BE1000093A7

BE1000093A7 - Dispositif de changement automatique d'outillage equipant des robots industriels.

Info

Publication number: BE1000093A7
Application number: BE8700778A
Authority: BE
Original assignee: Comau Spa
Priority date: 1986-07-16
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1988-02-23
Also published as: GB8711867D0; SE8702666D0; DE3717765A1; IT8667574A0; SE8702666L; NL192508C; NL8701411A; GB2192608B; SE468418B; JPS6330183A; SU1572404A3; GB2192608A; ATA152887A; CH670595A5; US4763401A; FR2601614B1; NL192508B; JPH0794074B2; IT1193450B; FR2601614A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de changement automatique d'outillage , équipant des robots industriels. Ledit dispositif comprend un élément cylindrique de retenue (A) ; une bride d'accouplement (B), de forme sensiblement complémentaire de celle dudit élément (A) et à laquelle un outil est fixé ; des moyens mobiles (36b) de venue en prise, associés à l'élément (A) ; des moyens d'agrippage (50, 50a) associé à la bride (B) et complémentaires desdits moyens (36b); ainsi que des moyens d'actionnement portés par ledit élément (A) et associés auxdits moyens (36b), pour bloquer la bride (B) de manière libérable sur ledit élément (A). Application à l'équipement de robots industriels.

Description


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   Dispositif de changement automatique d'outillage équipant des robots industriels 
La présente invention se rapporte   A   un dispositif de changement automatique d'outillage   6guipant   des ro- bots industriels munis d'un bras porte-outils. 



   Des dispositifs conçus jusqu'à present comportent des moyens d'actionnement pour provoquer le changement de l'outillage, qui se trouvent sur le   so ?   ou sont associes à une structure supportant les outils. En d'autres termes, chaque outil dispose d'un actionneur correspondant implanté au sol, qui est associé à cet outil et qui le bloque ou le débloque (le serre ou le desserre) toutes les fois que le bras du robot est placé dans 1'alignement de cet outil proprement dit. Dans d'autres dispositifs, une broche du robot est mise en prise pour provoquer le serrage et le desserrage de l'outil. 



   Cela se traduit par une complexité structurelle   considérable.   par un encombrement accru des outils et de leurs actionneurs implantes au sol, et par des coots elfe-   vies.   



   La presente invention a pour objet de fournir un 
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 dispositif du type precite, qui soit fonctionnel et fia- ble et qui, dans le meme temps, n'accuse pas les   inconve-     nients   susmentionnés, mais soit d'une fabrication simple et peu onereuse. 



   Conformement   A   l'invention, cet objet est atteint par le fait que le dispositif comprend un élément cylindrique de retenue supporte par le bras porte-outils ; une bride d'accouplement qui presente une forme sensiblement complémentaire de celle de l'element de retenue, et   A   laquelle un outil est fixe ; des moyens mobiles de venue en prise, associés à   1'élément   de retenue ; des moyens d'agrippage, associes à la bride et complémentaires des moyens mobiles de venue en prise ;

   ainsi que des moyens 

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 d'actionnement portés par T'élément de retenue et associes aux moyens mobiles de venue en prise, afin de bloquer la bride sur 1'élément de retenue ou de 1'en degager 
Par suite de ces caractéristiques, il n'est pas   ne-   cessaire de prevoir un actionneur implante au sol pour ser- rer chaque outil, étant donné que cet actionneur proprement dit se trouve sur 1a machine. De ce fait, il est pos sible de placer un plus grand nombre d'outils sur 1e sol, ce terme designant n'importe quelle structure ne se trouvant pas sur 1a machine, de manière à conférer au robot une plus grande souplesse d'utilisation. 



   De preference, les moyens mobiles de venue en prise sont constitues par de multiples dents mobiles de venue en prise, qui sont agencées radialement par rapport à 1'élément de retenue et peuvent coulisser radialement par rapport a ce dernier. 



   Selon une autre   caractéristique   de l'invention, les moyens d'agrippage sont constitués par de multiples appendices de fixation qui se presentent   sous 1a   forme de crochets, ont une configuration   complementaire   de celle des dents de venue en prise, et font saillie axialement par 
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 rapport a la bride. 



