CH649248A5

CH649248A5 - THREE-AXIS OPERATING DEVICE.

Info

Publication number: CH649248A5
Application number: CH4583/82A
Authority: CH
Inventors: Pierre P Demers
Original assignee: Bird Johnson Co
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1982-07-28
Publication date: 1985-05-15
Also published as: GB2102763B; GB2102763A; SE8204516L; SE8204516D0; DE3228610C2; JPS5865305A; CA1178168A; DE3228610A1; IT1150386B; FR2510457B1; FR2510457A1; AU8637682A; AU546502B2; IT8248910A0

Description

La présente invention concerne un dispositif opérateur à trois axes pouvant effectuer des rotations autour d'axes mutuellement perpendiculaires. Ce dispositif opérateur est destiné à déplacer un outil par rapport à une pièce. On peut le qualifier de poignet mécanique, parce que ses mouvements imitent ceux d'un poignet humain. The present invention relates to a three-axis operator device which can rotate around mutually perpendicular axes. This operator device is intended to move a tool relative to a workpiece. We can qualify it as a mechanical wrist, because its movements imitate those of a human wrist.

Un grand nombre de facteurs techniques et économiques (par exemple le développement des microprocesseurs, l'augmentation des coûts salariaux, les problèmes associés au contrôle de qualité sur les lignes de production, la nécessité d'augmenter la productivité) ont conduit à introduire des robots pour effectuer un grand nombre d'opérations industrielles. Les robots modernes peuvent être programmés pour effectuer des mouvements très précis et très rapides avec une main qui tient un outil. Par exemple, un robot peut effectuer très rapidement et avec une grande précision des soudures ponctuelles sur une carrosserie de voiture. A large number of technical and economic factors (for example the development of microprocessors, the increase in wage costs, the problems associated with quality control on production lines, the need to increase productivity) have led to the introduction of robots to perform a large number of industrial operations. Modern robots can be programmed to perform very precise and rapid movements with a hand holding a tool. For example, a robot can perform spot welds on a car body very quickly and with great precision.

Une partie importante du robot est le poignet qui relie le bras à la main tenant l'outil. Au même titre que le poignet humain, le poignet du robot peut effectuer un mouvement dans le sens vertical, An important part of the robot is the wrist which connects the arm to the hand holding the tool. Like the human wrist, the robot wrist can move vertically,

dans le sens latéral et un mouvement de rotation autour de l'axe du bras. in the lateral direction and a rotational movement around the axis of the arm.

Le dispositif idéal pour effectuer les mouvements qui sont ceux du poignet est un dispositif d'opérateurs hydrauliques à palette. Ce dispositif est bien connu et largement utilisé. Il consiste en un corps hydraulique cylindrique divisé en deux compartiments par une cloison allant de la paroi du corps au rotor et par une palette portée par ce rotor. Le fluide hydraulique est pompé de l'un des compartiments dans l'autre, ce qui a pour résultat de faire tourner le rotor. Des pompes de précision et des dispositifs d'asservissement contrôlés par ordinateur permettent aux dispositifs opérateurs des robots industriels de se mouvoir rapidement et avec précision à des positions préétablies. Les poignets ont une solidité, une souplesse de mouvement, une rapidité, une endurance et une fiabilité beaucoup plus grandes que celles des poignets humains. The ideal device for performing wrist movements is a device for hydraulic pallet operators. This device is well known and widely used. It consists of a cylindrical hydraulic body divided into two compartments by a partition going from the wall of the body to the rotor and by a pallet carried by this rotor. Hydraulic fluid is pumped from one of the compartments into the other, which results in rotating the rotor. Precision pumps and computer-controlled servo devices allow industrial robot operator devices to move quickly and precisely to preset positions. Wrists have much greater strength, flexibility of movement, speed, endurance, and reliability than human wrists.

