Brevet FR2779817A1 — publié le 19991217

ENSEMBLE DESTINE A MONTER UNE T TE DE MESURE SUR UN ROBOT DE MESURE La présente invention concerne un ensemble destiné à monter une tête de mesure sur un robot de mesure. Dans la description suivante et dans les reven- dications, le terme "tête de mesure" est utilisé dans le sens le plus large pour désigner toute unité carac- térisée par un palpeur de mesure, quels que soient la configuration ou le nombre des axes. De même, le terme "robot" est utilisé pour désigner toute unité destinée à déplacer une tête de mesure selon un certain nombre d'axes de coordonnées, quels que soient la configuration ou le nombre des axes. L'invention peut être utilisée de façon appro- priée, mais non exclusive, pour monter une tête articu- lée selon deux axes (quelquefois désignée en tant que "poignet") sur un robot de mesure. Une tête de mesure est normalement montée sur un robot de mesure en utilisant un ensemble de montage comprenant une première bride et une deuxième bride d'un seul tenant respectivement avec un élément support du robot de mesure et avec la tête de mesure, les deux brides s'appliquant l'une sur l'autre; et un moyen de verrouillage pour verrouiller les brides l'une sur l'autre. Le moyen de verrouillage peut comprendre des vis toutes simples ou des éléments de verrouillage plus complexes exigeant une clé spéciale pour le montage et le démontage. Quel que soit le cas, les ensembles de montage connus exigent l'utilisation d'outils pour verrouiller et libérer la tête de sorte que le montage et le démontage de la tête sont des opérations relativement longues et demandant du soin. C'est un but de la présente invention de procu- rer un ensemble de montage permettant une précision et une possibilité maximales de positionnement répétitif et qui, en même temps, est rapide et facile à utiliser et, en particulier, procure un montage et un démontage rapides de la tête de mesure sans exiger aucun outil. Selon la présente invention, il est procuré un ensemble destiné au montage d'une tête de mesure sur un élément support d'un robot de mesure, du type compre- nant: - un premier élément de raccordement d'un seul tenant avec ledit élément support dudit robot de mesure; - un premier moyen support porté par ledit premier élément de raccordement; - un deuxième élément de raccordement d'un seul tenant avec ladite tête de mesure; - un deuxième moyen support porté par ledit deuxième élément de raccordement et coopérant avec ledit premier moyen support; et - un moyen de verrouillage interposé entre ledit premier et ledit deuxième élément de raccordement pour maintenir ledit premier moyen support et ledit deuxième moyen support en contact l'un avec l'autre, caractérisé en ce que ledit premier et ledit deuxième moyen support définissent une contrainte pratiquement isostatique entre ledit premier et ledit deuxième élément de raccordement; ledit moyen de verrouillage comprenant un écrou annulaire porté par l'un desdits premier et deuxième éléments de raccordement et tournant autour d'un axe respectif entre une première position de libération permettant un mouvement relatif entre ledit premier et ledit deuxième élément de raccordement le long dudit axe dudit écrou annulaire, et une deuxième position angulaire de verrouillage; ledit ensemble comprenant des moyens élastiques inter- posés entre ledit écrou annulaire et ledit deuxième élément de raccordement dans ladite deuxième position angulaire de verrouillage dudit écrou annulaire pour produire une charge élastique maintenant ledit premier et ledit deuxième moyen support en contact l'un avec l'autre. Selon une réalisation préférée de la présente invention, ledit premier et ledit deuxième moyen support définissent un nombre d'interrupteurs électri- ques montés en série et normalement fermés dans la position de montage de la tête de mesure, de façon à définir un système de sécurité ou anticollision pour détecter toute collision de la tête de mesure. On va maintenant décrire une réalisation préfé- rée non limitative de la présente invention, à titre d'exemple et en se référant aux dessins joints, dans lesquels: - la figure i est une vue en élévation