Brevet FR2695855A1 — publié le 19940325

Dispositif pour appliquer un outil avec une force prédéterminée contre une pièce à usiner. La présente invention se rapporte à un dispositif pour appliquer un outil avec une force prédéterminée contre une pièce à usiner, quelle que soit l'orientation de l'outil dans l'espace Des dispositifs de ce type mis au point plus particulièrement pour des outils d'ébavurage et de finition sous forme de brosses rotatives ou de disques souples sont décrits dans un article "Robotic Deburrîng and Finishing, Methods and Applications" de TIM GRAF publié en 1990 sous la référence MS90-679 dans "SME TECHNICAL PAPER" de la Society of Manufacturing Engineers, One SME Drive, P.O. Box 930, Dearbom, Michigan 48 121, USA, cet article faisant suite à une communication faite à la conférence ROBOTS 14 qui s'est tenue du 12 au 15 Novembre 1990 à Detroit, Michigan, U.S.A.Les figures 3 et 4 de cet article illustrent un dispositif à force constante permettant d'équilibrer la masse de l'outil, plus particulièrement lorsque cet outil est monté sur un robot permettant à donner à l'outil n'importe quelle orientation dans l'espace. Cet article donne entre autres une description détaillée des applications possibles, du principe de fonctionnement et des avantages de ce dispositif. Ce dispositif coimu comprend une platine porte-outil mobile en va-et-vient et un contre-poids qui peut être choisi en fonction de la masse de l'outil comprenant l'outil proprement dit et ses moyens d'entraînement, la platine et le contre-poids étant montés sur un support par un système de parallélogramme articulé et des vérins pneumatiques à faible friction étant prévus pour exercer sur ladite platine sélectivement une force prédéterminée dans un sens ou dans l'autre, en vue de l'application de l'outil contre la pièce à usiner. Ce dispositif connu, présente néanmoins certains inconvénients. Ainsi, le mouvement de la platine porte-outil n'est pas un mouvement rectiligne ou linéaire, mais un mouvement en arc de cercle. De plus, en raison de la structure interne choisie, la course de la platine porteoutil est réduite, compte tenu de la taille du dispositif dans son ensemble. La masse que le dispositif est capable d'équilibrer -est également relativement faible compte tenu de la taille du dispositif, ce qui rend l'ensemble (dispositif d'équilibrage et outil) trop encombrant pour certaines applications, notamment pour l'usinage intérieur de pièces. Enfin, les nombreux paliers nécessaires à l'intérieur du dispositif sont sujets à l'usure, et le jeu qui en découle compromet la précision du dispositif. La présente invention vise un dispositif pour appliquer un outil avec une force prédéterminée contre une pièce à usiner, quelle que soit l'orientation de l'outil dans l'espace, dispositif qui se distingue de ce dispositif connu par une course linéaire ou rectiligne de la platine porte-outil, par une structure plus simple, une plus grande compacité, et par une usure réduite, d'où une meilleure précision. L'invention a donc pour objet un dispositif pour appliquer un outil avec une force prédéterminée contre une pièce à usiner, quelle que soit l'orientation de l'outil dans l'espace. Ce dispositif comprend un support et une platine porte-outil montée sur le support de façon mobile en va-et-vient au moins suivant un axe géométrique. Le dispositif comprend, en outre, un système d'équilibrage de la masse de l'outil, comprenant un contre-poids et des moyens de transmission entre le contre-poids et la platine. Ces moyens de transmission comprennent au moins un levier à deux bras monté sur le support de manière à pouvoir pivoter dans un plan contenant ledit axe géométrique.Le contre-poids est monté sur un premier des bras du levier et le second bras du levier est couplé avec la platine de manière à pouvoir pivoter par rapport à cette dernière autour d'un axe de pivotement perpendiculaire à l'axe géométrique de mobilité en va-etvient de la platine. Le dispositif comprend, par ailleurs, au moins un actionneur pour exercer sur la platine sélectivement une force prédéterminée suivant ledit axe géométrique de mobilité en va-et-vient de la platine. Suivant l'invention, la platine est constituée par un chariot monté sur le support par des glissières rectilignes permettant à la platine uniquement un mouvement de coulissement linéaire en vaet-vient dans un plan contenant ledit axe géométrique. Le contre-poids est fixé rigidement sur un premier bras du levier.Le second bras du levier est relié à la platine à la fois avec possibilité de pivotement autour d'un axe d'articulation perpendiculaire à cet axe géométrique et avec mobilité en translation perpendiculairement audit axe d'articulation. Ainsi, le mouvement de pivotement du levier portant le contrepoids est transformé par un mécanisme très simple en un mouvement rigoureusement linéaire de la platine, l'ensemble du dispositif ne comportant que deux axes de pivotement ou d'articulation, l'un entre le levier portant le contre-poids et le support, l'autre entre ledit levier et la