Brevet FR2673135A1 — publié le 19920828

Dispositif de transfert articulé à conduits de fluide-incorpoPés L'invention concerne les dispositifs de manutention comprenant un bras articulé terminé par un organe de préhension commandé par amenée d un fluide. généralement de l'air, à une pression différente de la pression atmosphérique. De tels dispositifs dont l'or- gane de préhension est constitué par une ventouse, sont largement utilisés pour déplacer des produits plats de petite taille ayant une face plate. Une application particulièrement importante de l'invention est constituée par les dispositifs de manutention de tranches de matériaux semi-conducteurs utilisés dans la fabrication des circuit intégrés, qu'il est nécessaire de déplacer de façon précise en évitant de les endommager lors de la préhension et de la manutention. On connait déjà des dispositifs de manutention comprenant un bras articulé en plusieurs segments successifs. L'amenée de fluide à l'organe de préhension s'effectue par l'intermédiaire de conduites souples fixées sur le bras et présentant des boucles suffisantes pour tolérer les déformations du bras. Cette solution est loin d'entre pleinemement satisfaisante. Les conduites extérieures sont très exposées aux aggressions et peuvent s'accrocher à d'autres organes. L'invention vise à fournir un dispositif de manutention à organe de préhension terminal répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il ne comporte pas de conduites extérieures. Dans ce but, l'invention propose un dispositif de manutention comportant un bras terminé par un organe de préhension et ayant au moins deux segments successifs reliés l'un à l'autre par une articulation à deux organes concentriques pouvant tourner l'un par rapport à l'autre autour d'un axe commun, caractérisé par des passages de communication de fluide ménagés dans les segments et débouchant dans une même cavité annulaire délimitée par les deux organes concentriques et par des joints portés par un organe et en appui sur 1' autre. Les deux organes concentriques portent avanta geusement, l'un le stator et l'autre le rotor d'un moteur électrique alimenté par des fils qui peuvent euxmemes être placés dans un canal ménagé dans l'organe de préhension. Ces fils sont, dans ce cas, eux aussi protégés contre les aggressions extérieures. Il existe déjà des dispositifs de manutention permettant de donner à un organe terminal de préhension une trajectoire rectiligne. L'organe de commande du déplacement est fréquemment constitué par un vérin électrique dont la commande pas-à-pas permet de régler la position de l'organe de préhension. Mais l'encombrement vertical d'un vérin destiné à imposer des mouvements horizontaux est genant dans beaucoup de cas. L'invention vise également à fournir un dispositif de manutention permettant de donner à un organe de préhension terminal un déplacement rectiligne par des moyens simples et peu encombrants. Dans ce but, l'invention propose un dispositif comportant un bras en au moins deux segments de même longueur dont l'un est articulé sur un premier axe autour d'un point fixe et dont le second est articulé autour d'un axe parallèle au premier, ce second segment portant l'organe de préhension à son extrémité. Chaque articulation est équipée d'un moteur électrique pas-à-pas et les deux moteurs sont associés à des moyens de fourniture d'impulsions électriques de commande de façon à donner au moteur de l'articulation entre les deux segments un déplacement angulaire double de celui du moteur d'articulation du premier segment sur un point fixe. Il est extrêmement facile de donner à deux moteurs électriques pas-à-pas des déplacements qui sont dans un rapport fixé. On peut par exemple utiliser un seul et meme générateur d'impulsions attaquant l'un des deux moteurs directement et l'autre moteur (identique au premier) par l'intermédiaire d'un diviseur par deux. On voit que, quel que soit le mode de réalisation utilisé, on constitue un dispositif intégré, dans lequel les fluides véhiculés sont à l'abri des poussières et dans lequel il est possible d'utiliser des moteurs couples, très plats et donc de faible encombrement axial. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure 1 est une vue en elévation d'un dispositif suivant un mode particulier d'exécution de l'invention, comportant un bras de déplacement d'une ventouse de préhension suivant des trajectoires horizontales, - la Figure 2 est une vue de dessus d'une fraction du dispositif de la Figure 1, - la Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne I r I-II r de la Figure 2. - la Figure 4 est un schéma de principe d'un bras articulé permettant d'imposer à un organe terminal de préhension un mouvement rectiligne, - la Figure 5, similaire à la Figure 4, montre une variante de réalisation à deux bras symétriques. Le dispositif montré schématiquement en Figures 1 à 3 peut constituer un bras robot destiné à une installation de manutention de tranches de semi-conducteurs (silicium en général). Ce bras peut être regardé comme comportant un socle 10 formant point fixe, un premier segment 12 et un second segment 14 terminé par une ventouse 16 de préhension. Le socle 10 est prevu pour reposer sur l'armature d'une machine par une plaque de base 18. Il est relié au premier segment par une articulation à axe vertical 20, tandis que le second segment est relie au premier par une articulation 22 similaire à l'articulation 20. En conséquence, seule l'articulation 22 sera décrite, en faisant spécialement référence à la Figure 3. L'articulation 22 comporte un anneau interne 24 solidaire du second