Brevet FR2774146A1 — publié le 19990730

DESCRIPTION "Faisceau plurifonctionnel, et robot industriel ainsi équipé" La présente invention concerne un faisceau plurifonctionnel, en particulier pour robot industriel. La présente invention concerne également un robot industriel ainsi équipé. Les robots industriels comprennent en général un socle fixe et un outil mobile relié au socle fixe par un support à géométrie variable présentant souvent de nombreux degrés de liberté. L'outil est en général un appareil sophistiqué nécessitant de nombreuses liaisons qui peuvent être de diverses natures, électriques, fluidiques, optiques, etc..., avec des appareils de commande ou d'alimentation portés par le socle ou immobiles par rapport à celui-ci. I1 est connu de réaliser pour cela des liaisons souples, regroupées en faisceau. Ces faisceaux sont coûteux, encombrants, et nécessitent de nombreuses précautions. En particulier, il faut que la longueur et la disposition du faisceau soient compatibles avec toutes les positions et mouvements possibles de l'outil par rapport au socle. En particulier, il faut que pour toutes les positions de l'outil le faisceau trouve une configuration en courbe acceptable, sans formation de plis. En outre, chaque ligne ou conduit composant le faisceau doit être protégé contre les agressions mécaniques, chimiques, etc... Par conséquent, les faisceaux actuels pour robot sont lourds et coûteux. On connait pour d'autres applications, par exemple d'après le FR-A-2 697 378 et le EP-A-OO 80 591, des canalisations qui sont cloisonnées intérieurement pour former des passages distincts pour deux fluides différents, ou pour un fluide d'une part et des liaisons électriques d'autre part. Ce type de conduit est très coûteux à fabriquer et nécessite une adaptation très coûteuse à réaliser pour chaque cas d'application précis. Le but de la présente invention est de proposer un faisceau plurifonctionnel, compact, économique et performant. Suivant l'invention, le faisceau plurifonctionnel comprenant un conduit de canalisation d'un fluide et au moins une ligne de liaison s'étendant le long du conduit, lequel possède une face intérieure délimitant l'espace réservé audit fluide, est caractérisé en ce que la ligne de liaison est installée à l'intérieur de ladite face intérieure. La ligne de liaison peut avoir toute fonction telle que électrique, optique, adduction d'un second fluide, etc..., selon l'application. Le conduit de canalisation n'a pas besoin d'être réalisé d'une manière particulière car la ligne de liaison est de préférence simplement montée à l'intérieur du conduit, sans y occuper un compartiment spécifique ni être intégrée à la paroi du conduit. Cette disposition étonnamment simple procure des avantages substantiels. Le coût du conduit n'est pas augmenté. Outre la canalisation du fluide, le conduit sert également de gaine de protection pour la ligne de liaison. Celle-ci n'est donc plus exposée directement aux agressions venant de l'extérieur. En outre, le conduit et la ligne de liaison s'étendant à son intérieur se protègent mutuellement à l'encontre de la formation de rayons de courbure trop petits lorsque le faisceau se déforme. Dans une version avantageuse, le faisceau comprend à l'une au moins des extrémités du conduit de canalisation, un embout répartiteur assurant pour la ligne de liaison une transition étanche entre l'intérieur et l'extérieur du conduit de canalisation. L'invention n'est pas limitée à un faisceau pour la transmission d'un seul fluide et d'un seul autre médium. La ligne de liaison peut elle-même être plurifonctionnelle, par exemple consister en un câble électrique à plusieurs voies. I1 peut y avoir plusieurs lignes de liaison montées sensiblement parallèles à l'intérieur du conduit. L'une au moins de ces lignes peut elle-même consister en un conduit pour un second fluide. Le faisceau selon l'invention peut également comprendre un second conduit dans lequel est monté le conduit de canalisation précité. Le second conduit achemine un second fluide dans l'espace annulaire compris entre la face intérieure du second conduit et la face extérieure du conduit de canalisation précité. Selon un second aspect, l'invention concerne également un robot industriel comprenant un socle, un organe mobile relié au socle par une structure à géométrie variable, et un faisceau plurifonctionnel s'étendant entre le socle et l'organe, caractérisé en ce que le faisceau plurifonctionnel est conforme au premier aspect de l'invention. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non-limitatifs. Aux dessins annexés - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un robot industriel selon l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation du faisceau selon l'invention, en configuration rectiligne; - la figure 3 est une vue en coupe axiale, à échelle agrandie, d'une partie du faisceau de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue schématique d'un embout répartiteur du faisceau, équipé d'une enveloppe d'habillage; et - la figure 6 est une vue analogue à la figure 4 mais relative à une variante de réalisation. