Brevet FR2727491A1 — publié le 19960531

La presente invention concerne un faisceau rotulant de cibles et de flexibles destiné à être maintenu dans des accastillages, eux-mêmes fixés sur un robot industriel. Le terme "accastillage" se réfère ici à un poignet fixé, d'une part, sur un robot, et dans lequel est maintenu, d'autre part, un faisceau de câbles Bien que le faisceau rotulant de la présente invention puisse être utilisé pour tous types de robots, il est particulièrement destiné à des robots du type anthropomorphe, reproduisant les mouvements humains, et qui sont particulièrement exigeants en termes de contraintes mécaniques au niveau des accastillages. Les robots dont il s' agit sont utilisEs dans tous types d'industries, et notamment en construction mécanique, dans l'industrie automobile, et peuvent consister notamment en robots de soudage par points. Les faisceaux de câbles qui sont maintenus dans les accastillages sont généralement constitués de câbles électriques et de canalisations souples de transport de fluides. Les accastillages particulièrement adaptés au maintien du faisceau rotulant de la présente invention ont été décrits dans les demandes de brevets FR 94 11518 et FR 94 li519, déposes le 27 Septembre 1994. Ils absorbent de manière plus ou moins élastique les contraintes mécaniques engendrées par les mouvements du robot, et comportent au moins une coquille. Une telle coquille a deux degrés de liberté en rotation par rapport au point de fixation de l'accastillage auquel elle appartient sur le robot, et présente un évidement de préférence sphérique. Cet évidement est destiné å recevoir une rotule creuse de surface extérieure sphérique correspondante, dans laquelle le faisceau de câbles est inséré en liaison fixe.Tout mouvement en translation du faisceau de câbles par rapport & la coquille est proscrit. La surface de guidage sphérique de la rotule coopère avec le creux sphérique de la coquille pour former une articulation, autorisant trois axes de liberté du faisceau par rapport à la coquille. Néanmoins, la liberté de mouvement du faisceau par rapport à la coquille s'exerce sur une plage angulaire limitée environ à plus ou moins 15', par la butée du faisceau lui-m me ou de la rotule sur les bords de la coquille. D'autre part, en ce qui concerne la liberté de rotation de ia rotule, et donc du faisceau, par rapport à l'axe du faisceau lui-même, il n'est pas souhaitable qu'elle s'exerce sur une plage angulaire trop large, ce qui provoquerait un enroulement des câbles du faisceau en hélice les uns par rapport aux autres, et donc une torsion néfaste. Dans de nombreuses applications, les différents câbles sont du reste toronnés. D'autre part, on définit, sur les robots ant hropomorphes, six axes de rotation uumerotes 1 a 6 de manière connue, du " "pied" du robot vers l'outil terminal. Or, il existe actuellement un besoin de monter les accastillages le plus près possible de cet outil, c' est-a-dire de l'axe 6 du robot qui, lors du déplacement du bras, subit les accélérations intégrées des cinq autres axes.Les accastillages décrits dans les demandes de brevets français precitées ont précisément été conçu, en vue d'un tel montage à proximité de l'axe 9 de robots dont l'angle de rotation atteint plus ou moins :300', voire plus ou moins 540 dans certains cas, et pour répondre a la montée en puissance et en vitesse de déplacement des actuelles et futures générations de robots industriels. Lorsque la rotule creuse est constituée par un répartiteur de câbles, chaque câble du faisceau y est maintenu séparément en liaison fixe dans un évidement individuel de diamètre adapté. Plus fréquent, la rotule creuse consiste en un manchon, un centreur à rouleaux ou un réducteur. Les câbles et flexibles sont alors toronnés, introduits dans une gaine en matière plastique elle-même insérée a ses deux extrémités dans une rotule creuse, de sorte que les deux rotules soient en liaison fixe avec le faisceau de câbles. Par conséquent, le montage du faisceau de câbles sur les deux accastillages nécessite la mise en oeuvre d'une gaine en