segment 14 et monté rotatif, par l'intermédiaire d'un roulement à billes 26, sur une couronne 28 appartenant au segment 12. L'articulation est motorisée par un moteur électrique couple dont le stator 30 est fixé à la couronne 28 et dont le rotor 32 est fixé à l'anneau 24. Un couvercle 34, fixé par exemple par des vis, recouvre le moteur et délimite, avec un fond rapporté 36, une chambre interne dans 1 anneau 24. Comme le montre la Figure 3, la couronne 28 et 1 anneau 24 ont une section droite telle qu'une chambre annulaire 38 subsiste entre ces deux pièces. La chambre 38 est limitée par deux joints toriques 40 et 42 fixés dans des gorges respectives de la couronne 28 et glissant sur des surfaces cylindriques internes de l'anneau 24. Cette chambre communique, par un passage 44 ménagé dans le segment 14, avec l'ouverture d'aspiration de la ventouse 16. Elle communique également, par deux conduits 46, avec une chambre 38a ménagée dans l'articulation 20 et similaire à la chambre 38. Cette chambre 38a est également reliée, par l'intermédiaire d'un passage 46a et d'un raccord 48 (Figure 2) à une tubulure 50 d'amenée de vide. Etant donné les faibles vitesses de rotation qui seront toujours utilisées, les joints tournants 42 et 40 ne subissent que des contraintes faibles et peuvent présenter de longues durées de vie. Les articulations comportent avantageusement chacune un codeur de position angulaire. qui peut être prévu pour accepter une rotation de plusieurs tours lorsque la forme des articulations est telle que le premier segment peut tourner de plusieurs tours sur le socle et/ou que le second segment peut tourner de plusieurs tours par rapport au premier. Dans le mode de réalisation illustré, le codeur est constitué par un potentiomètre dont la résistance bobinée 52 est portée par le fond 36 de 1 anneau 24, tandis que le curseur 54 est entrainé en rotation par le couvercle 34 de la couronne - 28. Dans le mode de réalisation illustré, un roulement à billes supplémentaire 56 est monté entre l'anneau 24 et le couvercle 34 pour améliorer la préci sion mécanique. La Figure 4 montre. de façon schématique, une constitution et une commande de dispositif de manutention permettant d'imposer à un organe terminal une trajectoire rectiligne suivant une direction radiale par rapport à l'axe d'une première articulation 58. Chacune des articulations 58 et 60 placees en cascade, dont la première relie un premier segment 62 à un socle, et dont la seconde relie un segment 64 portant 1 organe de préhension 66 au premier, comporte un moteur électrique pas-à-pas commandé par impulsions. Si les deux segments ont la même longueur et ces deux moteurs sont identiques, il suffit, pour donner un mouvement rectiligne suivant la ligne 68 au milieu M de 1 organe 66, de fournir au moteur 60 des impulsions à fréquence double de celles fournies au moteur 58. Ce résultat peut etre atteint en utilisant un générateur d'impulsions 70 associé à un diviseur par deux 72. Lorsque le premier segment tourne de 8 par rapport à la droite 68, le second tourne de -28 par rapport au premier. On conserve naturellement la possibilité de commander indépendamment les deux moteurs et donc de donner un mouvement quelconque à l'organe de préhension 66 dans un plan orthogonal aux axes des articulations 58 et 60. Dans la variante de réalisation montrée en Figure 2, l'organe de préhension 66a est porté, non plus par un, mais par deux bras symétriques ayant chacun la meme constitution en deux segments 62a et 64a que les bras de la Figure 4, les moteurs associés aux deux bras étant commandés en sens inverse. Naturellement, plusieurs dispositifs du genre montré en Figure 4 ou en Figure 5 peuvent être montés en cascade. REVENDICATIONS 1. Dispositif de manutention comportant un bras terminé par un organe de préhension et ayant au moins deux segments successifs (12, 14) reliés l'un à l'autre par une articulation (22) à deux organes concentriques pouvant tourner l'un par rapport à l'autre autour d'un axe commun, caractérisé par des passages de communication de fluide (44, 46) ménagés dans les segments et débouchant dans une meme cavité annulaire (38) délimitée par les deux organes concentriques et par des joints portés par un organe et en appui sur l'autre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les organes concentriques portent, l'un le stator (30) et l'autre le rotor (32) d'un moteur électrique alimenté par des fils placés dans un canal ménagé dans l'organe de préhension. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'articulation comporte un codeur de position angulaire, prévu pour accepter une rotation de plusieurs tours. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe de préhension est constitué par une ventouse et en ce que les passages sont connectables à une source de vide fixe. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras comporte au moins un premier segment (12) présentant une première articulation (20) avec un second segment (14) portant l'organe de préhension et en ce que le passage de fluide s'étend à travers toutes les articulations. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux segments ont la même longueur et en ce que chaque articulation est équipée d'un moteur électrique pas-à-pas, les moteurs étant associés à des moyens de fourniture d'impulsions électriques de commande de façon à donner au moteur de l'articulation entre les deux segments un déplacement angulaire double de celui du moteur d'articulation du premier segment sur un point fixe. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un second bras symétrique au premier.