La présente invention concerne un appareil de manipulation comprenant un bras de transfert et des moyens d'actionnement pneumatique de ce bras destinés à être reliés à un bloc de commande automatique des mouvements de ce bras.
Un tel appareil de manipulation est apte à constituer la partie mécanique d'un robot industriel, proprement défini comme étant une machine de transfert et de positionnement automatique et programmable, laquelle comprend usuellement une partie mécanique et une partie de commande. On a récemment reconnu que les robots industriels pouvaient avantageusement contribuer à une réduction des coûts de fabrication et à une amélioration des processus de fabrication même dans le domaine de l'industrie des machines de précision, comme par exemple l'industrie de fabrication des montres ou des instruments optiques, industries dans lesquelles un usinage automatique et répétitif est souvent requis avec un haut degré de précision.
On a déjà proposé différents types de robots industriels pour économiser la main-d'oeuvre ou remplacer les ouvriers qui avaient à effectuer des travaux de pure routine et dont les facultés peuvent être plus avantageusement utilisées dans d'autres travaux moins machinaux. On a par exemple utilisé des robots industriels actionnés hydrauliquement dans l'industrie lourde, mais ces robots n'étaient pas adaptés pour être utilisés dans l'industrie mécanique de précision du fait de leur inévitable grand encombrement, de la difficulté présentée par l'entretien de leur partie mécanique, et de leur faible précision quant au positionnement des pièces qu'ils manipulent.
Par ailleurs, les robots industriels classiques n'ont pas de flexibilité en ce qui concerne les transferts de position qu'ils effectuent; ils constituent le plus souvent, par exemple, de simples convoyeurs capables d'effectuer un transport d'un point à un autre, sans flexibilité d'utilisation. Ils ne sont, de plus, guère capables, vu leurs grandes dimensions, de s'adapter à la forme et aux dimensions de différentes pièces qu'ils peuvent avoir à transporter.
De plus, ces robots industriels classiques utilisent, dans leur servo-mécanisme, un dispositif commandé par plaque ou tambour rotatif muni de projections faisant office de cames , et il en résulte une faible capacité de programmation, pauvre à un point tel que l'on peut rencontrer de notables variations dans les opérations de fabrication, du fait que la programmation peut devoir être modifiée chaque fois qu'une séquence d'opérations a été achevée. L'application de dispositifs à grande capacité de mémorisation, comme par exemple les tambours magnétiques, ne s'avère pratiquement pas possible car elle conduit à des coûts trop élevés.
Le but de la présente invention est de foumir un appareil de manipulation du genre précédemment indiqué, apte à constituer la partie mécanique d'un robot industriel, qui soit de petites dimensions et qui puisse, avec une haute précision, effectuer tout déplacement désiré dans un espace tridimensionnel similairement aux déplacements qu'un bras humain peut faire subir à une main humaine, pour lui permettre de saisir un objet par pincement ou agrippement, de modifier son orientation et sa position, etc., en dépendance d'instructions prédéterminées aisément modifiables.
Dans ce but, la présente invention propose un appareil de manipulation comprenant un bras de transfert et des moyens d'actionnement du type précédemment défini, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens actionnés pneumatiquement et connectés audit bras de transfert pour lui faire effectuer un mouvement de va-et-vient horizontal le long d'un axe horizontal, des deuxièmes moyens actionnés pneumatiquement pour faire effectuer audit bras de transfert un mouvement angulaire oscillatoire dans un plan horizontal autour d'un axe vertical perpendiculaire audit axe horizontal, des troisièmes moyens actionnés pneumatiquement pour faire effectuer audit bras de transfert un mouvement de va-et-vient vertical le long dudit axe vertical, et des moyens de commande et de transmission pneumatique aptes à être connectés à une source d'air comprimé pour provoquer sélectivement,
en réponse à des signaux qui leur sont appliqués depuis ledit bloc de commande, L'amenée d'air comprimé etlou la décharge de l'air comprimé dans lesdits premiers, deuxièmes et troisièmes moyens actionnés pneumatiquement, de manière à actionner ceux-ci conséquemment pour faire effectuer audit bras de transfert des mouvements dont lesdits signaux donnent l'ordre.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple une forme d'exécution de l'objet de l'invention; dans ce dessin:
la fig. 1 est une vue schématique d'un appareil de manipulation apte à former la partie mécanique d'un robot industriel;
la fig. 2 est une vue schématique montrant la partie de commande de ce robot industriel;
la fig. 3 est une vue en coupe verticale montrant un mécanisme à l'aide duquel le mouvement vertical d'un bras de transfert est effectué;
la fig. 4 est une vue en coupe, selon la ligne A-A, de la fig. 3 montrant un mécanisme à l'aide duquel un mouvement de balayage de ce bras de transfert est effectué;
la fig. 5 montre, à échelle agrandie, une partie du mécanisme de balayage de ce bras de transfert;
la fig. 6 est une vue en coupe verticale longitudinale du bras de transfert, montrant un mécanisme:
pour faire effectuer un mouvement horizontal à ce bras;
la fig. 7 est une vue de dessus montrant un manipulateur monté à l'extrémité du bras de transfert;
la fig. 8 est une vue en coupe verticale du manipulateur représenté à la fig. 7, montrant un mécanisme à l'aide duquel différents mouvements peuvent être effectués par le manipulateur;
la fig. 9 est une vue en coupe. droite, selon la ligne B-B de la fig. 8, montrant un mécanisme à l'aide duquel le manipulateur peut être mû en rotation;
la fig. 10 est une vue en coupe, selon la ligne C-C de la fig. 8, montrant un méhanisme à l'aide duquel le manipulateur peut être amené à effectuer un mouvement de déflexion;
la fig. 11 est une vue en coupe, selon la ligne D-D de la fig. 8, montrant des conduits par lesquels de l'air comprimé est amené pour provoquer le mouvement de déflexion du manipulateur;
;
la fig. 12 est une vue de dessous du manipulateur, montrant le mécanisme de pincement, et
la fig. 13 est un schéma-bloc montrant la disposition et la direction d'une pluralité de conduits par lesquels l'air comprimé est amené.
L'appareil de manipulation en question, considéré dans le cadre d'un robot industriel, constitue la partie mécanique 10 de ce robot qui comprend en outre une unité de commande 20 de cet appareil, ces deux unités étant représentées respectivement aux fig. 1 et 2. L'unité mécanique 10 comprend des moyens d'élévation 1 1 se mouvant vers le haut et vers le bas le long de moyens de guidage 12 et qui, pour permettre un mouvement de balayage, peuvent se mouvoir en rotation, à l'intérieur de certaines limites, autour de leur axe vertical, par l'action d'air comprimé fourni depuis une source (non représentée) par un réseau de conduits d'air 13.
Un bras de transfert 14 est monté de manière coulissante dans les moyens d'élévation 1 1 de manière à effectuer des mouvements d'extension et de rotation horizontale en coopération avec le mouvement des moyens d'élévation 11, I'extrémité de ce bras de transfert 14 étant munie d'un manipulateur 15. Ce demier, qui comprend deux doigts de pincement 16 et 16a, est monté de manière pivotante à l'extrémité du bras de transfert de manière à pouvoir pincer, déplacer en rotation et déplacer en déflexion, les piéces devant être manipulées par le robot, les deux composants opérateurs de mouvement dernièrement mentionnés étant également actionnés pneumatiquement, de sorte que leurs mouvements sont commandés de la même manière que ceux des moyens d'élévation 11, comme cela sera décrit en détail plus loin.
