EP4727726A1 - Module de bras de robot motorisé équipé d'un contacteur tournant pour le transfert d'énergie et/ou de données - Google Patents

Abstract

Il est proposé un module de bras motorisé (101) pour un bras de robot d'un robot industriel, ayant un boîtier creux (40) avec une première extrémité (1) dotée d'un connecteur fixe (10) et une deuxième extrémité (2) dotée d'un connecteur rotatif (20) Pour la transmission de données et/ou d'énergie électrique compatible avec la rotation, le module de bras comprend un contacteur tournant plat, formé d'un premier disque (27) et d'un second disque (26) coaxiaux, adjacents le long de l'axe de rotation (Axy) du connecteur rotatif (20). Les disques comprennent des faces de contact électrique respectives tournées l'une vers l'autre, et des faces opposées pour le raccordement électrique du contacteur tournant au connecteur fixe et au connecteur rotatif (20) ou à une carte électronique embarquée (50), respectivement. Le module de bras robotisé présente ainsi un encombrement axial réduit, et indépendant du nombre de fils requis.

Description

Module de bras de robot motorisé équipé d’un contacteur tournant pour le transfert d’énergie et/ou de données

Domaine technique

[01] La présente invention se rapporte au domaine de la robotique et concerne un module de bras de robot motorisé équipé d’un contacteur tournant pour le transfert d’énergie et/ou de données, un bras de robot modulaire ainsi qu’un robot industriel l’incorporant.

[02] Elle trouve des applications, notamment, dans les robots industriels pourvus d'un bras modulaire qui présente une pluralité de modules de bras, parmi lesquels des modules de bras motorisés qui confèrent au bras de robot chacun un degré de liberté dans l’espace.

Arrière-plan technologique

[03] Un robot industriel est une machine programmable permettant de manipuler, d'assembler et/ou de traiter des pièces. Les robots sont utilisés dans les systèmes industriels afin d’épargner aux personnes des activités dangereuses, pénibles et/ou répétitives, d'améliorer la qualité des biens produits par le système robotisé, d'augmenter l'efficacité et de réduire les coûts d’opération du système.

[04] Un robot industriel comprend généralement une base de robot fixe, et un bras de robot modulaire, qui s’étend à partir de la base de robot. Le bras de robot possède une pluralité de modules de bras, qui peuvent être accouplés ensemble et désaccouplés, selon les besoins. Certains au moins des modules de bras sont articulés, en ce sens qu’ils peuvent pivoter et/ou tourner par rapport à la base du robot et/ou aux autres modules de bras par l’intermédiaire desquels ils sont couplés à la base du robot. Cette articulation est obtenue grâce à un moteur embarqué dans le module de bras. C’est pourquoi, dans le présent exposé, on parlera aussi de module de bras motorisé pour désigner un module de bras articulé. Le bras de robot comprend aussi un actionneur terminal agencé au bout du bras de robot. [05] Ainsi, le bras de robot modulaire comprend une pluralité de modules de bras couplés en série avec un module de bras proximal du côté de la base de robot, un module de bras distal à l’extrémité du bras de robot, et généralement un ou plusieurs modules de bras intermédiaires disposés entre ces deux modules d’extrémité. L’actionneur est porté par le module de bras distal (à savoir le plus éloigné de la base de robot). Il peut s’agir d’un outil unique, par exemple un pistolet de peinture pour un robot de peinture. Il peut aussi s’agir d’un porte-outil adapté pour porter un outil déterminé parmi un jeu d’outils interchangeables en fonction de l’opération ou des opérations à effectuer par le robot. Chaque module de bras intermédiaire, dès lors qu’il est articulé par des moyens d’entraînement propres, apporte au bras de robot un degré de liberté (ou "axe") supplémentaire, ce qui augmente sa capacité de travail en complexifiant la course qui peut être imprimée à l’outil actionné par le module de bras distal.