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le robot comprend un socle 1 monté fixement sur un sol 2, et un outil 3 qui n'est illustré que très schématiquement. Il peut s'agir d'un outil de manipulation, de soudage, d'usinage, ou d'un outil complexe combinant plusieurs opérations. L'outil 3 utilise, pour son fonctionnement, au moins un fluide de travail, par exemple hydraulique, pneumatique ou sous la forme d'un fluide de refroidissement tel que de l'eau. L'outil 3 utilise en outre de l'énergie électrique et/ou il échange des signaux tels qu'électriques ou optiques pour sa commande. L'outil 3 est relié au socle 1 par l'intermédiaire d'une structure à géométrie variable 4 comprenant plusieurs axes de rotation 6, 7, 8 et 9 représentés à titre d'exemple. La structure 4 donne à l'outil 3 la mobilité nécessaire, par rapport au socle 1, pour la tâche à effectuer par le robot. Chaque axe 6, 7, 8 ou 9 peut être associé à un moyen de motorisation tel qu'un moteur pas à pas 11, 12, 13, 14. Le robot comprend en outre une centrale fluidique 16, c'est à dire hydraulique ou pneumatique, solidaire du socle 1, et une armoire 17, également immobile par rapport au socle 1. L'armoire 17 comporte par exemple des moyens d'alimentation en énergie électrique et/ou des appareils de commande électriques, électroniques ou optiques et/ou des moyens pour transmettre de l'énergie électrique ou des signaux de commande et d'asservissement électriques, électroniques ou optiques. Un faisceau plurifonctionnel souple 18 relie la centrale 16 et l'armoire 17 d'une part avec l'outil 3 d'autre part pour assurer les liaisons nécessaires, pour l'alimentation en énergie et la commande de l'outil 3. Dans l'exemple représenté, le faisceau 18 sert de chemin d'une part pour une ligne de liaison 19 allant de l'armoire 17 à l'outil 3 et d'autre part pour un fluide de travail entre un tube 21 raccordé à la centrale 16 et un tube 22 raccordé à l'outil 3. Conformément à une particularité importante de l'invention, la ligne 19 (figures 2 à 4) comprend une partie médiane 19a qui s'étend à l'intérieur d'un conduit de canalisation 23 réalisé par exemple en polyuréthane. Le conduit 23 canalise le fluide de travail entre la centrale 16 et l'outil 3, et plus particulièrement entre les tubes de raccordement 21 et 22. La ligne 19 et le conduit 23 sont souples. Le conduit 23 présente une face intérieure cylindrique 24 qui délimite l'espace 26 réservé au fluide. La partie médiane 19a de la ligne 19 est montée librement à l'intérieur de la face 24. La coupe transversale de la figure 4 montre que la partie médiane 19a de la ligne 19 a des dimensions transversales plus petites que le diamètre de la face intérieure 24 du conduit 23. Ainsi, l'espace 26 réservé au fluide a une forme annulaire entre la face intérieure 24 du conduit 23 et la face périphérique extérieure 27, qui peut être également cylindrique, de la ligne 19. En règle générale, la ligne 19 est entourée de toute part par le fluide contenu par le conduit 23. Le fluide est en contact avec la face 27 sur tout son pourtour. Ceci n'exclut pas que la ligne 19 vienne toucher par endroits la face 24 en fonction des variations de géométrie du faisceau 18 lorsque l'outil 3 se déplace par rapport au socle 1. La figure 4 illustre également que la ligne 19 peut être réalisée sous la forme d'un câble regroupant plusieurs lignes individuelles 28. Ces lignes peuvent être par exemple des lignes électriques ou des fibres optiques. Chaque extrémité du conduit 23 est emmanchée de manière étanche sur une extrémité 29 d'un embout répartiteur 31 respectif. Ainsi, l'espace intérieur 26 du conduit de canalisation 23 communique avec une chambre 32 aménagée à l'intérieur de l'embout répartiteur 31. La ligne 19 traverse axialement la chambre 32 et sort de l'embout répartiteur 31 par un passage étanche 33 opposé à l'extrémité 29 et co-axial avec celle-ci. Pour son étanchéité, le passage 33 comprend un dispositif presse-étoupe 34 dans lequel un poussoir de presse-étoupe 36 comprime axialement une garniture de presse-étoupe 37 contre le fond d'une chambre de presse étoupe 38. La garniture annulaire 37, comprimée axialement par le poussoir 36, réagit par une dilatation radiale vers l'intérieur contre la face extérieure de la liaison 19 et vers l'extérieur contre la paroi de la chambre 38. On notera en particulier qu'avec le faisceau selon l'invention, la ligne de liaison 19 s'étend sans aucune discontinuité entre la partie 19b (figure 1) allant de l'armoire 17 à un premier embout répartiteur 31, la partie médiane 19a située dans le conduit 23, et la partie 19c allant de l'autre embout 31 