Brevet FR2723545A1 — publié le 19960216

La présente invention concerne une poignée articulée pour la main de travail d'un robot. Un robot avec une main de travail de ce type est décrit dans le document DE-A-26 27 490. Ce robot comporte un châssis à cinq articulations, un bras de robot et un grappin monté à l'extrémité du bras. Les grappins simples de ce type ont été remplacés depuis par des mains de travail coûteuses permettant au robot d'exécuter un grand nombre de travaux. Les robots industriels modernes disposent de mains de travail permettant, par exemple, de visser, souder, braser, ainsi que de saisir et remplacer les outillages nécessaires pour effectuer ces opérations. Les mains de travail pour robots du type connu sont munies de poignées articulées comme celle décrite, par exemple, dans le prospectus N 8.105D.ii.78 5M de la société H.A. Schlatter AG, ou dans le document DD-PS 271 810 A3. Ces poignées ne constituent pas une simple prolongation du bras du robot mais des ensembles montés sur l'extrémité de ce dernier. L'axe de serrage de l'outil n'est en conséquence pas colinéaire à l'axe du bras du robot mais parallèle à ce dernier. Ceci présente l'avantage que la main du robot peut tourner à 360e pour effectuer, par exemple, des travaux de côté ou pour changer l'outil. Toutefois, le décalage entre les deux axes nécessite des calcul longs et complexes pour asservir correctement la main de travail du robot, par exemple pour exécuter des soudures, du fait que les écarts dûs à ce décalage doivent être corrigés en permanence. Le problème se pose en conséquence de mettre au point une poignée articulée pour la main de travail d'un robot qui puisse opérer une rotation complète et qui présente en outre un asservissement simplifié. Ce problème est résolu par une poignée articulée présentant les caractéristiques exposées dans la revendication 1. Des formes de réalisation avantageuses sont décrites dans les revendications suivantes. 2 2723545 Un exemple de réalisation de la présente invention est décrit ci-après en référence aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure i est une vue iatéraie d'un robot muni d'une poignée articulée avec une plage de réglage représentée sur la figure; - la figure 2 est une vue latérale de la poignée articulée dans trois positions d'inclinaison (a, b, c) du porte-outil; - la figure 3 est une coupe longitudinale de la poignée articulée; - la figure 4 est une vue de face de la poignée articulée vue dans le sens de la flèche I de la figure 3; - la figure 5 est une vue latérale d'une forme de réalisation particulière de la poignée articulée; - la figure 6 est une vue de dessus de la forme de réalisation représentée sur la figure 5. La figure 1 montre un robot 2 à cinq articulations comprenant essentiellement un châssis 25 comportant les articulations, un bras 3 et une poignée articulée 1, ainsi qu'une commande 26 de la poignée 1. La poignée articulée i est montée à l'extrémité du bras 3 et elle est mue par la commande 26, par l'intermédiaire d'arbres traversant le bras 3. La poignée i est représentée de manière plus précise sur la figure 2a. Comme on peut le voir sur la figure 2a en liaison avec la figure 1, la poignée 1 comprend une pièce tubulaire 8 fixée au bras 3 par une bride 27. L'axe longitudinal de cette pièce tubulaire 8 définit l'axe principal 4 du bras 3 et de la pièce tubulaire 8. Le porte-outil 9 de la poignée 1 est monté pivotant sur le côté latéral de l'élément tubulaire 8. Le porte-outil 9 peut tourner de 360 ou plus autour d'un deuxième axe 5 perpendiculaire à l'axe principal 4; il peut ainsi tourner de façon continue autour de l'axe 5. L'axe de serrage 6 de l'outil du porte-outil 9 est orienté parallèlement à l'axe principal 4. 3 2723545 La poignée articulée 1 selon l'invention présente un troisième axe 7 parallèle à l'axe principal 4 et à l'axe de serrage 6 de l'outil, donc perpendiculaire au deuxième axe 5. Le troisième axe 7 est à égale distance de l'axe principal 4 et de l'axe de serrage 6 de l'outil. La partie mobile 22 du porte-outil 9 peut tourner autour de ce troisième axe 7 par rapport à la partie fixe 23. La figure 2 représente trois positions avantageuses a), b) et c) de l'élément mobile 22 du porte- outil 9. En a) l'axe principal 4, l'axe de serrage 6 de l'outil et le troisième axe 7 se situent tous les trois dans un même plan. La position représentée peut également être réalisée avec des poignées classiques. Un pivotement de 90 de la partie mobile 22 du porte-outil conduit à la position représentée en b). Cette position est avantageuse lorsque la zone d'usinage présente peu d'espace en hauteur. Un nouvelle rotation de la pièce mobile 22 dans le même sens conduit à la position représentée en c). En raison de l'écartement identique de l'axe principal 4 et de l'axe de serrage 6 de l'outil par rapport au troisième axe 7, l'axe principal 4 et l'axe de serrage 