Brevet FR2929163A1 — publié le 20091002

La présente invention concerne un bras manipulateur, et plus particulièrement une articulation transversale entre deux segments du bras manipulateur, ou entre un segment et un outil terminal. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION On connaît des bras manipu:Lateurs comportant plusieurs segments, dont un segment postérieur articule à l'extrémité d'un segment antérieur. Dans certaines applications, le bras manipulateur doit pouvoir être engagé dans des conduits étroits, comme des trous traversants de murs de cellules blindées pour produits radioactifs. Il se peut également que le segment antérieur soit télescopique de sorte que le segment postérieur puisse rentrer dans le segment antérieur pour ramener le bras dans une position d'encombrement minimal. Il importe alors que les segments aient des sections compactes, et que les articulations portées par les segments du bras manipulateur présentent un encombrement réduit. L'invention a trait à une articulation transversale compacte. De façon connue en soi, le bras manipulateur comporte un segment antérieur terminé par des moyens d'articulation adaptés à recevoir soit un segment postérieur, soit un outil. Les moyens d'articulation forment une liaison pivot qui définit un axe d'articulation transversal et qui est matérialisée soit par un montage en porte-à-faux, soit par un montage en chape. L'invention porte plus particulièrement sur une articulation en chape, dans laquelle le segment antérieur porte les deux ailes de la chape pour accueillir entre elles un manchon pivotant adapté à recevoir un segment postérieur ou un outil. Ce type d'articulation est connu pour être plus rigide quun montage en porte-à-faux. Le contrôle du mouvement de pivotement du manchon pivotant est réalisé de diverses façons. Selon une première réalisation, le manchon pivotant est attelé à un arbre de 2 sortie d'un motoréducteur fixé sur l'une des ailes de la chape du segment antérieur de sorte que l'arbre de sortie s'étende concentriquement à l'axe d'articulation. Le motoréducteur s'étend alors transversalement sur le côté de la chape en saillie du bras antérieur, ce qui rend l'ensemble encombrant. Selon une autre réalisation connue, le motoréducteur est implanté longitudinalement, soit à l'intérieur du segment antérieur, soit sur le côté de celui-ci. L'arbre de sortie du motoréducteur s'étend jusque l'articulation en se terminant par un renvoi d'angle pour entraîner un arbre transversal concentrique à l'axe d'articulation auquel le manchon pivotant est attelé. Cette disposition est moins encombrante que la précédente. Cependant, lorsque le bras porte de lourdes charges, l'arbre de sortie du motoréducteur peut être soumis à un fort couple. Ce fort couple peut entraîner une torsion de l'arbre de sortie qui, compte tenu de la longueur importante de l'arbre de sortie, conduit à une déformation angulaire de l'arbre de sortie qui nuit. à la précision du positionnement angulaire du segment postérieur. De plus, la transmission. à renvoi d'angle est également soumise à ce fort coup_e, ce qui impose un dimensionnement correspondant, donc lourd. Il est connu également de dissocier le moteur électrique du réducteur pour placer ce dernier au plus près de l'articulation. Par exemple, il est connu de disposer concentriquement à l'axe d'articulation un arbre transversal dont la vitesse de rotation est imposée par un moteur électrique distant:, par exemp=_e au moyen d'une transmission à renvoi d'angle ou à courroie crantée. L'arbre transversal attaque un réducteur concentrique logé dans l'une des ailes de la chape du segment antérieur. On entend par réducteur concentrique tout réducteur dont l'arbre d'entrée et l'organe de sortie sont concentr:_ques, comme par exemple un réducteur épicycloïdal, un réducteur^ à cloche déformable du type � harmonic drive �... L'organe de sortie du réducteur concentrique est attelé au manchon pivotant pour entraîner celui-ci en rotation autour de l'axe d'articulation lorsque l'arbre transversal est mis en rotation par le moteur. Les forts couples n'affectent plus que l'organe de sortie du réducteur. Or l'organe de sortie est très court et ne peut donc se déformer sensiblement, ce qui contribue à la