jusqu'à l'outil 3. La ligne de liaison 19 n'est liée mécaniquement au conduit 23 que par l'intermédiaire des embouts 31 et plus particulièrement des presse-étoupe 34. Chaque embout répartiteur 31 comprend en outre un raccord latéral 39 dont le canal intérieur 41 communique avec la chambre 32 à travers la face latérale intérieure 42 de la chambre 32. Le diamètre de la face intérieure 42 de la chambre 32 est supérieur aux dimensions transversales de la ligne de liaison 19. Il y a ainsi dans la chambre 32, autour de la ligne de liaison 19, un espace annulaire occupé par le fluide et cet espace annulaire communique avec le canal 41 de l'embout latéral 39. Sur l'extrémité libre du raccord latéral 39 est emmanché le tube 21 de liaison avec la centrale fluidique 16. Le tube 22 (figure 1) est emmanché sur l'extrémité libre du raccord latéral 39 de l'autre embout 31, proche de l'outil 3. La fonction de l'embout répartiteur 31 est d'assurer pour la ligne de liaison 19 la transition étanche entre l'intérieur et l'extérieur du trajet du fluide de travail. La figure 2 montre deux supports 43 pour le faisceau 18. Chaque support 43 comprend une noix 44 traversée par un alésage axial 46 dans lequel le conduit 23 est emmanché avec un certain serrage. Chaque support 43 comprend également une lunette 47. La face extérieure 48 de la noix 44 et la face intérieure 49 de la lunette 47 ont des formes sensiblement sphériques complémentaires qui permettent à la noix 44 un certain mouvement de rotule à l'intérieur de la lunette 47 correspondante. Un tel support 43 est également visible de manière plus schématique à la figure 1 pour soutenir la partie centrale d'une spire formée par le faisceau 18 entre ses deux embouts répartiteurs 31. Dans l'exemple représenté à la figure 5, l'embout 31 est emprisonné dans une enveloppe 51 qui emprisonne également les extrémités adjacentes du conduit de canalisation 23, du tube de raccordement 21 (ou 22 pour l'autre embout 31, visible à la figure 1) ainsi que le début de la région 19b (ou l9c) de la ligne 19. Cette enveloppe 51 peut être surmoulée pour emprisonner définitivement les liaisons entre les différents tubes et lignes et l'embout, de manière à conforter ces liaisons ainsi que leur étanchéité. L'enveloppe 51 peut également consister en deux demi-coques moulées qui se fixent de manière démontable autour de l'embout 31. On peut également envisager une coque unique que l'on ferme par une plaque frontale démontable comprenant un trou pour le passage de la partie 19b (ou respectivement 19c) de la liaison 19 et un autre trou pour le passage du tube de raccordement 21 ou 22 (ou respectivement 22). Dans tous les cas, l'enveloppe 51 comprend une sortie 52 pour le conduit 23, une sortie 53 pour la liaison 19 et une sortie 54 pour le tube de raccordement 21. L'enveloppe 51 a un but esthétique et un but de protection. La région 56 de l'enveloppe 51 qui entoure l'extrémité du conduit de canalisation 23 peut être associée à un support 57 analogue aux supports 43 de la figure 2. Un tel support 57 est également représenté à la figure 1 en association avec l'embout 31 côté socle. Dans une variante représentée par des traits mixtes à la figure 4, le conduit de canalisation 23 peut lui-même être monté librement à l'intérieur d'un second conduit 123 pouvant par exemple être également réalisé en polyuréthane souple. La face intérieure 124 du conduit 123 a un plus grand diamètre que la face extérieure 58 du conduit 23 de façon à ménager entre les faces 124 et 58 un espace annulaire 126 pour un second fluide. Les extrémités d'un faisceau ainsi perfectionné sont aménagées de manière correspondante. On peut par exemple prévoir deux embouts répartiteurs successifs. Le premier embout, adjacent à l'extrémité du conduit 123, sert alors à assurer pour le conduit de canalisation 23 et la ligne de liaison 19 située à son intérieur, la transition entre l'intérieur et l'extérieur du trajet prévu pour le second fluide. Le second embout, situé au-delà de celui qui vient d'être décrit, peut être analogue à celui représenté à la figure 3. La figure 6 représente en coupe une deuxième variante dans laquelle le conduit de canalisation 23 renferme deux lignes de liaison 19, 119 s'étendant parallèlement l'une à l'autre mais extérieurement l'une à l'autre, toutes deux à l'intérieur de la face interne 24 du conduit 23. La ligne 19, qui n'est pas représentée en détail, peut par exemple consister en un câble regroupant plusieurs lignes individuelles comme à la figure 4. Dans l'exemple représenté à la figure 6, la ligne 119 est un conduit pour un fluide devant être séparé de celui canalisé par le conduit 23. Avec une telle variante de réalisation, l'embout répartiteur est adapté pour présenter par exemple deux passages étanches tel que 33 disposés côte à côte, un pour la ligne 19, l'autre pour le conduit 119. Dans ce cas, les