EP4638072A1 - Connecteur d'outil et système de verrouillage d'un connecteur à un outil - Google Patents

Connecteur d'outil et système de verrouillage d'un connecteur à un outil

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Publication number
EP4638072A1
EP4638072A1 EP23841023.7A EP23841023A EP4638072A1 EP 4638072 A1 EP4638072 A1 EP 4638072A1 EP 23841023 A EP23841023 A EP 23841023A EP 4638072 A1 EP4638072 A1 EP 4638072A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connector
tool
lock
longitudinal direction
teeth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23841023.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Thomas Guy
Clément NAGODE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of EP4638072A1 publication Critical patent/EP4638072A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/107—Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
    • B23B31/1071—Retention by balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B25J15/0408—Connections means
    • B25J15/0416—Connections means having balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B25J15/0408—Connections means
    • B25J15/0425—Connections means having cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B21/00—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings
    • F16B21/10—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts
    • F16B21/16—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts with grooves or notches in the pin or shaft
    • F16B21/165—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts with grooves or notches in the pin or shaft with balls or rollers

Definitions

  • the invention relates to the field of industrial tools, and more precisely deals with a tool connector and a system for locking a connector to a tool, which allows by moving the connector to couple and decouple it to a tool supported by a tool holder
  • a tool holder comprising a tool housing in which a tool is housed, and a connector carried by the machine couples the tool and the machine.
  • the invention allows the locking of a connector to a tool housed in a tool holder.
  • the invention proposes a connector adapted to be locked to a tool housed in a tool holder, the tool comprising a locking space configured to receive at least one locking member, said connector comprising:
  • the lock comprising a portion adapted to engage on a surface of support of the tool holder
  • a movable cam urged in the first direction of the longitudinal direction by a return member and configured to move in rotation around the longitudinal direction and in translation along the longitudinal direction, the movable cam comprising a first toothing configured to cooperate with the lock to drive the lock in the first direction of the longitudinal direction or allow movement of the lock in the second direction of the longitudinal direction, depending on the rotation of the movable cam; the connector being configured for:
  • the connector is characterized in that it comprises a pusher movable in the longitudinal direction, which is biased in the first direction by a return member, and which is configured to cooperate with the support surface, and in that the cam mobile comprises a second toothing configured to cooperate with a toothing of the pusher.
  • the lock further comprises a fixed cam having teeth configured to cooperate with the second teeth of the movable cam;
  • the second toothing of the movable cam is configured to be in simultaneous contact with the teeth of the fixed cam and the teeth of the pusher;
  • the lock comprises a protuberance, for example a finger, running along the first toothing of the movable cam as a function of the rotation of the movable cam;
  • the protuberance faces a clearance in the first toothing, delimited by a longitudinal wall of the first toothing whose cooperation with the protuberance prevents the rotation of the movable cam until a translation of the movable cam brings an exhaust point terminating the wall facing the protuberance;
  • the lock comprises a surface extending obliquely with respect to the longitudinal direction and which faces the locking member;
  • the lock is arranged around a hollow support, said support having an interior through volume adapted for the passage of connection elements between the machine and the tool.
  • Another object of the invention relates to a system for locking a connector to a tool in a longitudinal direction comprising:
  • a tool holder comprising a tool housing and having a support surface
  • a tool housed in the tool housing comprising a locking space configured to receive at least one locking member
  • the connector being adapted to cooperate with the support surface to lock or unlock the tool by translation in the first direction of the longitudinal direction.
  • FIG. 3 is a perspective view of the connector support
  • Figure 4A is a perspective view of the connector pusher
  • Figure 4B is a developed view of a pattern of the teeth of said pusher
  • Figure 5A is a perspective view of the fixed cam of the connector
  • Figure 5B is a developed view of a pattern of the teeth of said fixed cam
  • Figure 6A is a perspective view of the outer ring, the inner ring and the flange of the movable cam
  • Figure 6B is a developed view of a pattern of the teeth of the inner ring
  • Figure 6C is a developed view of a pattern of the teeth of the internal ring and the external ring of the movable cam
  • Figure 6D is an overview of the movable cam ring
  • FIG. 7 is a perspective view of the finger ring of the connector
  • FIG. 8 is a perspective view of the cam on balls of the connector
  • Figure 9A is a perspective view of the assembly of the finger ring of Figure 7 and the cam on balls of Figure 8, and Figure 9B is a schematic sectional view of a wall of the cam on balls and a finger of the finger ring,
  • Figure 10A is a perspective view of the flange of the tool
  • Figure 10B is a sectional view of a wall of said flange facing a locking ball
  • - Figure 11 is a developed view of the patterns of the teeth of the pusher and of the different cams in an initial unlocked position of the connector
  • - Figures 12A to 121 represent views of the position of the connector during successive stages of a locking cycle of the connector on the tool
  • FIGS. 13A to 13E represent views of the position of the connector during successive stages of an unlocking cycle of the connector with respect to the tool.
  • the connector according to the invention is adapted to be mounted on a machine, for example a robotic arm, in order to use a tool housed in a tool holder.
  • the connector is configured to cooperate with the tool holder to move a lock, so as to lock the connector to the tool and allow use of the tool by the machine.
  • the connector is designed to cooperate with the tool holder to unlock the connector from the tool and return it to its housing after use.
  • the connector comprises a lock movable in a longitudinal direction, adapted to move a locking member in a direction transverse to said longitudinal direction.
  • the tool includes a locking space adapted to reversibly receive the locking member.
  • the locking member is movable between a locking position in which it engages in the locking space, thus making it possible to lock the connector on the tool, and an unlocking position in which it disengages from the space lock, thereby unlocking the tool connector.
  • the tool holder includes a housing for the tool and a hole for inserting or removing the tool and the connector from the housing.
  • the housing extends along a longitudinal axis which coincides with the longitudinal direction of movement of the lock when the connector is inserted into the housing.
  • the tool holder has a support surface for the connector, the cooperation between the connector and said support surface making it possible to actuate the lock between its unlocked position and its locked position.
  • Figure 1 is a partial sectional view of the connector.
  • Said connector comprises a support around which different rings movable in rotation and/or in translation relative to the support are arranged, together forming the lock, which are capable of occupying different positions during a locking or unlocking cycle of the connector on the tool.
  • the connector 1 includes a support 10 for the other components of the connector, which extends along a longitudinal axis X.
  • the support 10 comprises a generally cylindrical barrel 11 around the axis X.
  • the barrel 11 includes on its exterior surface two shoulders 11 A, 11 B, forming bearing surfaces for the cone of the locking system, as detailed below.
  • the support 10 further comprises a flange 12 extending radially at one end of the barrel 11. Said flange 12 makes it possible to fix the support 10 to a flange 14 for mounting the connector on a machine.
  • the connection between the support 10 and the flange 14 is for example made by embedding or by any other rigid fixing means, such as screws.
  • the support 10 further comprises a key 13.
  • the key 13 is arranged longitudinally between the shoulders 11 A and 11 B and makes it possible to fix the finger ring 400 on the support.
  • the support 10 is hollow.
  • the lock being arranged outside the support, the interior volume of the support 10 is free and adapted to contain other connection elements between the machine and the tool, in particular more fragile components such as signal connections, power connections or pneumatic connections.