[06] Le robot industriel comprend aussi une unité de commande locale du bras de robot et/ou, le cas échéant, une unité de commande globale du robot industriel et/ou du système robotisé l’incorporant. En outre, les robots industriels sont généralement équipés de, ou associés à différents capteurs, et sont programmés afin d'effectuer un processus de travail de manière autonome (i.e., en boucle fermée) et/ou de faire varier l'exécution d'une tâche en fonction des informations fournies par les capteurs.

[07] L’ensemble des composants robotiques susmentionnés sont connectés ou couplés ensemble, afin de recevoir de l’unité de commande des informations de commande appropriées, et/ou de faire remonter à l’unité de commande des informations utiles provenant notamment (mais pas uniquement) des capteurs : données représentatives de mesures effectuées par les capteurs, données de signalisation, de supervision de diagnostic, etc. Ces transferts de données obéissent à un protocole de communication déterminé. Il existe un certain nombre de tels protocoles, qui sont standardisés et sont associés à un canal physique de transmission adapté. Ces protocoles sont souvent désignés par l’appellation "bus de terrain" ("Fieldbus" en anglais), en référence au contexte industriel de leur utilisation.

[08] En plus des données, les modules de bras de robot d’un bras de robot modulaire doivent généralement recevoir et éventuellement transmettre de l’énergie nécessaire à leur fonctionnement, et/ou à celui d’un autre module de bras auquel ils sont couplés, et/ou à l’outil porté par le module de bras distal. Il peut s’agir, notamment, d’énergie électrique ou d’énergie fluidique (air comprimé, huile sous pression, par exemple).

[09] En d’autres termes, chaque module de bras reçoit des données et de l’énergie de la base de robot, le cas échéant via un module de bras intermédiaire qui le relie à ladite base, directement ou indirectement. Ces données sont des données nécessaires, notamment, à la commande du bras de robot et/ou de l’outil porté par le bras, le cas échéant. En outre, chaque module de bras autre que le module distal transmet une partie au moins de l’énergie reçue et/ou des données reçues au module distal, le cas échéant via un module de bras intermédiaire qui le relie audit module distal, directement ou indirectement. Enfin, chaque module de bras peut retourner vers la base de robot des informations utiles comme mentionnées précédemment, le cas échéant via le ou les modules de bras qui le relient à ladite base, directement ou indirectement.

[10] Notamment, chaque module de bras articulé est motorisé (c’est-à-dire qu’il comprend lui-même un moteur) afin de pouvoir tourner par rapport au module précédent dans la série de bras modulaires bras agencés entre la base de robot et le module distal, et doit donc recevoir l’énergie consommée par cette motorisation. En outre, il doit transmettre l’énergie nécessaire à la motorisation du module de bras articulé suivant dans la série de modules de bras, le cas échéant, et/ou à l’alimentation de l’outil porté et mis en œuvre par le module de bras distal.

[11] A l’effet d’assurer l’ensemble des transmissions précitées, à savoir la transmission d’énergie électrique et/ou la transmission de données, un module de bras d’un bras de robot modulaire comprend un premier dispositif d’accouplement et un second dispositif d’accouplement, pour son accouplement opérationnel à la base de robot, et/ou à un autre module de bras, et/ou à l’outil ou au porte outil, selon les cas. S’il s’agit d’un module de bras articulé, l’un au moins de ces dispositifs d’accouplement est conçu pour pouvoir tourner de manière contrôlée, autour d'un axe de rotation, par rapport à l’autre. Généralement, l’un des dispositifs d’accouplement est fixé au boîtier du module de bras articulé, et l’autre est rotatif autour d’un axe par rapport à ce boîtier. En outre, un dispositif de transmission d’énergie et de données compatible avec la rotation est prévu pour une transmission de puissance électrique et de signaux de données entre le premier côté de connexion et le second côté de connexion. Un dispositif de transmission d’énergie et de données compatible avec la rotation opérant suivant le principe de la continuité de la conduction électrique en dépit de la rotation relative entre les deux dispositifs d’accouplement est appelé un contacteur tournant ou encore un collecteur tournant.