D'autre part, L'unité de commande 20 sert à commander de la manière susmentionnée les mouvements des composants de l'unité mécanique 10, cette unité de commande 20 comprenant un boîtier 21 à la surface frontale duquel se présente un panneau de commande 22 et à la surface supérieure duquel un couvercle 23 est monté de manière amovible de façon à permettre l'insertion d'une carte perforée de commande dans l'unité de commande 20 afin de commander les différents mouvements de l'unité mécanique 10 en correspondance avec des instructions perforées dans cette carte. Le panneau de commande 22 est muni d'un commutateur de réseau 24 et d'une pluralité de commutateurs de commande qui agissent pour actionner et commander les mouvements prédéterminés ou désirés (en fonction d'autres informations extérieures) de l'unité mécanique 10.
L'unité de contrôle 20 est distincte de cette demière, mais elle est prévue pour être couplée à celle-ci par l'intermédiaire d'un câble flexible et d'un connecteur, cette construction présentant l'avantage de rendre possible l'installation collective des unités mécaniques à tout endroit approprié où les opérations de travail sont effectuées, tandis que l'unité de commande peut être placée à une certaine distance, où cela s averse commode. Le mouvement tridimensionnel du robot industriel (mouvement analogue à des mouvements pouvant être effectués par un être humain) sous la commande de l'unité de contrôle sera décrit ci-après en liaison avec les illustrations des fig. 3 à 16.
On décrira maintenant les mouvements de rotation, verticale et horizontale, du bras de transfert 14, ceci en liaison avec les fig. 3 et 4. On y voit qu'un bâti 30, monté fixement sur une table de travail convenable (non représenté) au moyen de vis 31 et 31a, est constitué d'une part pour supporter l'appareillage d'entraînement des mouvements verticaux du bras de transfert 14, et d'autre part pour supporter des vannes électromagnétiques 32, 32a et 32b, dont la fonction sera expliquée plus loin.
Un cylindre de guidage 33 présente un flanc extérieur à sa partie supérieure de manière à pouvoir être monté fixement sur le bâti 30 au moyen de vis 34, ce qui lui permet de guider en direction verticale, le long de sa surface intérieure, une pièce élévatrice cylindrique 35 qui, en position stationnaire ou neutre, s'appuie, par une extrémité, contre un membre-support 37 fixé contre le fond du cylindre de guidage 33. La pièce d'élévation cylindrique 35 est située au centre et dans la direction axiale du cylindre de guidage 33, et elle est formée pour présenter une cavité intérieure dans laquelle se trouve un cylindre d'actionnement par air comprimé 36, coaxial au cylindre de guidage 33 et ayant sa partie inférieure attachée au membre-support 37.
A l'intérieur du cylindre d'actionnement par air comprimé 36, se trouve un piston 38 ayant, à son extrémité inférieure, une pièce annulaire 39 pourvue d'une pluralité de rainures 40 servant de conduits pour l'air. Le piston 38 est constitué de manière à pouvoir se mouvoir en direction verticale jusqu'à proximité d'une piéce annulaire 41 fermant le cylindre 36, en étant guidé à l'intérieur de celui-ci, lorsque de l'air comprimé est amené depuis la source d'air comprimé, par un conduit d'air 42 prévu à l'intérieur du membre-support 37.
Par ailleurs, des moyens formant palier-support 43, dans lesquels un arbre 44 peut se mouvoir
en rotation, viennent s'appuyer par gravité contre la surface
supérieure du cylindre d'actionnement par air comprimé 36, la portion périphérique de ces moyens 43 étant fixée contre la paroi
intérieure du cylindre d'élévation 35 de manière telle que ce
demier se meuve verticalement avec ces moyens 43 lorsque le
piston 38 se soulève sous l'action de l'air comprimé.
Similaire
ment, fixée à la paroi intérieure du cylindre d'élévation 35, se
trouve une pièce cylindrique 45 dont la circonférence s'étend en
direction verticale et qui présente une paroi transversale délimi
tant deux chambres dans l'une desquelles se trouve un organe de
commande de rotation 46 monté fixement à la pièce cylin
drique 45 par l'intermédiaire de vis 47 et 47a, L'autre de ces
chambres contenant un appareillage-tampon 48, actionné hydrau
liquement, et similairement attaché à la pièce de fixation 45 au
moyen de vis 49 et 49a.
D'autres moyens formant palier-support 50, dans lesquels
l'arbre 44 est également mobile en rotation, sont fixement attachés
au cylindre d'élévation 35, tandis qu'un organe de support rotatif 51, auquel l'arbre 44 est fixé, est porté par des moyens formant palier-support 52 pour guider le bras de transfert 14 le long d'une cavité qu'il présente, selon un mécanisme qui sera décrit plus loin.
La partie supérieure de l'appareillage est munie d'un manchon 53 de manière telle que celui-ci se trouve supporté par les moyens formant paliers-supports 52 et 54, ces deux demiers étant montés sur le cylindre d'élévation 35, ce manchon 53 étant attaché à l'organe de support 51. Il y a lieu de noter que le manchon 53 peut, mais ne doit pas obligatoirement, être formé pour faire intégralement corps avec l'organe de support 51, bien que dans un tel cas la fabrication d'une seule pièce 51, 53 puisse s'avérer malaisée.
Il ressort de ce qui est décrit ci-dessus que, lorsque de l'air comprimé est amené depuis la source d'air comprimé dans le cylindre d'actionnement d'air comprimé 36 à travers le conduit d'air 42, en réponse à des instructions transmises par l'unité de commande 20, le cylindre d'élévation 35, emmenant avec lui l'organe de support 51 qui lui est lié, se soulève en direction verticale du fait que le piston 38 se meut vers le haut le long du cylindre 36 et entraîne le palier-support 43, ce par quoi le bras de transfert 14 supporté par l'organe de support 51 est également déplacé vers le haut.
La course verticale du cylindre d'élévation 35 est limitée à une certaine valeur par le fait qu'un bras 55, monté sur le cylindre d'élévation 35, se meut le long d'une ouverture 56 pratiquée dans la paroi latérale du cylindre de guidage 33, et vient buter contre un arrêt supérieur 57, ce qui provoque la transmission à l'unité de commande 20 d'un signal de contrôle en retour du fait de l'actionnement d'un commutateur d'indication de fin de course (non représenté), juste avant la collision entre le bras 55 et l'arrêt 57. Lorsque ce signal de contrôle en retour est transmis pour supprimer l'excitation des vannes électromagnétiques 32 et 32a, L'amenée d'air comprimé est interrompue, le bras de transfert 14 étant maintenu à une hauteur prédéterminée.