matière plastique, de deux rotules creuses consistant notamment chacune en un manchon et d'au moins deux colliers de serrage assurant la liaison fixe de chaque manchon avec la gaine et le faisceau.Lorsque des longueurs importantes de faisceaux et de nombreux accastillages sont ainsi traités, les opérations consistant à amener chaque manchon à sa position désirée, par glissement autour de la gaine, puis & mettre en place les colliers et en effectuer le serrage, s'avèrent complexes et fastidieuses. La présente invention vise a s'implifier ces operations de préparation des faisceaux de câbles et flexibles, préalables a ''.nsertion des rotules creuses dans les coquilles d' accastillages. A cet effet, la présente invention a pour objet une pièce de maintien de la fraction d'un faisceau de câbles et flexibles située entre deux accastillages fixés sur un robot, caractérisée en ce qu'elle comporte une partie tubulaire centrale munie, à ses deux extrémités, d'une première rotule avec laquelle elle forme une structure de matière continue, et d'une seconde rotule & laquelle elle a été assemblée en liaison fixe, lesdites première et seconde rotules présentant chacune une surface extérieure sphérique, en ce qu'elle est traversée de part en part d'un évidement longitudinal essentiellement cylindrique, et en ce qu'elle est fabriquée en un élastomère. L'invention a également pour objet un procédé de montage d'un faisceau rotulant sur un robot industriel au moyen d'une telle pièce de maintien. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lumière de la description suivante des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un robot industriel dit anthropo:morphe; - la figure 2 est une vue de face d'une pièce de maintien selon l'invention; - la figure 3 est une vue de face en coupe longitudinale représentant l'assemblage de la partie tubulaire centrale et de la seconde rotule d'une pièce de maintien conforme à un premier mode de réalisation; - la figure 4a est une vue de face en coupe longitudinale partielle représentant l'assemblage de la partie tubulaire centrale et de la seconde rotule d'une pièce de maintien conforme à un second mode de réalisation; ; - la figure 4b est une vue latérale en coupe partielle de l'assemblage représenté à la figure 4a; - la figure 4c est une vue de dessus de la seconde rotule représentée a la figure 4a; et - les figures 5a et 5b représentent l'extrémité d'une pièce de maintien située du côté de ia première rotule vue de face en coupe longitudinale, respectivement vue de côté. Sur la figure 1 ont été représentés les axes de liberté d'un robot anthropomorphe désignés de façon connue axes 1 à 6. En référence à la figure 2, une pièce 1 de maintien de la fraction d'un faisceau de câbles et flexibles située entre deux accastillages fixés sur un robot industriel comporte une partie tubulaire 2 centrale, munie a ses deux extrémités d'une première rotule 3, avec laquelle elle forme une structure de matière continue, et d'une seconde rotule 4 & laquelle elle a été assemblée en liaison fixe. Chaque rotule 3 et 4 présente une surface extérieure sphérique. La pièce 1 est traversée de part en part d'un évidement 5 longitudinal essentiellement cylindrique, non représenté. Elle est réalisée en un élastowOre, présentant de préférence d'excellentes propriétés de résistance aux étincelles produites par les robots de soudage.On citera en particulier des élasto*res de polyéther polytétramethylèneglycol et de toluylène diisocyanate réticulé avec une diamine aromatique. Parmi ceux-ci, l'élastomère commercialisé par le déposant sous la marque enregistrée ELADIP, référence E-420 s'est avérée particulièrement appropriée. Outre par une excellente résistance aux étincelles mentionnée cidessus, cet elastomère se caractérise par une dureté Shore A de 81 + 3 et par un allongement approximatif de 800% à la rupture. Il pourra être considéré que toutes les pièces l de maintien décrites dans la suite & titre d'exemples sont constituées de cet élastomère particulier. Selon un premier mode de réalisation représenté en figure 3, une pièce 