6 de l'outil se trouvent ici en position coaxiale l'un par rapport à l'autre. Cette position est avantageuse, par exemple, pour réaliser des soudures, du fait que la disposition de l'axe de serrage 6 de l'outil, coaxial à l'axe principal 4 du bras 3 du robot, permet de réduire considérablement les calculs nécessaires à l'asservissement de la poignée 1. En outre, cette position nécessite un minimum de place pour la poignée 1. Le verrouillage de la partie mobile 22 du porte- outil 9 vis-à-vis de la pièce fixe 23 peut être effectué soit automatiquement, soit manuellement à l'aide de goupilles. En cas de verrouillage manuel, les goupilles (non représentées) sont d'abord retirées, puis la partie mobile 22 est placée dans l'une des positions a, b ou c, et les goupilles sont réintroduites et fixées. Au lieu des trois positions représentées sur la figure 2 on peut avoir un 4 2723545 nombre supérieur ou inférieur de positions, par exemple pour assurer un réglage en continu. La structure intérieure de la poignée 1 est plus clairement visible sur la figure 3. Une pièce tubulaire 8 est montée sur le bras 3 du robot (non représenté) à l'aide d'une bride 27. Le bras 3 et la pièce tubulaire 8 présentent un axe principal 4 commun. Deux arbres sont disposés à l'intérieur du bras 3 et de la pièce tubulaire 4, à savoir un arbre 10 et un arbre creux (non représenté) coaxial. L'arbre interne 10 porte à son extrémité une roue dentée conique et entraîne par l'intermédiaire d'un engrenage conique planétaire ll un deuxième arbre 12 orienté dans le sens du deuxième axe 5. A son autre extrémité le deuxième arbre 12 porte également une roue dentée conique qui fait partie d'un engrenage conique planétaire 13 entraînant un troisième arbre 14 horizontal. A l'extrémité du troisième arbre 14 est montée une roue à denture extérieure 15 en prise avec une roue plus grande à denture intérieure 16. Cette roue à denture intérieure 16 tourne autour du troisième axe 7 et est reliée fixement à une roue à chaîne 17. Une chaine 18 relie la roue à chaîne 17 à une deuxième roue à chaine 19 montée sur l'axe de serrage 6 de l'outil de manière à entrainer ce dernier. Ce mode d'entraînement de l'axe de serrage 6 de l'outil permet d'entraîner ce dernier également dans le cas o la partie mobile 22 du porte-outil 9 tourne autour du troisième axe 7. Le diamètre extérieur de la roue à denture externe 15 est sensiblement identique à celui de la deuxième roue à chaîne 19, de manière à assurer un rapport de transmission 1/1 entre les deux roues dentées. Il s'ensuit que la vitesse de rotation de l'axe de serrage 6 de l'outil est la même que celle de l'axe d'entraînement 10. L'arbre creux (non représenté) monté à l'intérieur de la pièce tubulaire 8 entraîne en rotation, par l'intermédiaire d'un engrenage conique planétaire 30, la partie du porte-outil 9 qui est fixe par rapport à la rotation autour du troisième axe 7. Cette rotation ne peut être utilement activée que lorsque le porte-outil ne se trouve pas dans la position représentée en 2c, dans laquelle une rotation libre est impossible. La fixation de la partie mobile 22 du porte- outii 9 est visible sur ia figure 4, qui est une vue de face de la poignée 1 représentée sur ia figure 3. Cette partie mobile 22 comporte un alésage à travers lequel une goupiiie 21 (non représentée) peut être introduite dans un trou de positionnement ménagé dans la partie fixe 23. Lorsque ia goupille se trouve dans l'alésage, elle peut être bioquée à l'aide d'une vis sans tête 27. La partie fixe 23 comporte autant de trous de positionnement que de positions de pivotement, au nombre de trois dans le présent exemple. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse de i invention est représentée sous deux perspectives sur les figure 5 et 6, des références numériques identiques étant utilisées pour les éléments identiques. Sur ces figures, la partie fixe 23 du porte- outii 9 présente un crantage 30 en forme d'arc. Un crantage 31 correspondant est ménagé sur la partie mobile 22 du porte-outil 9. Ces deux crantages sont radiaiement équidistants du deuxième axe 5. Les deux crantages 30 et 31 agissent comme suit: dès que la partie mobile 22 du porte-outii 9 a effectué une rotation autour du deuxième axe 5 de 135 environ dans une direction quelconque à partir d'une position coaxiale de l'axe principal 4 et de l'axe de serrage 6 de l'outil, le crantage 31 de la partie mobile 22 engrène avec le crantage de la partie fixe 23 du porte-outii 9. Cet engrènement a pour conséquence que la partie mobile 22 pivote vers ie haut autour du troisième axe 7 en poursuivant sa rotation autour du deuxième axe 5. De cette manière, ii est assuré que la partie mobile 22 évite toute collision avec la partie fixe 23 du porte-outii 9 ou avec la pièce tubulaire 8. Les crantages 30 et 31 sont réalisés de manière à assurer, lors d'une rotation de 180' de la partie mobile 22 