Il y a lieu de noter, en l'occurrence, que l'arrêt de limitation supérieure 57 est fixé à une colonne 58 montée par ses deux extrémités sur le bâti 30. D'autre part, un arrêt inférieur 59 est également fixé à la colonne 58 d'une façon similaire à l'arrêt supérieur 57, de manière à déterminer la position inférieure du bras de transfert qui est atteinte lorsque le cylindre d'élévation 35 se meut vers le bas au moment où l'air comprimé est évacué par actionnement de vannes électromagnétiques, en dépendance d'une commande de mouvement de descente. La position la plus basse que peut prendre le bras de transfert 14 (c'est-à-dire la positon neutre ou stationnaire), position dans laquelle le cylindre d'élévation 35 s'appuie contre le membre-support 37, est déterminée par l'actionnement d'un commutateur d'indication de fin de course monté de manière adjacente à l'arrêt inférieur 59.
On comprend aisément qu'une position d'arrêt du bras de transfert 14 à une hauteur intermédiaire entre les limites susmentionnées peut, si désiré, être obtenue par l'ajustage d'un arrêt en une position intermédiaire désirée sur la colonne 38.
On décrira maintenant le mouvement de balayage du bras de transfert 14, en liaison avec les fig. 4 et 5. Sur l'arbre 44, à l'inté- rieur du membre opérateur de rotation 46, se trouve monté un côté d'une aube 60 ayant la forme d'une plaque rectangulaire, de telle manière que l'autre côté de cette plaque vienne en contact direct avec la paroi cylindrique interne 61 du membre opérateur de rotation 46, cette plaque rectangulaire s'étendant verticalement de manière à venir également en contact immédiat respectivement avec la surface inférieure et la surface supérieure de la chambre où se trouve cette aube, de sorte que cette dernière forme une paroi
séparant les volumes d'air qui se trouvent de part et d'autre d'elle.
D'une manière similaire, deux parois de séparation 62 et 63, ayant une même forme de plaque rectangulaire, sont fixées à l'intérieur du membre opérateur de rotation 46, leur surface étant normale au fond et au-dessus de la chambre et leur bord venant à proximité de l'arbre 44, de sorte que se trouvent formés deux compartiments 64 et 65 de part et d'autre de l'aube (ou ailette) 60, compar
timents dans lesquels de l'air comprimé peut être introduit par des
conduits d'air 66 et 67 communiquant avec une vanne à air
comprimé 68 (fig. 3).
Il s'ensuit donc que l'aube 60 est poussée de
manière à se mouvoir en rotation en direction antihoraire, vers le
compartiment 65, lorsque de l'air comprimé est amené depuis la vanne 68 dans le compartiment 64, par l'intermédiaire du conduit d'air 66, en correspondance avec un signal de commande de balayage en sens antihoraire transmis depuis l'unité de commande L'aube ou ailette 60 se meut dans l'autre direction (horaire) lorsque de l'air comprimé est introduit dans le compartiment 65 par l'autre conduit d'air 67. En réponse à la rotation de
l'aube ou ailette 60, l'arbre 44 tourne autour de son axe dans les paiiers-supports 43 et 50 pour effectuer un déplacement égal à un
quelconque angle prédéterminé défini d'une manière qui sera décrite plus loin.
Ce dépassement rotatif de l'arbre 44 fait toumer le membre de balayage 51 avec le manchon 53 pour réaliser le mouvement de balayage du bras de transfert 14. Il y a lieu de noter, en l'occurrence, que le cylindre d'élévation 35, le membre opérateur de rotation 46, et l'appareillage d'amortissement 48 ne participent pas au mouvement de balayage imparti à la partie
supérieure du dispositif par l'organe opérateur de rotation 46.
Pour la limitation du mouvement de balayage du bras de transfert 14, une projection 69 (fig. 4 et 5) est prévue sous le bas du manchon 53 de manière à venir buter contre un arrêt de balayage 70 qui se trouve en engagement avec une denture 71 et qui est supporté par un anneau 72, ce dernier étant lui-même porté par un flanc 73, s'étendant vers l'extérieur, du cylindre d'élévation 35. L'arrêt de mouvement de balayage 70 est fixé au moyen d'une vis 74 et est ajusté dans la position voulue pour déterminer l'envergure du mouvement de balayage du bras de transfert 14.
En cours d'opération, l'introduction d'air comprimé à travers un conduit d'air 66, en dépendance d'un signal de commande de balayage en sens antihoraire, amène la vanne ou ailette 60, solidaire en rotation du bras de transfert 14, à se mouvoir rotativement en direction antihoraire autour de son axe jusqu'à ce que la projection 69 vienne buter contre l'arrêt de mouvement de balayage 70. Avant de venir heurter l'arrêt de balayage 70, la projection 69 actionne un commutateur d'indication de fin de course (non représenté) situé de manière adjacente à l'arrêt de balayage 70, I'actionnement de ce commutateur interrompant l'amenée d'air comprimé, de sorte que le bras de transfert 14 a pris la position angulaire à laquelle on a choisi de le transférer, et est maintenu sans modification dans cette position jusqu'à réception des prochains signaux d'instruction.
Lorsque de l'air comprimé est amené au compartiment 65, le bras de transfert effectue un mouvement de balayage jusqu'à ce que la projection 69 vienne buter contre l'autre arrêt de mouvement de balayage 70a, d'une manière similaire à ce qui vient d'être décrit. Dans la chambre supérieure ménagée à l'intérieur du cylindre d'élévation 35 se trouve, comme mentionné plus haut, un dispositif d'amortissement 48 dans lequel un fluide ayant une certaine viscosité, comme par exemple de l'huile, est contenu de manière à adoucir les impacts de collision de la projection 69 et à rendre plus équilibré, moins brusque, le mouvement de l'arbre 44.
En considérant maintenant la fig. 6, on voit que le bras de transfert 14, qui comporte un manipulateur 15 à son extrémité, est monté de manière à permettre un mouvement relatif, dans un perçage du membre de balayage 51, étant guidé par un membreguide 80 fixement monté en direction horizontale dans le membre de balayage 51 où il est maintenu par un moyen de fixation convenable, par exemple une vis 81. Le bras de transfert 14 présente une construction creuse, et, à l'intérieur de celui-ci, un cylindre d'actionnement par air comprimé 82 est fixement monté au membre de balayage 51, ce cylindre étant alésé pour recevoir une tête de piston 83 et un barreau de piston 84, ce dernier étant fixé à un capuchon d'extrémité 85 qui est à son tour lié à l'extrémité du bras de transfert 14 opposé à celle où se trouve le manipulateur.
Ainsi, le mouvement réciproque en direction horizontale peut être réalisé. On voit que le cylindre d'actionnnement par air comprimé 82 est muni de conduits 86 et 87 communiquant avec une vanne à air comprimé 88 par laquelle de l'air comprimé est amené à l'intérieur du cylindre 82. Lorsque de l'air comprimé est amené par le conduit 86, en dépendance d'une commande de mouvement de recul qui sera décrite plus loin, le barreau de piston 84 est poussé en direction de l'arrière (en direction de la droite selon la représentation de la fig.
6) à partir de la position neutre du bras de transfert, ce qui amène ce demier, en même temps que le manipulateur 15, à reculer le long du cylindre d'aetionnement par air comprimé 82 jusqu'à ce que le bord avant 89 du membre-guide soit heurté par un arrêt 90 qui détermine la position la plus reculée et qui est monté sur le bras de transfert 14 en vue d'actionner un commutateur d'indication de position limite, ce par quoi l'amenée d'air comprimé sera interrompue. D'autre part, lorsque de l'air comprimé est amené par le conduit d'air 77, le barreau de piston 84 est poussé dans l'autre direction, ce qui provoque un mouvement en avant du manipulateur 15 jusqu'à ce que le membre-guide 80 soit heurté par un autre arrêt 91 définissant la position la plus avancée du manipulateur 15.
