Brevet FR2982186A1 — publié le 20130510

CHANGEUR D'OUTILS POUR ROBOT A CHANGEMENT AUTOMATIQUE D'OUTILS L'invention concerne un changeur d'outils destiné à équiper un 5 robot pour assurer l'interchangeabilité des outils destinés à équiper le robot. On connaît un changeur d'outils pour robot du type comportant une partie supérieure qui est conçue pour être raccordée sur un poignet d'un robot et une partie outil inférieure interchangeable qui est conçue pour porter un outil interchangeable comme un outil de manipulation ou un outil de travail des 10 métaux par exemple. Le changeur d'outils comporte un moyen de verrouillage et de déverrouillage de la partie robot sur la partie robot ainsi qu'un moyen de centrage pour le positionnement relatif de la partie robot sur la partie outil, selon un axe principal. 15 Le document FR-A1-2576236 décrit et représente un changeur d'outils du type décrit précédemment, dont la partie robot comporte une pince qui coopère avec une encoche complémentaire de la partie outil pour verrouiller la partie robot sur la partie outil. La pince est entraînée en déplacement au moyen d'un piston 20 central qui est monté coulissant axialement dans le corps de la partie robot, entre une position haute dans laquelle la pince verrouille la partie outil sur la partie robot et une position basse dans laquelle la pince libère la partie outil. Le piston est entraîné vers sa position haute directement par appui sur la partie outil et le piston est entraîné vers sa positon basse au moyen 25 d'une source d'énergie complémentaire, ici de l'air comprimé. Un tel changeur d'outils est commandé par une unité de commande comme un automate programmable. Bien que ce type de changeur permette le verrouillage et le déverrouillage de la partie robot sur la partie outil, il présente notamment 30 l'inconvénient de nécessité une source d'énergie complémentaire pour permettre l'entraînement du moyen de verrouillage. Cette source d'énergie doit être acheminée jusqu'au bras du robot qui porte le changeur, en général par l'intermédiaire d'un câble ou d'un tuyau, ce qui peut gêner ou limiter les déplacements du bras du robot. De plus, l'automate qui commande le changeur d'outils représente un coût élevé et nécessite une certaine période de temps pour transmettre ses ordres de mouvement, de verrouillage et de déverrouillage au robot. L'invention vise notamment à pallier tout ou partie de ces 5 inconvénients en proposant un changeur d'outils qui permet le verrouillage et le déverrouillage mécanique de la partie robot sur la partie outil grâce aux mouvements du robot, sans apport d'énergie supplémentaire. Dans ce but, l'invention propose un changeur d'outils pour un robot, du type qui comporte : 10 - une partie robot supérieure qui est conçue pour être raccordée sur un poignet d'un robot et qui comporte un pion de centrage s'étendant axialement vers le bas selon un axe principal, - une partie outil inférieure qui est conçue pour porter un outil et qui comporte un fût de centrage destiné à coopérer avec ledit pion de centrage 15 pour centrer lesdites parties entre elles selon l'axe principal, caractérisé en ce que la partie outil comporte : - une plaque de support qui s'étend radialement, - au moins un premier caisson et un deuxième caisson de verrouillage qui délimitent un premier logement et un second logement de 20 verrouillage respectivement, chacun ouvert radialement, et en ce que la partie robot comporte : - un corps central qui s'étend axialement selon l'axe principal, - au moins un premier galet et un deuxième galet de verrouillage qui sont portés par le corps central, la partie robot étant conçue pour pivoter 25 autour de l'axe principal entre une position de pre-verrouillage dans laquelle le premier galet et le second galet sont agencés en regard du premier logement et du second logement de verrouillage respectivement, et une position intermédiaire de verrouillage axiale dans laquelle le premier galet et le second galet coopèrent avec le premier logement et le second logement 30 respectivement pour verrouiller axialement la partie robot sur la partie outil, et en ce que le changeur d'outils comporte un moyen de verrouillage angulaire automatique, qui est conçu pour verrouiller angulairement la partie robot sur la partie outil autour de l'axe principal, de façon automatique, dans une position finale de verrouillage. Selon une autre caractéristique, le moyen de verrouillage angulaire est du type d'une serrure qui comporte un pêne monté mobile axialement sur la partie robot et une gâche complémentaire agencée sur la partie