Brevet FR2936969A1 — publié le 20100416

" Porte-outil pour bras de robot ". L'invention concerne un porte-outil permettant de prendre et de changer facilement un outil sur le bras d'un robot, notamment sur les chaînes de fabrication de véhicules automobiles. On connaît déjà des porte-outils préhenseurs et changeurs pour robots industriels, adaptés pour être fixés à un poignet rotatif d'un bras de robot. Dans ce domaine, le document FR2542243 divulgue un porte outil qui comprend une partie amont fixée au poignet et une partie avale solidaire de l'outil. Les deux parties sont équipées de moyens complémentaires d'assemblage, de verrouillage et de raccords de connexion séparables pour assurer l'alimentation de l'outil en énergie hydraulique et électrique, de façon à faire fonctionner l'outil en phase de travail. L'énergie disponible est utilisée pour procéder au verrouillage, au maintien et au déverrouillage de l'outil sur le bras du robot. Cependant, il arrive régulièrement de ne pas avoir besoin d'alimentation en énergie de l'outil et les dispositifs de type connus présentent alors l'inconvénient d'être trop cher et trop lents en termes de manipulation. D'autre part, un porte-outil qui utilise une source d'énergie pour maintenir l'outil sur le bras de robot, présente des inconvénients en cas de défaillance de la source d'énergie. Pour remédier aux inconvénients connus de l'état antérieur de la technique, l'invention a pour objet un porte-outil qui, pour monter et changer facilement un outil sur le bras d'un robot, comprend un réceptacle solidarisé à l'outil de façon à présenter une face inférieure libre; et un organe agencé pour être fixé en extrémité du bras du robot et pour venir en appui contre la face inférieure du réceptacle; de sorte que l'outil est maintenu en extrémité du bras sous l'effet de son propre poids. Particulièrement, ledit organe est une bride comportant au moins une oreillette agencée pour mettre sa face supérieure en contact avec la face inférieure du réceptacle. L'outil tenant de lui-même sous l'effet de son propre poids, les risques de chutes sont évités et aucun système de verrouillage n'est nécessaire pour assurer les fonctions de support en elle-même. Si on souhaite équiper le porte-outil d'un système de verrouillage, le système n'aura besoin d'être prévu que pour assurer des fonctions de verrouillage en tant que telles. Avantageusement, le porte-outil comprend un système de verrouillage qui est agencé pour exercer une pression sous au moins une première oreillette de façon à plaquer fermement la première oreillette contre la face inférieure du réceptacle. Cette structure de système de verrouillage indépendant permet de changer le système de verrouillage si besoin est pour s'adapter à l'outil, sans avoir à démonter la bride. Parmi les mises en oeuvres préférées de l'invention, on peut encore citer les caractéristiques selon lesquelles : le système de verrouillage comprend au moins une glissière agencée pour venir en appui contre une partie de l'outil située en dessous du réceptacle et un chariot articulé sur la glissière pour occuper alternativement une première position dans laquelle ledit chariot coince le système de verrouillage entre ladite partie de l'outil et la première oreillette ou une deuxième position dans laquelle le chariot libère le système de verrouillage ; le système de verrouillage comprend un ressort agencé pour imposer sa première position au chariot ; le système de verrouillage comprend un vérin agencé pour amener le chariot dans sa deuxième position ; la bride comprend une cale biseautée agencée pour bloquer le système de verrouillage en cas de retournement du bras ; le réceptacle comprend au moins une partie concave pour guider puis maintenir le positionnement de la bride en appui contre la face inférieure du réceptacle ; la bride comprend au moins une partie convexe pour guider puis maintenir le positionnement de la bride en appui contre la face inférieure du réceptacle ; la bride comprend un détrompeur sur sa face supérieure et le réceptacle comprend une encoche associée au détrompeur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un 20 dispositif conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus en perspective d'une première partie du dispositif de la figure 1, destinée à être fixée au bras d'un robot ; - la figure 3 est une vue de dessous d'une deuxième 25 partie du dispositif de la figure 1, destinée à être solidarisée à l'outil ; - la figure 4 est une vue en perspective d'une troisième partie du dispositif de la figure 1, dissociée des parties représentées en figure 2 et 3. 