Dans les dispositifs opérateurs à trois axes, le mouvement de rotation autour de chaque axe se fait au moyen d'un opérateur individuel, si bien qu'un tel dispositif opérateur comporte trois opérateurs distincts. Dans les dispositifs actuellement en usage, le premier opérateur est porté par un support situé à l'extrémité du bras du robot ou de toute autre installation. Le deuxième support est fixé au rotor du premier opérateur. Le troisième support est fixé au rotor du second opérateur. Toutefois, au lieu de boulonner le corps de chaque opérateur au support de cet opérateur et de fixer le support de l'opérateur suivant directement au rotor de l'opérateur précédent, chaque support est pourvu d'un palier dans lequel pivote le support suivant. Cette disposition consistant à accoupler les supports successifs au moyen de paliers fait que les forces exercées sur le poignet sont transmises par l'intermédiaire des supports. Dans les dispositifs où les corps des opérateurs sont boulonnés aux supports, les forces sont transmises entre le porte-outil et le bras par l'intermédiaire des opérateurs eux-mêmes. Dans les dispositifs opérateurs actuels, les tolérances de dimension des supports et des opérateurs sont plus faciles à respecter lorsque les supports et les opérateurs sont coaxiaux à leurs accouplements. In three-axis operator devices, the rotational movement around each axis is done by means of an individual operator, so that such an operator device has three separate operators. In the devices currently in use, the first operator is carried by a support situated at the end of the arm of the robot or of any other installation. The second support is fixed to the rotor of the first operator. The third support is fixed to the rotor of the second operator. However, instead of bolting the body of each operator to the support of this operator and fixing the support of the next operator directly to the rotor of the previous operator, each support is provided with a bearing in which the following support pivots. This arrangement consisting in coupling the successive supports by means of bearings means that the forces exerted on the wrist are transmitted via the supports. In devices where the operators' bodies are bolted to the supports, the forces are transmitted between the tool holder and the arm via the operators themselves. In current operator systems, the tolerances of the supports and operators are easier to respect when the supports and the operators are coaxial with their couplings.

Les dispositifs actuellement utilisés présentent des inconvénients. En particulier, étant donné que chaque opérateur transmet le mouvement de rotation de son axe à l'opérateur suivant, il est nécessaire d'immobiliser chaque corps d'opérateur pour l'empêcher de tourner. Pour empêcher ce mouvement de rotation, les corps sont actuellement boulonnés à leurs supports respectifs. Ces boulons sont essentiellement destinés à empêcher la rotation des corps des opérateurs et non à transmettre des forces entre le porte-outil et le bras. Il s'ensuit que les tolérances dans la position relative des paliers dans lesquels pivotent les axes de l'opérateur et du système de fixation (boulons, goupilles, etc.) doivent être maintenues dans d'étroites limites, autrement des forces latérales apparaîtraient qui pourraient gêner le fonctionnement de l'opérateur en introduisant des tensions indésirables dans le système. The devices currently used have drawbacks. In particular, since each operator transmits the rotational movement of its axis to the next operator, it is necessary to immobilize each operator body to prevent it from rotating. To prevent this rotational movement, the bodies are currently bolted to their respective supports. These bolts are essentially intended to prevent the rotation of the operators' bodies and not to transmit forces between the tool holder and the arm. It follows that the tolerances in the relative position of the bearings in which the axes of the operator and of the fixing system pivot (bolts, pins, etc.) must be kept within narrow limits, otherwise lateral forces would appear which would could interfere with operator operation by introducing unwanted voltages into the system.

Les dispositifs actuels présentent aussi des problèmes au niveau du système hydraulique des opérateurs. Normalement, les servoval-ves des opérateurs sont portées par un bras et elles sont reliées à l'opérateur par l'intermédiaire de tubes ou de conduites. Cela introduit une certaine imprécision dans les mouvements de l'opérateur du fait que les tubes ou conduites sont susceptibles de se dilater ou de se contracter suivant la pression du fluide, pression qui dépend à chaque moment de la force exercée sur l'opérateur. En outre, la com-pressibilité du fluide hydraulique fait que son volume change suivant la pression à laquelle il est soumis. L'effet de ces deux phénomènes Current devices also present problems with the hydraulic system of operators. Normally, the operators' servovalves are carried by an arm and they are connected to the operator via tubes or pipes. This introduces a certain imprecision in the movements of the operator because the tubes or conduits are liable to expand or contract according to the pressure of the fluid, a pressure which depends at each moment on the force exerted on the operator. In addition, the com-pressibility of the hydraulic fluid means that its volume changes according to the pressure to which it is subjected. The effect of these two phenomena

