaces latérales verticales du carter de l'entraînement linéaire ayant une section trans- versale rectangulaire Il est ainsi possible de prévoir, sur les deux faces du'carter de l'entraînement linéaire rectangu- laire, un porte-outil. On obtient encore une économie de poids et, ainsi, une augmen- tation de la fréquence des cycles de travail en ce que les entraînements linéaires sont constitués, chacun, d'un entraîne- ment actionnable de façon servopneumatique. De tels entraînements actionnables de façon servopneumatique peuvent être réalisés en économisant particulièrement du poids et pour des fréquences élevées des cycles de travail, ainsi que15 pour de grandes longueurs de course, en ce que l'entraînement linéaire actionnable de façon servopneumatique présente un piston, qui peut être actionné au moyen d'une bande de traction fixée aux deux extrémités, guidée de façon étanche hors d'un cylindre et par des rouleaux de renvoi agencés aux deux extré-20 mités, et fixée au chariot de prise de force De telles bandes de traction résistent aux sollicitations en flexions alternées pour une durée de vie élevée et peuvent, de plus, être guidées hors du cylindre, de façon étanche, pour des pressions élevées de l'ordre de 10 bars. La précision du guidage est par ailleurs augmentée en ce que l'entraînement linéaire s'étendant dans la direction y est relié au chariot de prise de force par une plaque d'appui, et est relié à un chariot de guidage des deux entraînements linéaires s'étendant dans la direction x. Avantageusement, dans le cas de deux entraînements linéaires parallèles, les chariots de prise de force et les chariots de guidage sont agencés en croix et augmentent ainsi la précision du guidage. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu qu'un seul des deux chariots de prise de force soit entraîné et que les deux soient guidés, à chaque fois, sur un profilé longitudinal de l'entraînement linéaire Cette mesure favorise également la précision du guidage et, en particulier, le guidage parallèle. La figure unique du dessin annexé, qui est une vue en perspec- tive du dispositif de manipulation selon l'invention, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. En se basant sur le système de coordonnées cartésien x, y et z, les entraînements linéaires 1 et 2 s'étendent dans la direction x Il peut également exister un seul des entraînements li- néaires 1 ou 2 Les entraînements linéaires 1 et 2 sont consti- tués de vérins, par exemple de vérins de travail sans tige de piston, de commandes pneumatiques ou servopneumatiques, d'un entraînement électrique à courant continu ou courant alterna- tif, en tant que moteur linéaire, et présentent de plus des20 transmissions, comme par exemple une courroie crantée rotative, une courroie crantée fixe, une crémaillère ou un axe. Chaque entraînement linéaire 1 et 2 présente un chariot de prise de force 3, qui sert de support et d'entraînement pour un entraînement linéaire 4 ou 5 s'étendant dans la direction y, un25 entraînement linéaire 4 ou 5 portant de plus un porte-outil 6, qui peut être rapproché ou écarté d'une surface de travail 7, ou être entraîné en rotation, de façon séparée ou supplémen- taire. La liaison entre les entraînements linéaires x 1 et 2 et les entraînements linéaires y 4 et 5 est effectuée par l'intermé- diaire d'un chariot de prise de force entraîné 3, un carter d'entraînement 8 étant relié au moyen de vis traversantes 9 et Sur un autre chariot de prise de force 11, est agencé le porte-outil 6 s'étendant dans la direction z. Dans ce cas, le porte-outil 6 est constitué d'une partie supérieure 12 commandée et entraînée par un fluide de pression, comportant des raccords de fluide 13, et d'une partie infé- rieure 14 guidée de façon télescopique sur la partie supérieure 12, et qui est munie, de même, de plusieurs raccords de fluide Sur l'arbre 16 pouvant être rapproché ou écarté, ou pouvant tourner, sont prévues, dans cet exemple de réalisation, des coupelles d'aspiration 17 Il est simple de réaliser des outils appropriés pour d'autres dispositifs de prise nécessaires, qui sont, à chaque fois, adaptés à la pièce à usiner. Les outils 6 et les entraînements linéaires y 4 ou 5 sont supportés, par les entraînements linéaires x 1 ou 2, sur un longeron transversal 18 A chaque extrémité 19 de la surface de travail 7, est associé un châssis de portique 20 avec de tels longerons 18. Il est particulièrement avantageux de prévoir, en tant qu'en- traînements linéaires y 4 et 5, des axes linéaires parallèles 21 agencés l'un au-dessus de