30 En référence à la figure 1, un outil 26, ici un presseur à titre illustratif, est monté sur un poignet 16 en extrémité d'un bras 15 de robot 14. Dans le but de pouvoir changer facilement l'outil 26, le porte-outil comprend un réceptacle 2 solidarisé à l'outil 26 de façon 35 à présenter une face inférieure libre et une bride 1 agencée pour être fixée en extrémité du bras 15 du robot. En référence la figure 2, la bride 1 représentée de façon plus détaillée, comporte une ou plusieurs oreillettes 7, 24, 25 agencées pour venir en appui contre la face inférieure du réceptacle 2. La bride 1 comprend un disque 23 agencé pour fixer la bride sur le poignet 16, par exemple au moyen de vis ou de boulons et écrous passant dans des alésages que l'on voit ici à la périphérie du disque 23. La bride 1 comprend au moins une partie convexe 4, 5 pour guider puis maintenir le positionnement de la bride 1 en appui contre la face inférieure du réceptacle 2. Plus particulièrement sur la figure 2, la partie convexe 4 est un goujon, encore nommé pilote dans le domaine technique, qui émerge sur une face supérieure de l'oreillette 24, de façon classique, c'est-à-dire fixé sans degré de liberté sur l'oreillette 24. La partie convexe 5 est un goujon, lui aussi nommé pilote dans le domaine technique, qui émerge sur une face supérieure de l'oreillette 25, en mode dépincé, c'est-à-dire avec degré de liberté radial pour permettre de rattraper souplement un éventuel jeu de décalage. L'oreillette 7 constitue un appui plan pour supporter l'ensemble à déplacer. En référence à la figure 3, le réceptacle 2 comprend au moins une partie concave 9 pour guider puis maintenir le positionnement de la bride 1 en appui contre la face inférieure du réceptacle 2. Dans l'exemple illustré en figure 3, les parties concaves 9 sont obtenues au moyen de bagues agencées pour recevoir les pilotes de la bride représentée en figure 2. L'ouverture centrale en forme de U que l'on observe entre les deux branches qui contiennent chacune une bague 9, est dimensionnée pour laisser passer le disque 23 de la bride 1. En référence aux figures 2 et 3, la bride 1 comprend un détrompeur 6 sur sa face supérieure et le réceptacle 2 comprend une encoche 10 associée au détrompeur 6. Le réceptacle 2 étant représenté en vue de dessous sur la figure 3, on comprendra que lorsqu'il est retourné pour être en vue de dessus, le détrompeur 6 pénètre dans l'encoche 10 lorsque le réceptacle 2 est superposé sur la bride 1. Le dispositif qui décrit ci-dessus, fonctionne de la façon suivante. L'outil 26 est initialement sur son aire de rangement. La bride 1 fixée sur la face inférieure du poignet 16 est initialement en contact avec aucun outil. Le robot 14 approche horizontalement le poignet 16 de l'outil 26 de façon à faire passer la bride 1 sous le réceptacle 2. Le robot remonte ensuite verticalement le poignet 16 de façon à faire pénétrer les convexités 4, 5, en l'occurrence les pilotes de la bride 1, dans les concavités 9, en l'occurrence les bagues du réceptacle 2, jusqu'à mettre la face inférieure du réceptacle 2 en contact avec la face supérieure de la bride 1, plus particulièrement jusqu'à mettre une plaque 11 disposée sous le réceptacle 2, en contact avec l'appui plan sur la face supérieure de l'oreillette 7. Le robot 14 continue à remonter verticalement le poignet 16 de façon à soulever l'outil 26. L'outil 26 est alors maintenu en extrémité du bras 15 sous l'effet de son propre poids exercé par la face inférieure du réceptacle 2 sur l'oreillette 7 et éventuellement sur les oreillettes 24, 25 de la bride 1. L'outil qui tient par gravité avec des mouvements pendulaires du bras 15 du robot, est stable par lui-même. Le robot déplace ensuite le poignet 16 vers le lieu de travail de l'outil 26. En fin de travail de l'outil 26, le robot 14 ramène le poignet 16 au dessus de l'aire de rangement de l'outil 26. Lorsque l'outil 26 est au dessus de son aire de rangement, le robot descend verticalement le poignet 