Brevet FR2756205A1 — publié le 19980529

Changeur d'outils pour robots et analogues La présente invention concerne un changeur d'outils pour robots et analogues, du type comprenant un mécanisme destiné à être fixé au robot, au moins une platine destinée à recevoir un outil, et des moyens à commande pneumatique ou hydraulique pour assurer l'accouplement de la platine et du mécanisme. De tels dispositifs permettent de changer automatiquement et rapidement un outil sur un robot, afin d'augmenter sa flexibilité et de le rendre multi-tâches. On peut ainsi effectuer différentes opérations telles qu'ébavurage, soudage, découpage, ... etc., sur un seul poste et avec un seul robot. Il existe bien entendu à l'heure actuelle sur le marché de nombreux modèles de changeurs d'outils adaptés à la charge à supporter, mais ils sont généralement assez encombrants, notamment en hauteur, ce qui augmente le porte-à-faux du robot et nuit à sa mobilité. La présente invention a donc pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un changeur d'outils du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que les moyens de commande sont constitués par au moins un vérin actionnant une came en rotation, cette came entraînant radialement en translation un certain nombre de mors de verrouillage aptes à venir en prise sur un épaulement intérieur de la platine porte-outil, ledit vérin ayant son axe disposé perpendiculairement à l'axe général du changeur d'outils. On comprendra aisément que grâce à cette disposition du vérin de commande, l'ensemble du changeur d'outils peut avoir un encombrement en hauteur extrêmement faible. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, il est prévu deux vérins disposés en parallèle de part et d'autre de la came et trois mors disposés à 1200 les uns des autres, la came étant pourvue de deux leviers diamétralement opposés venant en prise avec les tiges des deux vérins. De préférence, l'entraînement des mors s'effectue par l'intermédiaire de rainures de guidage aménagées sur la came et dans lesquelles viennent s'engager des doigts solidaires desdits mors. De préférence également, les rainures de guidage présentent, dans la zone de verrouillage des mors, une pente faible rendant le système mécanique irréversible. On assure ainsi automatiquement et de façon sécuritaire le maintien de la charge en cas de coupure inopinée de l'alimentation hydraulique ou pneumatique des vérins. On notera enfin que la conception particulière de ce changeur d'outils permet d'y aménager un passage central traversant de part en part le mécanisme du robot, ce qui peut être utile dans certaines applications particulières. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un changeur d'outils conforme à la présente invention - les figures 2 et 3 sont des vues simplifiées en plan illustrant le fonctionnement de ce changeur d'outils ; et - la figure 4 est une vue en plan de la came rotative équipant ce changeur d'outils. Le changeur d'outils représenté sur la figure 1 se compose essentiellement d'un mécanisme 1 de forme générale rectangulaire, destiné à être fixé en bout du bras d'un robot ou analogue, et d'au moins une platine telle que 2, de forme correspondante, destinée à recevoir un outil. On notera dès maintenant que la platine 2 comporte un certain nombre de perçages tels que 3 situés en regard de perçages correspondants ménagés dans le mécanisme 1. Ces perçages sont destinés à recevoir des connecteurs électriques, pneumatiques ou hydrauliques, respectivement mâle et femelle, permettant de transmettre à la platine porte-outil 2 les fluides et signaux électriques nécessaires au bon fonctionnement de l'outil porté par celui-ci. Par ailleurs, le mécanisme 1 est équipé de deux pions de centrage tels que 4 coopérant avec des bagues telles que 5 portées par la platine 2. Les moyens de commande permettant d'accoupler la platine porte-outil 2 au mécanisme 1 et donc de fixer automatiquement un outil déterminé sur le robot, sont constitués essentiellement par deux vérins 6, portés par le mécanisme 1 et entraînant en rotation une came 7, laquelle entraîne à son tour radialement en translation trois mors de verrouillage 8, disposés à 1200 les uns des autres, susceptibles de venir prendre appui sur un épaulement intérieur circulaire 9 de la platine 2. Conformément à l'invention, les deux vérins 6 sont disposés en parallèle de part et d'autre de la came 7 et perpendiculairement à l'axe général 10 du changeur. Autrement dit, ils viennent se loger longitudinalement dans l'épaisseur du mécanisme 1, ce qui confère à l'ensemble un encombrement en hauteur particulièrement faible. Les vérins 6 sont ici de