   D'autres avantages et caractéristiques du dispositif conforme   a 1'invention   ressortiront de la description détaillée   ci-apres,   à titre d'exemple nullement limitatif, en se   refermant   aux dessins annexes sur lesquels : la figure   1   est une vue en perspective de l'extrémite d'un bras porte-outils doté du dispositif selon   l'in-   vention ;
1a figure 2 est une perspective partiellement en   éc1atë, i11ustrant   un detail de 1a figure 1 ;
1a figure 3 est une coupe fragmentaire, selon la ligne III-III de 1a figure 1 ;
1a figure 4 est une coupe selon 1a ligne IV-IV de 1a figure 3, le dispositif étant en condition accouplée ;
1a figure 5 est une coupe selon 1a ligne V-V de 1a 

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 figure 2 ;

   et
1a figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 2, le dispositif étant en condition accouplée. 



   Sur les dessins, un bras mobile d'un robot industriel est dèsigné par 10 et   presente,         son extremity lOa, un flasque de sûreté 12 d'un type connu,   équipé   de microinterrupteurs de   surette   qui mettent automatiquement le robot à l'arrét lorsque la charge de l'outil excède une valeur prédéterminée. Un element cylindrique de retenue, repérê globalement par A, est assujetti au flasque de sûreté 12 par des boulons 11 et des goupilles 13, et possède une surface frontale 14 ainsi qu'une surface latérale 16 cylindrique droite. 



   Des raccords 18, établissant la liaison avec des conduits T a fluides de travail, sont disposes sur la sur- 
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 face laterale 16 de l'element A. Ces raccords 18 sont reliés, par des canaux 20 ménagEs   l'interieur de l'element de retenue A, ä des raccords mal es 22 A solidarisa- tion rapide occupant des positions correspondantes sur une région   périphérique   annulaire 14a de la surface frontale 14. Deux raccords 24 établissant la liaison avec des conduits C à air comprimé sont également menages sur la surface latérale 16 de l'élément A. 



   Comme illustre sur 1a figure 3, les deux raccords 24 communiquent avec une chambre 26 cylindrique droite qui est située         l'interieur   de   l'élément   de retenue A et est   subdivisee,   en deux parties respectives 26a et 26b, par un piston 28 à double action muni d'une tige tubulaire 28a pouvant coulisser sur un axe central cylindrique de guidage 30. La tige 28a du piston 28 possède trois sièges lateraux espaces 32, distants d'intervalles mutuels de   1200.   



   Trois leviers coudes 34 sont articules en D à l'inteneur de l'element de retenue A, autour d'axes d'articulation perpendiculaires à l'axe de cet   dement   cylindrique A, repéré par X-X sur les dessins. Chaque levier 

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 coudé 34 comprend une   premiere   extrémité lobée 34a   logee   dans le siege correspondant 32 de la tige 28a, ainsi qu'une seconde extrémité lobée 34b engagee dans un évidement correspondant 36a, pratique dans une dent mobile 
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 36 de venue en prise.

   Les dents 36 de venue en prise, espacees angulairement les unes des autres de 1200, peuvent coulisser dans des guides radiaux appropries 38 renfer- més par 1'élément de retenue A, et   presentent   une zone extreme 36b destinée       faire saillie radialement   au-delta   de 1a surface latérale 16 dudit element de retenue A. 



   Dans 1'alignement de chaque dent 36 de venue en prise, la surface laterale 16 de   1'element   de retenue A comporte un creux axial 40 dont la fonction sera commen- 
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 tOe dans la description ci-après. l'élément de retenue A peut etre accouplé   A   une bride B,   laquelle est fixé un outil constitue par un pistolet 42 de soudage   A     1'are   dans ta forme de réalisation de la figure 1.

   Comme le montre la figure 2, la bride B comprend une surface frontale 46, une surface de fixation 68 assurant le montage du pistolet 42, ainsi qu'une surface laterale 44 cylindrique droite qui est munie de trois appendices 50 de venue en prise ou de fixation se présentant sous la forme de crochets, distants de 120  les uns des autres et saillant axialement par rapport   ä   la surface frontale 46. Ces appendices 50, qualifiés ci-après de "mordaches", présentent chacun un évidement transversal 50a. 



   Des raccords femelles 48 à solidarisation rapide sont implantes sur la surface frontale 46 de la bride B et communiquent, par l'intermédiaire de canaux 52       fluides de travail, avec des raccords correspondants 54 situes sur   la   surface laterale 44 de la bride B. Les raccords 22 à solidarisation rapide de l'élément de retenue A et les raccords   complementaires 48 ä   solidarisation rapide   de l a bnde B possedent   des obturateurs respectifs 22a et 48a (soupapes automatiques) associes, 

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 d'une manière connue, à des ressorts hélicoïdaux respectifs pour autoriser une communication entre les raccords 
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 lorsque ces raccords sont en condition accouplée. comme illustres sur la figure 6. 