  • the space in the center of the flange can be arranged to accommodate the connectors.
  • the components forming the lock are held on the support 10 by means of a cover 16 arranged on the side of the barrel 11 opposite the flange 12 and fixed to the flange 14 by means of screws 15 passing through the interior volume of the support .
  • the support 10 further supports a fixed cam 300.
  • the fixed cam 300 is rigidly linked to the support 10, for example by embedding.
  • the fixed cam 300 has a generally cylindrical shape.
  • the fixed cam 300 is provided with teeth 301.
  • the teeth 301 is composed of a pattern which is repeated four times on the circumference of the fixed cam 300. From the left to the right of the figure, said teeth 301 successively presents a first vertical portion 3010, which extends parallel to the axis slope 3013 which is not linear but has an inflection 3013A to allow unlocking escape.
  • a pusher 200 is mounted in slide connection on the support 10. As seen in Figures 4A and 5A, said slide connection can be ensured by a key 302 mounted on the fixed cam 300, an interior groove 202 of the pusher receiving said key 302.
  • the pusher has teeth 201 at one of its ends.
  • the toothing 201 is composed of a periodic and symmetrical pattern, comprising a slope 2010 and a counter-slope 2011.
  • the bottom 2012 of the toothing forms a stop point, as will be seen below .
  • the pusher 200 comprises a flange 203 which extends radially.
  • the flange serves as a support for a return spring 204 arranged between the pusher 200 and a flange 1010 of the movable cam 100, the return spring 204 biasing the pusher 204 in direction X1. Said spring 204 thus ensures a return to the initial position of the pusher at the end of the locking and unlocking operations.
  • the face of the collar 203 opposite the return spring 204 is also intended to come into contact with the bearing surface of the tool holder, so as to provide cooperation between the connector and the tool holder. tool for locking and unlocking the tool.
  • the movable cam 100 is a rigid assembly formed of three concentric parts integral with each other: a flange ring 101, an outer ring 102 and an inner ring 103 (see Figures 6A and 6D).
  • the ring 101 comprises a flange 1010 extending radially outwards.
  • One side of said flange 1010 serves as a support for the return spring 204 of the pusher while the other side of said flange serves as a support for the return spring 104 of the movable cam, which is arranged between the support and the movable cam .
  • the springs 104 and 204 are coaxial and have a substantially identical diameter, but the spring 204 has a slightly lower stiffness than that of the spring 204.
  • the movable cam is mounted as a sliding pivot on the support.
  • Spring 104 biases the movable cam in translation in direction X1.
  • the outer ring 102 and the inner ring 103 each have respective teeth 1020, 1030 (respectively called outer teeth and inner teeth), the inner teeth 1030 being arranged inwards relative to the outer teeth 1020, the two teeth being arranged at the same end of the movable cam 100.
  • each pattern of the internal teeth 1030 successively comprises, from the left to the right of the figure, a first slope 1031 for escape when unlocking, a counter-slope 1032 for maintaining semi-locking, a progressive locking slope 1033, a contacting flat 1034 on the lug, and an unlocking clearance 1035.
  • Figure 6C illustrates all of the teeth 1020 and 1030.
  • the connector comprises a finger ring 400 comprising a plurality of fingers 401 extending radially outwards.
  • the number of fingers is equal to the number of patterns of the internal teeth of the movable cam, each finger cooperating with the internal teeth of the movable ring.
  • the finger ring is fixed on the barrel 11 of the support via the key 13.
  • the connector comprises a cam on balls 500.
  • One or more balls 600 which constitute a locking member, are retained in a ring 601 pierced with a respective orifice 602.
  • the ring 601 is integral with the support.
  • the cam 500 is mounted as a sliding pivot on the support 10, inside the ring 601.
  • the cam 500 has at one end a flange 501 extending radially outwards, said flange serving as a support for a return spring 503.
  • the exterior surface of the cam 500 comprises a main cylindrical portion from which extends a conical slope 502, corresponding to a reduction in the exterior diameter of the cam 500 towards the end opposite the flange 501.
  • the balls are moved radially between an unlocking position in which each ball extends essentially inside the ring 601 and a locking position in which each ball forms a protuberance towards the outside through the orifice 602.
  • the return spring 503 is arranged between the support and the collar and exerts a force aimed at pressing the cam 500 against the finger ring 400.
  • the movements of the internal teeth of the movable cam are reflected, via the fingers 401, on the axial position of the cam on balls 500, and therefore on the open or closed position of the lock.
  • Figure 9A is a perspective view of the assembly of the cam 500 and the finger ring 400
  • Figure 9B is a schematic sectional view of the cam 500, its return spring 503 and a finger 401 of ring 400.
  • the diameters of the different rings forming the lock are chosen so that the teeth 201 of the pusher cooperate with the external teeth 102 of the movable cam and with the teeth 301 of the fixed cam, and so that the internal teeth of the movable cam cooperate with the fingers of the finger ring.
  • the tool 2 has an annular flange comprising an interior groove 22. Said groove is adapted to receive the locking member of the connector in the locking position, and therefore forms the locking space of the 'tool.
  • the locking member comprises a ball 600 and the groove 22 has a shape adapted to receive part of the ball, so as to ensure axial retention of the screw connector -to- the tool via the ball.
  • the tool is arranged with the locking space oriented towards the orifice side, in order to allow the introduction of the locking member of the connector into the locking space.
  • an operating cycle step by step comprising a locking phase and an unlocking phase.
  • these steps follow one another continuously and automatically as long as the forces provided by the springs make it possible to overcome internal friction.
  • the design of the connector therefore allows for low locking/unlocking effort.
  • the operating cycle does not include any interruption between two successive stages of the same locking or unlocking phase.
  • the sequence of steps does not imply external intervention to trigger a subsequent step during the same locking or unlocking phase.
  • the tool is placed in the tool holder, the tool holder being fixed relative to the machine frame.
  • the tool holder is arranged vertically and the orifice of the tool holder, through which the tool can be inserted or removed from the tool holder, is oriented upwards.
  • the terms “vertical”, “top” or “bottom” are understood in relation to the direction of the force of gravity, which also corresponds to the orientation of the drawing boards.
  • the flange of the tool comprising the groove 22 is located set back (downwards) relative to the support surface 21.
  • the vertical distance between the groove 22, which forms the space of locking of the tool, and the bearing surface 21 is equal to the travel of the lock between the unlocked position and the locked position.
  • the connector is mounted on a machine.
  • the connector is arranged at the end of a cobotic arm, but it goes without saying that it could be mounted on any other system required to change tools .
  • the connector In this initial stage, the connector is in the unlocked position.
  • Figure 11 illustrates the relative positions of the teeth of the different components of the connector in the initial stage.
  • the return spring 104 of the movable cam 100 is in the relaxed position.
  • the external teeth 1020 of the movable cam 100 engage with the teeth 201 of the pusher 200. More precisely, the slope 1021 is in contact with the counter-slope 2012. The ball 600 is not engaged in the groove 22 of the flange of tool 2.
  • the cobotic arm is actuated to introduce the connector into the tool holder in the direction of the arrow toolbox.
  • the pusher 200 compresses the spring 104, driving the movable cam 100 via the external teeth 1020.
  • a torque is induced on the movable cam.
  • the movable cam is not rotated because the external teeth 1020 also interact with the fixed cam 300, which in this position prevents it from rotating.