d'une tête de mesure avec un ensemble de montage selon les ensei- gnements de la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe partielle et à plus grande échelle de l'ensemble de montage selon l'invention et d'une portion associée de la tête de mesure; - la figure 3 est une coupe le long de la ligne III- III de la figure 2, avec des parties enlevées pour des raisons de clarté; - la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2, avec des parties enlevées pour des raisons de clarté; - la figure 5 montre un détail de la figure 3 dans une position de fonctionnement différente; - la figure 6 est une coupe le long de la ligne VI-VI de la figure 5; - la figure 7 est une coupe partielle le long de la ligne VII-VII de la figure 3; et - la figure 8 montre schématiquement un circuit de sécurité associé à l'ensemble de la figure 2. Le chiffre 1 sur la figure 1 désigne, de façon générale, une tête de mesure pour un robot de mesure 2 dont est seulement montré partiellement une portion support 3. La tête 1 comprend, de manière connue, un premier corps sensiblement tubulaire 4, d'axe A, et qui est raccordé à une portion support 3 du robot 2 par un ensemble 5 faisant l'objet de la présente invention. La tête 1 comprend également un deuxième corps 6 qui est supporté en porte-à-faux par le premier corps et qui est tourné par rapport au premier corps autour de l'axe A par un premier dispositif d'actionnement et de commande connu logé à l'intérieur du premier corps 4 et non représenté comme ne faisant pas partie de la présente invention. A son tour, le deuxième corps porte un outil de mesure 8 ayant un palpeur 9. L'outil de mesure est supporté en porte-à-faux et est tourné par rapport au deuxième corps 6 autour d'un axe B perpendiculaire à l'axe A par un deuxième dispositif d'actionnement et de commande (non représenté) logé à l'intérieur du deuxième corps 6. L'ensemble de montage 5 (figure 2) comprend pratiquement une bride annulaire fixe 10 solidarisée de la portion support 3 du robot 2 au moyen de vis 11, une paroi annulaire 12 du premier corps 4 coopérant avec la bride fixe 10 au moyen de trois supports angulairement équidistants 13, et un écrou annulaire 14 porté par la bride fixe 10 et tournant entre une position de libéra- tion (figure 3) permettant à la tête 1 d'être montée sur la portion support 3 et d'en être retirée, et une position de verrouillage. Chaque support 13 est défini par deux billes 15 logées dans la bride 10 et espacées circonférentielle- ment et par un cylindre 16, qui est monté sur la paroi annulaire 12 du premier corps 4, avec son propre axe orienté radialement par rapport au premier corps 4 et qui coopère avec les deux billes et définit des points de contact respectifs avec elles. Les billes 15 et les cylindres 16 sont logés partiellement à l'intérieur de sièges de positionnement respectifs formés respectivement sur la bride 10 et sur la paroi 12 et ils y sont fixés de façon appropriée au moyen d'un adhésif. Les trois supports 13 se combinent pour définir une contrainte sensiblement isostatique entre la paroi 12 et la bride 10 et ils empêchent tout mouvement (translation et rotation) dans un plan perpendiculaire à l'axe A. Au niveau de chaque support 13, la paroi 12 a un appendice radial respectif 20, et chaque appendice porte un cylindre support 21 ayant un axe radial et logé partiellement à l'intérieur d'un siège respectif 22. Dans ce cas également, le cylindre 21 est fixé de façon appropriée au moyen d'un adhésif. L'écrou annulaire 14 (figure 3) a une paroi latérale sensiblement cylindrique 23 avec des emprein- tes extérieures 24 pour en faciliter la manipulation, et une paroi terminale annulaire intérieure 25 partant de l'extrémité axiale de la paroi latérale 23 opposée à l'extrémité faisant face à la bride 10. La paroi 25 a trois cavités 26 (figure 4) pour le passage des appendices 20 lorsque la tête 1 est montée sur la bride 10. L'écrou annulaire 14 et la bride 10 sont fixés axialement l'un à l'autre au moyen de dentures radiales respectivement intérieure et extérieure, représentées plus clairement sur la figure 3. De façon plus spécifique, la bride 10 comprend une denture extérieure