TOOL ORIENTATION APPARATUS

Abstract: 1. A tool (2) orientation device, comprising a support (5), an adjustable arm (1) supporting the tool, with the beam (6) which is mobile in rectilinear translation along an axis (A-A') with respect to the support and which supports a bar (7) coupled through an articulation at one end to the end of said beam (6) and through an articulation at its other end to said arm (1), means permitting to vary the angle alpha between the bar (7) and the translation axis (A-A'), and means (14, 17, 20, 21, 22) for moving said bar (6) with respect to said support, characterized in that the axis of the adjustable arm (1) remains permanently in the plane defined by the bar (7) and the axis (A-A'), so that the only possibility of movement of the adjustable arm is a swing around the axis passing through the intersection point of the axis (DELTA) of the adjustable arm (1) and the axis of the bar (7) and perpendicular to these two axes, that there are means (11, 12, 13) permitting the variation of the angle (psi) between the bar (7) and the adjustable arm (1) so that it remains equal to pi-2 alpha, and that the means (14, 17, 20, 21, 22) for moving the beam (6) permit the movement of the latter along a vector opposed to that by which the intersection point of the axis (DELTA) of the adjustable arm with the axis (A-A') of translation of the beam (6) has moved during a variation of the angle alpha.

Description: Dispositif d'orientation d'un outil La présente invention concerne un dispositif d'orientation d'un outil. En particulier, l'invention s'applique au soudage automatique à l'arc où Iton sait que 1'un des paramètres particulièrement influents est l'angle que fait la torche de soudage par rapport à la normale au point d'impact. Dans les dispositifs connus, les robots de soudage en continu possèdent tous des articulations de poignet permettant, tout au long de la trajectoire de soudage d'effectuer ces orientations angulaires. Cependant, les ' modifications d'angle de la torche entrainent des modifications des données et instructions de commande tant en position qu'en vitesse de la torche. L'invention a pour but de proposer un dispositif dans lequel les modifications de la position angulaire de la torche n'ont aucun effet sur la position et la vitesse du point de soudage sur sa trajectoire, lesquelles sont définies par un programme. L'invention a donc pour objet un dispositif d'orientation d'un outil comportant un chariot mobile suivant une trajectoire déterminée T, un bras orientable supportant l'outil, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une poutre mobile en translation rectiligne le long d'un axe AA5, par rapport audit chariot et supportant une bielle, articulée à l'une des ses extrémités, située sur l'axe AA', à une première extrémité de ladite poutre et à son autre extrémité audit bras orientable, l'axe du bras orientable restant en permanence dans le plan défini par la bielle et l'axe AA', et en ce qu'il comprend des moyens permettant de faire varier l'angle G entre la bielle et l'axe AA', des moyens permettant de faire varier l'angle xy entre la bielle et le bras orientable de façon qu'il reste égal à < -2 et des moyens pour déplacer par rapport audit chariot, ladite poutre d'un vecteur opposé à celui dont s'est déplacé le point intersection de l'axe du bras orientable avec l'axe AA' lors d'une variation de 1'angle G2. Selon une réalisation de l'invention, les moyens permettant de faire varier l'angle t de façon qu'il reste égal à ll-2 QÇ compor tent un premier pignon de rayon R situé coaxialement à 1' articu- lation de la bielle avec le bras orientable et fixe par rapport au bras orientable, un second pignon de rayon 2R situé coaxialement à l'articulation de la bielle avec la poutre et fixe par rapport à la poudre, une channe de transmission entourant les deux pignons. Selon une première forme de l'invention, les moyens pour déplacer ladite poutre par rapport au chariot lorsque l'angle varie comportent une première biellette comprenant un premier axe d'articulation et un second axe d'articulation, la distance séparant ces deux axes d'articulation étant égale à la distance séparant les axes d' articulation de ladite bielle, une deuxième biellette comprenant un premier axe d'articulation et un deuxième axe d'articulation, la distance séparant ces deux axes étant égale à la distance séparant les deux axes d'articulation de la première biellette, la première articulation de la première biellette étant articulée à ladite poutre au voisinage de sa seconde extrémité, la deuxième articulation de la première biellette étant articulée à la première articulation de la seconde biellette et la seconde articulation de la seconde biellette étant articulée audit chariot, un troisième pignon du rayon R1 coaxial à la première articulation de la première biellette et fixe par rapport à cette première biellette, un quatrième pignon de rayon R1 coaxial à l'articulation de la bielle avec la poutre et fixe par rapport à la bielle, et une chaine de transmission entourant les troisième et quatrième pignons, la bielle et la première biellette étant réglées parallèlement. Avantageusement, lesdits moyens permettant de faire varier l'angle comportent un moteur agissant sur la première biellette de façon à la faire pivoter autour de son premier axe d'articulation. Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, les moyens pour déplacer ladite poutre par rapport au chariot lorsque l'angle oi varie comportent un moteur et des moyens de transmission de façon que la rotation du moteur entraîne une translation de la poutre par rapport au chariot, et des moyens de commande du moteur asservissant sa rotation en fonction de la variation de l'angle i L'invention sera bien comprise à la lumière de la description de deux exemples de réalisation de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel - La figure 1 donne un représentation schématique d'une première forme de réalisation de l'invention. - La figure 2 donne une représentation schématique d'une seconde forme de réalisation de l'invention. - La figure 3 montre une perspective schématique dans laquelle on effectue une rotation autour de l'axe AA'. En se reportant à la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend un bras orientable 1 portant un outil 2, il s'agit en ltoc- currence d'une torche de soudage à l'arc. En 3 est représentée la surface sur laquelle un cordon de soudure est à réaliser, en 4 l'impact de l'arc. Le bras orientable 1 est relié à un chariot 5 par divers éléments réalisant l'invention. Le chariot 5 fait partie d'une machine à souder et le déplacement du chariot selon une trajectoire donnée et à une vitesse donnée est programmée. Le bras orientable 1 est relié au chariot 5 par l'intermédiaire d'une poutre 6 qui peut coulisser selon son axe AA' dans le chariot 5 et d'une bielle 7. La bielle 7 est articulée à son extrémité 8 à 1' extrémité 9 de la poutre 6, et à son extrémité 10, au bras orientable 1. L'angle que fait la bielle 7 avec l'axe AA' est i et l'angle que fait la bielle 7 avec le bras orientable 1 est J. La bras orientable 1 comprend un premier pignon 11 de rayon R. Ce pignon est coaxial à 1'articulation de la bielle 7 avec le bras orientable 1 et est fixe par rapport à ce bras. L'extrémité 9 de la poutre 6 comporte un deuxième pignon 12 de rayon 2R coaxial à l'articulation de la poutre 6 avec la bielle 7 et fixe par rapport à la poutre 6. Une chaine 13 entoure et relie les pignons 11 et 12. De cette façon en réglant au départ l'angle Y à une valeur égale à -20t , toute variation de l'angle q entrainera une variation de l'angle # d'une valeur égale au double de la variation de l'angle &alpha; et l'angle 85 restera ainsi toujours égal à#- 2# ffi. Il s'en suit que l'angle compris entre l'axe AA' et le bras orientable 1 est égal à < . On a donc réalisé un triangle isocèle. Si donc l'angle OC varie, le point d'intersection de l'axe du bras orientable 1 avec l'axe AA' parcourt l'axe AA' et s'éloigne donc du point d'impact 4, l'invention comprend donc des moyens pour translater la poutre 6 de façon à ramener ce point d'intersection au point 4. Ces moyens comportent une première biellette 14 comportant une première articulation 15 et une deuxième articulation 16, une deuxième biellette 17 articulée à la deuxième articulation 16 de la première biellette 14 et au chariot 5 en 18. La première articulation 15 de la première biellette 14 est articulée à l'extrémité 19 de la poutre 6. Les biellettes 14 et 17 ont des longueurs égales à la bielle 7. La biellette 14 comporte un troisième pignon 20 coaxial à son articulation avec la poutre 6 et fixe par rapport à la biellette 14 ; de même, la bielle 7 comporte un quatrième pignon 21 coaxial à son articulation avec la poutre 6 et fixe par rapport à la bielle 7. Une channe 22 entoure et relie les deux pignons 20 et 21 en passant à l'intérieur de la poutre 6 qui est creuse. Bien entendu, les pignons 11, 12, 20 et 21 et les chaines 13 et 22 peuvent être remplacées par tout autre moyen de transmission du mouvement. Au départ, la bielle 7 et la biellette 14 sont placées parallèlement de manière à réaliser deux triangles isocèles égaux. Un moteur non représenté, agit sur commande pour faire varier l'angleCR . Ce moteur agit sur la bielle 14. Toute modification de l'angle i agit donc sur la longeur séparant les articulations 18 et 15 d'une valeur égale à la variation de longueur séparant l'arti culation du point de concours de l'axe AA1 avec l'axe & l'arti- culation 15 se déplaçant vers la droite lorsque ledit point de concours se déplace vers la gauche et vice-versa. Ce point de concours reste donc fixé au point 4 lequel bien entendu est lié au déplacement, imposé par le programme, du chariot 5. Sur la figure 2, les moyens pour translater la poutre 6 sont différents. Ils comprennent un moteur 23 solidaire de la poutre 6 et dont l'arbre de sortie est constitué par une tige filetée 24 vissée dans le chariot 5 servant d'écrou. La poutre 6 possède une fente 25 pour le passage du chariot et permettre la translation relative de la poutre par rapport au chariot. Le fonctionnement du moteur est asservi à la variation de l'angle . Dans cet exemple la variation de l'angle t est réalisé par un moteur non représenté agissant sur la bielle 7. Le dispositif d'asservissement comprend un premier potentiomètre 26 dont la tension recueillie sur le curseur 27, lié au déplacement relatif de la poutre par rapport au chariot, varie linéairement, un deuxième potentiomètre 28 dont la tension recueillie sur le curseur 29, lié à la rotation de la bielle 7, varie comme le cosinus de l'angle 0k . Un comparateur 30 reçoit en entrée les tensions des deux potentiomètres et la sortie est reliée à un amplificateur 31 dont la sortie commande le moteur 23. On peut prévoir aussi une rotation de l'outil autour de l'axe 8 ainsi qu'une translation le long de cet axe. De meme, on peut prévoir une rotation de la poutre 6 autour de l'axe LA' par le moyen d'un système mécanique connu, contenu dans le chariot 5. La figure 3 montre une perspective montrant un tel dispositif dans lequel la rotation autour de l'axe AA' est commandé par un moteur 32 qui agit sur un système mécanique contenu dans le chariot 5 et qui permet la rotation de l'extrémité gauche de la poutre 6.