  • the vertical portion 3010 of the teeth 301 in fact only allows pure translation of the movable cam 100 relative to the fixed cam 300.
  • the spring 204 does not undergo compression or relaxation in this step.
  • the ball cam 500 is not activated because the internal tooth portion 1020 of the movable cam facing the fingers 401 of the finger ring 400 does not induce any force on the balls .
  • the introduction of the connector into the tool holder continues, inducing compression of the spring 104 by pressing the pusher 200 on the tool holder 20.
  • the spring 204 is compressed in turn but, as its stiffness is lower than that of the spring 104, it does not oppose the escape of the movable cam.
  • the internal tooth portion 1030 facing the fingers 401 of the finger ring evolves by the combined rotation/translation of the movable cam. These movements end up inducing a first contact of the internal teeth 1030 with the fingers 401 of the finger ring 400.
  • the position shown in Figures 12D and 12E corresponds to the moment when the internal teeth come into contact with the fingers.
  • This last step corresponds to the end of the insertion stroke of the lock into the tool holder.
  • the pusher is then in the maximum depression position.
  • the rotation/translation of the movable cam continues by reaction of the external teeth on the teeth of the pusher and of the fixed cam which are equivalent on this portion.
  • the portion 1034 of the internal teeth in contact with the fingers is flat, so that the fingers undergo the translation of the movable cam.
  • the position shown corresponds to the end of this rotation at maximum pressure of the pusher.
  • the external teeth 1020 of the movable cam reach the bottom 2012 of the teeth of the pusher.
  • the connector is then in the semi-locked position on the tool holder (this position is called semi-locked because the engagement of the balls 600 in the groove 22 of the tool flange prevents the connector from being dismantled from the tool, but the pressure on pusher 200 has not yet been released).
  • the semi-locked connector to the tool is removed from the tool holder, by translation in the opposite direction to that of steps 1 to 4.
  • the pusher 200 is kept in contact with the bearing surface 21 of the tool holder during the recoil of the tool and of the connector.
  • the external teeth 1020 of the mobile cam which was abutting at the bottom 2012 of the teeth of the pusher can again interact with the teeth of the fixed cam 300 which reappears in contact with the external teeth when the pusher moves back (see Figure 12G ).
  • the movable cam Under the combined effect of the relaxation of spring 104 and spring 204 and the cooperation between the slope of the external teeth 1020 of the movable cam and the teeth 301 of the fixed cam, the movable cam performs a final rotation/translation combined. The end of stroke of this rotation/translation is induced by the stop of the balls 600 in flange 2 of the tool.
  • the cam on balls 500 can no longer translate
  • the finger ring 400 which is integral with the cam on balls 500, can no longer translate
  • the internal teeth of the movable cam which is supported on fingers 401, can no longer translate.
  • the locked position is reached and constantly maintained under the direct effect of the relaxation of spring 104 and spring 204.
  • the position shown in Figures 12H and 121 corresponds to the end of the recoil of the connector in the tool holder: the tool is in place and locked on the connector.
  • the lock is dimensioned so that the external teeth of the movable cam engage with those of the pusher 200, but not abut in the bottom of the teeth of the fixed cam 300, in order to guarantee that the locking is maintained by the action of the spring 104 for returning the movable cam. It is the clearance j between the end of the external teeth of the movable cam and the bottom of the teeth of the fixed cam which therefore ensures locking. However, thanks to spring 204, the pusher returns to its initial position.
  • the tool can then be used by activating the cobotic arm to carry out the planned tasks.
  • steps 6 to 10 are carried out.
  • step 6 Before carrying out step 6, the lock is in the position of step 5, the tool is locked on the connector and the tool holder is fixed relative to the machine frame, with its hole oriented upwards, and free of tools.
  • the cobotic arm is activated to introduce the tool into the tool holder, by a translation movement in the axis of the tool holder, until the connector pusher comes into contact with the tool holder.
  • the movable cam Under the combined effect of the compression of the spring 104, as well as the interaction of the slopes of the external teeth 1020 of the movable cam, of the teeth 201 of the pusher and of the teeth 301 of the fixed cam, the movable cam performs a combined translation/rotation movement (see Figure 13A).
  • the portion 1032 of internal teeth contact with the fingers 401 in this position makes it possible to cancel the translation of the movable cam.
  • the slope of portion 1032 of the internal teeth is substantially parallel to that of portion 3012 of the fixed cam.
  • the position shown in Figure 13A corresponds to the middle of the rotation/translation stroke, where the external teeth are in simultaneous contact with the teeth of the fixed cam and the teeth of the pusher.
  • step 7 the internal teeth of the movable cam compensate for this reverse translation of the movable cam at the level of the fingers in order to maintain a semi-locking of the connector on the tool.
  • the external teeth under the effect of the slopes and the relaxation of the spring 104, induce a rotation/translation of the movable cam until the external teeth abut in the bottom 2012 of the teeth of the pusher.
  • This rotation makes it possible to pass the tip of the external teeth directly above the last portion 3013 of the fixed cam thanks to the inflection of slope 3013A thereon. This allows the external teeth of the movable cam to resume contact with the fixed cam on portion 3013.
  • This step corresponds to the end of the introduction of the connector into the tool holder.
  • the pusher continues to compress the spring 104 and drive the movable cam by the external teeth.
  • the external teeth resume contact with the fixed cam at the level of portion 3013 while maintaining contact with the teeth 201 of the pusher.
  • the tooth portion of the corresponding fixed cam allows the fingers 401 to escape.
  • the position shown corresponds to an intermediate position of the movable cam whose external teeth follow the corresponding portion of the fixed cam.
  • the fingers have escaped and are found in the initial portion of the internal teeth.
  • the connector is unlocked.
  • the retraction stroke therefore makes it possible to return the movable cam to its initial position, that is to say with the external teeth abutting at the foot of the vertical portion of the teeth of the fixed cam (see Figure 13E).
  • the tool is therefore removed from the connector and we can continue extracting the connector, to return to step 1.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Workshop Equipment, Work Benches, Supports, Or Storage Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un connecteur (1) adapté pour être verrouillé à un outil (2) logé dans un porte-outil (20), l'outil comprenant un espace de verrouillage (22) configuré pour recevoir au moins un organe de verrouillage (600), ledit connecteur comprenant : - au moins un organe de verrouillage (600) configuré pour être déplacé dans une direction transversale par rapport à une direction longitudinale du connecteur, - au moins un verrou dont une position est mobile dans la direction longitudinale, une sollicitation transversale de l'organe de verrouillage dépendant de la position dans la direction longitudinale du verrou, le verrou comprenant une portion (203) adaptée pour s'engager sur une surface d'appui (21) du porte-outil, le connecteur étant configuré pour : - lors d'une première translation dans un premier sens (x1) de la direction longitudinale et par coopération avec la surface d'appui, causer un déplacement longitudinal du verrou dans le premier sens et la réception de l'organe de verrouillage (600) dans l'espace de verrouillage (22) par déplacement transversal, et - lors d'une seconde translation subséquente dans le premier sens (x1) de la direction longitudinale et par coopération avec la surface d'appui, causer un déplacement longitudinal dans un second sens du verrou et autoriser un retrait de l'organe de verrouillage de l'espace de verrouillage.