   En vue de favoriser un accouplement correct et de permettre une grande transmission de charges entre   1'pelé-   ment de retenue A et 1a bride d'accouplement B, trois pointeaux tronconiques 56 sont installés sur la surface frontale 14 de   l'élément   A, à des espacements mutuels de 120  ; ces pointeaux sont complémentaires de logements 58   menages   dans la surface frontale 46 de la bride B   (figure 3),  
11 convient a present de décrire les connexions électriques entre l'élément A et la bride B. 



   L'element de retenue A presente, au niveau de sa surface latérale 16, un connecteur multiple 60 destiné   A   des cÅables électriques transmettant des signaux de commande et de pilotage       1'outil 42. Certains de ces càbles électriques sont raccordes   A   une fiche 62 située sur 1a surface frontale 14 de 1'element A, et associée à une douille 64 disposée sur 1a surface frontale 46 de la bride   8.   Cette douille 64 est   a   son tour raccordée   A   une broche 66 venant   d   fleur de 1a surface de fixation 68 de 1a bride B, sur laquelle l'outil 42 est monte. 



  Cette broche 66 est du type connecteur multiple et elle 
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 est connectée e ? ectr ? quefnent a des détecteurs, action- neurs électriques et dispositifs analogues situes sur 1'outil 42. 



   Le connecteur multiple 60 est raccorde électriquement à des détecteurs ou interrupteurs respectifs de proximité 70 et 72 associés       la tige 28a du piston 28, ainsi qu'a un detecteur de proximite 74 (figure 2) situé sur 1a surface frontale 14 de   l'élément   de retenue A. Les fonctions de ces detecteurs seront expliquées dans la description ci-après. 



   Des première et seconde paires de barrettes en cui- 

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 vre mutuellement parallèles, respectivement désignées par R et S, sont prévues pour établir la connexion électrique entre   1'élément   de retenue A et 1a bride d'accouplement B. Chaque barrette 76 de la première paire R comprend, a 1'une de ses extremites, une zone aplatie 76a de contact électrique implantée dans 1'ali- gnement de Ja région centrale de la surface frontale 14 de   l'dement   de retenue A ; et,   A   son autre   extrémité.   une zone 76b de connexion electrique qui est munie d'un connecteur 78, pour un câble électrique 79 raccorde a une alimentation électrique.

   Similairement, chaque bar- rette 80 de la seconde paire S associée a la bride B comprend une zone extreme aplatie   80a   de contact élec- trique ; ainsi qu'une zone 80b de connexion électrique pourvue d'un connecteur 82 destine a un cable électri- que 84, raccorde   a l'une   des electrodes Z du pistolet de soudage 42 (figure 1). 



   A la hauteur des zones extremes aplaties 76a, les barrettes 76 présentent des surfaces de contact 86 re-   vetues   d'une couche d'argent, afin   d'amé1iorer 1'effi-     calcite   du contact électrique. En outre, alors que les barrettes 80 de 1a seconde paire S sont assujetties   A  
1a bride B par des vis de fixation 88, les barrettes 76 de la première paire R peuvent accomplir de legers mouvements d'ajustement ;

   des rondelles élastiques de type Belleville 90   sont-intercalees   entre ces barrettes 76 et   1'element   de retenue A afin d'assurer une pression de contact prédétermin6e entre les zones respectives 76a et 80a des ba'rrettes 76 et 80, de manière   ä   provoquer une resistance de contact moindre et une plus grande delivrance de puissance au pistolet de soudage 42. 



   Une plaque de pression 92 et des pieces de liaison profilees 94 (figure 4) sont respectivement interposees entre les rondelles élastiques 90 et les barrettes 76, pour permettre à ces barrettes 76 d'effectuer de légères rotations d'ajustement. Dans leurs positions déconnectées, 

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 les barrettes 76 sont retenues contre l'élément de retenue A par des vis 96. 



   Au stade du changement d'outillage, 1e bras 10 du robot est positionne dans l'alignement d'une structure de support au sol (non illustrée), destinée à loger 1'outil 42. Une fois cette position atteinte, de 1'air comprimé est delivre aux. raccords 24 communiquant avec 1a partie 26b de la chambre cylindrique 26 associe au piston 28. 



