Brevet FR2757441A1 — publié le 19980626

DISPOSITIF ROBOTISE MOBILE DANS UN PLAN VERTICAL DESCRIPTION L'invention se rapporte à un dispositif robotisé mobile dans un plan vertical. Elle peut avoir pour effet d'apporter une charge telle qu'un instrument d'observation ou un outil sur un objet dont la forme est irrégulière ou dont les dimensions sont imprévisibles, ce qui impose de déplacer la charge à volonté à n'importe quel point ou presque de ce plan. Le déplacement peut être de grande amplitude, de l'ordre de dix mètres en direction verticale aussi bien qu horizontale. Des problèmes techniques, qui passent inaperçus avec des déplacements plus petits, apparaissent alors clairement : en particulier, le robot doit avoir une rigidité suffisante pour soutenir la charge sans se déformer notablement, et doit aussi rester rigide en se déplaçant, sans trop vibrer et surtout sans laisser se développer des mouvements pendulaires de la charge, même quand elle est déplacée à des vitesses relativement importantes, de l'ordre d'un quart de mètre à la seconde. Dans ces conditions, les bras de robots articulés traditionnels seraient inadaptés car ils devraient être très longs, et par conséquent leur poids serait trop important, et leur rigidité insuffisante. Des palans traditionnels à câble auxquels la charge serait suspendue n'auraient aucune stabilité. I1 serait également vain de chercher à disposer la charge sur un élément élévateur dont la base mobile sur le sol serait arrêtée par le contact de l'objet, de sorte que la charge ne pourrait pas surplomber l'objet. Des modes de suspens ion de la charge par des vérins ou des élingues ne seraient pas non plus satisfaisants pour des raisons de coût, d'encombrement, de stabilité ou pour des problèmes techniques particuliers, comme l'étanchéité. L'invention a été conçue en pensant à ces inconvénients et son avantage le plus important est de donner une grande stabilité aux éléments porteurs de la charge, pour notamment réduire les mouvements pendulaires de cette dernière à un minimum, de l'ordre du millimètre. D'autres avantages notables du dispositif sont une grande simplicité de constitution et un faible encombrement. De façon plus générale, l'invention concerne un dispositif robotisé comprenant une charge d'extrémité à mouvoir dans un plan vertical, caractérisé en ce qu'il comprend une glissière horizontale, un chariot mobile sur la glissière, et un système de suspension de la charge au chariot, le système de suspension comprenant une pluralité de feuilles tendues entre un endroit de fixation et un tambour d'enroulement commandé par un moteur. Bien entendu, l'endroit de fixation et le tambour d'enroulement sont situés sur le chariot pour l'un, et sur la charge pour l'autre. Les feuilles sont avantageusement trois, et le système de suspension a une section droite en triangle équilatéral ayant pour centre un centre de gravité de la charge. Cette disposition garantit une répartition égale du poids de la charge sur les feuilles de suspension. L'invention va maintenant être décrite par une de ses réalisations, illustrée sur les figures dont l'énumération suit, et qui n'est pas limitative e la figure 1 représente l'ensemble du dispositif robotisé et ses alentours la figure 2 représente plus en détail les éléments essentiels du dispositif robotisé la figure 3 illustre le mécanisme de commande de la suspension ; et la figure 4 illustre un mécanisme de réglage de la suspension La charge du dispositif robotisé porte la référence 1 et est suspendue au reste du dispositif, comme on le voit sur les figures 1 et 2. Elle peut présenter l'aspect d'un caisson contenant des instruments optiques, électromagnétiques ou autres et leurs moyens électroniques de commande afin d'examiner un objet 2 de forme irrégulière posé au fond d'une salle 3 de grandes dimensions ; la charge 1 survole l'objet 2 et doit pouvoir le surplomber ou venir à côté de lui. Elle est suspendue à un chariot 4 qui assure son mouvement horizontal en se déplaçant le long d'une glissière 5 placée au sommet de la salle 3. La glissière 5 peut comprendre deux cornières 6 ayant des ailes inférieures horizontales, sur lesquelles sont installés des rails 7 sur lesquels le chariot 4 est posé par l'intermédiaire de roulettes 8. Les cornières 6 comprennent aussi des ailes extérieures verticales, sur une crête desquelles une crémaillère 9 peut être disposée, et un pignon 10 d'un moteur 11 disposé dans le chariot 4 engrène avec elle pour faire avancer ou reculer le chariot 4. De plus, le chariot 4 contient