Description

CONNECTEUR D’OUTIL ET SYSTEME DE VERROUILLAGE D'UN CONNECTEUR A UN OUTIL
Domaine technique
L'invention concerne le domaine de l'outillage industriel, et plus précisément traite d'un connecteur d’outil et un système de verrouillage d'un connecteur à un outil, qui permet en déplaçant le connecteur de coupler et découpler celui-ci à un outil supporté par un porte-outil
Contexte de l'invention
Il est courant dans les industries d'utiliser des machines articulées sur lesquelles peuvent être montés différents outils, afin d'effectuer des tâches différentes, plutôt que d'avoir une machine par tâche. Dans une approche la plus basique, un opérateur peut être chargé de monter l'outil et de le démonter sur la machine articulée, nécessitant une mise en sécurité de la machine impliquant son arrêt et l'intervention d'un opérateur, ce qui peut être long. Afin d'accélérer et d'automatiser le changement d'outil, certaines machines procèdent elles-mêmes au changement d'outil. Pour ce faire, il est utilisé un porte-outil comprenant un logement d'outil dans lequel loge un outil, et un connecteur porté par la machine vient coupler l'outil et la machine.
Dans tous les cas, il est nécessaire de sécuriser l'outil à la machine, c'est-à-dire de verrouiller l'outil et la machine, puis de les déverrouiller. De nombreux systèmes de verrouillage existent pour verrouiller deux éléments. Toutefois, certains sont difficilement mis en oeuvre par une machine sans intervention humaine, tandis que d'autres nécessitent des actionneurs et des capteurs spécifiques qu'il faut alimenter en énergie, ou des mouvements complexes du connecteur de la machine. Toutes ces contraintes peuvent résulter en des systèmes de verrouillage complexes à mettre en oeuvre, peu robuste ou ne permettant qu'un verrouillage peu fiable.
Il existe donc un besoin pour un système de verrouillage d'un connecteur à un outil logé dans un porte-outil, qui puisse être facilement mis en oeuvre même par une machine sans requérir d'alimentation en énergie et assurant un verrouillage fiable par des mouvements simples.
Présentation de l'invention
L'invention permet le verrouillage d'un connecteur à un outil logé dans un porte-outil. A cet effet, l'invention propose un connecteur adapté pour être verrouillé à un outil logé dans un porte-outil, l’outil comprenant un espace de verrouillage configuré pour recevoir au moins un organe de verrouillage, ledit connecteur comprenant :
- au moins un organe de verrouillage configuré pour être déplacé dans une direction transversale par rapport à une direction longitudinale du connecteur, - au moins un verrou dont une position est mobile dans la direction longitudinale, une sollicitation transversale de l'organe de verrouillage dépendant de la position dans la direction longitudinale du verrou, le verrou comprenant une portion adaptée pour s’engager sur une surface d’appui du porte-outil,
- une came mobile sollicitée dans le premier sens de la direction longitudinale par un organe de rappel et configurée pour se déplacer en rotation autour de la direction longitudinale et en translation le long de la direction longitudinale, la came mobile comprenant une première denture configurée pour coopérer avec le verrou pour entraîner le verrou dans le premier sens de la direction longitudinale ou autoriser un déplacement du verrou dans le second sens de la direction longitudinale, en fonction de la rotation de la came mobile ; le connecteur étant configuré pour :
- lors d'une première translation dans un premier sens de la direction longitudinale et par coopération avec la surface d'appui, causer un déplacement longitudinal du verrou dans le premier sens et la réception de l'organe de verrouillage dans l'espace de verrouillage par déplacement transversal, et
- lors d'une seconde translation subséquente dans le premier sens de la direction longitudinale et par coopération avec la surface d'appui, causer un déplacement longitudinal dans un second sens du verrou et autoriser un retrait de l'organe de verrouillage de l'espace de verrouillage.
Le connecteur est caractérisé en ce qu’il comprend un poussoir mobile selon la direction longitudinale, qui est sollicité dans le premier sens par un organe de rappel, et qui est configuré pour coopérer avec la surface d'appui, et en ce que la came mobile comprend une seconde denture configurée pour coopérer avec une denture du poussoir.
Selon d’autres caractéristiques optionnelles mais avantageuses, éventuellement prises en combinaison :
- le verrou comprend en outre une came fixe présentant une denture configurée pour coopérer avec la seconde denture de la came mobile ;
- la seconde denture de la came mobile est configurée pour être en contact simultané avec la denture de la came fixe et la denture du poussoir ;
- le verrou comprend une protubérance, par exemple un doigt, parcourant la première denture de la came mobile en fonction de la rotation de la came mobile ;
- dans une position déverrouillée dans laquelle le verrou autorise un retrait de l'organe de verrouillage, la protubérance fait face à un dégagement dans la première denture, délimité par une paroi longitudinale de la première denture dont la coopération avec la protubérance empêche la rotation de la came mobile jusqu'à ce qu'une translation de la came mobile amène un point d'échappement terminant la paroi en regard de la protubérance ; - le verrou comprend une surface s'étendant obliquement par rapport à la direction longitudinale et qui fait face à l'organe de verrouillage ;
- le verrou est agencé autour d’un support creux, ledit support présentant un volume intérieur traversant adapté pour le passage d’éléments de connexion entre la machine et l’outil.
Un autre objet de l’invention concerne un système de verrouillage d'un connecteur à un outil selon une direction longitudinale comprenant :
- un porte-outil comprenant un logement d'outil et présentant une surface d’appui,
- un outil logé dans le logement d'outil, comprenant un espace de verrouillage configuré pour recevoir au moins un organe de verrouillage,
- un connecteur tel que décrit ci-dessus, le connecteur étant adapté pour coopérer avec la surface d’appui pour se verrouiller ou se déverrouiller de l’outil par une translation dans le premier sens de la direction longitudinale.
Présentation des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe partielle du connecteur assemblé,
- la figure 2 est une vue éclatée du connecteur,
- la figure 3 est une vue en perspective du support du connecteur,
- la figure 4A est une vue en perspective du poussoir du connecteur, la figure 4B est une vue développée d’un motif de la denture dudit poussoir,
- la figure 5A est une vue en perspective de la came fixe du connecteur, la figure 5B est une vue développée d’un motif de la denture de ladite came fixe,
- la figure 6A est une vue en perspective de la bague externe, de la bague interne et de la collerette de la came mobile, la figure 6B est une vue développée d’un motif de la denture de la bague interne, la figure 6C est une vue développée d’un motif des dentures de la bague interne et de la bague externe de la came mobile, et la figure 6D est une vue d’ensemble de la bague came mobile,
- la figure 7 est une vue en perspective de la bague à doigts du connecteur,
- la figure 8 est une vue en perspective de la came sur billes du connecteur,
- la figure 9A est une vue en perspective de l’ensemble de la bague à doigts de la figure 7 et de la came sur billes de la figure 8, et la figure 9B est une vue schématique en coupe d’une paroi de la came sur billes et d’un doigt de la bague à doigts,
- la figure 10A est une vue en perspective de la bride de l’outil, la figure 10B est une vue en coupe d’une paroi de ladite bride en regard d’une bille de verrouillage,
- la figure 11 est une vue développée des motifs des dentures du poussoir et des différentes cames dans une position initiale déverrouillée du connecteur, - les figures 12A à 121 représentent des vues de la position du connecteur lors d’étapes successives d’un cycle de verrouillage du connecteur sur l’outil,
- les figures 13A à 13E représentent des vues de la position du connecteur lors d’étapes successives d’un cycle de déverrouillage du connecteur vis-à-vis de l’outil.