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est cumulatif, et la précision des mouvements des opérateurs s'en trouve affectée négativement. Les servovalves peuvent être réglées pour laisser passer un volume prédéterminé qui est envoyé vers l'opérateur, mais le volume de fluide qui entre effectivement dans l'opérateur n'est pas exactement celui qui a été prévu, à cause des effets cumulés des phénomènes d'expansion et de contraction de la conduite d'alimentation et du fluide lui-même. Non seulement l'effet de la dilatation et de la contraction du fluide et des conduites d'un circuit donné sont cumulatifs, mais ils sont aussi cumulatifs pour les opérateurs successifs, ce qui est encore plus important. Il en résulte une imprécision dans la position relative de l'outil par rapport au bras ou à un autre support. En d'autres termes, les imprécisions dans le mouvement vertical, dans le mouvement latéral et dans le mouvement de rotation longitudinale s'ajoutent pour accroître l'imprécision dans la position de l'outil par rapport au bras. Il est possible de corriger cette imprécision par une programmation appropriée de l'ordinateur, mais cette programmation est une complication supplémentaire qu'il est souhaitable d'éviter. is cumulative, and the precision of operators' movements is negatively affected. The servovalves can be adjusted to pass a predetermined volume which is sent to the operator, but the volume of fluid which actually enters the operator is not exactly that which was expected, because of the cumulative effects of the phenomena d expansion and contraction of the supply line and of the fluid itself. Not only is the effect of the expansion and contraction of the fluid and the pipes of a given circuit cumulative, but they are also cumulative for successive operators, which is even more important. This results in inaccuracy in the relative position of the tool relative to the arm or to another support. In other words, the inaccuracies in the vertical movement, in the lateral movement and in the longitudinal rotation movement are added to increase the imprecision in the position of the tool relative to the arm. It is possible to correct this inaccuracy by appropriate programming of the computer, but this programming is an additional complication which it is desirable to avoid.

Les poignets des robots actuellement en usage présentent encore un autre inconvénient. Comme il est habituel en de semblables circonstances, les axes des opérateurs sont cannelés à leurs extrémités et fixés au support suivant par des colliers également cannelés. Or, les connections de ce type sont susceptibles d'avoir du jeu. Ce jeu, comme précédemment les insuffisances du système hydraulique, affecte négativement la précision du mouvement du poignet. The wrists of the robots currently in use have yet another drawback. As is usual in similar circumstances, the axes of the operators are grooved at their ends and fixed to the next support by also grooved collars. However, connections of this type are likely to have play. This play, like previously the insufficiencies of the hydraulic system, negatively affects the precision of the movement of the wrist.

La présente invention concerne un dispositif opérateur à trois axes qui améliore les dispositifs antérieurs en éliminant leurs trois insuffisances précédemment décrites grâce à son agencement défini dans la revendication 1. The present invention relates to a three-axis operating device which improves the prior devices by eliminating their three shortcomings previously described by virtue of its arrangement defined in claim 1.

Pour mieux comprendre la présente invention, une description est faite ci-dessous d'un exemple d'exécution, description qui est accompagnée de dessins appropriés: To better understand the present invention, a description is given below of an exemplary embodiment, a description which is accompanied by appropriate drawings:

la flg. 1 est une vue d'en haut de cet exemple d'exécution, ce premier opérateur étant montré en coupe, the flg. 1 is a view from above of this exemplary embodiment, this first operator being shown in section,

la fig. 2 est une vue latérale de l'exemple d'exécution, le second opérateur étant montré en coupe, fig. 2 is a side view of the exemplary embodiment, the second operator being shown in section,

la fig. 3 est une vue d'en haut des second et troisième opérateurs, le troisième opérateur étant montré en coupe, fig. 3 is a view from above of the second and third operators, the third operator being shown in section,

la fig. 4 est une vue d'en haut d'une plaque mince destinée à empêcher le corps de l'opérateur de tourner, fig. 4 is a view from above of a thin plate intended to prevent the operator's body from rotating,

la fig. 5 est une vue latérale de la plaque mince de la fig. 4, fig. 5 is a side view of the thin plate of FIG. 4,

la fig. 6 est une vue en bout de la plaque mince de la fig. 4, et la fig. 7 est une vue en coupe selon le plan 7-7 de la fig. 3 du dispositif de couplage des ouvertures de la plaque comportant les canaux de fluide hydraulique et des ouvertures correspondantes de l'opérateur. fig. 6 is an end view of the thin plate of FIG. 4, and fig. 7 is a sectional view along the plane 7-7 of FIG. 3 of the device for coupling the plate openings comprising the hydraulic fluid channels and corresponding operator openings.