autour de l'axe 5, une rotation simultanée de i80' autour du troisième axe 7, de sorte qu'après cette rotation la partie mobile 22 se trouve dans la position 22' représentée par un trait 6 2723545 pointillé sur les figures 5 et 6 et que l'axe de serrage 6 de l'outil se trouve dans la position 6' représentée en trait pointillé. D'une manière avantageuse, le verrouillage de la partie mobile 22 par rapport à la partie fixe 23 s'effectue à l'aide de goupilles 21. Selon une forme de réalisation préférentielle, ces dernières sont libérées avant le début du mouvement de rotation autour des axes 5 et 7, de sorte que l'assemblage entre la partie fixe 23 et la partie mobile 22 soit supprimé, puis elles sont mises en place après le mouvement de rotation de manière à rétablir l'assemblage rigide entre les deux éléments. A la place d'un engrènement l'assemblage entre les crantages 30 et 31 peut être réalisé différemment, par exemple à l'aide de roues dentées ou de surfaces de frottement. 7 2723545 REVENDICATIONS 1) Poignée articulée (1) pour la main de travail d'un robot (2) comprenant une pièce tubulaire (8) fixable sur un bras (3) du robot le long de son axe principal (4), et un porte-outil (9) avec un axe de serrage (6) de l'outii, fixé de manière articulée sur ladite pièce tubulaire (8) et pouvant tourner autour d'un deuxième axe (5) perpendiculaire à l'axe principal (4), caractérisée en ce qu'une partie (22) du porte-outil (9) peut pivoter autour d'un troisième axe (7) qui est parallèle à l'axe de serrage (6) de l'outii et, lorsque la poignée (i) est étirée, parallèle à l'axe principal (4), la distance entre le troisième axe (7) et l'axe de serrage (6) de l'outil étant égale à la distance entre le troisième axe (7) et l'axe principal (4). 2) Poignée articulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie mobile (22) du porte-outil (9) peut être fixée, au cours de son pivotement, dans au moins deux positions décalées de 180 l'une de l'autre, l'axe de serrage (6) de l'outil étant, dans la deuxième position, coaxial à l'axe principal (4). 3) Poignée articulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les axes mobiles du bras (3) du robot sont entraînés par au moins un arbre (10) tournant à l'intérieur de la pièce tubulaire (8). 4) Poignée articulée selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un arbre (10) et un arbre creux coaxial sont disposés dans le bras (3) du robot et dans la pièce tubulaire (8), l'arbre (10) assurant l'entraînement de l'axe de serrage (6) de l'outil et l'arbre creux assurant l'entraînement du porte-outil (9) autour du deuxième axe (5). ) Poignée articulée selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'entraînement de l'axe de serrage (6) de l'outil est effectué par l'arbre (10) à travers un engrenage conique planétaire (11ii), un deuxième arbre (12) orienté sur le deuxième axe (5), un deuxième engrenage conique planétaire (i3), un troisième arbre (14) muni à son extrémité d'une roue à denture extérieure (15) engrenant 8 2723545 avec une roue à denture intérieure (16), une première roue à chaîne (17) reliée fixement à la roue à denture intérieure (16), une chaîne (18) et une deuxième roue à chaîne (19) montée sur l'axe de serrage (6) de l'outil. 6) Poignée articulée selon la revendication 5, caractérisée en ce que la roue à denture extérieure (15) présente un diamètre sensiblement identique à celui de la deuxième roue à chaîne (19). 7) Poignée articulée selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la fixation de la partie mobile (22) du porteoutil (9) par rapport à sa partie fixe (23) est réalisée à l'aide d'au moins une goupille (21) introduite entre ladite partie mobile (22) et ladite partie fixe (23). 8) Poignée articulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisee en ce que la partie mobile (22) du porte-outil (9) et sa partie fixe (23) présentent chacune un crantage (30, 31), ces crantages s'engrenant lorsqu'un certain angle est atteint entre li'axe principal (4) et l'axe de serrage (6) de l'outil suite à la rotation autour du deuxième axe (5), ce qui provoque la rotation de la partie mobile (22) autour du troisième axe (7). 9) Poignée articulée selon la revendication 8, caractérisee en ce que la rotation de la partie mobile (22) du porte- outil (9) résultant de i'engrènement s'effectue sur un angle de 180 à partir d'un axe de serrage (6) de l'outil coaxial à l'axe principal (4). ) Poignee articulée selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisee en ce qu'au moins une goupille (21) déverrouille automatiquement la liaison entre la partie fixe (23) et la partie mobile (22) du porte-outil (9) au début de l'engrènement (30, 31) et qu'elle rétablit automatiquement ce verrouillage après une rotation de 180 . 11) Poignee articulée selon l'une des revendications 8 à , caractérisée en ce que l'engrenage (30, 31) est un assemblage à dentures.