16 jusqu'à poser l'outil 26 sur son aire de rangement. Le robot continue à descendre verticalement le poignet 16 de façon à baisser suffisamment la bride 1 en dessous du réceptacle 2 pour sortir les convexités 4, 5 des concavités 9. Le robot éloigne ensuite horizontalement le poignet 16 de l'outil 26 de façon à dégager la bride 1 du réceptacle 2. Le dispositif et son utilisation qui viennent d'être décrits, sont moins onéreux que les solutions de changement d'outil de l'état antérieur de la technique. Le dégagement du robot est plus rapide qu'avec les dispositif connus de l'état antérieur de la technique. Un gain supplémentaire de temps est obtenu en laissant un outil accroché en permanence à la bride 1. Lorsque le réceptacle 2 est monté suffisamment haut au dessus de l'outil 26 proprement dit, par exemple au moyen d'entretoise 27 telles que représentées en figure 1, il est possible de fixer un deuxième outil 28 de taille réduite en dessous du disque 23. Le deuxième outil 28 est par exemple une tête de sertissage. Ainsi, après avoir rangé l'outil 26, le robot peut directement retourner sur le lieu de travail pour exécuter, à titre purement illustratif, une opération de sertissage sans avoir à aller chercher un deuxième outil. L'outil 26 illustré sur la figure 1, est un presseur. Pour que l'outil puisse exercer sa fonction de pressage, on conçoit que le bras du robot doit appuyer sur le poignet 16 pour éviter à l'outil de soulever en réaction à la pression exercée. Cependant, en absence de moyens dédiés, un appui sur le poignet 16 fait descendre la bride 1 et risque ainsi de la dégager du réceptacle 2. En référence à la figure 1, le dispositif comprend un système de verrouillage 3 agencé pour exercer une pression sous l'oreillette 7 de façon à plaquer fermement l'oreillette 7 contre la plaque 11 disposée sur la face inférieure du réceptacle 2. Représenté plus en détails en référence à la figure 4, le système de verrouillage comprend deux demi glissières 17, 18 parallèles. Les demi glissières 17, 18 sont agencées pour venir en appui contre une face supérieure d'une partie de l'outil 26 située en dessous du réceptacle 2. Un chariot 12 est monté mobile en translation entre les demi glissières 17 et 18 pour occuper alternativement une première position sortie (mode verrouillé) et une deuxième position rentrée (mode déverrouillé). Une extrémité supérieure 20 du chariot 12 comprend deux nervures 21, 22 parallèles en saillie dont l'écartement correspond à la largeur de l'oreillette 7 de sorte que le haut du chariot 12 est adapté pour agripper l'oreillette 7. Dans la position sortie, le chariot 12 dont l'extrémité 20 appuie contre la face inférieure de l'oreillette 7, coince le système de verrouillage 3 entre la partie de l'outil 26 sur laquelle appuient les demi glissières 17, 18 et l'oreillette 7 de sorte que la bride 1 est maintenue fermement contre le réceptacle 2. La position sortie du chariot 12 est imposée par un ressort non visible sur la figure 4. Dans la position rentrée, le chariot 12 libère le système de verrouillage 12 de sorte que le réceptacle 2 ne tient alors sur les oreillettes de la bride 1 que sous l'effet de son propre poids. Le système de verrouillage comprend un vérin 13 agencé pour amener le chariot 12 dans la position rentrée. Dans l'exemple illustré par la figure 4, le chariot 12 est translaté le long des deux glissières 17, 18. Le vérin agit sur une tige dont une extrémité 19, lorsqu'elle est éloignée du vérin, laisse le ressort agir pour maintenir le chariot sorti. Lorsque le vérin tire sur la tige pour en rapprocher l'extrémité 19, l'extrémité 19 en prise sur la partie inférieure du chariot 12, fait translater la partie supérieure dans la position rentrée. La bride 1 comprend une cale biseautée 8 agencée pour bloquer le système de verrouillage en cas de 35 retournement du bras 15. Dans son mode de mise en oeuvre améliorée par le système de verrouillage qui vient d'être décrit, le dispositif fonctionne de la façon suivante. L'outil 26 est initialement posé sur son aire de rangement. Le dispositif de verrouillage est placé sur la face supérieure de la partie inférieure de l'outil qui convient, compte tenu des explications fournies ci-dessus. La position sortie du chariot 12 est a priori maintenue comme l'impose