constituée par un certain nombre de dents 28, par exemple trois, formant des intervalles 29, chaque intervalle ayant une extension circonférentielle égale à celle de chaque dent (60 dans l'exemple représenté). La bride 10 comprend également un rebord circonférentiel continu 30 (figure 2) espacé axialement des dents 28 de façon à former, avec les dents 28, des sièges 31 pour les dents de l'écrou annulaire 14. La denture intérieure de l'écrou annulaire 14 comprend un nombre de dents 34 égal au nombre de dents 28 (par exemple trois), mais d'une extension circonfé- rentielle plus petite, pour permettre de monter axiale- ment l'écrou annulaire 14 sur la bride 10 en introdui- sant les dents 34 de l'écrou annulaire 14 dans les intervalles 29 entre les dents 28 de la bride 10 et en faisant ensuite tourner l'écrou annulaire 14 de façon à superposer axialement les dents 34 sur les dents 28 (figure 3). Après assemblage, deux broches filetées 35 (une seule est représentée sur la figure 2) sont vissées à travers la bride 10 et interfèrent avec les dents 34 de l'écrou annulaire 14 pour limiter le déplacement angu- laire des dents 34 entre la position de libération et la position de verrouillage et pour empêcher l'écrou annulaire 14 d'être positionné avec les dents 34 alignées avec les intervalles 29 et pouvant ainsi être tiré axialement. L'écrou annulaire 14 a trois ressorts coudés 36 pour produire la charge axiale pour verrouiller la tête 1 sur les supports 13. Les ressorts 36 (figure 4) sont des ressorts à lame ayant une forme incurvée allongée de façon à être logés le long de la paroi annulaire 25 de l'écrou annu- laire 14. De façon plus spécifique, chaque ressort 36 a une extrémité 37 fixée sur la paroi 25 par deux vis 38 au niveau d'une région support 39 pratiquement à mi- distance entre deux cavités 26, il se projette le long de la paroi 25, comportant dans ce but une portion en creux respective 41, et il se termine par une extrémité libre 40 située à proximité d'une cavité respective 26 et qui, en utilisation, coopère élastiquement avec un cylindre support respectif 21 comme il sera décrit en détail ci-après. L'écrou annulaire 14 a également un dispositif anti-libération 44 (représenté sur les figures 5 et 6), comprenant pratiquement une broche 45 ayant un axe parallèle à l'axe A et montée d'une manière axialement coulissante adjacente à la paroi latérale 23 de l'écrou annulaire 14. La broche 45 a une tête circulaire 46 dont le diamètre se projette radialement à travers une portion fraisée 47 de la paroi latérale 23 de l'écrou annulaire 14 et la broche 45 est repoussée axialement par un ressort 48 en direction de la bride 10 contre laquelle la tête 46 s'applique axialement. La bride 10 a un siège circulaire en creux 54 dans lequel la tête 46 de la broche 45 s'enclenche pour définir la position angulaire de verrouillage de l'écrou annulaire 14 par rapport à la bride 10. Enfin, l'ensemble de montage 5 comprend un système de sécurité 55 représenté schématiquement sur la figure 8. Le système 55 comprend pratiquement un circuit électrique 56 comprenant à son tour une source de courant 57 pour produire une tension de référence en courant continu, trois interrupteurs normalement fermés 58 montés en série l'un avec l'autre et un détecteur de tension 59 raccordé à l'unité de commande du robot (non représentée) pour produire un signal 1 logique de circuit ouvert dans le cas o l'un au moins des inter- rupteurs 58 est ouvert. Chaque interrupteur 58 est défini par les billes 15 et le cylindre respectif 16 d'un support respectif 13. De façon plus spécifique, les billes 15 définissent une paire de contacts fixes de chaque interrupteur et le cylindre respectif 16, qui est en un matériau conducteur, définit un élément de pont de contact pour fermer le circuit entre les deux billes respectives en reposant correctement sur chaque bille. Les billes 15 sont raccordées électriquement par des conducteurs électriques 61, qui sont brasés sur les billes et s'étendent à travers des trous respectifs 62 dans la bride 10 (figure 2). Les billes 15 sont en un matériau conducteur et elles sont isolées de façon appropriée de la bride 10, par