On voit qu'une rainure longitudinale 92 est pratiquée dans le dessous du bras de transfert 14, cette rainure 92 permettant au bras de transfert 14 de coulisser doucement en évitant d'entrer en collision avec un membre-support 93 portant le cylindre d'actionnement par air comprimé 82. De plus, une pluralité de tubes conducteurs d'air 94 sont disposés dans l'alésage du bras de transfert 14 en vue de transmettre l'air comprimé pour la commande des mouvements du manipulateur 15, comme cela sera expliqué ci-dessous.
Aux fig. 7 et 8, on voit qu'un manipulateur 15 est fixé à l'extrémité du bras de transfert 14, ce manipulateur 15 comprenant une pince 100 qui comporte deux doigts de pincement 102 et 103 pour pincer (ou agripper) des pièces devant être transportées pour être usinées, ce manipulateur comprenant également un organe opérateur de rotation 101 destiné à mouvoir la pince 100 en rotation, et un autre organe opérateur de rotation 104 pour impartir un mouvement de déflexion à cette pince 100, ce dernier organe opérateur de rotation 104 ayant son axe de rotation perpendiculaire à celui de l'opérateur de rotation 101.
Un arbre rotatif 105, ayant une configuration relativement compliquée, est monté de manière rotative dans l'alésage du bras de transfert 14 de manière à être coaxial avec ce dernier et à se trouver en contact direct avec des moyens 106 formant palier-support, introduits dans le bras de transfert 14 et fixés à celui-ci par l'intermédiaire de vis 107 et 108 de façon à établir une étanchéité à l'égard de l'air comprimé.
Trois conduits d'air 109, 114 et 117 sont établis dans l'arbre rotatif 105, chacun communiquant respectivement avec un des tubes d'amenée d'air 94. Un de ces conduits, visible en 109 à la fig. 8, communique avec un conduit d'air 110 qui est à son tour connecté à un conduit d'air 111 pour amener l'air comprimé dans un cylindre 112 afin de pousser une tête de piston 113 montée dans celui-ci et due provoquer ainsi l'opération de pincement de la pince 100 (comme cela sera décrit plus loin). Un autre de ces conduits, 114, (visible aux fig. 9 et 10) communique avec une cavité 115 de manière à faire agir de l'air comprimé contre une aube ou ailette 116 pour provoquer un mouvement de déflexion en direction antihoraire de la pince 100.
Le dernier de ces conduits, 117 (visible aux mêmes figures), est disposé de la même manière que le conduit 114, son extrémité communiquant avec une cavité 118 dans laquelle l'air comprimé est amené pour effectuer le mouvement de déflexion en sens horaire de la pince 100. Trois rainures annulaires 119, 120 et 121 sont creusées dans la paroi intérieure du palier-support 110, substantiellement à égale distance l'une de l'autre, ces rainures communiquant au moins en un endroit avec les conduits d'air 109, 114 et 117, respectivement, en vue de permettre à l'air comprimé d'être toujours délivré à chacun de ces conduits 109, 114 et 117, en assurant leur communication avec les vannes à air comprimé correspondantes même lorsque l'arbre rotatif 105 subit un mouvement de rotation.
De plus, deux autres conduits 122 et 123, dont chacun est couplé avec une vanne à air comprimé, sont prévus à l'intérieur du palier-support 106, le conduit 122 ayant son autre extrémité connectée à un compartiment 124 formé par une aube ou ailette 125, située dans l'alésage du cylindre qu'elle vient toucher et qui est montée par ailleurs sur l'arbre rotatif 105, ce compartiment 124 recevant de l'air comprimé à travers le conduit 122; le conduit 123 a, pour sa part, son autre extrémité connectée à un compartiment complémentaire 126 de la même manière que le conduit 122.
Avec le manipulateur 15 ainsi construit, lorsque de l'air comprimé est amené depuis la source dans l'alésage du cylindre par l'intermédiaire du conduit 122,1'ailette 125 est poussée loin de sa positon neutre pour effectuer une rotation dans le sens horaire, en entraînant l'arbre rotatif 105; en conséquence, la pince 100 se meut en rotation dans la même direction. D'autre part, lorsque l'air comprimé est amené à travers le conduit 123,1'arbre rotatif 105, solidaire en rotation de la pince 100, tourne dans l'autre sens, c'est-à-dire en direction antihoraire.
L'envergure du mouvement rotatif du manipulateur 15 est restreinte entre certaines limites du fait de la présence d'un téton 127 contre lequel vient buter un arrêt de limitation de course 128 (fig. 7), le fonctionnement de ce dispositif d'arrêt par butée étant analogue à celui des dispositifs du même genre qui ont été décrits précédemment.
Similairement, lorsque de l'air comprimé est amené dans l'alésage de l'organe opérateur de rotation 104, par l'intermédiaire du conduit d'air 114, il pousse l'ailette 116 en direction antihoraire, cette ailette étant montée sur un arbre 129 pouvant pivoter dans un palier-support 130, ce dont il résulte que le manipulateur 15 se meut en rotation autour de l'axe de l'arbre 129, c'est-àdire que le manipulateur 15 effectue un mouvement de déflexion,
I'axe de l'arbre 129 étant perpendiculaire à celui de l'arbre 105.
Lorsque de l'air comprimé est amené à travers le conduit 117, il amène le manipulateur à effectuer une rotation de déflexion dans le sens horaire autour de l'axe de l'arbre 129. Il y a lieu toutefois de noter que l'organe opérateur de rotation 104 comporte une seconde ailette 131 disposée à 1800, c'est-à-dire en alignement d'opposition, par rapport à l'ailette 116. En considérant les fig. 8, 10 et 11, on voit que l'ailette 131 est également exposée à la pression d'air comprimé parvenant par le conduit 114 et destinée à faire tourner l'arbre 129 dans le sens antihoraire. Cette pression est transmise par la voie d'un conduit de communication 134, creusé dans le plateau annulaire 135 passant au-dessus de l'alésage de l'organe opérateur de rotation 104 et dont les deux extrémités 132 et 133 débouchent respectivement devant l'ailette 116 et derrière l'ailette 131.
Ainsi, la rotation de déflexion en sens antihoraire de l'arbre 129 est réalisée par une double action de pression sur les ailettes 116 et 131. Similairement, pour accroître la force qui tend à faire tourner l'arbre 129 dans le sens horaire lorsque là pression d'air est amenée par le conduit 117, un conduit 136 est prévu dans le plateau 135 pour établir similairement une communication entre le compartiment situé devant l'ailette 131 (où débouche le conduit 117) et le compartiment situé derrière l'ailette 116.
Lorsque de l'air comprimé est fourni au conduit 109 et, par lui, au conduit 111, la tête de piston 113 est poussée vers l'arrière contre la force d'un ressort 137, cette tête revenant vers l'avant sous l'action de ce ressort dès que l'air comprimé cesse d'alimenter le conduit 111. En fonction de ce mouvement de va-et-vient, les leviers 138 et 139 (fig. 12), liés par leur extrémité respectivement aux doigts de pincement 102 et 103, se meuvent horizontalement dans la direction de l'axe de rotation de l'organe opérateur de rotation 10, ce dont il résulte que les doigts 102 et 103 effectuent leur opération de pincement.