rigidité de la transmission. Le reste de la chaîne de transmission, à savoir l'arbre transversal, la transmission entre le moteur et l'arbre d'entrée, et le moteur, n'est soumis qu'à des couples faibles, à proportion du rapport de réduction du réducteur concentrique, de sorte que les déformations sont minimisées. Une telle transmission est donc par nature plus rigide que la transmission évoquée précédemment. Cependant, la configuration asymétrique de la liaison causée par le positionnement du réducteur concentrique dans l'une des ailes conduit à faire travailler les deux ailes différemment. En particulier, l'aile qui reçoit le réducteur contribue seule à la transmission du couple et à la rigidité de la liaison. Elle est donc plus sollicitée, ce qui conduit à des déformations différentielles entre les deux ailes qui ne sont pas satisfaisantes. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un bras manipulateur avec un segment antérieur portant à son extrémité des moyens d'articulation en chape, ne présentant pas l'inconvénient précité. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un bras manipulateur comportant un segment avec une extrémité pourvue de moyens d'articulation qui comportent une chape avec deux ailes fixées au segment et entre lesquelles un 4 manchon pivotant est monté à rotation selon un axe d'articulation transversal, dans lequel chaque aile reçoit un réducteur concentrique s'étendant concentriquement à l'axe d'articulation, chacun des réducteurs concentriques comportant : - un corps fixé à l'aile associée ; - un organe de sortie qui est attelé au manchon. pivotant ; - un organe d'entrée ; et dans lequel les organes d'entrée des réducteurs sont tous deux attelés à un arbre transversal commun qui s'étend selon l'axe d'articulation et qui est entraîné par un organe mcteur distant. Ainsi, les deux réducteurs concentriques sont doublement synchronisés : d'une part par l'arbre transversal commun qui astreint les organes d'entrée à tourner de concert, et d'autre part par le manchon pivotant qui astreint les organes de sortie à tourner de concert. Ainsi, les deux réducteurs sont donc intimement liés et se comportent comme s'ils constituaient ensemble un unique réducteur. Cependant, le couple de transmission se répartit sensiblement par moitié entre les deux réducteurs, donc entre les deux ailes, de sorte que celles-ci participent également à la transmission du couple et à la rigidité de la transmission. Selon un aspect particulier de l'invention, l'arbre transversal traverse les deux réducteurs pour être guidé en rotation directement sur les ailes de la chape du segment antérieur. Ainsi, les réducteurs ne supportent pas la charge de guider l'arbre transversal en rotation, et ne subissent donc pas les efforts transverses qui affectent l'arbre transversal du fait de la transmission (par renvoi d'angle, par courroie...) du couple de l'organe moteur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de l'unique figure annexée, qui est une vue en coupe d'une articulation de bras manipulateur selon un mode particulier 5 de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION. En référence à l'unique figure, le bras manipulateur comporte ici un segment antérieur 1 dont on aperçoit ici l'extrémité. Le segment antérieur 1 est terminé par une platine 2 sur laquelle sont rapportées deux ailes 3 symétriques formant ensemble une chape. Entre les ailes 3 de la chape s'étend un manchon pivotant 4 qui est monté à rotation sur les ailes 3 au moyen de roulements 5 qui définissent une liaison pivot du manchon pivotant 4 sur le segment antérieur 1 selon un axe d'articulation transversal X. Le manchon pivotant 4 est muni d'une platine 6 sur laquelle est ici rapporté un segment postérieur 7. Pour contrôler la rotation du manchon pivotant 4, le bras manipulateur comporte un moteur électrique (non visible ici) qui est logé à l'intérieur du segment antérieur 1 et qui comporte un arbre d'entraînement 10 dont on aperçoit l'extrémité qui est guidée en rotation sur la platine 2 au moyen d'un roulement 11. L'arbre d'entrâinement 10 se termine par un pignon conique 12 qui coopère avec un pignon conique 13 complémentaire monté sur un arbre transversal 14. L'arbre transversal 14 traverse le manchon