exemple au moyen d'une peinture non conductrice appliquée seulement sur la région support et évidemment pas sur la région en contact avec le cylindre 16. Le détecteur 59 est soumis à la tension de référence et produit un signal 0 logique 60 lorsque les trois interrupteurs 58 sont tous fermés et il est soumis à une tension nulle et produit un signal i logi- que lorsqu'au moins l'un des interrupteurs 58 est ouvert. Le fonctionnement de l'ensemble de montage 5, qui est déjà en partie expliqué à la lecture de la description précédente, est le suivant. La tête 1 est appliquée sur la bride 10, déjà préalablement équipée de l'écrou annulaire 14, lequel est disposé dans la position de libération, c'est-à- dire la position permettant l'introduction de la tête 1, dans laquelle les cavités 26 de l'écrou annulaire 14 sont en vis-à-vis des paires de billes respectives 15, de telle sorte que, lorsque la tête 1 est introduite, les appendices radiaux 20 de la paroi 12 se logent axialement dans les cavités 26 de la paroi 25 de l'écrou annulaire 14. Lorsque les cylindres 16 des supports 13 vien- nent en contact avec les paires de billes respectives 15, l'écrou annulaire 14 peut être tourné manuellement d'environ 15 dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à la position de la figure 3, de telle sorte que la tête 46 de la broche 45 s'enclenche à l'intérieur du siège 54 pour verrouiller l'écrou annu- laire 14 angulairement par rapport à la bride 10 (figure 5). Dans cette position, les extrémités libres respectives 40 des ressorts 36 sont au contact des cylindres supports respectifs 21 et les ressorts fléchissent élastiquement pour transmettre une charge élastique au premier corps 14 pour maintenir les paires de billes 15 en contact avec les cylindres respectifs 16 des supports 13. Dans le cas d'un choc sur la tête 1 en utilisa- tion, au moins l'un des supports 13 perd le contact (figure 8), ceci étant permis par le verrou axial flexible procuré par l'ensemble 5 en vertu de la flexi- bilité des ressorts 36, et l'interruption du circuit est détectée par le détecteur 59, qui envoie un signal d'alarme 60 à l'unité de commande. La tête 1 est démontée également rapidement en repoussant manuellement la tête 46 de la broche 45 hors du siège 54 (opération qui peut être aisément effectuée au moyen du pouce tout en saisissant l'écrou annulaire 14) et en faisant tourner l'écrou annulaire dans le sens opposé au précédent. Les avantages de l'ensemble de montage 5 selon la présente invention apparaissent clairement de la description précédente. En particulier, la tête 1 est montée sur le robot de mesure et en est retirée rapidement et aisé- ment à la main sans exiger aucun outil. En outre, les supports 13 définissent une contrainte isostatique pour garantir une possibilité maximale de positionnement répétitif de la tête 1 par rapport à l'élément support 3. Enfin, les supports 13 définissent par eux- mêmes des interrupteurs respectifs d'un circuit anti- collision d'alarme, dont le fonctionnement est ainsi obtenu simplement, en utilisant un nombre minimum de composants spécialisés. Il est clair qu'on peut apporter des change- ments à l'ensemble 5 sans toutefois s'écarter de la portée des revendications jointes. REVENDICATIONS 1.- Ensemble (5) pour monter une tête de mesure (1) sur un élément support (3) d'un robot de mesure (2), du type comprenant: - un premier élément de raccordement (10) d'un seul tenant avec ledit élément support (3) dudit robot de mesure (2); - un premier moyen support (15) porté par ledit premier élément de raccordement (10); - un deuxième élément de raccordement (12) d'un seul tenant avec ladite tête de mesure (1); - un deuxième moyen support (16) porté par ledit deuxième élément de raccordement (12) et coopérant avec ledit premier moyen support (15); et un moyen de verrouillage (14) interposé entre ledit premier et ledit deuxième élément de raccordement (10, 12) pour maintenir ledit premier moyen support (15) et ledit deuxième moyen support (16) en contact l'un avec l'autre, caractérisé en ce que ledit premier et ledit deuxième moyen support définissent une contrainte pratiquement isostatique entre ledit premier (10) et ledit deuxième (12) élément de raccordement; ledit moyen de verrouillage comprenant un écrou annulaire (14) porté par l'un (10) desdits premier et deuxième éléments de raccordement (10, 12) et tournant autour d'un axe respectif (A) entre une première position de libération permettant un mouvement relatif entre ledit premier et ledit deuxième élément de raccordement le long dudit axe (A) dudit écrou annulaire (14), et une deuxième position angulaire de verrouillage; ledit ensemble (5) comprenant des moyens élastiques (36) interposés entre ledit écrou annulaire (14) et ledit deuxième élément de raccordement (12) dans ladite deuxième position angu- laire de verrouillage dudit écrou annulaire (14) pour produire une charge élastique pour maintenir ledit premier et ledit deuxième moyen support (15, 16) en contact l'un avec l'autre. 2.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écrou annulaire (14) est porté d'une manière angulairement libre et axialement fixe par ledit premier élément de raccordement (10). 3.- Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit écrou annulaire (14) et ledit premier élément de raccordement (10) ont des dents respectives (34, 28) définissant une contrainte axiale relative. 4.- Ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de retenue libérables (44) fixant angulairement ledit écrou annulaire (14) et ledit premier élément de raccordement (10) dans ladite deuxième position angu- laire de verrouillage dudit écrou annulaire (14). 5.- Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue libéra- bles comprennent un élément de coopération (45, 46) porté par ledit écrou annulaire (14) et pouvant être déplacés axialement, un ressort (48) agissant sur ledit élément de coopération (45, 46) pour pousser ce dernier en direction dudit premier élément de raccordement (10), et un siège (54) formé dans ledit premier élément de raccordement (10) et dans lequel ledit élément de coopération (45, 46) est enclenché par ledit ressort (48). 6.- Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième moyens supports (15, 16) définissent trois supports angulairement équidistants (13). 7.- Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacun desdits supports (13) comprend deux billes (15) espacées l'une de l'autre et un cylindre (16) dont une surface latérale coopère avec lesdites billes. 8.- Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens supports sont définis par lesdites paires de billes (15) et en ce que les deuxièmes moyens supports sont définis par lesdits cylindres (16). 9.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système de sécurité de détection des chocs (55) comprenant un circuit (56) ayant un certain nombre d'interrupteurs électriques (58) montés en série les uns avec les autres et ayant chacun des premier et deuxième moyens de contact respectifs (15, 16) portés par ledit premier élément de raccordement (10) et ledit deuxième élément de raccordement respectivement, et des moyens de détection (59) pour détecter la continuité électrique dudit circuit électrique (56). 10.- Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième moyens de contact sont définis par lesdits premier et deuxième moyens supports (15, 16). 11.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques interposés entre ledit écrou annulaire et ledit deuxième élément de raccordement comprennent un certain nombre de ressorts à lame (36) portés par ledit écrou annulaire (14) et un certain nombre de troisièmes moyens support (21) d'un seul tenant avec ledit deuxième élément de raccordement (12) et coopérant avec lesdits ressorts à lame (36) dans ladite deuxième position angulaire de verrouillage dudit écrou annulaire (14). 12.- Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits ressorts à lame (36) sont montés en saillie sur ledit écrou annulaire (14) et s'étendent dans une direction circonférentielle. 13.- Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens supports sont définis par des cylindres (21) ayant des axes respectifs orientés radialement par rapport audit écrou annulaire (14) et coopérant avec les extrémités libres respectives (40) desdits ressorts à lame (36).