[12] Ainsi par exemple, le document WO 2021013994A divulgue un module motorisé de bras de robot industriel qui comprend un dispositif de transmission d’énergie électrique et de données comportant un collecteur fixé en rotation au boîtier du module de bras, d’une part, et un rotor de transfert monté rotatif autour de l'axe du moteur d’entraînement, d’autre part. Grâce à un arbre creux, le rotor de transfert est relié mécaniquement au premier côté de raccordement sans pouvoir tourner et est relié électriquement au premier dispositif de contact de puissance par une liaison électrique isolée électriquement par rapport à l’arbre creux. Le rotor de transfert est en outre relié électriquement au collecteur. A cet effet, le collecteur et le rotor de transfert comportent un dispositif à bagues collectrices. Le collecteur est relié électriquement à un dispositif de commande et à un second dispositif de contact de puissance. Ainsi, le premier dispositif de contact de puissance est relié électriquement au second dispositif de contact de puissance et au dispositif de commande pour la transmission de la puissance électrique. Le dispositif de commande est relié électriquement, côté sortie, au moteur d'entraînement.

[13] Un contacteur tournant de ce type fait l’objet spécifiquement de l’art antérieur illustré par le document WO 2021013913A1, du même demandeur. Ce document divulgue un module de bras qui présente un boîtier pourvu d'un premier côté de raccordement et d'un deuxième côté de raccordement. Le premier côté de raccordement est conçu pour pouvoir tourner de manière commandée par rapport au deuxième côté de raccordement autour d'un axe de rotation. Le premier côté de raccordement présente un premier dispositif de raccordement (ou connecteur) rotatif et le deuxième côté de raccordement présente un deuxième dispositif de raccordement (ou connecteur) fixe par rapport au boîtier. En outre, un système de transmission rotatif multifonctionnel est destiné à une transmission en rotation de signaux de données, d'énergie électrique et de fluide entre ces deux connecteurs. Enfin, un dispositif d'entraînement est pourvu d'un ensemble d’arbres présentant un arbre de sortie, qui est relié de manière solidaire en rotation au premier dispositif de raccordement rotatif du premier côté de raccordement, ledit ensemble d’arbres formant une partie du système de transmission rotatif multifonctionnel. Le système de transmission rotatif multifonctionnel comprend un dispositif de transmission électrique rotatif. Ce dispositif de transmission électrique rotatif comprend un contacteur tournant cylindrique ayant un dispositif électrique à balais de contact avec un ensemble de balais de contact et un dispositif à bagues de contact glissant comprenant des bagues de contact glissant. Le dispositif à bagues de contact glissant est disposé sur l'arbre de sortie de l'ensemble d'arbres de telle sorte que les bagues de contact glissant dudit dispositif tournent avec l'arbre de sortie et prélèvent de l'électricité sur les balais associés de l’ensemble de balais du dispositif électrique à balais de contact.

[14] Avec un contacteur tournant cylindrique tel que le dispositif de transmission électrique rotatif ci-dessus qui est enseigné par le document WO 2021013913A1 précité, les forces de contact entre les bagues de contact électrique glissant et les balais associés, par lesquelles la continuité électrique est assurée lors de la rotation d’un connecteur par rapport à l’autre, sont exercées radial ement. Un tronçon longitudinal de l'arbre de sortie fait fonction de collecteur pour la transmission électrique en rotation, en portant le jeu de bagues à contact glissant qui coopèrent avec des balais respectifs associés pour assurer un contact électrique rotatif pour la transmission de la puissance électrique ou de données échangées par des signaux électriques entre le premier et le second connecteurs, même en cas de rotation du premier connecteur autour de son axe de rotation. Toutes les connexions électriques aux bagues de contact électrique glissant sont réalisées par des conducteurs électriques qui passent à l’intérieur de l’arbre creux, afin de se connecter aux bagues par leur face interne (celle qui est tournée vers Taxe de rotation du collecteur, qui coïncide avec Taxe de l’arbre creux).