Pour des raisons de lisibilité des figures, tous les composants du connecteur n’ont pas été représentés systématiquement ; seuls les composants nécessaires à la compréhension de chaque figure ont été représentés.
Description détaillée de modes de réalisation
Le connecteur selon l’invention est adapté pour être monté sur une machine, par exemple un bras robotisé, en vue d’utiliser un outil logé dans un porte-outil. Le connecteur est conçu pour coopérer avec le porte-outil pour déplacer un verrou, de sorte à verrouiller le connecteur sur l’outil et permettre l’utilisation de l’outil par la machine. Inversement, le connecteur est conçu pour coopérer avec le porte-outil pour déverrouiller le connecteur de l’outil et le replacer dans son logement après utilisation.
Le connecteur comprend à cet effet un verrou mobile dans une direction longitudinale, adapté pour déplacer un organe de verrouillage dans une direction transversale à ladite direction longitudinale. L’outil comprend un espace de verrouillage adapté pour recevoir de manière réversible l’organe de verrouillage. L’organe de verrouillage est mobile entre une position de verrouillage dans laquelle il s’engage dans l’espace de verrouillage, permettant ainsi de verrouiller le connecteur sur l’outil, et une position de déverrouillage dans laquelle il se dégage de l’espace de verrouillage, permettant ainsi de déverrouiller le connecteur de l’outil.
Le porte-outil comprend un logement pour l’outil et un orifice pour introduire ou sortir l’outil et le connecteur du logement. Le logement s’étend selon un axe longitudinal qui coïncide avec la direction longitudinale de déplacement du verrou lorsque le connecteur est inséré dans le logement.
Le porte-outil présente une surface d’appui pour le connecteur, la coopération entre le connecteur et ladite surface d’appui permettant d’actionner le verrou entre sa position déverrouillée et sa position verrouillée.
La figure 1 est une vue en coupe partielle du connecteur. Ledit connecteur comprend un support autour duquel sont agencées différentes bagues mobiles en rotation et/ou en translation par rapport au support, formant ensemble le verrou, qui sont aptes à occuper différentes positions au cours d’un cycle de verrouillage ou de déverrouillage du connecteur sur l’outil.
Support
Le connecteur 1 comprend un support 10 pour les autres composants du connecteur, qui s’étend le long d’un axe longitudinal X. Comme on le voit mieux sur la figure 3, le support 10 comprend un fût 11 généralement cylindrique autour de l’axe X.
Le fût 11 comprend sur sa surface extérieure deux épaulements 11 A, 11 B, formant des surfaces d’appui pour le cône du système de verrouillage, comme détaillé plus bas.
Le support 10 comprend en outre une collerette 12 s’étendant radialement à une extrémité du fût 11. Ladite collerette 12 permet de fixer le support 10 à une bride 14 de montage du connecteur sur une machine. La liaison entre le support 10 et la bride 14 est par exemple réalisée par encastrement ou par tout autre moyen de fixation rigide, tel que des vis.
Le support 10 comprend en outre une clavette 13. La clavette 13 est agencée longitudinalement entre les épaulements 11 A et 11 B et permet de fixer la bague à doigts 400 sur le support.
De manière particulièrement avantageuse, le support 10 est creux. Le verrou étant agencé à l’extérieur du support, le volume intérieur du support 10 est libre et adapté pour contenir d’autres éléments de connexion entre la machine et l’outil, notamment des composants plus fragiles tels que des connexions de signal, des connexions de puissance ou des connexions pneumatiques.
Par ailleurs, l’espace au centre de la bride peut être agencé pour recevoir les connectiques.
Les composants formant le verrou sont maintenus sur le support 10 par l’intermédiaire d’un couvercle 16 agencé du côté du fût 11 opposé à la collerette 12 et fixé à la bride 14 par l’intermédiaire de vis 15 traversant le volume intérieur du support.
Came fixe
Le support 10 supporte en outre une came fixe 300. La came fixe 300 est rigidement liée au support 10, par exemple par encastrement.
Comme on le voit mieux sur la figure 5A, la came fixe 300 présente une forme généralement cylindrique.
A l’une de ses extrémités, la came fixe 300 est pourvue d’une denture 301.
Comme illustré sur la figure 5B, la denture 301 est composée d’un motif qui se répète à quatre reprises sur la circonférence de la came fixe 300. De la gauche vers la droite de la figure, ladite denture 301 présente successivement une première portion verticale 3010, qui s’étend parallèlement à l’axe X lorsque la came fixe 300 est montée sur le support 10, une première pente 3011 qui est une pente de verrouillage, une contre-pente 3012 qui initie le début du déverrouillage, et une seconde pente 3013 qui n’est pas linéaire mais présente une inflexion 3013A pour permettre un échappement de déverrouillage.
Poussoir
Un poussoir 200 est monté en liaison glissière sur le support 10. Comme on le voit sur les figures 4A et 5A, ladite liaison glissière peut être assurée par une clavette 302 montée sur la came fixe 300, une rainure intérieure 202 du poussoir recevant ladite clavette 302.
Le poussoir présente à une de ses extrémités une denture 201 .
Comme illustré sur la figure 4B, la denture 201 est composée d’un motif périodique, et symétrique, comprenant une pente 2010 et une contre-pente 2011. Le fond 2012 de la denture forme un point de butée, comme on le verra plus bas.
A l’extrémité opposée à la denture 201 , le poussoir 200 comprend une collerette 203 qui s’étend radialement.
La collerette sert d’appui à un ressort de rappel 204 agencé entre le poussoir 200 et une collerette 1010 de la came mobile 100, le ressort de rappel 204 sollicitant le poussoir 204 dans le sens X1. Ledit ressort 204 assure ainsi un retour en position initiale du poussoir à la fin des opérations de verrouillage et de déverrouillage.
Comme on le verra plus bas, la face de la collerette 203 opposée au ressort de rappel 204 est également destinée à venir en contact avec la surface d’appui du porte-outil, de sorte à procurer la coopération entre le connecteur et le porte-outil pour le verrouillage et le déverrouillage de l’outil.
Came mobile
La came mobile 100 est un ensemble rigide formé de trois pièces concentriques et solidaires les unes des autres : une bague à collerette 101 , une bague externe 102 et une bague interne 103 (cf. figures 6A et 6D).
La bague 101 comprend une collerette 1010 s’étendant radialement vers l’extérieur. Un côté de ladite collerette 1010 sert d’appui au ressort de rappel 204 du poussoir tandis que l’autre côté de ladite collerette sert d’appui au ressort de rappel 104 de la came mobile, qui est agencé entre le support et la came mobile.
Les ressorts 104 et 204 sont coaxiaux et présentent un diamètre sensiblement identique, mais le ressort 204 présente une raideur légèrement inférieure à celle du ressort 204.
La came mobile est montée en pivot glissant sur le support. Le ressort 104 sollicite la came mobile en translation dans le sens X1 .