Le dispositif opérateur à trois axes représenté sur les dessins comprend une première unité P, une seconde Y et une troisième unité R qui effectuent un mouvement de rotation. L'unité P comporte un opérateur rotatif hydraulique 1, ayant des extrémités d'arbre la et lb qui sont indirectement logées dans les bagues internes 71 et 73 de roulements à rouleaux. Les bagues externes 72 et 74 des roulements à rouleaux sont situées dans des ouvertures relativement importantes pratiquées dans la paire de plaques latérales 12 et 13 du support de l'unité P. Les plaques latérales 12 et 13 sont fixées par des boulons 79 et 80 à une plaque transversale 4 dans laquelle sont aménagés des canaux pour l'alimentation et le retour du fluide hydraulique. La plaque 4 comporte des trous taraudés ( non représentés sur les dessins) qui permettent de fixer le dispositif opérateur à l'extrémité libre d'un bras ou de tout autre support approprié. La plaque 4 est percée de canaux d'alimentation 200 et de retour 202 de fluide hydraulique qui sont reliés par des tuyaux à un générateur hydraulique. La servovanne PSV de l'unité P est fixée directement sur la face arrière libre de la plaque 4. Les canaux 204 et 206 de la servovanne communiquent avec les canaux 200 et 202 respectivement ainsi que avec les canaux 208 qui sont reliés par un couplage à l'opérateur. Le couplage des canaux 208 de la plaque avec l'opérateur sera décrit plus loin en détail lors de l'examen de la fig. 7. The three-axis operating device shown in the drawings comprises a first unit P, a second Y and a third unit R which perform a rotational movement. Unit P comprises a hydraulic rotary operator 1, having shaft ends 1a and 1b which are indirectly housed in the internal rings 71 and 73 of roller bearings. The outer rings 72 and 74 of the roller bearings are located in relatively large openings made in the pair of side plates 12 and 13 of the support for the P unit. The side plates 12 and 13 are fixed by bolts 79 and 80 to a transverse plate 4 in which are arranged channels for the supply and return of the hydraulic fluid. The plate 4 has tapped holes (not shown in the drawings) which allow the operator device to be fixed to the free end of an arm or any other suitable support. The plate 4 is pierced with supply channels 200 and return channel 202 of hydraulic fluid which are connected by pipes to a hydraulic generator. The PSV servo valve of the P unit is fixed directly to the free rear face of the plate 4. The channels 204 and 206 of the servo valve communicate with the channels 200 and 202 respectively as well as with the channels 208 which are connected by coupling to the operator. The coupling of the channels 208 of the plate with the operator will be described later in detail when examining FIG. 7.

Les extrémités la et lb de l'arbre de l'opérateur 1 de l'unité P sont tenues en place dans leur support au moyen de roulements à rouleaux. Ces extrémités sont d'autre part fixées rigidement au support 11 de l'unité Y. La partie 11 concernée a généralement la forme d'un U. Ce U comporte des ouvertures qui ont le même axe que les extrémités la et lb de l'opérateur 1. Les extrémités la et lb sont logées dans ces ouvertures et sont fixées au support 11 d'une manière qui est visible sur les dessins et qui ne sera pas décrite en détail. Brièvement, l'extrémité de l'arbre lb de l'unité P est fixée au support 11 de l'unité Y au moyen d'un accouplement à cannelures, et l'extrémité la est fixée au support 11 au moyen d'un manchon 18 ayant un profil biseauté forcé en position par un boulon de serrage 21. Ainsi le support 11 se trouve maintenu en position grâce aux roulements à rouleaux du support de l'unité P, en même temps qu'il est fixé rigidement à l'axe de l'opérateur 1 de l'unité P. Lorsque cet arbre tourne, il entraîne dans sa rotation le support 11 qui pivote dans les paliers du support de l'unité P. Les forces externes qui s'exercent sur le support 11 sont transmises au support de l'unité P, tandis que le couple de rotation auquel est soumis l'arbre de l'opérateur 1 de l'unité P est transmis au support 11. The ends 1a and 1b of the operator shaft 1 of the unit P are held in place in their support by means of roller bearings. These ends are on the other hand rigidly fixed to the support 11 of the unit Y. The part 11 concerned generally has the shape of a U. This U has openings which have the same axis as the ends la and lb of the operator 1. The ends 1a and 1b are housed in these openings and are fixed to the support 11 in a manner which is visible in the drawings and which will not be described in detail. Briefly, the end of the shaft 1b of the unit P is fixed to the support 11 of the unit Y by means of a splined coupling, and the end 1a is fixed to the support 11 by means of a sleeve. 18 having a beveled profile forced into position by a tightening bolt 21. Thus the support 11 is held in position by the roller bearings of the support for the unit P, at the same time as it is rigidly fixed to the axis of the operator 1 of the unit P. When this shaft rotates, it rotates the support 11 which pivots in the bearings of the support of the unit P. The external forces exerted on the support 11 are transmitted to the support of unit P, while the torque to which the shaft of operator 1 of unit P is subjected is transmitted to support 11.

