Brevet FR2897133A1 — publié le 20070810

L'invention a trait à un procédé de fabrication d'un réducteur épicycloïdal ainsi qu'à un réducteur pouvant être obtenu par ce procédé. L'invention a également trait à un robot équipé d'un tel réducteur. Pour l'actionnement angulaire d'un bras de robot ou d'autres manipulateurs, il est connu d'utiliser un réducteur épicycloïdal, parfois dénommé réducteur cycloïdal , afin de transmettre le mouvement de l'arbre de sortie d'un moteur à une partie mobile du robot, avec réduction de la vitesse angulaire de ce mouvement. Il est connu de EP-A-O 543 754 et de US-A-4,898,065 de prévoir un tel réducteur avec deux cames excentrées par rapport à un axe longitudinal de l'arbre d'entrée du réducteur, ces cames étant chacune pourvues d'une denture destinée à coopérer avec une denture intérieure d'une couronne fixe. Ces cames reçoivent, dans des orifices adaptés, des doigts d'actionnement solidaires d'un support solidaire d'un plateau tournant de sortie du réducteur. La qualité d'un tel réducteur dépend de la précision du positionnement des cames et de leur interaction avec les doigts d'actionnement. Pour répondre à ce problème de positionnement, EP-A-O 543 754 prévoit que chaque doigt est monté avec un jeu permettant son auto-centrage dans le logement correspondant. Pour être efficace, un tel auto- centrage doit, en pratique, être réalisé lors d'une mise en mouvement du réducteur, afin que chaque doigt parvienne dans une position la plus adaptée. Un tel réglage est délicat et laisse une grande part à l'appréciation de l'opérateur. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention, en proposant un procédé de fabrication d'un réducteur épicycloïdal qui permet un centrage précis de la ou des cames du réducteur sur le ou les doigts d'actionnement correspondant, sans nécessiter d'intervention complexe de la part de l'opérateur lors de l'assemblage du réducteur. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un réducteur épicycloïdal qui comprend au moins une came circulaire dont le bord périphérique externe est pourvu d'une première denture apte à coopérer avec une deuxième denture fixe dont le nombre de dents est différent de celui de la première denture, cette came étant percée d'au moins un premier alésage de réception d'un doigt d'actionnement immobilisé dans un deuxième alésage, lui-même ménagé dans un support solidaire d'un arbre de sortie d'un réducteur. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à : a) - usiner au moins partiellement dans une même opération le premier alésage de la came et le deuxième alésages du support, en alignement l'un de l'autre. Grâce à l'usinage des premier et deuxième alésages au cours d'une même opération, ces alésages peuvent être précisément alignés, de sorte qu'un doigt immobilisé dans l'alésage du support est automatiquement positionné de façon optimale par rapport à l'alésage de la ou de chaque came. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - il comprend une étape b) consistant à plaquer la came contre le support préalablement à l'étape a) et une étape c) consistant à soumettre la came et le support ainsi plaqués l'un contre l'autre à un effort de bridage, au moins pendant l'étape a), au cours de l'étape c) la came et le support sont en appui surfacique dans la zone où sont usinés les alésages, et, éventuellement, deux cames adjacentes sont en appui surfacique dans cette zone, - lors de l'étape a), les alésages sont usinés au même diamètre, - lorsque ce procédé est utilisé pour la fabrication d'un réducteur comprenant plusieurs cames pourvues chacune d'au moins un premier alésage, les premiers alésages de toutes les cames sont usinés avec le deuxième alésage correspondant du support lors de l'étape a). L'invention concerne également un réducteur épicycloïdal pouvant être fabriqué grâce au procédé précédemment décrit et qui comprend au moins une came circulaire dont le bord périphérique externe est pourvu d'une première denture apte à coopérer avec une deuxième denture fixe dont le nombre de dents est différent de celui de la première denture, cette came étant percée d'au moins un premier alésage de réception d'un doigt d'actionnement immobilisé dans un deuxième alésage ménagé dans un support solidaire d'un arbre de sortie du réducteur. Ce réducteur est caractérisé en ce que les premier et deuxième alésages prévus respectivement dans la came et le support ont des diamètres identiques. Le réducteur de l'invention permet donc un montage précis et rapide des doigts d'actionnement. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de 25 l'invention, un tel réducteur peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le doigt d'actionnement est étagé et comprend deux parties de diamètres différents, une première partie ayant un diamètre sensiblement égal au diamètre des 30 alésages et étant reçue dans un alésage du support, alors qu'une deuxième partie de diamètre inférieur au diamètre de la première partie est reçue dans un alésage de la ou de chaque came, - le réducteur comprend au moins deux cames excentrées en opposition par rapport à l'axe de l'arbre d'entrée du réducteur, alors que le diamètre des alésages est sensiblement égal à la somme du diamètre de la deuxième partie du doigt et de deux fois l'excentration des cames, - la ou chaque came est percée de plusieurs alésages répartis autour de son axe de rotation autour de l'arbre d'entrée du réducteur, alors que chaque alésage reçoit un doigt d'actionnement immobilisé sur le support et qu'une couronne est solidaire en rotation des extrémités des doigts opposées au support, le ou chaque doigt d'actionnement est immobilisé sur le support au moyen d'une vis qui s'étend selon l'axe longitudinal de ce doigt et qui est vissée dans le support ou dans une pièce solidaire de celui-ci. L'invention concerne enfin un robot qui comprend une partie mobile entraînée par un moteur au moyen d'un réducteur tel que décrit ci-dessus. Un tel robot est plus fiable et plus économique que ceux de l'état de la technique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un réducteur conforme à l'invention et de son procédé de fabrication, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale de principe d'un réducteur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une coupe axiale partielle de 30 certains éléments constitutifs du réducteur de la figure 1 lors d'une étape de fabrication de ce réducteur ; - la figure 3 est une coupe axiale de principe d'un doigt d'actionnement pouvant être utilisé, en variante, dans le réducteur des figures 1 et 2 et - la figure 4 est une représentation schématique de principe d'un robot conforme à l'invention incorporant, entre autres, le réducteur des figures 1 et 2. Le réducteur épicycloïdal 1, qui peut également être qualifié de cycloïdal , représenté à la figure 1 comprend une bride d'entrée 11 centrée sur un axe de rotation qui est également l'axe de rotation d'une bride de sortie 12 du réducteur. La bride 11 est destinée à être solidarisée à l'arbre de sortie 101 d'un moteur électrique 100 prévu dans le segment de base 102 d'un robot multiaxes R représenté à la figure 4. La bride 12 est destinée à être solidarisée avec un arbre 201 d'entraînement en rotation d'une partie 202 du robot R mobile par rapport à sa base. D'autres réducteurs du même type peuvent être inclus dans le robot R pour transmettre un mouvement de rotation entre d'autres moteurs électriques et d'autres parties mobiles du bras du robot. La bride 1 forme, en pratique, l'arbre d'entrée du 20 réducteur 1, alors que la bride 12 en forme l'arbre de sortie La bride 11 est pourvue de deux surfaces de portée externes 111 et 112 formant des pistes de roulement excentrées par rapport à l'axe X1 autour duquel est centrée 25 la surface interne 113 de la bride 11. La surface 111 est centrée sur un axe X111 parallèle à l'axe X1 et décalée par rapport à celui-ci d'un ecart e. La surface 111 est toroïdale, de telle sorte que l'écart e mesure l'excentration de la surface 111 par rapport à l'axe X1. De 30 la même manière, la surface 112 est toroïdale et centrée sur un axe X1_> parallèle à l'axe X1r l'axe X112 étant opposé à l'axe X111 par rapport à l'axe X1. En d'autres termes, la valeur de l'excentration e' de la surface 112 par rapport à l'axe X1 est égale à la valeur de l'excentration e de la surface 111 par rapport à cet axe. Une première came 13 est disposée autour de la surface 111, avec interposition de billes 