l'autre, desquels l'un se trouve dans le carter d'entraînement 8 et l'autre au-dessous Chaque axe linéaire parallèle 21, qui, conjointement avec le carter de l'entraînement linéaire 8, forme une section transversale25 rectangulaire 22, possède ainsi des surfaces latérales vertica- les 23, sur lesquelles s'étendent, dans la direction y, les chariots de prise de force 11. Dans l'exemple de réalisation montré, des entraînements li- néaires servopneumatiques 1, 2, 4 et 5 sont appropriés, ou,30 pour les axes linéaires 21, sont appropriés des entraînements comportant un piston 24, qui est relié au chariot de prise de force 3 par l'intermédiaire d'une bande de traction 27 fixée aux deux extrémités, qui est guidée, de façon étanche, hors d'un cylindre 25 et est montée sur des rouleaux de renvoi 26 agencés sur les têtes de cylindre 28. Les têtes de cylindre 28 présentent soit des raccords de fluide orientés vers le haut 29 (entraînements linéaires x 1 ou 2), ou des raccords de fluide orientés latéralement 29 (entraînements linéaires y 4 ou 5) Cela vaut également pour les axes li- néaires parallèles 21 Les têtes de cylindre 28 sont fixées, à chaque fois, au moyen de pièces coudées 30 aux longerons 18. Il existe une particularité pour les entraînements linéaires x 1 et 2 Ceux-ci peuvent présenter des chariots de guidage supplémentaires 31, qui ne sont pas entraînés et, pour les deux entraînements linéaires x 1 et 2, sont réglés, à chaque fois, sur la position du chariot de prise de force opposé 3 Pour15 cela, un chariot de prise de force 3 et un chariot de guidage 31 se trouvent, à chaque fois, sur une plaque d'appui commune 32, et sont reliés au carter respectif 8 des entraînements linéaires y 4 ou 5 par l'intermédiaire des vis 9 et 10 Aussi bien le chariot de prise de force 3 que le chariot de guidage20 31 sont guidés, à chaque fois, sur un profilé longitudinal 33 de l'entraînement linéaire 1 ou 2. REVENDICATIONS 1 Dispositif de manipulation du type portique, comprenant des entraînements linéaires s'étendant dans le système de coordon- nées cartésien dans les directions x et y, l'entraînement linéaire s'étendant dans la direction x étant fixé à un chariot de prise de force déplaçable dans la direction y, ou inverse- ment, et comportant un outil actionnable dans la direction z et agencé sur un entraînement linéaire, outil qui peut être entraîné en rotation, ou rapproché et écarté d'une surface de travail,1 O caractérisé en ce qu'un entraînement linéaire ( 4,5) s'étendant dans la direction y, avec son carter ( 8), est fixé sur le dessous d'un entraînement linéaire ( 1,2), qui est déplaçable dans la direction x, sur le chariot de prise de force entraîné ( 3) de celui-ci, et en ce que, sur cet entraînement linéaire ( 4,5) s'étendant dans la direction y ou sur son chariot de prise de force ( 11), est agencé au moins un porte-outil ( 6) s'étendant dans la direction z. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux entraînements linéaires agencés parallèlement ( 1,2), qui s'étendent dans la direction x, sont fixés sur un longeron transversal ( 18) d'un châssis de portique ( 20) agencé aux extrémités ( 19) de la surface de travail ( 17). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les porte-outils sur les entraînements linéaires ( 4,5) s'étendant dans la direction y sont agencés sur les surfaces latérales verticales ( 23) du carter ( 8) de l'en- traînement linéaire ayant une section transversale rectangu- laire. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les entraînements linéaires ( 1,2,4,5) sont constitués, chacun, d'un entraînement actionnable de façon servopneumatique. 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'entraînement linéaire ( 1,2,4,5) action- nable de façon servopneumatique présente un piston ( 24), qui peut être actionné au moyen d'une bande de traction ( 27) fixée aux deux extrémités, guidée de façon étanche hors d'un cylindre10 ( 25) et par des rouleaux de renvoi ( 26) agencés aux deux extrémités, et fixée au chariot de prise de force ( 3). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'entraînement linéaire ( 4,5) s'étendant dans la direction y est relié au chariot de prise de force ( 3)15 par une plaque d'appui ( 32), et est relié à un chariot de guidage ( 31) des deux entraînements linéaires ( 1,2) s'étendant dans la direction x. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un seul des deux chariots de prise de force ( 3) est entraîné et les deux sont guidés, à chaque fois, sur un profilé longitudinal ( 33) de l'entraînement linéaire ( 1,2).