Brevet FR2940925A1 — publié le 20100716

ROBOT TYPE PARALLELE L'invention se rapporte à un robot de manipulation de type parallèle. Par exemple pour la mise en boite de carrés de chocolat, il est courant de faire appel à des robots suspendus au-dessus du convoyeur qui alimente le poste de conditionnement. Ces robots connus viennent saisir un par un les carrés de chocolat et les déposent dans un emballage. Ces robots sont dit parallèles avec leurs moteurs montés sur une partie fixe, la partie mobile restant très légère et de ce fait très dynamique. Il existe deux familles de robots. La première famille vise les robots à pivots. Un robot comporte au moins trois bras pivotant chacun autour d'un axe de pivot à l'aide d'un actionneur. A chaque bras est associé un élément longiligne dont l'autre extrémité est reliée à une tête. On connait ainsi les robots décrits dans les demandes de brevet EP 250 470 ou EP 1 129 829. En faisant pivoter les bras on parvient à déplacer verticalement et latéralement la tête. Un préhenseur traversant la tête permet de saisir le carré de chocolat et l'orienter, par rotation, dans un plan parallèle au plan d'appui de l'emballage. La seconde famille consiste à remplacer la rotation des bras par une translation du point d'attache des éléments longilignes. Les bras disparaissent et sont remplacés par des coulisseaux. Le document EP 250 470 évoque cette possibilité. Dans le document EP 1 597 025, la translation des coulisseaux se fait selon des axes parallèles entre eux et orthogonaux au plan de travail. Ainsi lorsque le robot est suspendu, les axes sont alors verticaux. Dans le document EP 494 565 la translation se fait selon des axes contenus dans un plan parallèle au plan de travail. Les rails de guidage convergent vers une zone 25 centrale. Le robot du document EP 1 597 025 permet d'augmenter l'amplitude du déplacement selon l'axe vertical Z mais présente des inconvénients. En effet, l'amplitude de travail en XY est limitée. Le robot du document EP 494 565 combine une translation avec une rotation ce qui 30 complique la gestion des actionneurs. Par ailleurs lorsque les coulisseaux se rapprochent du centre, la stabilité du robot diminue. L'un des buts de l'invention est de résoudre les difficultés des robots décrits ci-avant. 1 A cet effet, l'invention se rapporte à un robot de manipulation comprenant une tête qui se déplace parallèlement à un plan de travail laquelle tête est associée, par des articulations, à au moins trois éléments longilignes de liaison lesquels éléments longilignes ont chacun leur deuxième extrémité associée à un coulisseau mobile en translation au long d'un axe matérialisé par un rail, au moyen d'un actionneur ce robot étant caractérisé en ce que chaque rail s'étend dans un plan dit de déplacement sécant au dit plan de travail et chaque rail est incliné dans ce plan de déplacement en sorte que les projections des rails sur le plan de travail définissent les cotés d'un polygone fermé. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : FIG. 1 : vue en perspective d'un robot selon l'invention FIG. 2 : vue de dessus d'un robot FIG. 3 : une variante du robot de la Fig.l où les rails sont moins inclinés 15 FIG. 4 : une seconde variante FIG. 5: vues d'une variante de la liaison télescopique En se reportant au dessin, on voit un robot 1 de manipulation qui, ici, est en position suspendue au dessus d'un plan T de travail. Il est, par exemple, destiné à déplacer un par un des objets arrivant sur un tapis vers un 20 emballage. Il peut également servir à serrer des vis, à poser des cordons de colle, à décorer des objets, à assembler des panneaux solaires ; à déplacer une fraise, à assembler ou former des pièces mécaniques par pression etc. Le robot de manipulation comprend une tête 2 qui se déplace parallèlement à un plan T de travail laquelle tête est associée, par des articulations 3, à au moins trois éléments 25 4 longilignes de liaison lesquels éléments longilignes ont chacun leur deuxième extrémité associée à un coulisseau 5 mobile en translation le long d'un axe 7 au moyen d'un actionneur 6. Une articulation 8 permet d'associer le coulisseau 5 à l'élément longiligne de liaison. Par coulisseau on comprendra toute pièce mobile en translation suivant un axe de 30 translation. Ce coulisseau sera de préférence immobilisé en rotation par rapport à l'axe de translation. Les articulations 3 et 8 situées à chaque extrémité des éléments longilignes sont du type à deux degrés de liberté. L'axe 7 sera matérialisé, par exemple, par un rail ou un tube de guidage. La tête 2 conserve, de préférence, toujours son orientation et son inclinaison par rapport au plan de travail. Cependant pour certaines applications du type machine-outil, il peut être intéressant 5 de rendre la tête orientable dans les trois dimensions de l'espace en modifiant le nombre de rails et en choisissant des articulations et liaisons appropriées. Chaque rail 7 s'étend dans un plan D dit de déplacement sécant au dit plan T de travail et chaque rail est incliné dans ce plan de déplacement en sorte que les projections des rails sur le plan de travail définissent les cotés d'un polygone fermé. 10 L'ensemble des rails 7 est incliné, de préférence, selon un même sens horaire ou antihoraire. Par le choix de l'inclinaison des rails, on peut privilégier, par exemple, le couple exercé sur la tête mobile au détriment de la vitesse et de la hauteur. L'inclinaison des rails sera souvent fixée à la construction, mais une version à 15 inclinaison réglable est possible. De même, la longueur du rail est modifiable (télescopique). Le plan D de déplacement est de préférence orthogonal au plan T de travail. Ainsi le polygone défini par les extrémités éloignées du plan de travail sera identique à celui défini par les extrémités rapprochées du plan de travail. Il sera simplement déplacé. 