Dans l'arbre rotatif 105, à l'endroit d'intersection où celui-ci porte l'arbre rotatif 129, se trouve une rainure annulaire 140 destinée à alimenter en air comprimé le conduit 110, indépendamment de la position angulaire de l'arbre 129, d'une manière identique à ce qui a été vu pour les rainures 119 à 121 pratiquées dans le palier-support 110. Le mouvement de rotation de l'arbre 129 et le mouvement de va-etvient de la pince 100 sont restreints à des aires prédéterminées d'une manière analogue à ce qui a été décrit pour la limitation des mouvements des autres composants.
II y a lieu encore de considérer la fig. 13 qui est une représentation schématique de vannes électromagnétiques 250 à 258 qui commandent le fonctionnement des organes de l'unité mécanique 10. On voit que toutes ces vannes sont connectées à un conduit principal d'air comprimé 259 partant d'un huileur 260 auquel l'air comprimé est fourni en permanence depuis une source (non représentée) à travers un filtre 261 et un régulateur 262 agencé pour régler la pression.
Les vannes électromagnétiques 256 et 258, lorsqu'elles sont actionnées par des tensions de signal sur des conducteurs 256a à 258a, respectivement connectés à des circuits de commande d'opération correspondants de l'unité de commande 20 par l'intermédiaire d'un connecteur 201, amènent de l'air comprimé aux conduits 263 à 265 qui sont connectés, respectivement, au cylindre 112 et aux organes opérateurs de rotation 101 et 104 du manipulateur 15, en conséquence de quoi les opérations de pincement, de rotation et de déflexion sont effectuées par ce manipulateur 15.
D'autre part, les vannes électromagnétiques 250, 252 et 254 amènent de l'air comprimé aux cylindres 82 et 36 et à l'organe opérateur de rotation 46, par l'intermédiaire des conduits 250a, 252a et 254a, de manière à faire effectuer dans une direction chacun des mouvements du bras de transfert 14, les vannes électromagnétiques 251, 253 et 255 lui faisant effectuer chacun de ses mouvements dans l'autre direction en envoyant l'air comprimé dans les conduits 251a, 253a et 255a.
Le bras de transfert 14 met un terme à son mouvement lorsqu'il arrive aux limites imparties à celui-ci, en stoppant des circuits de commande par actionnement des commutateurs de fin de course 270 à 275, ce bras pouvant, si nécessaire, arrêter sa course à mi-chemin par le moyen de commutateurs intermédiaires 276 à 278 qui peuvent être prévus et dont il résulte une augmentation des possibilités d'établir des points d'opération.
Comme cela a déjà été indiqué, l'unité mécanique de robot industriel qui vient d'être décrite est du type actionné pneuma tiquement, et elle peut avoir de faibles dimensions et un faible poids, ceci dans une mesure suffisante pour être rendue facilement transportable, par comparaison avec les unités mécaniques des robots industriels actionnés hydrauliquement de type classique.
Cet avantage résulte d'un agencement simple à l'aide de conduits agencés pour l'alimentation en air comprimé et de conducteurs pour l'alimentation en énergie électrique.
De plus, l'unité mécanique de robot industriel selon la conception décrite, avec son bras de transfert, peut être adéquatement utilisée dans le domaine de la mécanique de précision, avec un haut degré d'efficacité, étant donné que, bien qu'étant de petites dimensions, elle est capable de faire effectuer de larges mouvements tridimensionnels à son bras de transfert: 150 mm de marge d'extension horizontale, 50 mm de marge de mouvement vertical et 220 degrés de possibilité de balayage, tandis qu'elle rend possibles deux mouvements de son manipulateur: 180 degrés en rotation et 90 degrés en déflexion, ces cinq mouvements pouvant de plus se faire simultanément et à l'intérieur d'un cycle d'une demi-seconde.
On notera encore que la possibilité de prévoir des commutateurs de position intermédiaire rend l'unité capable de stopper avec une précision de positionnnement de 0,025 mm en quelque vingt-sept positions différentes correspondant aux deux positions d'extrémité et à une position intermédiaire sur chacun de ses axes de mouvement.
Il est clair que l'unité mécanique de robot industriel qui a été décrite était présentée à titre d'exemple et que la conception divulguée dans cette description peut s'appliquer encore à de nombreuses autres formes d'exécution.
The present invention relates to a handling apparatus comprising a transfer arm and means for pneumatically actuating this arm intended to be connected to a unit for automatically controlling the movements of this arm.
Such a handling device is able to constitute the mechanical part of an industrial robot, properly defined as being an automatic and programmable transfer and positioning machine, which usually comprises a mechanical part and a control part. It has recently been recognized that industrial robots can advantageously contribute to reducing manufacturing costs and improving manufacturing processes even in the field of the precision machinery industry, such as for example the watchmaking industry or optical instruments, industries in which automatic and repetitive machining is often required with a high degree of precision.
Different types of industrial robots have already been proposed to save labor or replace workers who had to perform pure routine work and whose faculties can be more advantageously used in other less mechanical work. For example, hydraulically actuated industrial robots have been used in heavy industry, but these robots were not suitable for use in the precision mechanical industry because of their inevitable large size, the difficulty presented by maintenance. their mechanical part, and their poor precision in positioning the parts they handle.
In addition, conventional industrial robots have no flexibility with regard to the position transfers they perform; they most often constitute, for example, simple conveyors capable of carrying out a transport from one point to another, without flexibility of use. They are, moreover, hardly able, given their large dimensions, to adapt to the shape and dimensions of the different parts which they may have to transport.
In addition, these conventional industrial robots use, in their servo-mechanism, a device controlled by a plate or rotary drum provided with projections acting as cams, and this results in a low programming capacity, poor to such an extent that one may experience notable variations in manufacturing operations, as the programming may need to be changed each time a sequence of operations has been completed. The application of devices with a large storage capacity, such as, for example, magnetic drums, is practically not possible because it leads to excessively high costs.
The object of the present invention is to provide a handling device of the type indicated above, capable of constituting the mechanical part of an industrial robot, which is of small dimensions and which can, with high precision, perform any desired movement in a three-dimensional space similar to the movements that a human arm can make a human hand undergo, to enable it to grasp an object by pinching or gripping, to modify its orientation and its position, etc., depending on predetermined instructions which can be easily modified.
To this end, the present invention provides a handling apparatus comprising a transfer arm and actuating means of the type defined above, characterized in that it comprises first means actuated pneumatically and connected to said transfer arm to make it perform a horizontal back-and-forth movement along a horizontal axis, second pneumatically actuated means for causing said transfer arm to perform an oscillatory angular movement in a horizontal plane around a vertical axis perpendicular to said horizontal axis, third pneumatically actuated means for causing said transfer arm to perform a vertical reciprocating movement along said vertical axis, and pneumatic control and transmission means capable of being connected to a source of compressed air to selectively cause,
in response to signals applied to them from said control unit, the supply of compressed air and / or the discharge of the compressed air into said first, second and third pneumatically actuated means, so as to actuate these accordingly to causing said transfer arm to perform movements of which said signals give the order.