Claims: REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'orientation d'un outil (2) comportant un chariot mobile (5) suivant une trajectoire déterminée T, un bras orientable (1) supportant l'outil, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une poutre (6) mobile en translation rectiligne le long d'un axe li', par rapport audit chariot et supportant une bielle (7), articulée à l'une de ses extrémités (8) située sur l'axe Ak', à une première extrémité (9) de ladite poutre et à son autre extrémité (10) audit bras orientable, l'axe 8 du bras orientable restant en permanence dans le plan défini par la bielle et l'axe AA', et en ce qu'il comprend des moyens permettant de faire varier l'angle Ce entre la bielle et l'axe AA', des moyens (11, 12, 13) permettant de faire varier l'angle w entre la bielle et le bras orientable de façon qu'il reste égal à ar- 2*et des moyens (14, 17, 20, 21, 22) pour déplacer, par rapport audit chariot, ladite poutre d'un vecteur opposé à celui dont s'est déplacé le point intersection de l'axe du dubras orientable avec l'axe AA' lors d'une variation de l'angle 0t . 2/ Dispositif d'orientation d'un outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant de faire varier l'angle 'j' de façon qu'il reste égal à#- 2 5 comportent un premier pignon (11) de rayon R situé coaxialement à l'articulation de la bielle avec le bras orientable et fixe par rapport au bras orientable, un second pignon (12) de rayon 2R situé coaxialement à l'articulation de la bielle avec la poutre et fixe par rapport à la poutre, une channe de transmission (13) entourant les deux pignons. 3/ Dispositif d'orientation d'un outil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour déplacer ladite poutre par rapport au chariot lorsque l'angle ck varie comportent une première biellette (14) comprenant un premier axe d'articulation (15) et un second axe d'articulation (16), la distance séparant ces deux axes d'articulation étant égale à la distance séparant les axes d'articulation de ladite bielle (7), une deuxième biellette (17) comprenant un premier axe d'articulation et un deuxième axe d'articulation, la distance séparant ces deux axes étant égale à la distance séparant les deux axes d'articulation de la première biellette, la première articulation de la première biellette étant articulée à ladite poutre au voisinage de la seconde extrémité (19), la deuxième articulation de la première biellette étant articulée à la première articulation de la seconde biellette et la deuxième articulation de la seconde biellette étant articulée audit chariot, un troisième pignon (20) de rayon R1 coaxial à la première articulation de la première biellette et fixe par rapport à cette première biellette, un quatrième pignon (21) de rayon R1 coaxial à l'articulation de la bielle avec la poutre et fixe par rapport à la bielle, et une chaine de transmission (22) entourant les troisième et quatrième pignons, la bielle et la première biellette étant réglées parallèlement. 4/ Dispositif d'orientation d'un outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant de faire varier l'angle comportent un moteur agissant sur la première biellette de façon à la faire pivoter autour de son premier axe d'articulation. 5/ Dispositif d'orientation d'un outil selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant de faire varier l'angle comportent un moteur agissant sur ladite bielle (7) de façon à la faire pivoter autour de son articulation avec ladite poutre. 6/ Dispositif d'orientation d'un outil selon l'une des revendications 1, 2 ou 5, caractérisé en ce que les moyens pour déplacer ladite poutre par rapport au chariot lorsque l'angle c < varie comportent un moteur (23) et des moyens (5, 24) de transmission de façon que la rotation de l'arbre du moteur entraine une translation de la poutre par rapport au chariot et des moyens de commande du moteur asservissant sa rotation en fonction de la variation de l'angle i 7/ Dispositif d'orientation d'un outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comportent un premier potentiomètre (26) dont la tension recueillie sur un curseur (27), lié au déplacement de la poutre par rapport au chariot, varie linéairement en fonction du déplacement du curseur, un deuxième potentiomètre (28) dont la tension recueillie sur un curseur (29), lié à la rotation de la bielle par rapport à la poutre varie comme le cosinus de l'angle , un comparateur (30) recevant les signaux du premier et du deuxième potentiomètre dont la sortie est amplifiée et commande le moteur (23).

Inventors: CORNU, JEAN
Applicants: ALSTHOM-ATLANTIQUE SOCIETE ANONYME DITE:
Application year: 1982
Main classification: B23K9
IPC codes: B23K9