131 formant un palier entre la surface 111 et la surface radiale interne 132 de la came 13. La came 13 est annulaire et son bord externe 133 est pourvu de dents qui forment une denture 134 adaptée pour coopérer avec une denture 141 ménagée sur la surface radiale interne d'une couronne fixe 14. Une seconde came 15 est disposée autour de la surface 112 avec interposition d'un jeu de billes 151 formant palier. Le bord radial externe 153 de la came 15 est pourvu d'une denture 154 qui engrène avec la denture 141. Le nombre de dents N2 de la denture 141 est légèrement supérieur, par exemple de une unité, au nombre de dents N1 des dentures 134 et 154 qui sont identiques. La came 13 est percée de douze alésages dont les axes sont équidistants sur un cercle dont le centre coïncide avec l'axe de rotation de la came autour de la bride d'entrée 11. Un seul alésage est visible à la figure 1 avec la référence 135. De la même manière, la came 15 est percée de douze alésages, dont un seul est visible avec la référence 155. Ces alésages 135 et 155 sont destinés à être globalement alignés et à recevoir ensemble un doigt d'actionnement 16 solidaire d'un support 17 sur lequel il est monté grâce à une vis 18. Le support 17 est en forme de plaque annulaire et supporté autour de la bride 11 par un jeu de billes 171 disposé entre la surface radiale interne 172 du support 17 et une surface de portée 114, ménagée sur la surface externe de la bride 11 et centrée sur l'axe X1. Un second jeu de billes 173 est intercalé entre la surface radiale externe 174 du support 17 et une surface de portée correspondante 142 de la couronne 14. Le support 17 est solidarisé à la bride 12 au moyen de douze vis 19 qui coopèrent avec des taraudages 175 ménagés dans le support 17. Lorsqu'il est immobilisé sur le support 17, chaque doigt d'actionnement 16 est reçu dans un alésage 176 du support 17. Le maintien en place de chaque doigt 16 sur l'ensemble formé du support 17 et de la bride 12 est assuré par l'effort de compression exercé par la vis 18 correspondante. On note respectivement X13, X15 et XI-7 les axes centraux des cames 13 et 15 et du support 17. En configuration montée du réducteur 1, les axes X13 et X15 sont les axes de rotation des cames 13 et 15 autour de la bride 11. Ils sont respectivement confondus avec les axes X111 et X112. De même, dans cette configuration, l'axe XI-7 est l'axe de rotation du support 17 et il est confondu avec l'axe X1. Comme il ressort plus particulièrement de la figure 2, lors de la fabrication du réducteur 1, les deux cames 13 et 15 et le support 17 sont plaqués les uns contre les autres puis soumis à un effort de bridage représenté par les flèches F1 sur cette figure. Cet effort a pour effet de plaquer une face latérale 136 de la came 13 contre une première face latérale 156 de la came 15 ainsi que l'autre face latérale 157 de cette came 15 contre une face latérale 177 du support 17. Dans cette configuration bridée des pièces 13, 15 et 17, les axes X13, X15 et X17 sont confondus et les dentures 134 et 154 coïncident, c'est-à-dire ont leurs dents respectives alignées parallèlement aux axes X13r X15 et X17. Lorsque ces éléments 13, 15 et 17 sont ainsi fermement plaqués les uns contre les autres, on réalise autant de groupes d'alésages 135, 155 et 176 que nécessaire en déplaçant un outil, tel qu'un foret 300, perpendiculairement aux faces 136, 156, 157 et 177, c'est- à-dire parallèlement aux axes X13, X15 et X17 qui sont alors confondus. Le mouvement du foret 300 entre sa position en traits pleins et sa position en traits mixtes est représenté par la flèche F2 à la figure 2. De cette manière, les alésages 135, 155 et 176 sont parfaitement alignés sur un axe commun X2 parallèle aux axes X13, X15 et XL . Les alésages 135, 155 et 176 réalisés avec le foret 300 ont le même diamètre D. Après le perçage des alésages 135, 155 et 176, ces alésages peuvent être rectifiés ensemble au diamètre D, voire à un diamètre légèrement supérieur, alors que l'effort de bridage F1 est maintenu. Les cames 13 et 15 et le support 17 présentent des faces planes 136, 156, 157 et 177 usinées avec précision, de telle sorte que lorsqu'elles sont plaquées les unes contre les autres et soumises à l'effort de bridage