1 de maintien comporte une partie tubulaire 2 centrale prolongée, vers la gauche de la figure, par une première rotule 3 non représentee. La partie tubulaire 2 centrale est introduite dans l'évidement 8 longitudinal traversant une seconde rotule 4 de part en part, jusqu'au niveau du plan contenant le centre de la sphère qui constitue la surface extérieure de la rotule 4, par le côté gauche de celle-ci. A partir du niveau du plan mentionné précédemment, des cannelures 9 longitudinales, qui ont été formées sur la surface délimitant l'évidement 8, s'étendent vers la droite.Sur cette partie de la seconde rotule 4, l'évidement 8 se confond avec l'évidement 5 traversant la pièce 1 de part en part, tandis que cet évidement 5 est constitué, le long de l'autre partie de la rotule 4, par l'évidement pratiqué à l'intérieur de la partie tubulaire 2 ellemême. L'extrémité de la partie tubulaire 2 vient buter contre les cannelures 9 longitudinales, au niveau du plan précédemment cité. La fonction essentielle des cannelures 9 consiste cependant à maintenir le toron de câbles et de flexibles. Par ailleurs, la seconde rotule 4 se prolonge vers la droite au-del & de sa partie de surface extérieure sphérique.Après avoir mis en place la partie tubulaire 2 à l'intérieur de la seconde rotule 4, et s'être assuré que les cannelures 9 maintenaient convenablement le toron de câbles et de flexibles, la partie tubulaire 2 et la seconde rotule 4 sont collees par leurs surfaces de contact, au moyen d'une colle polyuréthanne. Selon un second mode de réalisation représente sur les figures 4a, 4b et 4c, la partie tubulaire 2 centrale d'une pièce 1 de maintien se prolonge également, vers la gauche de la figure 4a, par une première rotule 3 non représentée. Cependant, à l'extrémité opposée de cette partie tubulaire 2, on a forme, sur sa surface extérieure, un premier relief 6 sous forme de cannelures annulaires, coaxiales a la partie tubulaire 2. Un second relief 7, dont la forme correspond à celle du premier relief fi en négatif, délimite les contours d'un évidement longitudinal traversant de part en part la seconde rotule 4. D'autre part, comme montré sur les figures 4b et 4c, la seconde rotule 4 est constituée de deux parties séparables 4a et 4b pouvant être fixées l'une à l'autre au moyen de vis 10.Ainsi, l'assemblage de la partie tubulaire 2 centrale à la seconde rotule 4 s' effectue par désassemblage des deux parties separables 4a et 4b, positionnement de ces deux parties 4a et 4b autour de la partie tubulaire 2, de telle sorte que le premier relief 6 s'emboîte dans le second relief 7, et fixation des parties 4a, 4b au moyen des vis 10, qui assurent de plus la liaison fixe de la seconde rotule 4 à la partie tubulaire 2 et au faisceau de câbles, non représenté, qui a été inséré dans l'évident 5 longitudinal traversant la pièce 1 de part en part. En référence aux figures 5a et 5b, la première rotule 3 d'une pièce 1 de maintien se prolonge vers la droite en une partie tubulaire 2 centrale de ladite pièce 1. Vers la gauche, la première rotule 3 se prolonge également en une partie tubulaire de faible longueur vis-a-vis de celle de la partie tubulaire 2. Des cannelures 9 longitudinales ont été formées sur la surface délimitant l'évidement 5 longitudinal qui traverse la pièce 1 de part en part. Comme mentionné précédemment, ces cannelures 9 ont pour fonction de maintenir le toron de câbles et de flexibles & BR En général, la longueur de la partie tubulaire 2 centrale n'excède pas 4 m. En référence aux figures décrites ci-dessus, la présente invention met à disposition un procédé de montage d'un faisceau rotulant sur un robot industriel au moyen d'une pièce i de maintien. Selon ce procédé - on coupe la partie tubulaire 2 centrale, formant avec la première rotule 3 une structure de matière continue, à la longueur désirée; - on assemble les câbles et flexibles constituant le faisceau; - on toronne cet ensemble de câbles et de flexibles; - on le maintient à ses deux extrémités pour éviter qu'il ne se détoronne; - on en lubrifie la surface; - on lubrifie de même