platine. Pour augmenter encore la précision du dispositif, réduire les risques d'usure, donc de jeu, et diminuer les frottements, il est avantageux que les guides rectilignes de la platine soient constitués par des guides à roulement, par exemple des glissières à billes ou à rouleaux. Pour simplifier le montage du dispositif, le levier à deux bras peut être avantageusement monté par rotule sur le support et être couplé par rotule avec le chariot. En se référant aux dessins schématiques annexés, on va décrire ciaprès plus en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif d'un dispositif conforme à l'invention; sur les dessins: la figure 1 est une coupe du dispositif suivant l'axe de pivotement du contre-poids, ce dernier se trouvant dans la position correspondant à la position médiane de la platine porte-outil; la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1, le contrepoids se trouvant dans la position correspondant à l'une des positions extrêmes de la platine porte-outil; la figure 3 est une coupe suivant E-III de la figure 1, le contrepoids se trouvant dans la même position que suivant la figure 2; la figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 1, le contrepoids se trouvant dans la même position que sur la figure 2. Le dispositif illustré par les dessins est un dispositif intercalé par exemple entre un bras de robot et un outil destiné à usiner une pièce fixe, notamment un outil d'ébavurage et/ou de finition du type comprenant une brosse rotative ou disque abrasif souple, par exemple un disque en fil abrasif de matière plastique du type non-tissé. Le dispositif comprend un carter 1 constitué par exemple par un tube carré ou rectangulaire fermé à une extrémité par une plaque 2 servant d'interface avec le robot et comportant des moyens non représentés pour sa fixation au robot. A l'intérieur du carter 1 est fixé un support 3 sur lequel une platine 4 est montée à l'autre extrémité du carter 1, par deux glissières à billes 5, de manière à pouvoir coulisser dans un plan parallèle à ladite extrémité du carter 1. Il est à noter que la platine 4 comporte une partie centrale 6 surélevée, dépassant légèrement un couvercle 7 rapporté sur ladite extrémité du carter 1, par-dessus la platine 4, et présentant un ajour 8 pour le passage de la partie surélevée 6 qui sert d'interface avec l'outil et comporte des moyens non représentés pour le montage de ce dernier. Cet outil non représenté peut par exemple comprendre un moteur électrique, une broche et l'outil proprement dit (brosse circulaire ou disque abrasif). Sur les figures 2, 3 et 4, on a indiqué par une flèche 9 le mouvement linéaire de va-et-vient que la platine 4 peut effectuer dans les glissières 5, mouvement qui est perpendiculaire au plan de dessin de la figure 1. Un levier 10 est monté pivotant autour d'un axe dans un évidement 12 du support 3. Ledit axe de pivotement est défini par un bout d'axe femelle 13 comportant un trou borgne 14 et par un bout d'axe mâle 15 comportant un prolongement 16 emboîté dans le trou borgne 14, les deux bouts d'axe 13 et 15 étant engagés en sens contraire dans un trou de passage du support 3 et serrés l'un contre l'autre par des vis 17 et 18. n est a noter que les deux bouts d'axe 13 et 15 bloquent entre eux une rotule 19 sur laquelle est monté un coussinet sphérique 20 bloqué dans le levier 10 à l'aide d'une rondelle 21 et de vis 22. Le levier 10 comprend un corps 23 traversé par ledit axe de pivotement, avec un bras 24 s'étendant en direction de la plaque de fermeture 2, le bras 24 portant, au voisinage de son extrémité libre, un axe transversal 25 sur lequel est disposé un contre-poids 26 constitué par deux paquets de rondelles engagés de part et d'autre du bras 24 sur l'axe 25. A l'opposé du bras 24, le corps 23 comporte un trou 27 aligné avec le bras 24, dans lequel est bloquée une tige cylindrique 28 recevant à son extrémité libre une rotule 29 montée coulissante sur la tige 28. La rotule 29 est montée dans un coussinet sphérique 30 fixé à l'aide d'une monture 31 et de vis 32 à la face inférieure de la platine 4. Comme le montrent les figures 1, 3 et 4, deux vérins pneumatiques 33, 34 sont par ailleurs prévus entre le support 3 et la platine 4 de manière à pouvoir agir en opposition sur la platine 4 suivant la direction de coulissement 9 de cette dernière. Chaque vérin 33, 34 est fixé dans le support 3 par son cylindre 35, 36 pourvu d'un raccord 37, 38 pour son alimentation en air, la tige de piston 39, 40 étant fixée par une chape 41, 42 à une extrémité de la platine 4. On reconnaît sur les figures 3 et 4 que dans la position représentée de la platine 4, la tige de piston 39 du vérin 33 est sortie, c'est-à-dire que le cylindre 35 de ce vérin 33 est alimenté en air comprimé par son raccord 37, tandis que dans cette même position, la tige de piston 40 du vérin 34 est rentrée, c'est-à-dire que le cylindre 36 de ce vérin 34 n'est pas alimenté. Le dispositif conforme à l'invention dont un exemple illustratif et non limitatif a été décrit ci-dessus et représenté schématiquement sur