le ressort du dispositif de verrouillage. Avant que le robot 14 n'amène le poignet 16 à proximité de l'outil 26, on fait agir le vérin de façon à amener le chariot 12 en position rentrée. On ne peut obtenir la position rentrée que sur l'aire de rangement qui est équipée pour alimenter le vérin 13 en fluide. La position rentrée du chariot 12 permet au robot 14 d'introduire la bride 1 sous le réceptacle 2. Lorsque la bride 1 est en appui contre la face inférieure du réceptacle 2, on cesse de faire agir le vérin 13 de sorte que le ressort impose à nouveau la position sortie du chariot 12. La bride 1 est alors maintenue fermement contre le réceptacle 2 dans tous les déplacements subséquent du poignet 16 qui supporte l'outil 26. En fin de travail de l'outil 26, le robot 14 ramène le poignet 16 au dessus de l'aire de rangement de l'outil 26. Lorsque l'outil 26 est au dessus de son aire de rangement, le robot descend verticalement le poignet 16 jusqu'à poser l'outil 26 sur son aire de rangement. Le vérin 13 étant alors alimenté en fluide par l'aire de rangement, on lui commande de rentrer le chariot 12 qui libère alors le système de verrouillage. Le robot continue à descendre verticalement le poignet 16 de façon à baisser suffisamment la bride 1 en dessous du réceptacle 2 pour sortir les convexités 4, 5 des concavités 9. Le robot éloigne ensuite horizontalement le poignet 16 de l'outil 26 de façon à dégager la bride 1 du réceptacle 2. On peut alors cesser de commander au vérin 13 de tirer sur l'extrémité 19 de la tige. REVENDICATIONS1. Porte-outil pour monter et changer facilement un outil (26) sur le bras (15) d'un robot, comprenant : - un réceptacle (2) solidarisé à l'outil (26) de façon à présenter une face inférieure libre; - un organe (1) agencé pour être fixé en extrémité du bras (15) du robot et pour venir en appui contre la face inférieure du réceptacle (2); de sorte que l'outil (26) est maintenu en extrémité du bras (15) sous l'effet de son propre poids. 2. Porte-outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe (1) est une bride comportant une ou plusieurs oreillettes (7, 24, 25) agencées pour mettre leurs faces supérieures en contact avec la face inférieure du réceptacle. 3. Porte-outil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un système de verrouillage (3) agencé pour exercer une pression sous au moins une première oreillette (7) de façon à plaquer fermement ladite première oreillette (7) contre la face inférieure du réceptacle (2). 4. Porte-outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de verrouillage (3) 25 comprend : - au moins deux demi glissières (17, 18) agencées pour venir en appui contre une partie de l'outil (26) située en dessous du réceptacle (2) ; - un chariot (12) en translations sur les dites 30 glissières (17, 18) pour occuper alternativement une première position dans laquelle ledit chariot (12) coince le système de verrouillage entre ladite partie de l'outil (26) et la première oreillette (7) ou une deuxième position dans laquelle le chariot (12) libère le système 35 de verrouillage. 5. Porte-outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de verrouillage comprendun ressort agencé pour imposer ladite première position au chariot (12). 6. Porte-outil selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le système de verrouillage comprend un vérin (13) agencé pour amener le chariot (12) dans ladite deuxième position. 7. Porte-outil selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la bride (1) comprend une cale biseautée (8) agencée pour bloquer le système de verrouillage en cas de retournement du bras (15). 8. Porte-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réceptacle (2) comprend au moins une partie concave (9) pour guider puis maintenir le positionnement de l'organe (1) en appui contre la face inférieure du réceptacle (2). 9. Porte-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe (1) comprend au moins une partie convexe (4, 5) pour guider puis maintenir le positionnement de l'organe (1) en appui contre la face inférieure du réceptacle (2). 10. Porte-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que : - l'organe (1) comprend un détrompeur (6) sur sa face supérieure ; - le réceptacle (2) comprend une encoche (10) associée au détrompeur (6).