20 Ici le polygone est un triangle. Lorsque les rails sont dans des plans de déplacement non strictement orthogonaux au plan de travail, la taille du polygone change. De préférence l'angle R que fait l'axe de translation matérialisé par le rail avec le plan de travail est le même pour chaque rail. A la figure 1, il est de 30° et à la figure 3 de 25 15° Une telle solution permet d'obtenir une amplitude travail importante suivant l'axe Z et ne pénalise pas trop l'encombrement en surface. On améliore la rigidité du robot par rapport à des robots avec des bras montés rotatifs. Les actionneurs peuvent être de plus faible puissance. Les actionneurs sont gérés par 30 un ordinateur ou un automate. Ils sont des moteurs linéaires ou rotatifs faisant appel à une transmission (par exemple courroie, crémaillère ou bielle-manivelle) Les éléments longilignes sont, ici, constitués chacun par deux tiges 18 montées à la manière d'un parallélogramme sur des traverses solidaires des coulisseaux. Des rotules ou des cardans établissant la liaison entre les tiges et les traverses 9 permettent la déformation du parallélogramme. Les tiges sont droites ou courbes ou en S. Lorsqu'il est nécessaire de rendre orientable la tête, on pourra soit incliner les traverses des parallélogrammes (45°) soit augmenter le nombre de rails et les relier par des éléments longilignes ne formant pas des parallélogrammes. Pour modifier l'amplitude de déplacement de la tête on peut jouer sur la distance entre le coulisseau et le point d'articulation de l'élément longiligne. Le coulisseau porte une patte 10 sur laquelle s'articule au moins indirectement l'élément longiligne, la longueur de la patte et sa forme (déport etc.) étant choisie pour modifier la zone de travail de la tête (figure 4). Un préhenseur central 11 peut être monté sur ou au travers de la tête du robot. Lorsqu'il est monté au travers de la tête, il comprend une transmission 12 télescopique. Le point 13 d'articulation haut de la transmission télescopique du bras préhenseur peut être au niveau de l'embase 14 où sont fixées les extrémités éloignées, ou au dessus ou en dessous. L'embase sera, selon le préhenseur, pourvue d'une fenêtre pour le passage de la transmission télescopique. Pour certaines applications notamment dans l'industrie alimentaire il est nécessaire de disposer d'un arbre télescopique à structure ouverte pour en permettre le nettoyage aisé. De ce point de vue, il peut être intéressant de mettre en oeuvre une liaison télescopique (figure 5) comprenant trois brins rigides (A,B,C) parallèles disposés au trois angles 25 d'un triangle et reliés entre eux par deux plaques 20 de coulisse. La rigidité de l'ensemble est apportée par la disposition en triangle des trois brins. Cette solution est indépendante de la structure du robot décrit ci avant. Le nettoyage est facilité par la structure totalement ouverte de l'ensemble télescopique ainsi formé. 30 Les brins peuvent être de section ronde, ovale ou polygonale. L'ancrage des articulations (généralement de type cardan) aux extrémités de la liaison télescopique sera réalisé d'un côté sur deux brins fixes et de l'autre sur un seul brin mobile. Ce type de disposition pour une liaison télescopique s'applique indifféremment aux robots parallèles de type à bras pivotants qu'à ceux avec glissières. REVENDICATIONS1. Robot de manipulation comprenant une tête (2) qui se déplace parallèlement à un plan de travail laquelle tête est associée, par des articulations (3), à au moins trois éléments longilignes (4) de liaison lesquels éléments longilignes ont chacun leur deuxième extrémité associée à un coulisseau (5) mobile en translation au long d'un axe matérialisé par un rail (7) au moyen d'un actionneur, ce robot étant caractérisé en ce que chaque rail 7 s'étend dans un plan D dit de déplacement sécant au dit plan T de travail et chaque rail est incliné dans ce plan (D) de déplacement en sorte que les projections des rails sur le plan de travail définissent les côtés d'un polygone fermé. 2. Robot de manipulation selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque plans D de déplacement est orthogonal au plan T de travail. 3. Robot de manipulation selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'angle que fait un axe de translation matérialisé par le rail (7) avec le plan de travail est le même pour chaque rail. 4. Robot de manipulation selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'ensemble des rails 7 est incliné selon un même sens horaire ou anti-horaire. 5. Robot de manipulation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la tête 2 conserve toujours son orientation et son inclinaison par rapport au plan de travail. 6. Robot de manipulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la tête (2) est orientable 7. Robot de manipulation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les articulations 3 et 8 situées à chaque extrémité des éléments longilignes sont du type à deux degrés de liberté. 8. Robot de manipulation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les éléments longilignes sont constitués chacun par deux tiges montées à la manière d'un parallélogramme déformable sur des traverses solidaires des coulisseaux. 9. Robot de manipulation selon la revendication 8 caractérisé en ce que les tiges sont droites ou courbes ou en S. IO.Robot de manipulation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les rails sont réglable en inclinaison et/ou en longueur. 11.Robot de manipulation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le coulisseau porte une patte sur laquelle s'articule au moins indirectement l'élément longiligne, la longueur de la patte étant choisie pour modifier la zone de travail de la tête. 12. Robot de manipulation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un préhenseur central monté sur ou au travers de la tête du robot. 13. Robot de manipulation selon la revendication 12 caractérisé en ce que le préhenseur comporte une transmission télescopique. 14. Robot de manipulation selon la revendication 13 caractérisé en ce que la transmission télescopique est à trois brins dont un mobile par rapport aux deux autres avec une disposition en triangle.15