  Ce piston est par conséquent poussé vers le bras 10, en imprimant une rotation aux leviers coudes 34 par suite de 1'accouplement entre leurs extrémités 34a et les sieges 32   de la tige 28a,   Cette rotation provoque le mouvement radial de translation des dents mobiles 36, qui sortent des evidements 50a des mordaches 50 pour entrai- 
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 ner, par gravite, la dissociation de la bride d'accouplement B d'avec l'element de retenue A. Cette dissociation se traduit par la fermeture des obturateurs 22a et 48a des raccords 22 et 48 à solidarisation rapide, ainsi que par l'ouverture des contacts électriques des barrettes 76 et 80, et des connexions électriques 62 et 64 délivrant les signaux de pilotage et de commande       l'outil 42. 



   En vue de permettre un nettoyage des canaux   ä   fluides de travail parcourant   1'outil,   un courant d'air comprimé est délivré aux raccords 22 pour debarrasser les canaux de leurs impuretés préalablement à l'actionnement de la tige 28a. 



   L'instruction de commande, pour permettre le mouve- 
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 ment du bras 10 du robot apres 1 'enlèvement de 1'outil 42, est fournie par l'interrupteur de proximite 70 qui indique 1a position correcte de fin de course du piston 28, par rapport   à l'extraction complète   des dents 36 de venue en prise. 



   Le bras 10   depourvu   de l'outil est ensuite positionné dans l'alignement d'un autre outil 42 place sur une structure au sol. L'approche de 1'element de retenue A, en direction de 1a bride B, a lieu d'une manier telle 

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 que les mordaches 50 de cette bride B coulissent dans des creux appropriés 40 dudit élément A. L'interruption de ce mouvement d'approche, egalement guidé par les pointeaux 56, est commandée par le detecteur de proximité
74 qui est monte élastiquement de façon à augmenter 1a précision d'accouplement. 



   Au cours de cette phase, 1es raccords automatiques
22 et 48 établissent la communication entre les conduits
T du robot et les canaux, menages dans 1'outil 42, pour faire circuler les fluides de travail tels que des liqui- des, des gaz, de 1'air comprime, du vide, etc. De 1'air comprime est ensuite délivre aux raccords 24 communiquant avec la partie 26a de la chambre cylindrique interne 26, pour provoquer le mouvement radial de translation des dents 36 de venue en prise, vers 1'extérieur. L'interrup- teur de proximité 72 indique l'instant auquel le piston 28 a atteint sa position correcte de fin de course, et il assure que 1a bride d'accouplement B soit enserrée par   1'élément   de retenue A.

   Lorsque le signal d'autorisation provenant du détecteur 72 a été reçu, le bras 10 du robot peut debuter son cycle de travail avec le nouvel outil 42. 11 est bien évident que tout le processus de changement d'outillage, de meme que les autres phases de travail, se déroulent d'une manière entièrement automatique, grÅace au programme de travail du robot emmagasine dans 1e Systeme de commande de ce robot proprement dit. 



   Bien entendu, les principes de 1'invention demeurant par ailleurs inchangés, les details structurels et 1es formes de réalisation peuvent subir d'amples modifications par rapport à ceux décrits et illustres sur les dessins. 



   Par exemple, les barrettes de raccordement electrique peuvent etre agencees en une configuration coaxiale au lieu de presenter des surfaces aplaties. 



   11 va donc de soi que de nombreuses modifications peuvent   etre   apportees au dispositif   decrit   et représenté, sans sortir du cadre de 1'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif de changement automatique d'outillage, équipant des robots industriels munis d'un bras (10) porte-outils, dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend un element cylindrique de retenue (A) supporté par le bras (10) porte-outils ; une bride d'accouplement (B) qui presente une forme sensiblement complementaire de celle de l'element de retenue (A}, et à laquelle un outil (42) est fixe, des moyens mobiles (36) de venue en prise, associés ä l'élément de retenue (A) ; des moyens d'agrippage (50, 50a), associés a la bride (B) et complimentaires des moyens mobiles (36) de venue en prise ;