The appended drawing illustrates, by way of example, one embodiment of the object of the invention; in this drawing:
fig. 1 is a schematic view of a handling device capable of forming the mechanical part of an industrial robot;
fig. 2 is a schematic view showing the control part of this industrial robot;
fig. 3 is a vertical sectional view showing a mechanism by means of which the vertical movement of a transfer arm is effected;
fig. 4 is a sectional view, along the line A-A, of FIG. 3 showing a mechanism by means of which a sweeping movement of this transfer arm is effected;
fig. 5 shows, on an enlarged scale, part of the scanning mechanism of this transfer arm;
fig. 6 is a longitudinal vertical sectional view of the transfer arm, showing a mechanism:
to make this arm perform a horizontal movement;
fig. 7 is a top view showing a manipulator mounted at the end of the transfer arm;
fig. 8 is a vertical sectional view of the manipulator shown in FIG. 7, showing a mechanism by means of which different movements can be performed by the manipulator;
fig. 9 is a sectional view. right, along line B-B in fig. 8, showing a mechanism by means of which the manipulator can be rotated;
fig. 10 is a sectional view, along the line C-C of FIG. 8, showing a mechanism with the aid of which the manipulator can be made to effect a deflection movement;
fig. 11 is a sectional view, along the line D-D of FIG. 8, showing conduits through which compressed air is supplied to cause the manipulator to deflect;
;
fig. 12 is a bottom view of the manipulator, showing the pinching mechanism, and
fig. 13 is a block diagram showing the arrangement and direction of a plurality of conduits through which compressed air is supplied.
The handling device in question, considered in the context of an industrial robot, constitutes the mechanical part 10 of this robot which further comprises a control unit 20 of this device, these two units being represented respectively in FIGS. 1 and 2. The mechanical unit 10 comprises elevation means 11 moving up and down along guide means 12 and which, to allow a sweeping movement, can move in rotation, to within certain limits, around their vertical axis, by the action of compressed air supplied from a source (not shown) by a network of air ducts 13.
A transfer arm 14 is slidably mounted in the elevation means 11 so as to perform horizontal extension and rotation movements in cooperation with the movement of the elevation means 11, the end of this arm of transfer 14 being provided with a manipulator 15. This latter, which comprises two pinching fingers 16 and 16a, is pivotally mounted at the end of the transfer arm so as to be able to pinch, move in rotation and move in deflection, the parts to be handled by the robot, the two last mentioned movement operator components also being pneumatically actuated, so that their movements are controlled in the same way as those of the lifting means 11, as will be described in detail later .
On the other hand, the control unit 20 serves to control in the aforementioned manner the movements of the components of the mechanical unit 10, this control unit 20 comprising a housing 21 on the front surface of which there is a control panel 22. and on the upper surface of which a cover 23 is removably mounted so as to allow the insertion of a punched control card in the control unit 20 in order to control the various movements of the mechanical unit 10 in correspondence with instructions punched into this card. The control panel 22 is provided with a network switch 24 and a plurality of control switches which act to actuate and control the predetermined or desired movements (depending on other external information) of the mechanical unit 10.
The control unit 20 is distinct from the latter, but it is intended to be coupled thereto by means of a flexible cable and a connector, this construction having the advantage of making installation possible. collective mechanical units at any suitable place where working operations are carried out, while the control unit can be placed at a certain distance, where it s convenient showering. The three-dimensional movement of the industrial robot (movement analogous to movements which can be carried out by a human being) under the control of the control unit will be described below in conjunction with the illustrations of FIGS. 3 to 16.
The movements of rotation, vertical and horizontal, of the transfer arm 14 will now be described, this in conjunction with FIGS. 3 and 4. It can be seen that a frame 30, fixedly mounted on a suitable work table (not shown) by means of screws 31 and 31a, consists on the one hand to support the apparatus for driving vertical movements. of the transfer arm 14, and on the other hand to support electromagnetic valves 32, 32a and 32b, the function of which will be explained later.
A guide cylinder 33 has an outer flank at its upper part so that it can be fixedly mounted on the frame 30 by means of screws 34, which allows it to guide in a vertical direction, along its inner surface, a lifting part. cylindrical 35 which, in a stationary or neutral position, rests at one end against a support member 37 fixed against the bottom of the guide cylinder 33. The cylindrical lifting piece 35 is located in the center and in the axial direction of the guide cylinder 33, and it is formed to have an interior cavity in which there is an actuating cylinder by compressed air 36, coaxial with the guide cylinder 33 and having its lower part attached to the support member 37.
Inside the compressed air actuating cylinder 36, there is a piston 38 having, at its lower end, an annular part 39 provided with a plurality of grooves 40 serving as conduits for the air. The piston 38 is formed so as to be able to move in a vertical direction up to the proximity of an annular part 41 closing the cylinder 36, being guided inside the latter, when compressed air is supplied from it. the source of compressed air, via an air duct 42 provided inside the support member 37.
Furthermore, means forming a bearing-support 43, in which a shaft 44 can move
in rotation, come to rest by gravity against the surface
top of the compressed air actuating cylinder 36, the peripheral portion of these means 43 being fixed against the wall
interior of the elevation cylinder 35 in such a way that
the latter moves vertically with these means 43 when the
piston 38 rises under the action of compressed air.
Similar
ment, attached to the inner wall of the lifting cylinder 35, is
finds a cylindrical part 45 whose circumference extends in
vertical direction and which has a transverse wall delimited
both two chambers in one of which is an organ of
rotation control 46 fixedly mounted to the cylinder part
drique 45 by means of screws 47 and 47a, the other of these
chambers containing 48, hydrau-actuated buffer apparatus
lically, and similarly attached to the fastener 45 to the
means of screws 49 and 49a.
Other means forming a bearing-support 50, in which
shaft 44 is also rotatable, are fixedly attached
to the elevation cylinder 35, while a rotatable support member 51, to which the shaft 44 is attached, is carried by bearing-support means 52 for guiding the transfer arm 14 along a cavity which it presents, according to a mechanism which will be described later.
The upper part of the apparatus is provided with a sleeve 53 in such a way that the latter is supported by the means forming support bearings 52 and 54, the latter two being mounted on the lifting cylinder 35, this sleeve 53 being attached to the support member 51. It should be noted that the sleeve 53 may, but need not necessarily, be formed to form an integral part of the support member 51, although in such a case the manufacturing a single piece 51, 53 may prove difficult.
It is apparent from what is described above that when compressed air is supplied from the compressed air source into the compressed air actuating cylinder 36 through the air duct 42, in response to of the instructions transmitted by the control unit 20, the lifting cylinder 35, taking with it the supporting member 51 which is linked to it, lifts in the vertical direction as the piston 38 moves upward along cylinder 36 and drives support bearing 43, whereby transfer arm 14 supported by support member 51 is also moved upward.
The vertical stroke of the lifting cylinder 35 is limited to a certain value by the fact that an arm 55, mounted on the lifting cylinder 35, moves along an opening 56 made in the side wall of the lifting cylinder. guide 33, and abuts against an upper stop 57, which causes the transmission to the control unit 20 of a control signal in return due to the actuation of a switch indicating the limit switch ( not shown), just before the collision between the arm 55 and the stop 57. When this feedback control signal is transmitted to suppress the excitation of the electromagnetic valves 32 and 32a, the compressed air supply is interrupted, the transfer arm 14 being maintained at a predetermined height.