outil. Cette caractéristique permet notamment de verrouiller en 5 pivotement la partie robot et la partie outil entre elles, juste par le mouvement de la partie robot. De plus, le pêne est monté mobile axialement entre une position haute de déverrouillage dans laquelle le pêne est agencé en regard de la gâche lorsque la partie robot occupe sa position intermédiaire de verrouillage, 10 et une position basse de verrouillage dans laquelle le pêne coopère avec la gâche pour verrouiller angulairement la partie robot sur la partie outil, de sorte que la partie robot occupe sa position finale de verrouillage, le pêne comporte un moyen de rappel élastique automatique vers sa position basse de verrouillage, grâce à quoi le pêne est apte à occuper automatiquement sa 15 position basse de verrouillage. Selon une autre caractéristique, la gâche de verrouillage est ménagée dans la plaque de support de la partie outil de façon à former une lumière traversante axialement dans ladite plaque, le changeur d'outils comporte : 20 - un socle de repos sur lequel la partie outil est apte à être déposée, et - un doigt de déverrouillage angulaire qui s'étend axialement vers le haut depuis le socle et qui délimite un tronçon de déverrouillage conçu pour être agencé dans la gâche, de sorte que ledit tronçon de déverrouillage chasse 25 le pêne de la gâche lorsque l'ensemble constitué par la partie robot et la partie outil est posé sur le socle, et de sorte que ledit tronçon de déverrouillage libère le pêne qui est entraîné automatiquement vers sa position basse de verrouillage angulaire lorsque l'ensemble constitué par la partie robot et la partie outil est retiré du socle. 30 Ainsi, le verrouillage et le déverrouillage angulaire de la partie robot sur la partie outil est réalisé mécaniquement et automatiquement par coopération de forme, grâce au mouvement de l'ensemble constitué par la partie robot et la partie outil, par rapport au socle. Selon une autre caractéristique, le moyen de verrouillage angulaire 35 comporte une face de butée angulaire qui s'étend axialement au bord de la gâche et qui est conçue pour coopérer avec le pêne dans le but de limiter le pivotement de la partie robot autour de l'axe principal. De plus, la partie outil comporte au moins un troisième caisson de verrouillage qui délimite un troisième logement de verrouillage, lesdits caissons étant agencés angulairement de façon régulière autour de l'axe principal, la partie robot comporte un troisième galet destiné à coopérer avec ledit troisième logement complémentaire. De façon complémentaire, la partie robot comporte trois bras qui s'étendent chacun radialement depuis le corps central de la partie robot, qui 10 sont répartis angulairement de façon régulière autour de l'axe principal et qui portent chacun un galet associé. Enfin, le changeur d'outils comporte un moyen de contrôle de la position du pêne. Le moyen de contrôle permet notamment de s'assurer que la partie 15 robot est verrouillée angulairement sur la partie outil. 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 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective qui représente 20 la partie robot supérieure, la partie outil inférieure et le socle du changeur d'outils selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective similaire à la figure 1, qui représente la partie robot dans sa position de pre-verrouillage ; - la figure 3 est une vue en perspective similaire à la figure 1, qui 25 représente la partie robot dans sa position intermédiaire de verrouillage axial ; - la figure 4 est une vue en perspective similaire à la figure 1, qui représente la partie robot dans sa position finale de verrouillage. Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions « supérieur », « inférieur » et « bas », « haut » en 30 référence à la partie supérieure et à la partie inférieure respectivement des figures 1 à 4. On a représenté à la figure 1 un changeur d'outils 10 pour un robot (non représenté), qui comporte une partie robot 12 supérieure, une partie outil 14 inférieure qui est conçue pour porter un outil (non représenté) et un socle 16 35 sur lequel la partie outil 14 est conçue pour être déposée. Le robot comporte un panel de parties outil 14 (dont une seule est représentée aux figures) dont chacune porte un outil spécifique, de sorte que le robot change de partie outil pour changer d'outil. Pour ne pas surcharger la description, seule une partie outil 14 est 5 décrite dans la suite de la description. La partie robot 12 comporte un corps 18 cylindrique central qui s'étend axialement selon un axe A principal, depuis un tronçon supérieur formant une bride 20 de fixation sur le bras du robot, jusqu'à un tronçon inférieur. 