Il est naturellement primordial que le corps de l'opérateur 1 soit empêché de tourner autour de son axe au moyen d'une structure relativement rigide. Cependant, une telle structure ne doit pas être rigide au point d'introduire des tensions dirigées dans une direction-perpendiculaire à l'axe qui seraient alors supportées par les roulements à rouleaux dans lesquels pivotent l'arbre et le support 11. Dans la présente invention, chaque opérateur est empêché de tourner autour de son axe lorsqu'il est soumis à un couple de rotation par deux plaques minces, chacune de ces plaques étant fixée, d'une part, au corps de l'opérateur et, d'autre part, au support sur lequel l'opérateur est monté. Dans le cas de l'unité P, l'opérateur 1 est immobilisé par les plaques minces 25. Les fig. 4 à 6 montrent la forme qu'ont ces plaques. Elles peuvent être constituées par exemple en acier inoxydable semi-dur de type 301 et avoir une épaisseur de 1,5 mm. Les plaques minces 25 ont généralement la forme d'un I. (fig. 6). Ce L comporte une jambe plus longue 25a, une jambe plus courte 25b et une section située entre les deux jambes ayant une forme courbe 25c. La section 25c se trouve logée entre l'opérateur et le support auquel l'opérateur est fixé. La jambe plus longue 25a de la plaque est bloquée sur la paroi plate de l'opérateur entre les plaques 28 et 30. Les goupilles de position 97 servent à placer la jambe 25a correctement sur l'opérateur. Cette jambe 25a est fixée sur l'opérateur au moyen des boulons 81. La jambe plus courte 25b est fixée à la plaque 4 au moyen d'une bride plate 38 qui est percée de trous taraudés dans lesquels viennent se visser des boulons qui traversent cette plaque. It is naturally essential that the operator's body 1 is prevented from rotating about its axis by means of a relatively rigid structure. However, such a structure must not be so rigid as to introduce tensions directed in a direction-perpendicular to the axis which would then be supported by the roller bearings in which the shaft and the support 11 pivot. In the present invention, each operator is prevented from rotating about its axis when it is subjected to a torque by two thin plates, each of these plates being fixed, on the one hand, to the body of the operator and, on the other part, to the support on which the operator is mounted. In the case of unit P, the operator 1 is immobilized by the thin plates 25. FIGS. 4 to 6 show the shape of these plates. They can be made, for example, of semi-hard stainless steel type 301 and have a thickness of 1.5 mm. The thin plates 25 generally have the shape of an I. (FIG. 6). This L comprises a longer leg 25a, a shorter leg 25b and a section located between the two legs having a curved shape 25c. Section 25c is housed between the operator and the support to which the operator is attached. The longer leg 25a of the plate is locked on the flat wall of the operator between the plates 28 and 30. The position pins 97 serve to place the leg 25a correctly on the operator. This leg 25a is fixed to the operator by means of the bolts 81. The shorter leg 25b is fixed to the plate 4 by means of a flat flange 38 which is pierced with tapped holes in which are bolted bolts which pass through this plate.

Etant donné que la plaque mince 25 est très large et du fait de la disposition des supports, le couple de rotation s'exerce essentiellement dans le sens de la largeur de la plaque; cette plaque mince offre par conséquent une résistance importante au couple de rotation qui s'exerce sur elle. Par ailleurs, les forces qui s'exercent perpendiculairement à l'axe de l'opérateur sont transmises à la partie 25c qui est courbe et offre donc très peu de résistance à ces forces. Par conséquent, en cas de mauvais ajustement ou en cas de jeu entre l'opérateur et le support, aucune tension latérale ne peut s'exercer sur l'opérateur et sur les roulements à rouleaux. Le système continuera à fonctionner de manière souple et régulière, sans que sa capacité d'effectuer ses opérations avec précision soit affectée. Since the thin plate 25 is very wide and due to the arrangement of the supports, the torque is exerted essentially in the width direction of the plate; this thin plate therefore offers significant resistance to the torque exerted on it. Furthermore, the forces exerted perpendicular to the axis of the operator are transmitted to the part 25c which is curved and therefore offers very little resistance to these forces. Consequently, in the event of incorrect adjustment or in the event of play between the operator and the support, no lateral tension can be exerted on the operator and on the roller bearings. The system will continue to operate smoothly and smoothly, without affecting its ability to perform its operations with precision.

A la fig. 2, l'unité Y effectuant une rotation autour d'un second axe comprend un opérateur 2 pourvu d'un arbre dont l'une des extrémités est fixée par un accouplement à cannelures 17 et l'autre extrémité par un accouplement à cône au support 39 de l'unité R. Le support 39 pivote à l'intérieur d'ouvertures pourvues de roulements à rouleaux 75, 76 pratiquées dans les plaques terminales 14 et 214 du support 5 de l'unité Y. Des plaques minces 26, placées à chaque extrémité de l'opérateur, empêchent celui-ci de tourner. Par contre, grâce aux roulements à rouleaux 75, 76, l'opérateur peut faire tourner selon le mouvement de l'unité Y le support 39 de l'unité R, ainsi In fig. 2, the unit Y rotating around a second axis comprises an operator 2 provided with a shaft one end of which is fixed by a splined coupling 17 and the other end by a cone coupling to the support 39 of the unit R. The support 39 pivots inside openings provided with roller bearings 75, 76 made in the end plates 14 and 214 of the support 5 of the unit Y. Thin plates 26, placed at at each end of the operator, prevent the operator from turning. On the other hand, thanks to the roller bearings 75, 76, the operator can rotate the support 39 of the unit R according to the movement of the unit Y, thus