pivotant 4 et est monté à rotation sur les ailes 3 selon l'axe d'articulation X au moyen de roulements 15. Ainsi, les efforts tranchants subis par l'arbre transversal 14 et générés par la transmission à pignons coniques 12,13, sont directement repris par les ailes 3. A cet égard, on remarquera que l'arbre transversal 14 est attaqué sensiblement en son centre, dont entre les ailes 3. Selon l'invention, chacune des ailes 3 reçoit un réducteur concentrique 20 qui est disposé concentriquement à l'axe X et qui comporte un organe d'entrée 21 qui est relié en rotation à l'arbre transversal 14, ici par une clavette ; - un corps 22 qui est fixé à l'aile assoc-_ée au moyen de vis 23 ; - un organe de sortie 24 qui est fixé au manchon pivotant 4 par des vis 25. Les deux réducteurs concentriques 20 sont identiques et sont ici montés en miroir. Ainsi, une rotation de l'arbre transversal 14 dans un sens donné provoque des rotations des organes d'entrée 21 et des organes de sortie 24 dans des sens opposés lorsqu'el=_es sont comptées dans des repères liés aux réducteurs concentriques 20. Cependant, comme les réducteurs concentriques sont montés en miroir, les deux organes de sortie 24 tournent dans le même sens dans un repère lié au segment antérieur 1. Les deux organes d'entrée 21 tournent donc rigoureusement à la même vitesse, de même que les deux organes de sortie 24, qui tournent à une vitesse proportionnelle à la vitesse de rotation des organes d'entrée, dans la proportion du rapport de réduction des réducteurs concentriques 20. Le montage de l'invention d'an réducteur dans chacun des ailes contribue à symétriser la façon dont les ailes participent à la transmission du couple généré par le moteur au manchon pivotant 4. En effet, même s'il n'est pas attaqué tout à fait en son centre, comme illustré, l'arbre transversal 14 n'est que peu susceptible de se déformer en torsion, compte tenu de sa faible longueur et du faible couple qu'il subit. Le couple se répartit donc sensiblement par moitié entre les deux réducteurs. Ainsi, chacune des 7 ailes 3 de la chape reprend, via les vis 23, un couple à peu près égal, et participe donc de façon équilibrée à la transmission du couple. En outre, l'ensemble de la chaîne de transmission en amont des réducteurs ne subit qu'un faible couple, et est donc peu susceptible de se déformer en torsion, ce qui contribue à la rigidificat:ion de la transmission. Quant. à la transmission en aval des réducteurs, elle se réduit à sa plus simple expression puisque les organes de sortie 24 des réducteurs concentriques sont directement attelés au manchon pivotant 4. L'invention n'est bien sûr pas limitée à ce qui vient d'être d'écrit, mais au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien que les réducteurs concentriques soient ici montés en miroir, ils pourront être montés dans le même sens. En outre, bien que la transmission du couple entre le moteur et l'arbre transversal 14 soit ici assuré par un renvoi d'angle, on pourra faire appel à toute autre transmission, comme une transmission par courroie crantée. REVENDICATIONS1. Bras manipulateur comportant un segment (1) avec une extrémité pourvue de moyens d'articulation qui comportent une chape avec deux ailes (3) fixées au segment et entre lesquelles un manchon pivotant (4) est monté à rotation selon un axe d'articulation transversal (X), caractérisé en ce que chaque aile reçoit un réducteur concentrique (20,20) s'étendant concentriquement à l'axe d'articulation, chacun des réducteurs concentriques comportant : - un corps (23) fixé à l'aile associée ; - un organe de sortie (24) qui est attelé au manchon pivotant ; - un organe d'entrée (21) ; les organes d'entrée des réducteurs étant tous deux attelés à un arbre transversal (14) commun qui s'étend selon l'axe d'articulation et qui es.= entraîné par un organe moteur distant. 2. Bras manipulateur selon la revendication 1, dans lequel l'arbre transversal (14) traverse le manchon pivotant (4) et les réducteurs (20) pour être guidé en rotation directement sur les ailes (3). 3. Bras manipulateur selon la revendication 2, dans lequel l'arbre transversal (14) est entraîné en rotation par des moyens de transmission (12,31) qui attaquent l'arbre transversal entre :es ailes (3).30