It should be noted, in this case, that the upper limit stop 57 is fixed to a column 58 mounted by its two ends on the frame 30. On the other hand, a lower stop 59 is also fixed to the column. column 58 in a manner similar to the upper stop 57, so as to determine the lower position of the transfer arm which is reached when the elevation cylinder 35 moves downward as the compressed air is discharged through actuation of electromagnetic valves, dependent on a downward movement command. The lowest position that the transfer arm 14 can take (i.e. the neutral or stationary position), the position in which the elevation cylinder 35 rests against the support member 37, is determined by actuation of a limit switch indicating switch mounted adjacent to the lower stop 59.
It is easily understood that a stop position of the transfer arm 14 at an intermediate height between the aforementioned limits can, if desired, be obtained by adjusting a stop at a desired intermediate position on the column 38.
The sweeping movement of the transfer arm 14 will now be described, in conjunction with FIGS. 4 and 5. On the shaft 44, inside the rotating operating member 46, there is mounted one side of a vane 60 in the form of a rectangular plate, such that the other side of this plate comes into direct contact with the internal cylindrical wall 61 of the rotation operating member 46, this rectangular plate extending vertically so as to also come into immediate contact respectively with the lower surface and the upper surface of the chamber where the chamber is located. this vane, so that the latter forms a wall
separating the air volumes that are on either side of it.
In a similar manner, two partition walls 62 and 63, having the same rectangular plate shape, are fixed inside the rotation operating member 46, their surface being normal to the bottom and above the chamber and their surface being normal to the bottom and above the chamber. edge coming close to the shaft 44, so that two compartments 64 and 65 are formed on either side of the blade (or fin) 60, compare
timents into which compressed air can be introduced by means of
air ducts 66 and 67 communicating with an air valve
tablet 68 (fig. 3).
It therefore follows that the vane 60 is pushed from
so as to rotate in a counterclockwise direction, towards the
compartment 65, when compressed air is supplied from the valve 68 into the compartment 64, through the air duct 66, in correspondence with a counterclockwise sweep control signal transmitted from the control unit The vane or vane 60 moves in the other direction (clockwise) when compressed air is introduced into the compartment 65 through the other air duct 67. In response to the rotation of the vane.
vane or fin 60, the shaft 44 rotates around its axis in the brackets 43 and 50 to perform a displacement equal to one
any predetermined angle defined in a manner which will be described later.
This rotary projection of shaft 44 rotates sweeping member 51 with sleeve 53 to effect the sweeping movement of transfer arm 14. It should be noted, in this instance, that the elevation cylinder 35 , the rotating operating member 46, and the damping apparatus 48 do not participate in the sweeping movement imparted to the part
upper part of the device by the rotation operator 46.
To limit the sweeping movement of the transfer arm 14, a projection 69 (Figs. 4 and 5) is provided under the bottom of the sleeve 53 so as to abut against a sweep stop 70 which is in engagement with a toothing. 71 and which is supported by a ring 72, the latter itself being carried by a flank 73, extending outwardly, of the lifting cylinder 35. The sweeping movement stop 70 is fixed by means of a screw 74 and is adjusted to the desired position to determine the extent of the sweeping motion of the transfer arm 14.
During operation, the introduction of compressed air through an air duct 66, depending on a counterclockwise sweep control signal, causes the valve or fin 60, integral in rotation with the transfer arm. 14, to be rotated in a counterclockwise direction around its axis until the projection 69 abuts against the stop of sweeping movement 70. Before hitting the stop of sweeping 70, the projection 69 actuates a switch limit switch indication (not shown) located adjacent to the sweep stop 70, actuation of this switch interrupting the supply of compressed air, so that the transfer arm 14 has assumed the position angle to which it has been chosen to be transferred, and is maintained without modification in this position until reception of the next instruction signals.
When compressed air is supplied to compartment 65, the transfer arm performs a sweeping motion until the projection 69 abuts the other sweeping motion stop 70a, in a similar manner to which just described. In the upper chamber formed inside the lifting cylinder 35 there is, as mentioned above, a damping device 48 in which a fluid having a certain viscosity, such as for example oil, is so contained. to soften the collision impacts of the projection 69 and to make the movement of the shaft 44 more balanced, less abrupt.
Now considering fig. 6, it is seen that the transfer arm 14, which has a manipulator 15 at its end, is mounted so as to allow relative movement, in a bore of the sweeping member 51, being guided by a guide member 80 fixedly mounted in the horizontal direction. in the sweeping member 51 where it is held by a suitable fastening means, for example a screw 81. The transfer arm 14 has a hollow construction, and, therein, an actuator cylinder. compressed air 82 is fixedly mounted to the scavenging member 51, this cylinder being bored to receive a piston head 83 and a piston rod 84, the latter being attached to an end cap 85 which in turn is connected to the end of transfer arm 14 opposite to that where the manipulator is located.
Thus, reciprocal movement in horizontal direction can be realized. It can be seen that the compressed air actuation cylinder 82 is provided with conduits 86 and 87 communicating with a compressed air valve 88 through which compressed air is supplied inside the cylinder 82. When compressed air is brought by the duct 86, depending on a recoil movement command which will be described later, the piston rod 84 is pushed towards the rear (towards the right according to the representation of FIG.
6) from the neutral position of the transfer arm, which causes the transfer arm, together with the manipulator 15, to move back along the compressed air cylinder 82 until the leading edge 89 of the guide member is struck by a stopper 90 which determines the rearmost position and which is mounted on the transfer arm 14 for actuating a limit position indicating switch, whereby the compressed air supply will be interrupted. On the other hand, when compressed air is supplied through the air duct 77, the piston rod 84 is pushed in the other direction, which causes a forward movement of the manipulator 15 until the guide member 80 is struck by another stop 91 defining the most advanced position of the manipulator 15.
It can be seen that a longitudinal groove 92 is made in the underside of the transfer arm 14, this groove 92 allowing the transfer arm 14 to slide gently while avoiding colliding with a support member 93 carrying the actuating cylinder. by compressed air 82. In addition, a plurality of air conducting tubes 94 are arranged in the bore of the transfer arm 14 in order to transmit the compressed air for controlling the movements of the manipulator 15, as will be explained below. below.
In fig. 7 and 8, it can be seen that a manipulator 15 is fixed to the end of the transfer arm 14, this manipulator 15 comprising a clamp 100 which has two gripping fingers 102 and 103 for gripping (or gripping) the parts to be transported to be machined, this manipulator also comprising a rotation operating member 101 intended to move the gripper 100 in rotation, and another rotation operating member 104 to impart a deflection movement to this gripper 100, the latter rotation operating member 104 having its axis of rotation perpendicular to that of the rotation operator 101.
A rotary shaft 105, having a relatively complicated configuration, is rotatably mounted in the bore of the transfer arm 14 so as to be coaxial with the latter and to come into direct contact with introduced bearing means 106. in the transfer arm 14 and fixed thereto by means of screws 107 and 108 so as to establish a seal with regard to the compressed air.