type pneumatique et ils sont essentiellement constitués par une tige 11 pourvue d'un piston 12 à clhacune de ses extrémités. L'ensemble tige-piston est monté coulissant dans une chambre cylindrique 13 aménagée dans l'épaisseur du mécanisme 1. L'entraînement en rotation de la came 7 s'effectue par l'intermédiaire d'une plaque circulaire 14 sur laquelle elle est fixée et qui est pourvue de deux leviers 15 diamétralement opposés, chacun de ces leviers venant en prise avec une pièce d'entraînement 16 prévue en partie médiane de la tige 11 de chacun des vérins 6. Quant aux mors de verrouillage 8, ils sont entraînés radialement en translation par l'intermédiaire de rainures de guidage 17 aménagées sur la came 7 et dans laquelle viennent en prise des doigts 18 solidaires desdits mors. Ainsi, lorsque l'on actionne les vérins 6, la came 7 est entraînée en rotation, dans un sens ou dans l'autre, et entraîne à son tour, grâce au profil particulier des rainures de guidage 17, les trois mors 8 en translation, depuis la position de déverrouillage représentée sur la figure 2, jusqu'à la position de verrouillage représentée sur la figure 3, ou inversement. De façon connue en soi, les mors 8 sont biseautés à leur extrémité, comme représenté en 19, et viennent prendre appui sur des portées coniques correspondantes 20 aménagées sur l'épaulement intérieur 9 de la platine porte-outil 2. Selon une caractéristique particulière de l'invention, et ainsi qu'on peut le voir plus clairement sur la figure 4, le profil des rainures de guidage 17 de la came 7 présente deux pentes différentes. Dans la zone 21 de verrouillage des mors correspondant à la position de la figure 3, ces rainures de guidage ont une pente très faible, de l'ordre de 8 , ce qui rend le système mécanique totalement irréversible, compte tenu des frottements internes inhérents à un tel système. Ainsi, même en cas de coupure inopinée de l'alimentation des vérins 6, la platine porte-outil 2 reste fermement fixée sur le mécanisme 1. On assure donc de cette façon automatiquement la sécurité de maintien de la charge en cas de coupure d'énergie, sans l'aide d'aucun ressort comme dans la plupart des dispositifs connus du même genre. Au contraire, dans la zone 22 de déverrouillage des mors correspondant à la position de la figure 2, les rainures de guidage 17 ont une pente beaucoup plus importante, voisine de 45 , autorisant un déplacement rapide des mors. Le changeur d'outils conforme à la présente invention est complété par un chapeau circulaire 23 venant recouvrir l'ensemble des trois mors de verrouillage 8 et qui contribue également au guidage en translation des mors, ce chapeau étant pourvu en son centre d'un perçage 24. On notera en effet que la conception particulière de ce changeur d'outils permet d'y aménager, le long de l'axe 10, un passage central 25 matérialisé par une bague 26 traversant de part en part le mécanisme 1, ce qui peut être très utile dans certaines applications particulières. REVENDICATIONS 1. Changeur d'outils pour robots et analogues, du type comprenant un mécanisme (1) destiné à être fixé au robot, au moins une platine (2) destinée à recevoir un outil, et des moyens à commande pneumatique ou hydraulique pour assurer l'accouplement de la platine (2) et du mécanisme (1), caractérisé en ce que les moyens de commande sont constitués par au moins un vérin (6) actionnant une came (7) en rotation, cette came (7) entraînant radialement en translation un certain nombre de mors de verrouillage (8) aptes à venir en prise sur un épaulement intérieur (9) de la platine porte-outil (2), ledit vérin (6) ayant son axe disposé perpendiculairement à l'axe général (10) du changeur d'outils. 2. Changeur d'outils selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux vérins (6) disposés en parallèle de part et d'autre de la came (7) et trois mors (8) disposés à 1200 les uns des autres, la came (7) étant pourvue de deux leviers diamétralement opposés (15) venant en prise avec les tiges (11) des deux vérins (6). 3. Changeur d'outils selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'entraînement des mors (8) s'effectue par l'intermédiaire de rainures de guidage (17) aménagées sur la came (7) et dans lesquelles viennent s'engager des doigts (18) solidaires desdits mors (8). 4. Changeur d'outils selon la revendication 3, caractérisé en ce que les rainures de guidage (17) présentent, dans la zone (21) de verrouillage des mors (8), une pente faible rendant le système mécanique irréversible. 5. Changeur d'outils selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un passage central (25) traversant de part en part le mécanisme (1) du robot.