10 Le tronçon inférieur est équipé d'un pion de centrage 22 qui s'étend axialement vers le bas selon l'axe A principal et qui délimite une extrémité libre inférieure tronconique. De plus, la partie robot 12 comporte trois bras 24a, 24b, 24c qui s'étendent chacun radialement depuis le corps 18 central de la partie robot 12 15 et qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l'axe A principal, selon un angle de 120 degrés. Chaque bras 24a, 24b, 24c porte à son extrémité libre un galet 26a, 26b, 26c respectivement, qui est monté libre en rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe A principal. 20 Le changeur d'outils 10 est équipé d'un moyen de verrouillage angulaire 28 automatique de la partie robot 12 sur la partie outil 14, autour de l'axe A principal, qui est du type d'une serrure. Le moyen de verrouillage angulaire 28 comporte un pêne 30 axial qui est monté coulissant axialement dans un cylindre 32 fixé sur le corps 18 de 25 la partie robot 12. Le pêne 30 est monté coulissant entre une position basse de verrouillage représentée à la figure 4, et une position haute de déverrouillage représentée aux figures 2 et 3. Le pêne 30 est rappelé vers sa position basse par un moyen de 30 rappel élastique (non représenté) qui agencé dans le cylindre 32. Le moyen de rappel élastique est ici un ressort hélicoïdal. Avantageusement, le cylindre 32 est équipé d'un détecteur 33 qui permet de contrôler e de vérifier la position du pêne 30. Le détecteur 33 est par exemple un détecteur sans fil conçu pour 35 communiquer ses informations à distance avec une unité électronique associée (non représentée). La partie outil 14 est constituée principalement d'une plaque 34 qui s'étend radialement et qui est délimitée par une face supérieure 36 et une face inférieure 38 opposée. La face inférieure 38 porte deux pieds 40a, 40b qui s'étendent 5 chacun axialement vers le bas et qui sont conçus pour coopérer avec le socle 16, de sorte que la partie outil 14 est apte à reposer sur le socle 16, comme le montre les figures 1 à 3. De même, la face inférieure 38 porte un moyen d'accouplement et de désaccouplement d'un outil interchangeable, de sorte que la partie outil 14 10 est apte à porter différents outils. Le moyen d'accouplement et de désaccouplement est ici constitué d'une patte de fixation 41 sur laquelle un outil est apte à être fixé, par un système de bridage par exemple. A l'opposée, la face supérieure 36 de la plaque 34 comporte trois 15 caissons 42a, 42b, 42c de verrouillage. Chaque caisson 42a, 42b, 42c est de la forme d'un U délimitant un logement 44a, 44b, 44c respectivement, dont chacun est ouvert radialement en regard de l'axe A principal et est ouvert radialement latéralement selon un axe perpendiculaire à l'axe A principal. 20 La plaque 34 de la partie outil 14 est équipée d'un fût de centrage 46 qui s'étend axialement selon l'axe A principal et qui est conçu pour coopérer avec le pion de centrage 22 complémentaire de la partie robot 12 afin de centrer la partie robot 12 et la partie outil 14 l'une par rapport à l'autre selon l'axe A principal. 25 Le moyen de verrouillage angulaire 28 comporte une gâche 48 qui est agencée sur la partie outil 14 pour coopérer avec le pêne 30 complémentaire de la partie robot 12, afin de verrouiller angulairement la partie robot 12 et la partie outil 14 entre elles. La gâche 48 est formée par une lumière qui est ménagée dans la 30 plaque 34 de la partie outil 14 et dans une équerre 50 fixée sur la face supérieure 36 de la plaque 34. Ainsi, la gâche 48 est traversante axialement vers le haut et vers le bas selon un axe parallèle à l'axe A principal. L'équerre 50 délimite une face formant butée angulaire 51 qui 35 s'étend axialement perpendiculairement à la plaque 34 au bord de la gâche 48, et qui est conçue pour coopérer avec le pêne 30 de la partie robot 12 dans le but de limiter le pivotement de la partie robot 12. De façon complémentaire, le changeur d'outils 10 comporte un doigt 52 de déverrouillage angulaire qui s'étend axialement vers le haut depuis 5 le socle 16 et qui délimite un tronçon de déverrouillage 54 supérieur conçu pour être agencé dans la gâche 48, comme on peut le voir à la figure 1. La suite de la description permettra de mieux comprendre le fonctionnement du changeur d'outils 10, notamment en détaillant les mouvements relatifs des différentes parties du changeur d'outils 10 pour 10 changer d'outil. En se référant à la figure 1, la partie