[15] Un premier inconvénient de cet art antérieur réside dans l’encombrement axial du dispositif à bagues de contact glissant. Les bagues de contact glissant sont en effet disposées de manière adjacente deux-à-deux, avec un décalage axial les unes par rapport aux autres, le long de l'axe de rotation du connecteur rotatif. Le dispositif à bagues de contact électrique glissant comprend, dans la forme de réalisation présentée dans le document WO 2021013913A1, cinq bagues de contact électrique glissant. La longueur axiale du tronçon de l’arbre de sortie qui est utilisée pour réaliser le contacteur tournant est donc significative. De plus, ce nombre de bagues convient pour la transmission d’énergie électrique et de données selon un protocole de terrain conventionnel, comme par exemple le protocole CAN OPEN, mais des protocoles plus récents peuvent comprendre un nombre de fils plus important Cette tendance à l’augmentation du nombre de fils peut se poursuivre à l’avenir. Il s’ensuit que, pour faire évoluer un module de bras afin de le mettre à niveau en vue d’utiliser un protocole plus récent nécessitant plus de fils, il peut être nécessaire d’augmenter la longueur axiale du tronçon d’arbre dédiée au collecteur tournant. Dans certains cas, cela peut rendre nécessaire de modifier la taille du boîtier, afin de l’agrandir pour pouvoir y loger un arbre plus long.

[16] Un autre inconvénient résulte de l’utilisation d’un arbre creux dans lequel passent les conducteurs électriques qui viennent se connecter aux bagues de contact électrique glissant par leur face interne. L’arbre étant par ailleurs soumis à des contraintes mécaniques inhérentes à l’application (nécessité de transmettre la force nécessaire à la mise en rotation de l’ensemble constitué par les modules de bras en aval plus la charge éventuelle appliquée à l’outil piloté à l’extrémité distale du bras de robot), l’arbre creux est une pièce relativement fragile et doit être soutenu par plusieurs paliers.

[17] Une solution partielle au problème d’encombrement axial évoqué en premier ci- dessus, peut consister à substituer des moyens de transmission sans fils à certaines des transmissions par contact électrique glissant du type bague collectrice / balai. De tels moyens de transmission sans fil sont évoqués dans les documents WO 2021013994A WO 2021013913A1 précités, et font l’objet, par ailleurs, spécifiquement du document WO 2021250075A1 du même demandeur. La solution de transmission sans fil y est appliquée pour la transmission des données seulement, la transmission d’énergie électrique restant basée sur un contacteur tournant à bagues de contact électrique tournant disposées axialement de manière adjacente les unes aux autres.

[18] Le document WO 2021250075A1 divulgue un module de bras d’un robot industriel, le module de bras ayant un boîtier qui présente un premier côté de raccordement et un deuxième côté de raccordement, le premier côté de raccordement étant conçu de manière à pouvoir tourner de manière commandée autour d'un axe de rotation par rapport au deuxième côté de raccordement, le premier côté de raccordement présentant un premier dispositif de raccordement rotatif et le deuxième côté de raccordement présentant un deuxième dispositif de raccordement solidaire du boîtier, et avec un dispositif de transmission de données compatible avec la rotation pour une transmission de signaux de données le long d'au moins un chemin de transmission entre le premier côté de raccordement et le deuxième côté de raccordement, dans lequel le chemin de transmission comprend au moins un chemin de transmission partiel sans fil pour la transmission sans fil de signaux de données et au moins un chemin de transmission partiel guidé par fil pour la transmission guidée par fil de signaux de données. A cet effet, le dispositif de transmission de données compatible avec la rotation comprend au moins une première unité d'émetteur- récepteur sans fil et au moins une deuxième unité d'émetteur-récepteur sans fil, qui sont respectivement reliées l'une à l'autre par le biais du chemin de transmission et sont adaptées pour émettre et recevoir des signaux de données sans fil le long du chemin de transmission partiel sans fil.