les dessins annexés fonctionne suivant le même principe que les dispositifs connus. Après avoir sélectionné et mis en place sur l'axe 25 du levier 10 le contre-poids 26 en fonction de la masse de l'outil devant être fixé sur la platine 4, le contre-poids 26 équilibre la masse de l'outil dans toutes les positions autres que celles dans lesquelles la masse de l'outil n'a pas d'influence, à savoir d'une part les positions dans lesquelles la platine 4 est située dans un plan horizontal et d'autre part les positions dans lesquelles l'axe de pivotement 13, 15 du contre-poids 26 est vertical.Ainsi, quelle que soit la position dans l'espace de l'outil porté par le dispositif, la force d'application de cet outil contre une pièce est déterminée uniquement par la force exercée par l'un ou l'autre des deux vérins 33, 34, cela même en cas d'usure de l'outil et même en cas d'un positionnement relativement imprécis de l'outil par rapport à la pièce, dû par exemple à une programmation peu précise du robot commandant le déplacement de l'outil.Ce maintien d'une force d'application constante est conditionné par les frottements réduits intervenant, lors du déplacement de la platine 4, à l'endroit des moyens de guidage de la platine 4 (glissières à roulement 5), de l'articulation du contre-poids 26 (palier à rotule 19, 20), de la liaison contre-poids 26 - platine 4 (tige 28 et palier à rotule 29, 30), ainsi que des moyens de commande de déplacement de la platine 4 (vérins pneumatiques 33 et 34 à faible frottement). Bien entendu, il serait possible, dans le cadre de l'invention, d'apporter au dispositif tel que décrit et représenté des modifications et variantes concernant par exemple le montage pivotant du contrepoids et la liaison contre-poids - platine, les moyens à glissement prévus pouvant être replacés par des moyens équivalents à roulement. Pour réduire encore le frottement entre la tige 28 et la rotule 29, il serait possible de monter une douille à billes entre ces deux éléments. Enfin, afin d'empêcher avec certitude toute pénétration de corps étranger et notamment de particules provenant de l'usinage à l'intérieur du dispositif, il serait possible de pressuriser ce dernier, c'est-à-dire de prévoir une fuite d'air comprimé à l'intérieur du carter 1, 2, 7, produisant un échappement d'air à travers les fentes entre l'ajour 8 du couvercle 7 et la platine 4, pendant le fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour appliquer un outil avec une force prédéterminée contre une pièce à usiner, quelle que soit l'orientation de l'outil dans l'espace, comprenant un support et une platine porte-outil montée sur le support de façon mobile en va-et-vient au moins suivant un axe géométrique, un système d'équilibrage de la masse de l'outil, comprenant un contre-poids et des moyens de transmission entre le contre-poids et la platine, ces moyens de transmission comprenant au moins un levier à deux bras monté sur le support de manière à pouvoir pivoter dans un plan contenant ledit axe géométrique, le contre-poids étant monté sur un premier des bras du levier et le second bras du levier étant couplé avec la platine de manière à pouvoir pivoter par rapport à cette dernière autour d'un axe de pivotement perpendiculaire à l'axe géométrique de mobilité en va-et-vient de la platine, et au moins un actionneur pour exercer sur la platine sélectivement une force prédéterminée suivant ledit axe géométrique de mobilité en vaet-vient de la platine, caractérisé par le fait que la platine (4) est constituée par un chariot monté sur le support (3) par des glissières rectilignes (5) permettant à la platine uniquement un mouvement de coulissement linéaire en va-et-vient dans un plan contenant ledit axe géométrique, que le contre-poids (26) est fixé rigidement sur le premier bras (24) du levier, et que le second bras (28) du levier est relié à la platine (4) à la fois avec possibilité de pivotement autour d'un axe d'articulation perpendiculaire audit axe géométrique et avec une mobilité en translation perpendiculairement audit axe d'articulation. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les glissières rectilignes (5) de la platine sont constituées par des glissières à roulement, par exemple des glissières à billes ou à rouleaux. 3. Dispositif suivant la revendication I ou 2, caractérisé par le fait que le levier (10) à deux bras est monté par rotule sur le support (3) et est couplé par rotule avec la platine (4). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le second bras (28) du levier (10) est constitué par une tige cylindrique dont une extrémité est bloquée dans un trou (27) du levier (10) et dont l'autre extrémité est montée coulissante -dans une rotule (29) montée dans une cuvette sphérique (30) fixée à la platine (4). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications ierécédentes, caractérisé par le fait qu'il est pressurisé grâce à la prévision d'une fuite d'air comprimé à l'intérieur du carter (1, 2, 7), produisant un échappement d'air par les fentes (8) entre la platine (4) et le carter.