outil 14 est posée sur le socle 16 et le tronçon de déverrouillage 54 du doigt de déverrouillage 52 est agencé dans la gâche 48, de façon à obstruer la gâche 48. La partie robot 12, qui est fixée sur le bras du robot (non 15 représenté), est entraîné axialement vers le bas selon l'axe A principal, depuis une position initiale d'approche, représentée à la figure 1, dans laquelle la partie robot 12 est située au-dessus de la partie outil 14, jusqu'à une position de pre-verrouillage. Dans sa position de pre-verrouillage, représentée à la figure 2, la 20 partie robot 12 est en appui axial sur la partie outil 14, de sorte que chaque galet 26a, 26b, 26c est agencé en regard du logement 44a, 44b, 44c associé. De plus, le pion de centrage 22 coopère avec le fût de centrage 46 complémentaire pour centrer la partie robot 12 et la partie outil 14 entre elles. Comme on peut le voir à la figure 3, la partie robot 12 pivote autour 25 de l'axe A principal, ici dans le sens trigonométrique, depuis sa position de preverrouillage décrite précédemment, jusqu'à une position intermédiaire de verrouillage axial représentée à la figure 3. Dans cette position intermédiaire de verrouillage, chaque galet 26a, 26b, 26c coopère avec le logement 44a, 44b, 44c respectivement, de façon à 30 bloquer et verrouiller axialement, vers le haut et vers le bas, la partie robot 12 et la partie outil 14 entre elles. De plus, la pêne 30 occupe sa position haute de déverrouillage dans laquelle le pêne 30 est escamoté de la gâche 48 et est agencé en regard de la gâche 48 35 De même, toujours selon la figure 3, le pêne 30 est agencé contre la face de butée 51 de l'équerre 50, de sorte que la partie robot 12 est bloquée angulairement en pivotement autour de l'axe A principal selon le sens de pivotement trigonométrique. En référence à la figure 4, l'ensemble constitué par la partie robot 12 et la partie outil 14 est entraîné axialement vers le haut, grâce à quoi le 5 tronçon de déverrouillage 54 supérieur du doigt 52 de déverrouillage est délogé de la gâche 48 de la partie outil 14. Simultanément, le pêne 30 est rappelé élastiquement et automatiquement vers le bas, depuis sa position haute de déverrouillage, jusqu'à sa position basse de verrouillage dans laquelle le pêne 30 coopère 10 avec la gâche 48 et est agencé dans la gâche 48 de façon à verrouiller et à bloquer angulairement la partie robot 12 sur la partie outil 14 autour de l'axe A principal, selon le sens de pivotement trigonométrique et le sens de pivotement anti-trigonométrique opposé. Ainsi, la partie robot 12 occupe automatiquement sa position finale 15 de verrouillage dans laquelle la partie robot 12 est verrouillée axialement sur la partie outil 14, lorsque la partie outil 14 est retirée du socle 16. A l'inverse, pour déposer la partie outil 14, l'ensemble constitué de la partie robot 12 et de la partie outil 14 est entraîné axialement vers le bas et est déposé sur le socle 16, de sorte que le tronçon de déverrouillage 54 20 supérieur du doigt 52 de déverrouillage chasse le pêne 30 en entraînant le pêne 30 vers sa position haute de déverrouillage à l'encontre du moyen de rappel élastique du pêne 30. Ensuite, la partie robot 12 est entraînée en pivotement selon le sens anti-trigonométrique, depuis sa position de verrouillage intermédiaire 25 représentée à la figure 3, jusqu'à sa position de pre-verrouillage représentée à la figure 2. Enfin, la partie outil 14 est déverrouillée et désolidarisée de la partie robot 12, grâce à quoi la partie robot 12 est apte à être entraînée axialement vers le haut, pour être accouplée avec une seconde partie outil, par 30 exemple. Le changeur d'outils 10 selon l'invention permet de changer d'outil ou de changer de partie outil 14 seulement par le mouvement relatif de la partie robot 12, de la partie outil 14 et du socle 16, sans apport supplémentaire d'énergie. 35 REVENDICATIONS1. Changeur d'outils (10) pour un robot, du type qui comporte : - une partie robot (12) supérieure qui est conçue pour être 5 raccordée sur un poignet d'un robot et qui comporte un pion de centrage (22) s'étendant axialement vers le bas selon un axe (A) principal, - une partie outil (14) inférieure qui est conçue pour porter un outil et qui comporte un fût de centrage (46) destiné à coopérer avec ledit pion de centrage (22) pour centrer lesdites parties (12, 14) entre elles selon l'axe (A) 10 principal, caractérisé en ce que la partie outil (14) comporte : - une plaque de support (34) qui s'étend radialement, - au moins un premier caisson (42a) et un deuxième caisson (42b) de verrouillage qui