F1r la surface à usiner pour créer les alésages 13.5, 155 et 176 est quasiment ininterrompue. Les conditions d'usinage sont ainsi homogènes entre les pièces 13, 15 et 17, ce qui garantit une bonne précision. En d'autres termes, comme les surfaces 136, 156, 157 et 177 sont en appui surfacique dans leurs zones où vont être ménagés les alésages 135, 155 et 176, le foret 300 perce les trois pièces 13, 15 et 17 comme s'il s'agissant d'une seule pièce. De même, un outil peut rectifier les alésages comme s'il s'agissait d'un seul alésage. Au terme de ces opérations, on repère la position relative des pièces 13, 15 et 17, en particulier leur orientation relative respective autour de l'axe X17. Ensuite, lorsqu'il convient de monter le réducteur 1, les cames 13 et 15 sont disposées respectivement autour des surfaces 111 et 112 dans une configuration proche de celle utilisée pour les perçages schématisés à la figure 2. Les ensembles d'alésage 135, 155 et 176 réalisés en une opération à l'étape de la figure 2 se retrouvent sensiblement alignés et reçoivent ensemble le même doigt d'actionnement 16. Pour être fermement immobilisé dans l'alésage 176 correspondant, chaque doigt 16 comprend une première partie 161 de diamètre D1 sensiblement égal au diamètre D commun aux alésages 135, 155 et 176. Ainsi, par sa mise en place dans l'alésage 176, la partie 161 conduit à un centrage précis du doigt 16 sur l'axe central X176 de l'alésage 176. Le doigt 16 comprend également une seconde partie 162 dont le diamètre D2 est inférieur au diamètre D1r de sorte que cette partie D2 peut être introduite dans les alésages 135 et 155, alors même que ces alésages sont décalés radialement l'un par rapport à l'autre du fait que les pistes ou surfaces 111 et 112 sont excentrées l'une par rapport à l'autre. En pratique, le doigt 16 est formé d'une pièce massive 163 épaulée percée d'un alésage central de passage de la vis 18 correspondante et qui forme la partie 161, une bague 164 étant installée former avec elle la partie cas, le diamètre extérieur Toutefois, comme il doigt 16 peut être formé central 166 est destiné à 167 étant rapportée àautour de cette pièce 163 pour 162. Le diamètre D2 est, dans ce de la bague 164. ressort de la figure 3, chaque d'un manchon 165 dont l'alésage recevoir une vis 18, une bague l'extrémité de manchon pour constituer la partie 161 prévue pour être immobilisée dans le support 17. Dans ce cas, le diamètre D1 est le diamètre externe de la bague 167, alors que le diamètre D2 et le diamètre externe du manchon 165 qui forme la partie 162 du doigt 16. Selon une variante non représentée de l'invention les ébauches des alésages 135, 155 et 176 peuvent être réalisées séparément. Seule l'étape de finition de ces alésages est alors réalisée en une opération, les pièces 13, 15 et 17 étant regroupées et plaquées les unes contre les autres, comme mentionné précédemment. Dans tous les cas, le diamètre D des alésages 135 et 155 est égal à la somme du diamètre D2 et de deux fois l'excentricité e. Ainsi, chaque partie 162 d'un doigt 16 est simultanément en appui contre le bord d'un alésage 135 et le bord d'un alésage 155. Une couronne 20 est disposée autour de la bride 11, à l'opposé du support 17 par rapport à la came 13. Cette couronne 20 est traversée par les douze vis 18 et permet de répartir les efforts entre les extrémités 168 des doigts 16 opposés au support 17. La couronne 20 qui est solidaire en rotation des extrémités 168 des douilles 16 améliore la régularité de la transmission d'effort entre les cames 13 et 15, d'une part, et le support 17, d'autre part. Selon une variante non représentée de l'invention le support 17 et la bride 12 peuvent être monoblocs, auquel cas les vis 18 sont vissées dans le support. L'invention a été représentée avec un réducteur comprenant deux cames annulaires 13 et 15. Elle est cependant applicable à un réducteur comprenant une seule telle came ou à un réducteur comprenant trois ou plus de trois cames. En outre, l'invention est applicable indépendamment du nombre exact de doigts 16, pour autant qu'au moins un tel doigt est prévu. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un réducteur épicycloïdal (1)comprenant au moins une came circulaire (13, 15) dont le bord périphérique externe (133, 153) est pourvu d'une première denture (134, 154) apte à coopérer avec une deuxième denture fixe (141) dont le nombre de dents (N2) est différent de celui de la première denture (N1) , ladite came étant percée d'au moins un premier alésage (135, 155) de réception d'un doigt d'actionnement (16) immobilisé dans un deuxième alésage (176) ménagé dans un support (17) solidaire c.'un arbre de sortie (12) dudit réducteur, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à : a) - usiner (F2) au moins partiellement dans une même opération lesdits premier (135, 155) et deuxième alésages (176) en alignement (X2) l'un de l'autre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes, consistant à : b) -- plaquer ladite came (13, 15) contre ledit support (17) préalablement à l'étape a) et c) - soumettre ladite came et ledit support ainsi plaqués l'un contre l'autre à un effort de bridage (F1) au moins pendant l'étape a). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape c) ladite came (15) et ledit support (17) sont en appui surfacique (157/177) dans la zone où sont usinés (F2) lesdits alésages (135, 155, 176), et, éventuellement, deux cames adjacentes (13, 15) sont en appui surfacique (136/156) dans ladite zone. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l'étape a), lesdits alésages (135, 155, 176) sont usinés au même diamètre (D). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour la fabrication d'un réducteur comprenant plusieurs cames (13, 15) pourvues chacune d'au moins un premier alésage (135, 155), caractérisé en ce que, lors de l'étape a), les premiers alésages (135, 155) de toutes les cames (13, 15) sont usinés avec le deuxième alésage (176) correspondant dudit support (17). 6. Réducteur épicycloïdal (1) comprenant au moins une came circulaire (13, 15) dont le bord périphérique externe (133, 153) est pourvu d'une première denture (134, 154) apte à coopérer avec une deuxième denture fixe (141) dont le nombre de dents (N2) est différent de celui (N1) de la première denture, ladite came étant percée d'au moins un premier alésage (135, 155) de réception d'un doigt d'actionnement (16) immobilisé dans un deuxième alésage (176) ménagé dans un support (17) solidaire d'un arbre de sortie (12) dudit réducteur, caractérisé en ce que lesdits premier (135, 155) et deuxième (176) alésages ont des diamètres identiques (D). 7. Réducteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit doigt (16) est étagé et comprend deux parties (161, 162) de diamètres (Du D2) différents, une première partie (161) ayant un diamètre (D1) sensiblement égal au diamètre (D) desdits alésages (135, 155, 176) et étant reçue dans un alésage (176) dudit support (17), alors qu'une deuxième partie (162), de diamètre (D2) inférieur au diamètre de la première partie, est reçue dans un alésage (135, 155) de ladite ou de chaque came (13, 15). 8. Réducteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux cames (13, 15) excentrées en opposition par rapport à l'axe (X1) de l'arbre d'entrée (11) du réducteur et en ce que le diamètre (D) desdits alésages (135, 155, 176) est sensiblement égal à la sommedu diamètre (D2) de la deuxième partie (162) dudit doigt (16) et de deux fois l'excentration (e) desdites cames. 9. Réducteur selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ladite ou chaque came (13, 15) est percée de plusieurs alésages (135, 155) répartis autour de son axe de rotation (X13, X15) autour de l'arbre d'entrée (11) dudit réducteur, en ce que chaque alésage reçoit un doigt d'actionnement (16) immobilisé sur ledit support (17) et en ce qu'une couronne (20) est solidaire en rotation des extrémités (168) desdits doigts (16) opposées audit support (17). 10. Réducteur selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit ou chaque doigt d'actionnement (16) est immobilisé sur ledit support (17) au moyen d'une vis (18) s'étendant selon l'axe longitudinal dudit doigt et vissée dans ledit support (17) ou dans une pièce (12) solidaire dudit support. 11. Robot (R) comprenant une partie mobile (202) entraînée par un moteur (100) par l'intermédiaire d'un réducteur caractérisé en ce que ledit réducteur (1) est selon l'une des revendications 6 à 10.