Brevet FR2985210A1 — publié le 20130705

BRAS DE MANIPULATION DE PIECE OU D'OUTIL ARTICULE 5 AXES AVEC POIGNEE DE COMMANDE INTEGREE DOMAINE DE L'INVENTION AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale des systèmes de manipulation de pièce ou d'outil. L'invention concerne plus particulièrement un système de manipulation de pièce ou d'outil articulé 5 axes comprenant : - une platine fixée au sol ou sur un socle fixe ou mobile, - une base montée en rotation sur platine suivant l'axe vertical Z perpendiculaire à la platine, - un mât vertical composé de colonnes sur lequel est monté en translation verticale un coulisseau, - un moteur, monté dans la base pour entrainer le coulisseau grâce à une vis, - un bras perpendiculaire au mât vertical fixé dans le coulisseau, - deux avant bras au moins, articulés, liés à l'extrémité du bras par un simple ou 20 double pivot, - un support de pièce ou d'outil, monté à l'extrémité de l'avant bras le plus éloigné du mât, ledit support étant lié par simple ou double pivot, - un dispositif de commande C monté le plus proche du support outil dans un avant bras qui pilote la montée ou la descente du dit coulisseau. 25 ART ANTERIEUR 30 II est connu de l'état de la technique des systèmes de manutention avec potence qui permettent de manipuler des pièces ou outils à l'aide d'un câble ou d'un système pantographe où la charge est assistée. De tels systèmes sont très encombrants tant en hauteur que de façon générale. Ils nécessitent une fixation au sol rigide et bien ancrée du fait de leur encombrement et de leur poids. Pour rendre mobile ce genre 35 de manipulateur potence il faut une embase de très grande taille et d'un contre poids important. Un des problèmes techniques qui se pose lors de l'utilisation d'un tel dispositif de préhension à câble par le haut est la manipulation de pièces en dehors du centre de 40 gravité. Les chargements frontaux et autre opérations telles que des retournements ne sont possibles que par des préhenseurs déportés, encombrants, lourds et difficiles à manoeuvrer. Ces types de préhenseurs n'ont pas de tenue pour les manipulateurs à câble. De tels dispositifs peuvent créer des postures inconfortables de l'utilisateur et provoquer des TMS. 45 Ces dispositifs présentent comme principaux inconvénients le manque de précision ou alors il faut avoir recours à des solutions compliquées pour obtenir de la précision dans la manipulation et donc engendrent une utilisation moins ergonomique et transparente de l'utilisateur. 50 La présente invention a pour but de proposer un système de manipulation de pièces ou d'outils sans potence, qui peut être fixé au sol ou sur un socle mobile. Ledit système a un encombrement réduit à la base et de par sa structure n'a pas besoin d'un ancrage important au sol pour la stabilité du système. Le but de l'invention est de fournir un dispositif pour manipuler des pièces ou outils avec une grande fluidité, de garder une flèche quasi nulle en bout de bras, tout en gardant une précision de manipulation du fait d'une commande directe entre l'utilisateur et le déplacement vertical du coulisseau. 10 La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un dispositif qui permet le chargement frontal ainsi que la prise de pièce ou d'outil qui n'est pas lié au centre de gravité, en toute simplicité. Toute opération supplémentaire à effectuer sur la pièce tel 15 que retournement, rotation devient simple et facilite la manoeuvre pour l'utilisateur tout en restant rigide au bout de bras donc précis avec des postures confortables pour l'utilisateur. 20 BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention a pour objet un dispositif de manipulation de pièce ou d'outil articulé 5 axes qui comprend - 4 axes de rotation verticale par rapport au sol, - 1 axe de translation verticale par rapport au sol. 25 Avantageusement, le dispositif comprend : - une platine fixée au sol ou sur un socle fixe ou mobile, - une base montée en rotation sur platine suivant l'axe vertical Z perpendiculaire à la platine, 30 - un mât vertical composé de colonnes sur lequel est monté en translation verticale un coulisseau, - un moteur, monté dans la base pour entrainer le coulisseau grâce à une vis, - un bras perpendiculaire au mât vertical fixé dans le coulisseau, - deux avant bras au moins, articulés, liés à l'extrémité du bras par un simple ou 35 double pivot, - un support de pièce ou d'outil, monté à l'extrémité de l'avant bras le plus éloigné du mât, ledit support étant lié par simple ou double pivot, - un dispositif de commande C monté le plus proche du support outil dans un avant bras qui pilote la montée ou la descente du dit coulisseau. 40 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux 45 dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique vue de face du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une représentation du dispositif vue de dessus représenté à la figure 1, 50 la figure 3 est une vue en coupe partielle de la figure 1 commande C 2 98 5 2 10 3 - la figure 4 est une vue en coupe partielle de la figure 3 représentant la commande C. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, le dispositif conforme à l'invention concerne la manipulation de pièce ou d'outil qui comprend un mât vertical en rotation suivant l'axe Z, et d'un coulisseau monté en translation verticale relié à plusieurs bras. Comme illustré à la figure 1, la platine (10) étant sur une couronne orientation (20) cela nous permet une bonne rotation de l'ensemble colonne verticale (11, 13) et de garder une rigidité en bout de bras pour limiter la flèche. L'ensemble colonne verticale (11, 13) relié à la base par la couronne d'orientation (20) réduit la hauteur, à la course désirée, plus la hauteur du coulisseau (12), réduisant la hauteur du système de manipulation au minimum. Les bras (14, 15, 16, 17) étant horizontaux nous permettent le chargement frontal et toutes autres opérations. La fluidité de l'ensemble bras (14, 15, 16, 17) est obtenue par la liaison entre chacun des quatre bras (14, 15, 16, 17) par roulement (18). La conception de cet ensemble assure la fluidité et simplicité de manoeuvre de la pièce pour l'utilisateur. La commande C du déplacement vertical est une poignée intégrée dans l'avant bras (16) comprenant un capteur (8) qui retranscrit la position entre le bras (1, 4) et le réceptacle des doigts (5) avec ou sans gant en signal électrique 0-10V. Ce signal est transformé en -10+10V pour être transmis au moyen de traitement qui pilote directement la rotation du moteur et donc la vis d'entrainement (19) du coulisseau(12). Concrètement, quand le réceptacle doigts (5) est vers le haut, le coulisseau (12) se déplace vers le haut à une vitesse proportionnellement au positionnement par rapport au tube (1, 4), et inversement pour le déplacement vers le bas. Ainsi l'utilisateur peut amener la pièce à manipuler là où il le désire avec une grande transparence car c'est une commande directe, et avec précision du fait de sa proportionnalité. Pour obtenir une grande précision, il suffit d'avoir une vitesse très faible. C'est une commande ludique qui a un temps de réaction très rapide et qui est directe. Un dispositif de sécurité intégré à la poignée au niveau du réceptacle doigts (5) autorise le déplacement vertical du coulisseau (12) et la possibilité de libérer les axes horizontaux (14, 15, 16, 17) du bras articulé. Il s'agit de deux boutons (6) indépendants que l'on actionne avec le pouce soit de la main gauche soit de la main droite avec une très faible pression, moins de 100 g, avec ou sans gant. Ce bouton est dit ergonomique et déplace une pièce qui actionne sans contact un capteur (7). Un capteur (9) dans la poignée qui permet de savoir le sens de déplacement est relié au moyen de traitement. Grâce aux moyens de traitement et du sens de déplacement nous pouvons régler le couple de sortie de moteur pour le limiter et stopper le moteur quand celui-ci arrive sur un obstacle. Ce qui est surtout intéressant, c'est de pouvoir dissocier la limitation de couple moteur entre la montée et la descente et ainsi la définir suivant le poids de la pièce à manipuler. Cela permet de sécuriser le déplacement vertical. Le freinage des axes horizontaux (14, 15, 16, 17) se fait par un vérin électromagnétique (3) qui freine la rotation d'un bras (1) par rapport à l'autre (2). APPLICATION INDUSTRIELLE La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et 10 représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS1- Système de manipulation de pièces ou d'outils articulé 5 axes caractérisé en ce qu'il comprend : une platine (10) fixée au sol ou sur un socle fixe ou mobile, une base montée (11) en rotation sur platine (10) suivant l'axe vertical Z perpendiculaire à la platine (10), un mât vertical composé de colonnes (13) sur lequel est monté en translation verticale un coulisseau (12), un moteur, monté dans la base (11) pour entrainer le coulisseau (12) grâce à une vis (19), un bras (14) perpendiculaire au mât vertical fixé dans le coulisseau (12), deux avant bras (15,16) au moins, articulés, liés à l'extrémité du bras (14) par un simple ou double pivot (18), un support de pièce ou d'outil (17), monté à l'extrémité de l'avant bras (15 ou16) le plus éloigné du mât, ledit support étant lié par simple ou double pivot (18), un dispositif de commande C monté le plus proche du support outil dans un avant bras (15 ou16) qui pilote la montée ou la descente du dit coulisseau (12), 2- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande C comprend, un capteur de déplacement (8) fixé sur un support (4) solidaire de l'avant bras (1), un réceptacle doigts (5) monté en translation verticale par rapport au support (4) et donc de l'avant bras (1), la position entre ledit capteur de déplacement (8) et le réceptacle doigts (5) est retranscrit directement et proportionnellement en consigne de vitesse au moteur via un système de traitement, le coulisseau (12) est entrainé mécaniquement par vis (19) relié audit moteur, lorsque ledit réceptacle (5) est entrainé vers le haut, le coulisseau (12) monte à une vitesse proportionnelle par rapport à la position de départ dudit réceptacle (5), et inversement quand il est entrainé vers le bas pour la descente du coulisseau (12), 3- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande C comprend, deux boutons de sécurité (6) ergonomiques, à gauche et à droite du réceptacle des doigts (5), lesdits boutons droite ou gauche actionnés par un doigt avec ou sans gant, autorise le déplacement vertical du coulisseau (12). 4- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande C comprend, un capteur de sens (9), d'une action exercée sur le réceptacle doigts (5) par rapport au support (4), ce qui permet de déterminer le sens de montée ou de descente, ladite information de sens est envoyée au moyen de traitement, ledit moyen de traitement limite la force du moteur en différenciant la montée de la descente, des valeurs maximales étant configurées auparavant dans le moyen de traitement, le mouvement vertical du coulisseau (12), sera précisément bloqué en cas d'interférence entre l'ensemble bras (14), les avant bras (16,15) le support pièce (17), la pièce ou l'outil et un obstacle dans la montée ou la descente, alors que la valeur de la force est différente entre la montée et la descente, 5- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de freinage par vérin électromagnétique (3) positionné au niveau des liaisons pivot (18) et qui est commandé par un bouton de sécurité (6).