La bague externe 102 et la bague interne 103 présentent chacune une denture respective 1020, 1030 (respectivement appelées denture extérieure et denture intérieure), la denture intérieure 1030 étant agencée vers l’intérieur par rapport à la denture extérieure 1020, les deux dentures étant agencées à une même extrémité de la came mobile 100.
Comme illustré sur la figure 6B, chaque motif de la denture intérieure 1030 comprend successivement, de la gauche vers la droite de la figure, une première pente 1031 d’échappement au déverrouillage, une contre-pente 1032 de maintien de semi-verrouillage, une pente 1033 de verrouillage progressif, un plat 1034 de mise en contact sur l’ergot, et un dégagement de déverrouillage 1035.
La figure 6C illustre l’ensemble des dentures 1020 et 1030.
Bague à doigts
En référence à la figure 7, le connecteur comprend une bague à doigts 400 comprenant une pluralité de doigts 401 s’étendant radialement vers l’extérieur. Le nombre de doigts est égal au nombre de motifs de la denture interne de la came mobile, chaque doigt coopérant avec la denture interne de la bague mobile.
La bague à doigts est fixée sur le fût 11 du support par l’intermédiaire de la clavette 13.
Came sur billes
En référence à la figure 8, le connecteur comprend une came sur billes 500.
Une ou plusieurs billes 600, qui constituent un organe de verrouillage, sont retenues dans une bague 601 percée d’un orifice respectif 602. La bague 601 est solidaire du support.
La came 500 est montée en pivot glissant sur le support 10, à l’intérieur de la bague 601.
La came 500 présente à une extrémité une collerette 501 s’étendant radialement vers l’extérieur, ladite collerette servant d’appui pour un ressort de rappel 503.
La surface extérieure de la came 500 comprend une portion principale cylindrique à partir de laquelle s’étend une pente conique 502, correspondant à une diminution du diamètre extérieur de la came 500 en direction de l’extrémité opposée à la collerette 501. Selon la position axiale de la came 500 et de la bague 601 , les billes sont déplacées radialement entre une position de déverrouillage dans laquelle chaque bille s’étend essentiellement à l’intérieur de la bague 601 et une position de verrouillage dans laquelle chaque bille forme une protubérance vers l’extérieur au travers de l’orifice 602.
Le ressort de rappel 503 est agencé entre le support et la collerette et exerce un effort visant à plaquer la came 500 contre la bague à doigts 400. Ainsi, les mouvements de la denture intérieure de la came mobile sont répercutés, via les doigts 401 , sur la position axiale de la came sur billes 500, et donc sur la position ouverte ou fermée du verrou.
La figure 9A est une vue en perspective de l’ensemble de la came 500 et de la bague à doigts 400, et la figure 9B est une vue en coupe schématique de la came 500, de son ressort de rappel 503 et d’un doigt 401 de la bague 400.
Les diamètres des différentes bagues formant le verrou sont choisis pour que la denture 201 du poussoir coopère avec la denture externe 102 de la came mobile et avec la denture 301 de la came fixe, et pour que la denture intérieure de la came mobile coopère avec les doigts de la bague à doigts.
Outil
Sur les figures, seule une bride de connexion de l’outil au connecteur est représentée. Le reste de l’outil peut prendre différentes formes selon les fonctions à remplir par l’outil. Comme illustré sur la figure 10A, l’outil 2 présente une bride annulaire comprenant une gorge intérieure 22. Ladite gorge est adaptée pour recevoir l’organe de verrouillage du connecteur dans la position de verrouillage, et forme donc l’espace de verrouillage de l’outil. Par exemple, dans le mode de réalisation présenté schématiquement sur la figure 10B, l’organe de verrouillage comprend une bille 600 et la gorge 22 présente une forme adaptée pour recevoir une partie de la bille, de sorte à assurer un maintien axial du connecteur vis-à- vis de l’outil par l’intermédiaire de la bille.
Dans le porte-outil, l’outil est agencé avec l’espace de verrouillage orienté du côté de l’orifice, afin de permettre l’introduction de l’organe de verrouillage du connecteur dans l’espace de verrouillage.
On va maintenant décrire un cycle de fonctionnement étape par étape, comprenant une phase de verrouillage et une phase de déverrouillage. De manière avantageuse, ces étapes s’enchaînent de manière continue et automatique dès lors que les efforts fournis par les ressorts permettent de vaincre les frottements internes. La conception du connecteur permet donc un effort de verrouillage / déverrouillage faible. En particulier, le cycle de fonctionnement ne comprend pas d’interruption entre deux étapes successives d’une même phase de verrouillage ou déverrouillage. Par ailleurs, l’enchaînement des étapes n’implique pas une intervention extérieure pour déclencher une étape ultérieure au cours d’une même phase de verrouillage ou de déverrouillage.
Dans une étape initiale, l’outil est disposé dans le porte-outil, le porte-outil étant fixe par rapport au bâti de la machine. De manière préférée, le porte-outil est agencé verticalement et l’orifice du porte-outil, par lequel l’outil peut être inséré ou retiré du porte- outil, est orienté vers le haut. Dans le présent texte, les termes « vertical », « haut » ou « bas » s’entendent par rapport à la direction de la force de gravité, qui correspond aussi à l’orientation des planches de dessin.
Dans le porte-outil 20, la bride de l’outil comprenant la gorge 22 est située en retrait (vers le bas) par rapport à la surface d’appui 21. La distance verticale entre la gorge 22, qui forme l’espace de verrouillage de l’outil, et la surface d’appui 21 est égale à la course du verrou entre la position déverrouillée et la position verrouillée.
Le connecteur est monté sur une machine. Dans un souci de concision, on supposera dans la suite de la description que le connecteur est agencé à l’extrémité d’un bras cobotique, mais il va de soi qu’il pourrait être monté sur tout autre système amené à changer d’outil. Dans cette étape initiale, le connecteur est en position déverrouillée.
La figure 11 illustre les positions relatives des dentures des différents composants du connecteur dans l’étape initiale.
Le ressort de rappel 104 de la came mobile 100 est en position détendue.
La denture externe 1020 de la came mobile 100 est en prise avec la denture 201 du poussoir 200. Plus précisément, la pente 1021 est en contact avec la contre-pente 2012. La bille 600 n’est pas engagée dans la gorge 22 de la bride de l’outil 2.
Les étapes 1 à 5 correspondent à une phase de verrouillage du connecteur sur l’outil ; les étapes 6 à 10 correspondent à une phase de déverrouillage du connecteur vis-à-vis de l’outil.
Etape 1
En référence à la figure 12A, on actionne le bras cobotique pour introduire le connecteur dans le porte-outil dans le sens de la flèche X1, jusqu’à ce que la collerette 203 du poussoir entre en contact avec la surface d’appui 21 du porte-outil.
Etape 2
En poursuivant le mouvement d’introduction du connecteur dans le porte-outil, le poussoir 200 comprime le ressort 104, entraînant par le biais de la denture externe 1020 la came mobile 100. Sous l’effet de l’angle a entre la denture 201 du poussoir et la denture 301 de la came fixe et de la compression du ressort 104, un couple est induit sur la came mobile. Cependant, la came mobile n’est pas entraînée en rotation car la denture externe 1020 interagit également avec la came fixe 300, qui dans cette position l’empêche de tourner. La portion verticale 3010 de la denture 301 permet en effet uniquement une translation pure de la came mobile 100 par rapport à la came fixe 300. Le ressort 204 ne subit quant à lui pas de compression ni de détente dans cette étape.