[19] Toutefois, la solution ci-dessus consistant à recourir à des moyens de transmission sans fils de données est complexe à mettre en œuvre, et elle nécessite des composants optiques et optoélectroniques (émetteur/récepteurs d’ondes optiques, lentilles, fibres optiques, etc.) qui augmentent le coût d’un module de bras de robot.

[20] De plus, cette solution ne résout pas les problèmes susmentionnés qui sont associés à l’utilisation d’un arbre creux. En effet, les fibres optiques qui sont substituées à des fils ou guide conducteur de courant pour la transmission des données, s’étendent elles aussi au moins en partie axialement dans l’arbre creux du module de bras motorisé.

[21] L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes de l’art antérieur mentionnés dans ce qui précède en proposant une alternative avantageuse pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique entre les deux connecteurs de raccordement d’un module de bras de robot motorisé.

Résumé de l’invention

[22] Un premier aspect de l’invention proposée concerne un module de bras motorisé (101) pour un bras de robot (100) d’un robot industriel, le module de bras (101) comprenant : a. un corps principal (40) formant un boîtier creux, avec au moins deux extrémités (1,2), dont : i. une première extrémité (1) pour le raccordement du module de bras à un autre module de bras (101,103) du bras de robot (100) ou à une base de robot (102) du robot industriel; et, ii. une deuxième extrémité (2) pour le raccordement du module de bras à un autre module de bras (101,103) du bras de robot (100) ou à un outil (104) du robot industriel, b. un premier connecteur (10) agencé au niveau de la première extrémité (1) du boîtier (40), et ayant des moyens de raccordement axial du module de bras, d’un premier axe (Axx) et d’un premier type, femelle ou mâle ; c. un second connecteur (20) agencé au niveau de la deuxième extrémité (2) du boîtier (40), et ayant des seconds moyens de raccordement axial d’un second axe (Axy) et d’un second type, mâle ou femelle, complémentaires des moyens de raccordement du premier type, ledit second axe (Axy) étant sécant avec le premier axe (Axx), et ledit second connecteur (20) étant adapté pour être entraîné en rotation par un arbre d’entraînement rotatif (29) pour pouvoir tourner de manière contrôlée autour dudit second axe (Axy) par rapport aux premiers moyens de raccordement du premier connecteur (10) ; ainsi que, d. des moyens de transmission compatibles avec la rotation, pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique entre le premier connecteur (10) et le second connecteur (20).

Selon l’invention, les moyens de transmission compatibles avec la rotation comprennent un contacteur tournant (26,27) plat pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique, ledit connecteur tournant plat ayant un premier disque (27) solidaire en rotation du premier connecteur (10) et d’un second disque (26) solidaire du second connecteur (20), ledit premier disque (27) et ledit second disque (26) étant coaxiaux et disposés de manière adjacente axialement le long de l'arbre d’entraînement (Axx) du connecteur rotatif, et comprenant chacun : i. une première face respective (27a, 26a) pour le contact électrique avec l’autre disque, qui est tournée vers et est en contact glissant avec la première face de l'autre disque ; et, ii. une seconde face respective (27b, 26b) opposée à la première face, pour le raccordement électrique du contacteur tournant au premier connecteur (10) et au second connecteur (20), respectivement, du module de bras (101).

[23] Ainsi, au lieu d’un contacteur tournant cylindrique selon l’art antérieur, qui comprend des bagues de contact électrique disposées axialement de manière adjacente les unes aux autres suivant l’axe du connecteur, les modes de réalisation de l’invention mettent en œuvre un contacteur tournant plat, comprenant deux disques se faisant face axialement. Dans un tel contacteur tournant plat, le contact mécanique assurant la connexion électrique est réalisé suivant la direction axiale du connecteur rotatif, et non plus suivant la direction radiale comme dans un contacteur tournant cylindrique conforme à l’art antérieur. On notera que le terme "plat" s’apprécie par rapport à la dimension du contacteur suivant l’axe de rotation du connecteur rotatif du module de bras. Dit autrement, les disques du contacteur tournant plat s’étendent chacun dans un plan orthogonal audit axe de rotation, et présentent globalement une symétrie de révolution par rapport à cet axe. L’encombrement axial du contacteur tournant est réduit par comparaison avec un contacteur tournant à bagues adjacentes axialement selon l’art antérieur. En outre, l’encombrement axial est indépendant du nombre de fils requis par le protocole de terrain.