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que tous les dispositifs qui sont fixés sur ce support 39. Les plaques minces 26 sont identiques au point de vue forme et principe de fonctionnement aux plaques représentées sur les fig. 4 et 6. L'opérateur est alimenté par l'intermédiaire de canaux percés dans le support 5. La servovanne YSV de l'unité Y est fixée sur une extension 5a du support 5. Le fluide hydraulique vient par des tuyaux de l'unité hydraulique, tuyaux qui aboutissent à l'extension 5a. Des canaux percés dans l'extension 5a conduisent, en passant par la servovanne, à des ouvertures faisant face à l'opérateur. Ces ouvertures sont reliées aux ouvertures correspondantes de l'opérateur par un système de couplage 33. En conséquence, l'extension 5a et la portion 5b du support 5 constituent des éléments structuraux de ce support, en même temps qu'ils servent de système d'alimentation de l'unité Y en fluide hydraulique. that all the devices which are fixed on this support 39. The thin plates 26 are identical from the point of view of form and principle of operation to the plates represented in FIGS. 4 and 6. The operator is supplied via channels drilled in the support 5. The YSV servo valve of the unit Y is fixed to an extension 5a of the support 5. The hydraulic fluid comes through the pipes of the unit hydraulic, pipes which lead to extension 5a. Channels drilled in the extension 5a lead, via the servo valve, to openings facing the operator. These openings are connected to the corresponding openings of the operator by a coupling system 33. Consequently, the extension 5a and the portion 5b of the support 5 constitute structural elements of this support, at the same time that they serve as a system of supply of unit Y with hydraulic fluid.

Aux fig. 2 et 3, l'unité R comprend un porte-outil 8 qui est fixé sur l'extrémité 3a de l'arbre de l'opérateur 3 par un accouplement sans jeu qui sera décrit plus loin. Le porte-outil 8 tourne dans une ouverture pratiquée dans la plaque 7 du support 222 de l'unité R, ouverture qui est munie d'un roulement à rouleaux 77, 78. L'extrémité de l'arbre de l'opérateur 3 qui est opposée au porte-outil (c'est-à-dire adjacente à l'unité Y) est libre; toutefois, le corps de l'opérateur 3 est relié à la plaque 6 du support 222 par des plaques minces 27 qui empêchent la rotation de l'opérateur. Ces plaques minces 27 sont identiques dans leur forme et leur fonctionnement aux plaques décrites précédemment (fig. 4 à 6). La plaque 6 du support 222 est percée de canaux 224 et 226 qui vont des ouvertures taraudées pratiquées sur la face supérieure de la plaque à la servovanne RSV. Ces ouvertures taraudées sont faites pour recevoir les tuyaux venant et allant au générateur hydraulique. La servovanne est aussi reliée par les canaux 230 et 232 à des ouvertures situées sur la surface inférieure de la plaque 6. On voit sur la fig. 7 le tube de couplage 33 qui relie le canal 230 à l'entrée de fluide 3b de l'opérateur 3. Les bagues 236 et 238 rendent le couplage entre le tube 33 et les trous 240 et 242 respectivement êtanche. Les deux chambres de chacun des corps des trois opérateurs sont reliées à leurs supports par le même organe d'alimentation et d'évacuation de fluide 33 que celui représenté sur la fig. 7. In fig. 2 and 3, the unit R comprises a tool holder 8 which is fixed to the end 3a of the operator shaft 3 by a coupling without play which will be described later. The tool holder 8 rotates in an opening made in the plate 7 of the support 222 of the unit R, an opening which is provided with a roller bearing 77, 78. The end of the operator shaft 3 which is opposite the tool holder (i.e. adjacent to the Y unit) is free; however, the operator's body 3 is connected to the plate 6 of the support 222 by thin plates 27 which prevent the operator from rotating. These thin plates 27 are identical in their shape and their functioning to the plates described above (FIGS. 4 to 6). The plate 6 of the support 222 is pierced with channels 224 and 226 which go from the tapped openings made on the upper face of the plate to the RSV servo valve. These threaded openings are made to receive the pipes coming and going to the hydraulic generator. The servo valve is also connected by channels 230 and 232 to openings located on the lower surface of the plate 6. We see in fig. 7 the coupling tube 33 which connects the channel 230 to the fluid inlet 3b of the operator 3. The rings 236 and 238 make the coupling between the tube 33 and the holes 240 and 242 respectively sealed. The two chambers of each of the bodies of the three operators are connected to their supports by the same fluid supply and discharge member 33 as that shown in FIG. 7.