Par ailleurs, avec cette position ouverte du connecteur, la came sur billes 500 n’est pas activée car la portion de denture interne 1020 de la came mobile en regard des doigts 401 de la bague à doigts 400 n’induit aucun effort sur les billes.
La position représentée sur les figures 12B et 12C correspond à la fin de la course d’insertion du verrou dans le porte-outil, quand la denture externe 1020 de la came mobile atteint le point d’échappement 3014 sur la came fixe.
Etape 3
L’introduction du connecteur dans le porte-outil se poursuit, induisant une compression du ressort 104 par appui du poussoir 200 sur le porte-outil 20. Le ressort 204 se comprime à son tour mais, comme sa raideur est inférieure à celle du ressort 104, il ne s’oppose pas à l’échappement de la came mobile.
Le point d’échappement 3014 de la denture extérieure 1020 sur la came fixe 300 étant dépassé, le couple induit par la pente 2011 du poussoir 200 peut s’exprimer : la came mobile 100 tourne, et le ressort 104 cherchant toujours à se détendre, la denture externe 1020 de la came mobile suit simultanément la denture 201 du poussoir et la denture 301 de la came fixe, de sorte que la came mobile est animée d’un mouvement combiné de translation et rotation.
La portion de denture intérieure 1030 en regard des doigts 401 de la bague à doigts évolue par la rotation / translation combinée de la came mobile. Ces mouvements finissent par induire un premier contact de la denture intérieure 1030 avec les doigts 401 de la bague à doigts 400. La position représentée sur les figures 12D et 12E correspond au moment où la denture intérieure entre en contact avec les doigts.
Etape 4
Cette dernière étape correspond à la fin de la course d’introduction du verrou dans le porte-outil. Le poussoir est alors en position maximale d’enfoncement.
La rotation / translation de la came mobile se poursuit par réaction de la denture externe sur la denture du poussoir et de la came fixe qui sont équivalentes sur cette portion. La portion 1034 de la denture intérieure en contact avec les doigts est plate, de sorte que les doigts subissent la translation de la came mobile.
Par réactions successives, le ressort 503 de la came sur billes se comprime et les billes commencent à s’engager dans la gorge 22 de la bride de l’outil sous l’effet de la translation de la portion conique 502 de la came sur billes (cf. figure 12F).
La position représentée correspond à la fin de cette rotation à pression maximale du poussoir. En effet, la denture extérieure 1020 de la came mobile atteint le fond 2012 de la denture du poussoir.
Le connecteur est alors en position semi-verrouillée sur le porte-outil (cette position est dite semi-verrouillée car l’engagement des billes 600 dans la gorge 22 de la bride de l’outil empêchent de démonter le connecteur de l’outil, mais la pression sur le poussoir 200 n’a pas encore été relâchée).
Etape 5
On retire le connecteur semi-verrouillé à l’outil du porte-outil, par une translation dans le sens inverse à celui des étapes 1 à 4.
Par détente du ressort 104 de la came mobile et du ressort 204 du poussoir, ainsi que par rappel du ressort 204, le poussoir 200 est maintenu en contact avec la surface d’appui 21 du porte-outil pendant le recul de l’outil et du connecteur. La denture externe 1020 de la came mobile qui était en butée au fond 2012 de la denture du poussoir peut à nouveau interagir avec la denture de la came fixe 300 qui réapparait en contact sur la denture externe lors du recul du poussoir (cf. figure 12G).
Sous l’effet combiné de la détente du ressort 104 et du ressort 204 et de la coopération entre la pente de la denture extérieure 1020 de la came mobile et de la denture 301 de la came fixe, la came mobile effectue une dernière rotation / translation combinée. La fin de course de cette rotation / translation est induite par la butée des billes 600 dans la bride 2 de l’outil.
Ainsi, par réaction, la came sur billes 500 ne peut plus translater, la bague à doigts 400, qui est solidaire de la came sur billes 500, ne peut plus translater, et la denture intérieure de la came mobile, qui est en appui sur les doigts 401 , ne peut plus translater.
La position verrouillée est atteinte et constamment maintenue sous l’effet direct de la détente du ressort 104 et du ressort 204. La position représentée sur les figures 12H et 121 correspond à la fin du recul du connecteur dans le porte-outil : l’outil est en place et verrouillé sur le connecteur.
On notera que le verrou est dimensionné pour que la denture externe de la came mobile soit en prise avec celle du poussoir 200, mais pas en butée dans le fond de la denture de la came fixe 300, afin de garantir le maintien du verrouillage par l’action du ressort 104 de rappel de la came mobile. C’est le jeu j entre l’extrémité de la denture externe de la came mobile et le fond de la denture de la came fixe qui assure donc le verrouillage. Cependant, grâce au ressort 204, le poussoir revient dans sa position initiale.
On peut alors utiliser l’outil en actionnant le bras cobotique pour réaliser les tâches prévues.
Lorsqu’un changement d’outil est souhaité, on met en oeuvre les étapes 6 à 10.
Avant la mise en oeuvre de l’étape 6, le verrou est dans la position de l’étape 5, l’outil est verrouillé sur le connecteur et le porte-outil est fixe par rapport au bâti de la machine, avec son orifice orienté vers le haut, et libre d’outil.
Etape 6
On actionne le bras cobotique pour introduire l’outil dans le porte-outil, par un mouvement de translation dans l’axe du porte-outil, jusqu’à ce que le poussoir du connecteur entre en contact avec le porte-outil.
Etape 7
On poursuit l’introduction du connecteur dans le porte-outil. Ceci induit par réaction du poussoir une compression du ressort 104, et l’entrainement de la came mobile 100.
Sous l’effet combiné de la compression du ressort 104, ainsi que de l’interaction des pentes de la denture extérieure 1020 de la came mobile, de la denture 201 du poussoir et de la denture 301 de la came fixe, la came mobile effectue un mouvement combiné de translation / rotation (cf. figure 13A).
La portion 1032 de denture intérieure contact avec les doigts 401 dans cette position permet d’effacer la translation de la came mobile. En effet, la pente de la portion 1032 de la denture intérieure est sensiblement parallèle à celle de la portion 3012 de la came fixe. Ainsi, les doigts 401 , qui sont maintenus en contact sur la denture intérieure par le ressort 503 de la came sur billes 500, ne translatent pas ou presque pas, et le verrouillage reste effectif. L’outil ne peut pas encore se démonter du connecteur et tomber dans le porte-outil.
La position représentée sur la figure 13A correspond au milieu de la course de rotation/translation, où la denture extérieure est en contact simultané avec la denture de la came fixe et la denture du poussoir.
Etape 8
L’introduction dans le porte-outil se poursuit, le poussoir continue à comprimer le ressort 104 et entrainer la came mobile par la denture externe. Durant la poursuite de la compression par le poussoir, la denture extérieure est en interaction avec la denture du poussoir et celle de la came fixe. Sous l’effet du rappel du ressort 104 et des pentes combinées, la came mobile poursuit sa rotation/translation (cf. figure 13B).
Comme dans l’étape 7, la denture intérieure de la came mobile compense cette translation inverse de la came mobile au niveau des doigts afin de maintenir un semi- verrouillage du connecteur sur l’outil.