[24] Grâce à ce dispositif, les moyens de transmission de la puissance électrique et des données présentent un encombrement axial réduit. Il en résulte un module de bras compact et équilibré en terme de poids avec un encombrement global réduit.

[25] Des modes de mise en œuvre avantageux sont décrits plus loin dans la description et font l’objet des revendications dépendantes.

[26] Un deuxième aspect de l’invention se rapporte à un bras de robot modulaire pour robot industriel, le bras de robot comprenant au moins un module de bras articulé selon le premier aspect de l’invention ci-dessus, couplé de manière opérationnelle à un autre module de bras du bras de robot ou à une base de robot dudit robot industriel. [27] Un troisième et dernier aspect de l’invention concerne un robot industriel comprenant au moins un bras de robot selon le deuxième aspect ci-dessus, ainsi qu’au moins un outil adapté pour être porté par le module de bras distal du bras de robot, et ainsi qu’une unité de commande adaptée pour commander le bras de robot et piloter le fonctionnement opérationnel de l’outil ainsi porté par le bras de robot.

Brève description des figures

[28] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. Dans les dessins :

• La [Fig.1] est un schéma en perspective illustrant un bras de robot modulaire qui peut comprendre un module de bras motorisé selon des modes de réalisation ;

• La [Fig.2] est une vue en perspectives d’un module de bras motorisé selon des modes de réalisation ;

• La [Fig.3] est une vue éclatée du module de bras motorisé de la figure [Fig.2] ;

• La [Fig.4] est un grossissement de la vue éclatée de la figure [Fig.3] correspondant à la première extrémité de raccordement dudit module de bras ;

• La [Fig.5] est un grossissement de la vue éclatée de la figure [Fig.3] correspondant à la seconde extrémité de raccordement dudit module de bras ;

• La [Fig.6] est une vue en coupe planaire du module de bras de robot motorisé de la figure [Fig.2], dans un plan de coupe définie par l’axe du premier connecteur de raccordement est l’axe du second connecteur de raccordement dudit module de bras motorisé ;

• La [Fig.7] est une représentation en coupe longitudinale d’une vue en perspectives de la seconde extrémité de raccordement du module de bras motorisé de la figure [Fig.2] ; • La [Fig.8A] et la [Fig.8B] sont des vues en perspective d’une face et de la face opposée, respectivement, du disque fixe du contacteur tournant plat selon des modes de réalisation de l’invention ;

• La [Fig.9A] et la [Fig.9B] sont des vues en perspective d’une face et de la face opposée, respectivement, d’une variante de réalisation du disque tournant du contacteur tournant plat selon des modes de réalisation de l’invention, qui peut s’utiliser en coopération avec le disque tournant de la [Fig.8 A] et de la [Fig.8B] ; et,

• La [Fig.10] est un diagramme fonctionnel simplifié d’un robot industriel adapté pour la mise en œuvre de l’invention.

Description de mode(s) de réalisation

[29] Dans la description de modes de réalisation qui va suivre et dans les figures des dessins annexés, les mêmes éléments ou des éléments similaires portent les mêmes références numériques aux dessins.