des équipements de commande d'un système de suspension 12 de la charge 1, représenté plus complètement à la figure 3. On y trouve un deuxième moteur 13 commandant la rotation de trois tambours 14 d'axe horizontal et sensiblement aboutés suivant un motif en triangle équilatéral : le moteur 13 commande directement la rotation d'un des tambours 14 par son arbre, et la synchronisation des rotations des tambours 14 est produite par deux transmissions 16 qui relient les tambours 14 en chaîne et se composent chacune d'une paire de pignons coniques 17, dont chacun est coaxial à un des tambours 14 reliés par la transmission 16 concernée, et qui engrènent entre eux. Les tambours 14 sont pourvus de tourillons 19 soutenus par des paliers 20, et les pignons coniques 17 sont placés sur certains de ces tourillons 19. Les autres sont simplement équipés de paliers à billes 28 logés dans des chapes 29. Le système de suspension 12 lui-même est composé de trois feuilles 21 tendues, enroulées sur un tambour 14 respectif par leur partie supérieure, et dont la partie inférieure est fixée à la charge 1 par une règle de bridage 22. Les feuilles 21 s'étendent parallèlement et verticalement, et la disposition des règles 22 dessine encore un triangle équilatéral, dont le centre doit être autant que possible confondu avec le centre de gravité G de la charge 1 ou une projection verticale G' de celui-ci. Les efforts exercés sur les feuilles 21 sont alors égaux et, comme les tambours 14 sont synchronisés, les longueurs libres des feuilles 21 sont égales elles aussi. On en déduit que la charge 1 est parfaitement bien soutenue. En pratique, on peut éprouver le besoin de rectifier de temps en temps le réglage de la suspension, c'est pourquoi la règle de bridage 22 peut avantageusement être vissée à un plateau de hauteur réglable 23 plutôt qu'à la charge 1 elle-même : ce plateau 23 coulisse le long de colonnettes 24 verticales emmanchées à un socle 25 fixé à la charge 1, et une vis de réglage 26 règle la distance entre le plateau 23 et le socle 25. L'ensemble de ce mécanisme est illustré à la figure 4. Les feuilles 21 peuvent être construites en clinquant, c'est-à-dire en une couche métallique très mince de quelques dixièmes de millimètres, et leur largeur peut être de quelques centaines de millimètres. La disposition triangulaire leur donne une très bonne raideur d'ensemble à la torsion et à la flexion, ce qui réduit très fortement les mouvements pendulaires de la charge 1, malgré la souplesse des feuilles 21 prises individuellement. D'autres dispositions sont évidemment concevables : un nombre plus important de feuilles 21 pourrait ainsi être proposé. Chaque tambour 14 pourrait être commandé par un moteur 13 particulier, grâce à un dispositif de commande commun aux moteurs. La charge 1 pourrait aussi être munie d'un système lui permettant de l'orienter, autour d'un axe vertical afin d'examiner l'objet 2 sous diverses incidences. Enfin, bien que ceci ne soit pas forcément nécessaire, on pourrait éprouver le besoin de changer la position de la glissière 5, qui a été supposée immobile et fixée aux murs de la salle 3 jusqu'à présent : elle serait alors, par exemple, soit montée au sommet d'un portique mobile en direction transversale à la glissière 5 ou sur un pont roulant 30 ébauché à la figure 1, mais comme les les éléments de ce perfectionnement optionnel sont tout à fait semblables à ceux d'un pont roulant classique, aucune description supplémentaire n'en est jugée utile ici. Ces propositions auraient bien sûr pour but de pouvoir déplacer la charge 1 non seulement dans un plan, mais dans n'importe quel endroit de la salle 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif robotisé comprenant une charge (1) d'extrémité à mouvoir dans un plan vertical, caractérisé en ce qu'il comprend une glissière (5) horizontale, un chariot (4) mobile sur la glissière (5), et un système de suspension (12) de la charge (1) au chariot, le système de suspension comprenant une pluralité de feuilles (21) tendues entre un endroit de fixation (22) et un tambour (14) d'enroulement commandé par un moteur (13). 2. Dispositif robotisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les feuilles sont trois, le système de suspension (12) ayant une section droite en triangle équilatéral ayant pour centre un centre de gravité (G) de la charge (1). 3. Dispositif robotisé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'endroit de fixation (22) appartient à une partie mobile (23) d'un dispositif de réglage de longueur de suspension.