Le porte-outil 8 est fixé sur l'extrémité 3a de l'arbre de l'opérateur 3 au moyen d'un accouplement sans jeu. Un tel accouplement sans jeu comporte un collier 20 dont la section adjacente au corps de l'opérateur est fixée à l'arbre au moyen de cannelures. La section cannelée du collier est fendue pour constituer un certain nombre de segments. Au moins une partie de la section cannelée du collier comporte une surface externe conique 20a, l'extrémité étroite de ce corps conique étant dirigée vers le corps de l'opérateur. Une ou plusieurs goupilles d'accouplement 101 sont introduites dans des trous semi-cylindriques situés sur la surface externe du collier 20. Ces goupilles permettent de vérifier qu'il n'y a pas eu de glissement de l'accouplement. Le manchon 8a du porte-outil 8 a une surface interne conique qui s'adapte à la surface externe conique 20a du collier 20. Le manchon 8a comporte sur sa surface interne des trous semi-cylindriques pour recevoir les goupilles d'accouplement 101. Une bague de serrage 51 vient s'appuyer sur l'extrémité externe du collier 20. Un boulon 86 est vissé dans un trou taraudé situé à l'extrémité 3a de l'arbre de l'opérateur. Lorsque le boulon est vissé, la bague de serrage 51 force le collier 20 à s'engager sur l'extrémité d'arbre 3a. Une bague d'écartement 23 permet de placer le porte-outil 8 correctement par rapport au corps 3. La partie conique du manchon 8a serre la partie conique correspondante du collier 20, ce qui assure un accouplement tout à fait rigide entre la partie cannelée de l'extrémité d'arbre 3a et la partie cannelée et fendue correspondante du collier 20. On élimine ainsi toute possibilité de jeu qui pourrait autrement exister entre le porte-outil 8 et l'extrémité d'arbre 3a. The tool holder 8 is fixed to the end 3a of the operator shaft 3 by means of a backlash-free coupling. Such a backlash-free coupling comprises a collar 20, the cross section of which is adjacent to the operator's body. fixed to the shaft by means of splines. The fluted section of the collar is split to form a number of segments. At least a part of the grooved section of the collar has a conical outer surface 20a, the narrow end of this conical body being directed towards the operator's body. One or more coupling pins 101 are introduced into semi-cylindrical holes located on the external surface of the collar 20. These pins make it possible to verify that there has been no slip of the coupling. The sleeve 8a of the tool holder 8 has a conical internal surface which adapts to the conical external surface 20a of the collar 20. The sleeve 8a has on its internal surface semi-cylindrical holes for receiving the coupling pins 101. A clamping ring 51 comes to bear on the outer end of the collar 20. A bolt 86 is screwed into a threaded hole located at the end 3a of the operator's shaft. When the bolt is screwed, the tightening ring 51 forces the collar 20 to engage on the shaft end 3a. A spacer ring 23 allows the tool holder 8 to be positioned correctly relative to the body 3. The conical part of the sleeve 8a tightens the corresponding conical part of the collar 20, which ensures a completely rigid coupling between the grooved part of the shaft end 3a and the corresponding grooved and split part of the collar 20. This thus eliminates any possibility of play which could otherwise exist between the tool holder 8 and the shaft end 3a.

Dans la description qui précède et les dessins qui l'accompagnent, les opérateurs 1 et 2 sont fixés aux supports des opérateurs suivants par des accouplements à cannelures classiques. Toutefois, tous les opérateurs peuvent être reliés au support de l'opérateur suivant ou au porte-outil au moyen d'accouplement sans jeu, identique dans sa forme et dans son mode de fonctionnement à celui qui réunit l'opérateur effectuant un mouvement de rotation 3 et le porte-outil 8. In the preceding description and the accompanying drawings, operators 1 and 2 are fixed to the supports of the following operators by couplings with conventional grooves. However, all the operators can be connected to the support of the next operator or to the tool holder by means of backlash-free coupling, identical in form and in its operating mode to that which brings together the operator performing a rotational movement. 3 and the tool holder 8.