Etape 9
L’introduction dans le porte-outil se poursuit, le poussoir continue à comprimer le ressort 104 et entrainer la came mobile par la denture externe.
Comme illustré sur la figure 13C, le contact de la denture externe 1020 avec la came fixe est momentanément perdu, car la course d’enfoncement du poussoir se poursuit.
La denture extérieure, sous l’effet des pentes et de la détente du ressort 104, induit une rotation/translation de la came mobile jusqu’à ce que la denture extérieure parvienne en butée dans le fond 2012 de la denture du poussoir. Cette rotation permet de faire passer la pointe de la denture extérieure à l’aplomb de la dernière portion 3013 de la came fixe grâce à l’inflexion de pente 3013A sur celle-ci. Ceci permet à la denture extérieure de la came mobile de reprendre contact avec la came fixe sur la portion 3013.
Par ailleurs, c’est maintenant la portion 1031 de la denture intérieure de la came mobile qui est en contact avec les doigts 401.
Etape 10
Cette étape correspond à la fin de l’introduction du connecteur dans le porte-outil. Le poussoir continue à comprimer le ressort 104 et entrainer la came mobile par la denture externe.
Durant la translation / rotation de la came mobile, la denture extérieure reprend contact avec la came fixe au niveau de la portion 3013 tout en conservant le contact avec la denture 201 du poussoir. La portion de denture de la came fixe correspondante permet de faire échapper les doigts 401.
En effet, les doigts 401 de la bague à doigts atteignent alors le point d’échappement de la denture intérieure à l’extrémité de la portion 1031 , et sous l’effet du ressort de rappel 503 de la came sur billes, la bague 400 translate ainsi que la came 500, et les billes 600 sont donc déverrouillées (cf. figure 13D).
La position représentée correspond à une position intermédiaire de la came mobile dont la denture extérieure suit la portion correspondante de la came fixe. Les doigts ont échappé et se retrouvent dans la portion initiale de la denture intérieure.
Le connecteur est déverrouillé.
Etape 11
Enfin, on amorce le retrait du connecteur par translation hors du porte-outil. Par effet de rappel du ressort 104 ainsi que du ressort de rappel 204 du poussoir, le poussoir est maintenu en contact avec la surface d’appui du porte-outil. Cette translation du poussoir relativement au support induit la poursuite de rotation/translation de la came mobile.
Ce mouvement n’a pas d’effet sur les billes et donc le déverrouillage. En effet, depuis l’échappement des doigts dans la portion 1035 de la denture intérieure, la came sur billes est complètement repoussée en position déverrouillée par son ressort de rappel 503.
La course de rétraction permet donc de remettre la came mobile en position initiale, c’est-à-dire avec la denture extérieure en butée au pied de la portion verticale de la denture de la came fixe (cf. figure 13E). L’outil est donc démonté du connecteur et, on peut poursuivre l’extraction du connecteur, pour revenir à l’étape 1 .

Claims

Revendications
1 . Connecteur (1 ) adapté pour être verrouillé à un outil (2) logé dans un porte-outil (20), l’outil comprenant un espace de verrouillage (22) configuré pour recevoir au moins un organe de verrouillage (600), ledit connecteur comprenant :
- au moins un organe de verrouillage (600) configuré pour être déplacé dans une direction transversale par rapport à une direction longitudinale du connecteur,
- au moins un verrou dont une position est mobile dans la direction longitudinale, une sollicitation transversale de l'organe de verrouillage dépendant de la position dans la direction longitudinale du verrou, le verrou comprenant une portion (203) adaptée pour s’engager sur une surface d’appui (21 ) du porte-outil,
- une came mobile (100) sollicitée dans le premier sens de la direction longitudinale par un organe de rappel (104) et configurée pour se déplacer en rotation autour de la direction longitudinale (X) et en translation le long de la direction longitudinale (X), la came mobile (100) comprenant une première denture (1030) configurée pour coopérer avec le verrou pour entraîner le verrou dans le premier sens de la direction longitudinale ou autoriser un déplacement du verrou dans le second sens de la direction longitudinale, en fonction de la rotation de la came mobile, le connecteur étant configuré pour :
- lors d'une première translation dans un premier sens (x1 ) de la direction longitudinale et par coopération avec la surface d'appui, causer un déplacement longitudinal du verrou dans le premier sens et la réception de l'organe de verrouillage (600) dans l'espace de verrouillage (22) par déplacement transversal, et
- lors d'une seconde translation subséquente dans le premier sens (x1 ) de la direction longitudinale et par coopération avec la surface d'appui, causer un déplacement longitudinal dans un second sens du verrou et autoriser un retrait de l'organe de verrouillage de l'espace de verrouillage, le connecteur étant caractérisé en ce que le verrou comprend un poussoir (200) mobile selon la direction longitudinale (X), qui est sollicité dans le premier sens par un organe de rappel (204), et qui est configuré pour coopérer avec la surface d'appui, et en ce que la came mobile (100) comprend une seconde denture (1020) configurée pour coopérer avec une denture (201 ) du poussoir.
2. Connecteur selon la revendication 1 , dans lequel le verrou comprend en outre une came fixe (300) présentant une denture (301 ) configurée pour coopérer avec la seconde denture (1020) de la came mobile (100).
3. Connecteur selon la revendication 2, dans lequel la seconde denture de la came mobile est configurée pour être en contact simultané avec la denture de la came fixe et la denture du poussoir.
4. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le verrou comprend une protubérance (401 ) parcourant la première denture (1030) de la came mobile en fonction de la rotation de la came mobile.
5. Connecteur selon la revendication 4, dans lequel dans une position déverrouillée dans laquelle le verrou autorise un retrait de l'organe de verrouillage, la protubérance fait face à un dégagement (1035) dans la première denture, délimité par une paroi longitudinale de la première denture dont la coopération avec la protubérance empêche la rotation de la came mobile jusqu'à ce qu'une translation de la came mobile amène un point d'échappement terminant la paroi en regard de la protubérance.
6. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le verrou comprend une surface (502) s'étendant obliquement par rapport à la direction longitudinale et qui fait face à l'organe de verrouillage (600).
7. Connecteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le verrou est agencé autour d’un support (10) creux, ledit support présentant un volume intérieur traversant adapté pour le passage d’éléments de connexion entre la machine et l’outil.
8. Système de verrouillage d'un connecteur à un outil selon une direction longitudinale (X) comprenant :
- un porte-outil comprenant un logement d'outil et présentant une surface d’appui,
- un outil logé dans le logement d'outil, comprenant un espace de verrouillage configuré pour recevoir au moins un organe de verrouillage,
- un connecteur selon l’une des revendications 1 à 7, le connecteur étant adapté pour coopérer avec la surface d’appui pour se verrouiller ou se déverrouiller de l’outil par une translation dans le premier sens de la direction longitudinale.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3405950A (en) * 1966-08-23 1968-10-15 Balas Collet Company Tool holder
FR2542243B1 (fr) * 1983-03-11 1987-01-23 Syspro Porte-outil pour robot industriel
GB2175949B (en) * 1985-05-29 1988-05-25 Austen Barnes Axial locking device
GB8912650D0 (en) * 1989-06-02 1989-07-19 Barnes Austen B Axial locking device
GB9207258D0 (en) * 1992-04-02 1992-05-13 Barnes Austen Bernard Axial locking device

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