ainsi que des moyens d'actionnement (28, 34) portes par 1'pelé- ment de retenue (A) et associés aux moyens mobiles (36) de venue en prise, afin de bloquer 1a bride (B) sur ledit EMI9.1 element (A) ou de 1'en dégager.
2. Dispositif selon la revendication 1. caractérisè par le fait que les moyens mobiles de venue en prise sont constitués par plusieurs dents mobiles (36) de venue en prise, qui sont agencees radialement par rapport à l'élément de retenue (A) et peuvent coulisser par rapport à ce dernier.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens d'agrippage sont constitues de plusieurs appendices de fixation (50) qui se presentent sous la forme de crochets, ont une configuration complementaire de ce11e des dents (36) de venue en prise, et font saillie axialement par rapport à la bride (B).
4. 9i. spositif selon la revendication l, caractérisé par le fait que les moyens d'actionnement comprennent un piston (28) ä double action muni d'une tige (28a) et ac- tisonné par un fluide sous pression, ce piston étant logé <Desc/Clms Page number 10> dans une chambre cylindrique (26) ménagée à l'intérieur de l'iélément de retenue (A) ; et plusieurs leviers coudes (34) articulés sur l'élément de retenue (A), chaque levier (34) étant relie par 1'une (34a) de ses ex- EMI10.1 tremites à la tige (28a) du piston (28) et, par son autre extremiste (34b), une dent correspondante (36) de venue en prise.
5. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caracterise par le fait que l'élément cylindrique de retenue (A) presente plusieurs creux axiaux (40) menages dans sa surface laterale (16) en correspondance avec les dents mobiles (36), ces creux (40) 6tant complémentaires des appendices de fixation (50) de la bride (B).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise par le fait que l'élément cylindrique de retenue (A) et la bride (8) sont associés par des raccords complémentaires (22, 48) solidarisation rapide, qui sont destines à des fluides de travail, sont disposés axialement et sont munis de soupapes automatiques (22a, 48a) pour autoriser une circulation en condition accouplée de 1'element et de la bride, et pour interrompre cette communication dans leur condition désaccouplée.
7. Dispositif selon 1'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérise par le fait que le piston (28) EMI10.2 presente deux détecteurs de proximité associés (70, 72), pour détecter des signaux indicatifs des deux positions de fin de course de ce piston (28) correspondant aux conditions respectives de blocage et de degagement de 1'outil (42).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes. caractérisé par le fait qulil comporte un détecteur frontal de proximité (74) porte par 1 tele- ment de retenue (A) et conçu pour detecter une condition d'accouplement correct entre cet element (A) et la bride (B), de façon à permettre un blocage de l'outil 42. <Desc/Clms Page number 11>
9. Dispositif selon 1'une quelconque des revendications precedents, en particulier, mais non exclusivement. pour des robots de soudage equipes d'un pistolet (42) de soudage A l'arc, dispositif caractérisé par 1e fait que l'élément cylindrique de retenue (A) est associe frontalement a une premiere paire (R) de barrettes alectriquement conductrices (76), presentant des faces de contact aplaties (76a) complémentaires de faces aplaties correspondantes (80a) d'une seconde paire (S) de barrettes electriquement conductrices (80) support6es frontalement par 1a bride (B), 1a première paire (R) de barrettes (76) etant raccordee une alimentation électrique, et la seconde paire (S) de barrettes (80)

etant raccordée électriquement aux electrodes (Z) du pistolet de soudage (42).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé EMI11.1 par 1e fait que des moyens elastiques (90) sont interca- les entre 1a premier paire (R) de barrettes (76) et 1'êlêment cylindrique de retenue (A), de maniere ä assurer une pression de contact prédéterminée entre les faces (76a, 80a) des barrettes (76, 80) dans 1a condition d'ac- EMI11.2 couplement mutuel de l'élément de retenue (A) et de la bride (B).
11. Dispositif selon 1a revendication 9 ou 10, carac- taris6 par 1e fait que les barrettes (76,80) de chaque paire de barrettes sont paralleles 1es unes aux autres et comprennent des premières zones extremes (76a, 80a) si- tuées sensiblement dans 1'alignement de 1'axe respectif (X-X) de l'element de retenue (A) et de la bride (B), ainsi que des secondes zones extremes (76b, 80b) opposées aux premieres extremites et faisant respectivement sai1- EMI11.3 lie, dans le sens radial, par rapport a l'élément de re- tenue (A) et à la bride (8), chaque seconde zone extreme (76b, 80b) étant munie d'un connecteur (78, 82) pour son raccordement électrique.
12. Dispositif selon 1a revendication 10 ou 11, ca- racterise par 1e fait que les barrettes (76) de 1a pre- <Desc/Clms Page number 12> mière paire (R) de barrettes peuvent accomplir un mouvement d'ajustement au cours de 1'accouplement de leurs faces (76a) et de faces correspondantes (80a) des barrettes (80) de la seconde paire (S).
13. Dispositif selon la revendication 11, caracteise par le fait que les premières zones extremes (76a) des barrettes (76) de la première paire (R) présentent des surfaces (86) de contact électrique revetues d'argent.