Un certain nombre de détails du dispositif opérateur à trois axes qui sont représentés dans les dessins n'ont pas été décrits en détail. Parmi ces détails, mentionnons l'existence d'organes de contrôle de position potentiométriques, comme celui monté sur l'unité P effectuant un mouvement vertical (voir 43 sur la partie supérieure de la fig. 1). Chaque unité comporte par ailleurs divers autres éléments, comme des bagues d'écartement, les fixations des roulements à rouleaux, des bouchons de graissage, des plaques externes, etc., tous éléments qui sont utilisés pour les réalisations techniques similaires. Ces éléments sont représentés sur les dessins et seront aisément identifiés par ceux qui sont familiers avec ce type d'appareillage. A number of details of the three-axis operator device which are shown in the drawings have not been described in detail. Among these details, let us mention the existence of potentiometric position control devices, such as that mounted on the unit P performing a vertical movement (see 43 on the upper part of fig. 1). Each unit also includes various other elements, such as spacer rings, roller bearing fasteners, grease plugs, external plates, etc., all of which are used for similar technical achievements. These elements are represented on the drawings and will be easily identified by those who are familiar with this type of apparatus.

La présente invention, dont l'exécution est représentée sur les dessins en annexe et qui a été décrite précédemment, améliore le fonctionnement des dispositifs opérateurs à trois axes actuellement connus en éliminant dans une large mesure les contraintes latérales auxquelles les arbres des opérateurs peuvent être soumis, en éliminant dans une large mesure les effets résultant de la dilatation et de la contraction des tuyaux et conduites de fluide hydraulique situées entre la servovanne et l'opérateur et, enfin, en éliminant toute possibilité de jeu dans l'accouplement entre les opérateurs et les supports qui sont fixés à eux. Ces trois améliorations ont un effet cumulatif qui se traduit par un fonctionnement plus fiable et plus précis du dispositif d'opérateur à trois axes. The present invention, the execution of which is shown in the appended drawings and which has been described above, improves the operation of currently known three-axis operator devices by largely eliminating the lateral constraints to which the operator shafts can be subjected. , by largely eliminating the effects resulting from the expansion and contraction of the hydraulic fluid pipes and conduits located between the servo valve and the operator and, finally, by eliminating any possibility of play in the coupling between the operators and the supports that are attached to them. These three improvements have a cumulative effect which results in a more reliable and more precise operation of the three-axis operator device.

4 4

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

R R

4 feuilles dessins 4 sheets of drawings

Claims

649248

1. Three-axis operator device, capable of performing rotations around mutually perpendicular axes, comprising a first, a second and a third operator (P, Y and R) placed inside a first, second and third support (4, 11, 6) and interconnected in this order, characterized in that the first and second supports are provided with bearings (71 to 74, 75, 76) in which their shafts pivot, in that the third support comprises a bearing (77, 78) which receives a tool holder (8), the shafts of the first and second operators being rigidly fixed to the second and third supports respectively, and the shaft of the third operator being rigidly coupled to the door -tool, and in that each operator comprises at least one plate (25, 26, 27) by which it is fixed to its support in a manner which prevents it from rotating relative to this support, each plate (25 , 26, 27) comprising a curved element (25c) located between the operator and his s upport, the deformation of which prevents the appearance of lateral tensions which can be exerted on the operator.

2. Operating device according to claim 1, characterized in that each plate (25, 26, 27) has an L-shaped profile, in that the curved part (25c) of the plate is located at the junction of the two legs L (25a and 25b), and in that one of the legs (25a) is fixed to one end of an operator body, while the other leg (25b) is fixed to the support on the lateral side of this operator.

2

3. Operator device according to claim 2, characterized in that each operator comprises two plates (25, 26, 27), each being fixed to one end of the operator's body.

4. Operator device according to claim 1, characterized in that each support is provided with a plate (4, 5a-5b, 222) pierced with channels for the supply of hydraulic fluid to the operator and for its return (200 , 202, 224, 226), a servo valve (PSV, YSV, RSV), and channels (208, 230, 232) which make the servo valve communicate with an orifice (240) of the plate placed opposite a corresponding orifice on the operator and to which this orifice (240) is connected by a coupling member (33).

5. Operator device according to claim 1, characterized in that it comprises a coupling without play on the shaft of the operator support, this shaft comprising a grooved portion at its end and the coupling comprising a sleeve (8a) surrounding the shaft and rotating with it inside its corresponding bearing (77, 78), a collar (20) of which a portion adjacent to the end of the operator's body is connected to the shaft by the splines and is slotted to allow deformation of its segments towards the shaft, at least a portion (20a) of the slotted portion being conical outwardly and in the direction away from the body, while a corresponding conical inner surface of the sleeve is in engagement with the conical part of the collar, a clamping ring (51) which rests on a shoulder of the collar on a face of the collar remote from the body and a clamping bolt screwed into the shaft and tightening the clamping ring against the collar so that the surfaces of the collar and the sleeve push the segments of the grooved portion of the collar against the grooves of the operator shaft.