lignes 19 et 119 traversent toutes deux, sans discontinuité, l'embout répartiteur. Bien entendu, l'invention n'est limitée aux exemples décrits et représentés. On pourrait par exemple combiner les variantes des figures 4 et 6 en plaçant le conduit de canalisation 23 de la figure 6 à l'intérieur d'un conduit de plus grand diamètre tel que 123 de la figure 4. Le faisceau selon l'invention peut ne constituer qu'une partie des liaisons nécessaires entre organes mobiles l'un par rapport à l'autre dans un robot. Un robot peut comporter plusieurs faisceaux. Par exemple, par rapport au mode de réalisation très schématique de la figure 1, il pourrait y avoir, pour la commande pas à pas des moteurs 12, 13, 14 et leur alimentation en énergie, un autre faisceau entre le socle ou des unités solidaires du socle, et chacun de ces moteurs, qui sont mobiles par rapport au socle. Les emmanchements des tubes et conduits sont représentés très schématiquement. En pratique, leur structure est adaptée aux fluides et aux pressions mises en oeuvres. Une source de fluide de refroidissement pourrait être prévue en plus de la centrale 16 ou à la place de celle-ci, en fonction des besoins de l'outil utilisé. REVENDICATIONS 1- Faisceau plurifonctionnel, comprenant un conduit (23) de canalisation d'un fluide et au moins une ligne de liaison (19) s'étendant le long du conduit (23), lequel possède une face intérieure (24) délimitant l'espace (26) réservé audit fluide, caractérisé en ce que la ligne de liaison (19) est installée à l'intérieur de ladite face intérieure (24). 2- Faisceau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne de liaison (19) est montée de façon à ce qu'une face extérieure (27) de la ligne de liaison (19) soit en contact avec le fluide canalisé par le conduit (23). 3- Faisceau selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face extérieure (27) de la ligne (19) est une face périphérique de la ligne (19) et se trouve en contact avec le fluide par tout son pourtour. 4- Faisceau selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que sur une partie au moins de la longueur du conduit (23), la ligne (19) est mécaniquement libre à l'égard du conduit (23). 5- Faisceau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ligne (19) et le conduit (23) sont souples. 6- Faisceau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit (23) est lui-même logé dans l'espace intérieur d'un second conduit (123) de plus grand diamètre, canalisant un second fluide dans le volume annulaire (126) compris entre une face intérieure (124) du second conduit (123) et une face extérieure (58) dudit conduit de canalisation (23). 7- Faisceau selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il y a au moins deux lignes de liaison (19, 119) s'étendant à peu près parallèlement l'une à l'autre à l'intérieur dudit conduit de canalisation (23). 8- Faisceau selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une ligne de liaison précitée (119) est elle-même un conduit pour un fluide. 9- Faisceau selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend à l'une au moins des extrémités du conduit de canalisation (23) un embout répartiteur (31) assurant, pour la ligne de liaison (19) une transition entre l'extérieur et l'intérieur du conduit de canalisation (23). 10- Faisceau selon la revendication 9, caractérisé en ce que la ligne de liaison (19) n1 est fixée au conduit de canalisation (23) que par l'intermédiaire dudit embout répartiteur (31) à l'une au moins des extrémités du conduit de canalisation (23). 11- Faisceau selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que chaque embout répartiteur (31) comprend - un passage (33) traversé par la ligne (19) de manière étanche au fluide canalisé par ledit conduit de canalisation; et - un raccord (39) pour l'arrivée ou respectivement le départ du fluide canalisé par ledit conduit de canalisation (23). 12- Faisceau selon la revendication 11, caractérisé en ce que le passage (33) est sensiblement axial et le raccord (39) est disposé latéralement. 13- Faisceau selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le passage (33) est équipé d'un presse-étoupe (34) pour l'étanchéité autour de la ligne (19) 14- Faisceau selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe (51) habillant l'embout répartiteur (31) et présentant trois sorties, une (52) pour le conduit de canalisation (23), une (54) pour l'arrivée/départ de fluide et une (53) pour la ligne de liaison (19). 15- Faisceau selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'enveloppe (51) est équipée d'un support de faisceau (57). 16- Robot industriel comprenant un socle (1), un organe mobile (3) relié au socle (1) par une structure à géométrie variable (4), et un faisceau (18) relié à l'organe mobile (3), caractérisé en ce que le faisceau (3) est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 15.