[30] La [Fig.1] illustre schématiquement un bras de robot 100 d’un robot industriel selon des modes de réalisation de l’invention. Le bras de robot 100 s’étend à partir d’une base de robot 102. La base de robot 102 est fixe, comme étant par exemple solidaire d’un châssis de robot, qui lui-même est fixe par rapport au sol du site où le robot est installé, par exemple un atelier industriel. Le bras de robot 100 est modulaire en ce sens qu’il est composé d’un assemblage en série d’une pluralité de modules de bras, qui peuvent être accouplés ensemble et désaccouplés selon les besoins propres à chaque utilisation du robot. Par convention, on désigne par "module de bras proximal" le module de bras qui, dans la série des modules de bras tels qu’assemblés, est le plus proche de la base de robot 102. Et on désigne par "module de bras distal" celui qui est le plus éloigné de ladite base de robot, c’est-à-dire celui qui est à l’extrémité du bras de robot opposée à ladite base, aussi appelée "extrémité terminale" du bras de robot 100 par opposition à l’extrémité "proximale" dudit bras par laquelle il est couplé à la base de robot 102. Les modules de bras de robot comprennent des modules de bras motorisés 101 et, le cas échéant, un ou plusieurs modules de bras non-motorisés 103 sur lesquels on reviendra brièvement plus loin. Le bras de robot 100 comprend enfin un actionneur terminal 104, agencé à l’extrémité du bras de robot 100. Plus particulièrement, l’actionneur 104 est porté par le module de bras distal. Dans l’exemple représenté, il s’agit d’un module de bras robotisé 101, mais il pourrait aussi s’agir d’un module de bras non-robotisé. Dans l’exemple représenté, l’actionneur 104 est un outil, par exemple une pince. Cet outil peut être, et généralement est interchangeable avec d’autres outils compatibles dédiés à la réalisation d’opérations respectives par le robot industriel. L’actionneur 104 peut également être un porte-outil, capable de porter plus d’un outil parmi un jeu d’outils distincts. Ce jeu d’outils peut être disposé dans un magasin à outils, pour être accessible par le bras de robot lui- même.

[31] Les modules de bras motorisés 101 servent d’articulations pour le bras de robot

100, à raison d’un degré de liberté, au moins, apporté par chaque module de bras robotisé. A cet effet, ils peuvent pivoter et/ou tourner par rapport à la base du robot 102 et/ou aux autres modules de bras par l’intermédiaire desquels ils sont couplés à la base du robot 102. Cette rotation est obtenue grâce à un moteur électrique embarqué dans le module de bras motorisé 101. En référence au module de bras motorisé 101 désigné par une flèche au centre de la [Fig.1 ] et qui est agencé entre deux modules de bras non- motorisés 103, chaque module de bras motorisé comprend un boîtier 40 et deux connecteurs 10 et 20 par lesquels il est connecté aux autres modules de bras, et/ou à la base de robot 102, et/ou à l’outil 104.

[32] Le boîtier 40 est creux, afin de loger les éléments constitutifs du module de bras

101. Dans la suite, et sauf mention contraire explicite, les termes "intérieur" et "extérieur", de ainsi que les termes et expressions dérivés, sont utilisés en référence au volume interne défini par le corps creux 40.

[33] Le premier connecteur 10 est fixe par rapport au boîtier 40 du module de bras 101. Le second connecteur 20 est rotatif par rapport au boîtier 40. Dans un exemple, comme représenté à la [Fig.1 ] pour le module de bras motorisé 101 précité qui est désigné par une flèche, chaque module de bras est connecté par le connecteur fixe 10 au module de bras précédent (ou à la base de robot 102 pour le module proximal), et il est connecté par le connecteur rotatif 20 au module de bras suivant (ou à l’outil 104 pour le module distal), dans la série des modules de bras qui sont raccordés entre eux pour former le bras de robot 100. L’homme du métier appréciera que ceci n’est qu’un exemple. L’inverse est également possible.