délimitent un premier logement (44a) et un second logement 15 (44b) de verrouillage respectivement, chacun ouvert radialement, et en ce que la partie robot (12) comporte : - un corps (18) central qui s'étend axialement selon l'axe (A) principal, - au moins un premier galet (26a) et un deuxième galet (26b) de 20 verrouillage qui sont portés par le corps (18) central, la partie robot (12) étant conçue pour pivoter autour de l'axe (A) principal entre une position de preverrouillage dans laquelle le premier galet (26a) et le second galet (26b) sont agencés en regard du premier logement (44a) et du second logement (44b) de verrouillage respectivement, et une position intermédiaire de verrouillage axiale 25 dans laquelle le premier galet (26a) et le second galet (26b) coopèrent avec le premier logement (44a) et le second logement (44b) respectivement pour verrouiller axialement la partie robot (12) sur la partie outil (14), et en ce que le changeur d'outils (10) comporte un moyen de verrouillage angulaire (28) automatique, qui est conçu pour verrouiller 30 angulairement la partie robot (12) sur la partie outil (14) autour de l'axe (A) principal, de façon automatique, dans une position finale de verrouillage. 2. Changeur d'outils (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage angulaire (28) est du type d'une serrure qui comporte un pêne (30) monté mobile axialement sur la partie robot (12) et une 35 gâche (48) complémentaire agencée sur la partie outil (14). 2 982 186 10 3. Changeur d'outils (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pêne (30) est monté mobile axialement entre une position haute de déverrouillage dans laquelle le pêne (30) est agencé en regard de la gâche (48) lorsque la partie robot (12) occupe sa position intermédiaire de 5 verrouillage, et une position basse de verrouillage dans laquelle le pêne (30) coopère avec la gâche (48) pour verrouiller angulairement la partie robot (12) sur la partie outil (14), de sorte que la partie robot (12) occupe sa position finale de verrouillage, et en ce que le pêne (30) comporte un moyen de rappel élastique automatique vers sa position basse de verrouillage, grâce à quoi le 10 pêne (30) est apte à occuper automatiquement sa position basse de verrouillage. 4. Changeur d'outils (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la gâche (48) de verrouillage est ménagée dans la plaque (34) de support de la partie outil (12) de façon à former une lumière traversante axialement 15 dans ladite plaque (34), et en ce que le changeur d'outils (10) comporte : - un socle (16) de repos sur lequel la partie outil (14) est apte à être déposée, et - un doigt (52) de déverrouillage angulaire qui s'étend axialement vers le haut depuis le socle (16) et qui délimite un tronçon de déverrouillage 20 (54) conçu pour être agencé dans la gâche (48), de sorte que ledit tronçon de déverrouillage (54) chasse le pêne (30) de la gâche (48) lorsque l'ensemble constitué par la partie robot (12) et la partie outil (14) est posé sur le socle (16), et de sorte que ledit tronçon de déverrouillage (54) libère le pêne (30) qui est entraîné automatiquement vers sa position basse de verrouillage angulaire 25 lorsque l'ensemble constitué par la partie robot (12) et la partie outil (14) est retiré du socle (16). 5. Changeur d'outils (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage angulaire (28) comporte une face de butée (51) angulaire qui s'étend axialement au bord 30 de la gâche (48) et qui est conçue pour coopérer avec le pêne (30) dans le but de limiter le pivotement de la partie robot (12) autour de l'axe (A) principal. 6. Changeur d'outils (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie outil (14) comporte au moins un troisième caisson (42c) de verrouillage qui délimite un troisième 35 logement (44c) de verrouillage, lesdits caissons (42a, 42b, 42c) étant agencés angulairement de façon régulière autour de l'axe (A) principal, et en ce que lapartie robot (12) comporte un troisième galet (26c) destiné à coopérer avec ledit troisième logement (44c) complémentaire. 7. Changeur d'outils (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie robot (12) comporte trois bras (24a, 24b, 24c) qui s'étendent chacun radialement depuis le corps (18) central de la partie robot (12), qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l'axe (A) principal et qui portent chacun un galet (26a, 26b, 26c) associé. 8. Changeur d'outils (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le changeur d'outils (10) comporte 10 un moyen de contrôle (33) de la position du pêne (30).