Three air ducts 109, 114 and 117 are established in the rotary shaft 105, each communicating respectively with one of the air supply tubes 94. One of these ducts, visible at 109 in FIG. 8, communicates with an air duct 110 which in turn is connected to an air duct 111 to supply compressed air into a cylinder 112 to push a piston head 113 mounted therein and thereby cause the clamping operation of the clamp 100 (as will be described later). Another of these conduits, 114, (visible in Figs. 9 and 10) communicates with a cavity 115 so as to cause compressed air to act against a vane or fin 116 to cause a counterclockwise deflection movement of the gripper. 100.
The last of these conduits, 117 (visible in the same figures), is arranged in the same way as the conduit 114, its end communicating with a cavity 118 in which the compressed air is supplied to effect the deflection movement in the clockwise direction of the clamp 100. Three annular grooves 119, 120 and 121 are hollowed out in the inner wall of the support bearing 110, substantially at an equal distance from each other, these grooves communicating at least in one place with the air ducts 109, 114 and 117, respectively, in order to allow compressed air to always be delivered to each of these ducts 109, 114 and 117, ensuring their communication with the corresponding compressed air valves even when the rotating shaft 105 undergoes a rotational movement.
In addition, two other conduits 122 and 123, each of which is coupled with a compressed air valve, are provided inside the support bearing 106, the conduit 122 having its other end connected to a compartment 124 formed by a blade or blade. fin 125, located in the bore of the cylinder that it comes into contact with and which is also mounted on the rotary shaft 105, this compartment 124 receiving compressed air through the duct 122; the conduit 123 has, for its part, its other end connected to a complementary compartment 126 in the same way as the conduit 122.
With the manipulator 15 thus constructed, when compressed air is supplied from the source into the cylinder bore through conduit 122, the fin 125 is pushed away from its neutral position to rotate in the direction. clockwise, by driving the rotary shaft 105; as a result, the clamp 100 rotates in the same direction. On the other hand, when the compressed air is supplied through the duct 123, the rotary shaft 105, integral in rotation with the clamp 100, turns in the other direction, that is to say in the counterclockwise direction.
The scope of the rotary movement of the manipulator 15 is restricted between certain limits due to the presence of a stud 127 against which abuts a stroke limitation stop 128 (FIG. 7), the operation of this stop device by stop being similar to that of devices of the same type which have been described above.
Similarly, when compressed air is supplied into the bore of the rotation operator 104, through the air duct 114, it pushes the fin 116 in a counterclockwise direction, this fin being mounted on a shaft 129 capable of pivoting in a support bearing 130, which results in the manipulator 15 moving in rotation around the axis of the shaft 129, that is to say that the manipulator 15 performs a deflection movement,
The axis of shaft 129 being perpendicular to that of shaft 105.
When compressed air is supplied through the conduit 117, it causes the manipulator to perform a clockwise deflection rotation around the axis of the shaft 129. It should however be noted that the member rotation operator 104 comprises a second fin 131 disposed at 1800, that is to say in opposing alignment, with respect to fin 116. Considering FIGS. 8, 10 and 11, it can be seen that the fin 131 is also exposed to the pressure of compressed air arriving through the duct 114 and intended to rotate the shaft 129 in the counterclockwise direction. This pressure is transmitted by way of a communication duct 134, hollowed out in the annular plate 135 passing above the bore of the rotation operating member 104 and the two ends 132 and 133 of which open out respectively in front of the fin 116 and behind fin 131.
Thus, the counterclockwise deflection rotation of shaft 129 is achieved by a double action of pressure on fins 116 and 131. Similarly, to increase the force which tends to rotate shaft 129 clockwise when there air pressure is supplied by the duct 117, a duct 136 is provided in the plate 135 to similarly establish communication between the compartment located in front of the fin 131 (where the duct 117 opens) and the compartment located behind the fin 116 .
When compressed air is supplied to the conduit 109 and, through it, to the conduit 111, the piston head 113 is pushed rearward against the force of a spring 137, this head returning forward under the action of this spring as soon as the compressed air stops supplying the duct 111. As a function of this back-and-forth movement, the levers 138 and 139 (fig. 12), linked by their ends respectively to the pinching fingers 102 and 103, move horizontally in the direction of the axis of rotation of the rotation operating member 10, which results in the fingers 102 and 103 performing their pinching operation.
In the rotary shaft 105, at the point of intersection where the latter carries the rotary shaft 129, there is an annular groove 140 intended to supply the duct 110 with compressed air, independently of the angular position of the shaft. 129, in a manner identical to what has been seen for the grooves 119 to 121 made in the support bearing 110. The rotational movement of the shaft 129 and the reciprocating movement of the clamp 100 are restricted to predetermined areas in a manner analogous to what has been described for the limitation of the movements of the other components.
It is also necessary to consider FIG. 13 which is a schematic representation of electromagnetic valves 250 to 258 which control the operation of the members of the mechanical unit 10. It can be seen that all these valves are connected to a main compressed air duct 259 starting from an oiler 260 to which the Compressed air is supplied continuously from a source (not shown) through a filter 261 and a regulator 262 arranged to regulate the pressure.
The electromagnetic valves 256 and 258, when actuated by signal voltages on conductors 256a to 258a, respectively connected to corresponding operation control circuits of the control unit 20 through a connector 201, supply compressed air to the conduits 263 to 265 which are connected, respectively, to the cylinder 112 and to the rotation operating members 101 and 104 of the manipulator 15, as a result of which the pinching, rotation and deflection operations are performed by this manipulator 15.
On the other hand, the electromagnetic valves 250, 252 and 254 supply compressed air to the cylinders 82 and 36 and to the rotation operating member 46, via the conduits 250a, 252a and 254a, so as to make perform in one direction each of the movements of the transfer arm 14, the electromagnetic valves 251, 253 and 255 causing it to perform each of its movements in the other direction by sending the compressed air into the conduits 251a, 253a and 255a.
The transfer arm 14 puts an end to its movement when it arrives at the limits allotted to it, by stopping control circuits by actuating the limit switches 270 to 275, this arm being able, if necessary, to stop its movement. halfway run by means of intermediate switches 276 to 278 which can be provided and which results in an increase in the possibilities of establishing operating points.
As has already been indicated, the mechanical unit of an industrial robot which has just been described is of the pneumatically actuated type, and it may have small dimensions and low weight, this to a sufficient extent to be made easily transportable, by comparison with the mechanical units of industrial robots actuated hydraulically of conventional type.
This advantage results from a simple arrangement with the aid of conduits arranged for the supply of compressed air and conductors for the supply of electrical energy.
In addition, the industrial robot mechanical unit according to the described design, with its transfer arm, can be suitably used in the field of precision mechanics, with a high degree of efficiency, since, although being small in size, it is capable of making its transfer arm perform large three-dimensional movements: 150 mm of horizontal extension margin, 50 mm of vertical movement margin and 220 degrees of sweeping possibility, while it makes possible two movements of its manipulator: 180 degrees in rotation and 90 degrees in deflection, these five movements can also be done simultaneously and within a cycle of half a second.
It will also be noted that the possibility of providing intermediate position switches makes the unit capable of stopping with a positioning precision of 0.025 mm in some twenty-seven different positions corresponding to the two end positions and to an intermediate position on each of them. its axes of movement.
It is clear that the mechanical unit of an industrial robot which has been described was presented by way of example and that the design disclosed in this description can still be applied to many other embodiments.