la surface de l'évidement 5 traversant de part en part la pièce 1 de maintien; - on introduit le faisceau de câbles et flexibles dans l'évidement 5; - on laisse sécher le lubrifiant;; - on met en place la seconde rotule 4, de sorte que les cannelures 9 longitudinales, éventuellement ménagées à l'extrémité correspondante de l'évidement 5, maintiennent le toron de câbles et de flexibles; - on solidarise la partie tubulaire 2 à la seconde rotule 4 par collage, ou par emboîtement et serrage; et - l'on met en place les première et seconde rotules 3 et 4 dans les parties sphériques femelles de coquilles appartenant & deux accastillages préalablement montés sur le robot industriel. Avantageusement, chaque étape de lubrification consiste a vaporiser un brouillard d'eau. La pièce 1 de maintien selon l'invention est particulièrement adaptée à un montage des première et seconde rotules 3 et 4 dans des coquilles appartenant & BR La présente invention permet de simplifier les opérations de montage d'un faisceau de câbles sur un robot industriel en ne nécessitant la mise en oeuvre que d'un nombre plus réduit d'éléments de montage que par le passé. En autre ie remplacement de la rotule creuse, consistant notamment en un manchon à rotule, et de la gaine plastique par une pièce unique est mieus & méme de répondre aux contraintes mécaniques croissantes dues à la montée en puissance et en vitesse de déplacement des robots actuels. Associée aux accastillages décrits dans les demandes de brevets FR 94 11518 et FR 94 11519, la pièce 1 de maintien selon l'invention a une durée de vie supérieure à celle des éléments de montage séparés connus à l'heure actuelle, et assure un maintien et une protection optimales du toron de câbles et flexibles. REVENDICATIONS 1.- Pièce avec laquelle elle forme une structure de matière continue, et d'une seconde rotule (4) a laquelle elle a été assemblée en liaison fixe, lesdites première et seconde rotules (3), respectivement (4), présentant chacune une surface extérieure sphérique en ce qu'elle est traversée de part en part d'un évidement 2.- Pièce 3.- Pièce (1) de maintien selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est fabriquée en un élastomère de polyéther polytétraméthylèneglycol et de toluylène di-isocyanate réticulé avec une diamine aromatique. 4.- Pièce (1) de maintien selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite partie tubulaire (2) a été assemblée & ladite seconde rotule 5.- Pièce (1) de maintien selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite partie tubulaire (2) présente sur sa surface extérieure et à son extrémité dirigée vers ladite seconde rotule (4), un premier relief (6) et a été assemblée à ladite seconde rotule correspondant audit premier relief 6.- Pièce (1) de maintien selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée en ce que ledit évidement 7.- Pièce 8.- Procédé de montage d'un faisceau rotulant sur un robot industriel au moyen d'une pièce ~1) de maintien selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant & - couper ladite partie tubulaire - assembler les câbles et flexibles constituant le faisceau; - toronner cet ensemble de câbles et de flexibles; - le maintenir à ses deux extrémités pour éviter qu'il ne se détoronne; - lubrifier sa surface; - lubrifier de même la surface dudit évidement - introduire le faisceau de câbles et flexibles dans l'évidement '5) - laisser sécher le lubrifiant; - mettre en place ladite seconde rotule (4), de sorte que lesdites cannelures (9) longitudinales, éventuellement ménagées à l'extrémité correspondante de l'évidement (5), maintiennent le toron de câbles et de flexibles; - solidariser la partie tubulaire - mettre en place les première et seconde rotules (3 > et (4) dans les parties sphériques femelles de coquilles appartenant a deux accastillages préalablement montés sur le robot industriel. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque étape de lubrification consiste à vaporiser un brouillard d'eau. 10.- Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdites première et seconde rotules