[34] Les modules de bras non-motorisés 103 ne comportent pas de partie tournante par rapport à une autre partie du même module de bras. Ils comportent deux connecteurs, pour le raccordement à un module de bras précédent à un module de bras suivant, respectivement, dans la série des modules de bras composant le bras de robot. Ces deux connecteurs sont compatibles, respectivement, avec les connecteurs 10 et 20 d’un module de bras motorisés. Ils peuvent donc être raccordés entre eux ou avec des modules de bras robotisés. Cependant, les deux connecteurs d’un module de bras non- robotisés sont fixes en rotation l’un par rapport à l’autre, et par rapport au boîtier du module de bras non-rotatif considéré. Les modules de bras non-motorisés 103 servent de prolongateurs, pour donner au bras de robot 100 la capacité d’effectuer des mouvements de plus grande amplitude, par exemple pour manipuler des pièces de plus grande taille, et/ou de les déplacer sur des distances plus importantes. Dans l’exemple montré à la figure une les modules de bras non robotisé 103 sont des tronçons cylindriques. Cependant, en variante ou en complément, on peut également prévoir des modules de bras non-motorisés qui soient courbes, ou coudés. Grâce aux modules non- motorisés 103, l’extrémité du bras de robot 100 peut suivre des trajectoires plus éloignées de la base de robot 102.

[35] La [Fig.2] montre, en perspective isométrique, un module de bras motorisé dans lequel des modes de réalisation de l’invention peuvent être implémentés. Le module de bras motorisé 101 représenté comprend un corps principal 40, réalisé par moulage et/ou usinage d’un bloc métallique, par exemple de l’aluminium ou un alliage d’aluminium. Le corps 40 a une forme ternaire, c’est-à-dire qu’il possède trois extrémités satellites les unes des autres, à savoir : une première extrémité 1, une deuxième extrémité 2 et une troisième extrémité 3, respectivement. Les extrémités 1, 2 et 3 sont ouvertes vers l’extérieur du corps 40. Ces ouvertures sont de forme circulaire.

[36] La première extrémité 1 est une extrémité de raccordement du module de bras motorisé 101 à un autre module de bras d’un bras de robot. A cet effet, l’extrémité 1 est dotée de premiers moyens de raccordement axial, formant un connecteur 10. Dans l’exemple représenté, le connecteur 10 est de type femelle et il est adapté pour le raccordement axial du module de bras motorisé 101 selon un premier axe Axx, qui est un axe perpendiculaire au plan de l’ouverture circulaire de l’extrémité 1 du corps 40 du module 101. Il présente globalement une symétrique de révolution autour de l’axe Axx. Le connecteur 10 est fixe, en particulier en rotation, par rapport au boîtier 40 du module de bras 101. Dit autrement, le connecteur 10 est non-rotatif, c’est-à-dire non- tournant.

[37] La deuxième extrémité 2 est également une extrémité de raccordement du module de bras 101 à un autre module de bras du bras de robot. Elle possède à cette fin des seconds moyens de raccordement axial, formant un connecteur 20. Le connecteur 20 est adapté pour le raccordement axial du module de bras 101 selon un second axe Axy, qui est un axe perpendiculaire au plan de l’ouverture circulaire de l’extrémité 2 du module 101. Le connecteur 20 est de type complémentaire du connecteur 10 de la première extrémité 1 du corps 40 du module 101. Dans l’exemple représenté le connecteur est donc de type mâle. Ainsi, des modules de bras similaires peuvent être raccordés l’un à l’autre, en couplant le connecteur femelle 10 de l’un au connecteur mâle 20 de l’autre. Le connecteur 20 présente globalement une symétrique de révolution autour de l’axe Axy. Le connecteur 20 est tournant (i.e., rotatif) par rapport au boîtier 40 du module de bras 101, et donc par rapport au premier connecteur 10. Plus particulièrement, le connecteur 20 peut pivoter en rotation, de manière contrôlée autour de son axe Axy, d’un tour complet ou plus, et en pratique d’un angle illimité ou infini.

[38] La troisième extrémité 3 du boîtier 40 du module de bras est prévue pour le logement d’un ensemble d’entraînement 30 comprenant un moteur d’entraînement avec sa commande et ses éléments de sécurité fonctionnelle [Fig.2] ; l’extrémité 3 est fermée par un capot 38 amovible de forme circulaire et de dimensions adaptées à celles de l’ouverture circulaire du boîtier 40 au niveau de sa troisième extrémité 3. Le moteur d’entraînement ainsi logé dans le boîtier 40 du côté de la troisième extrémité 3 a pour fonction de motoriser le second connecteur 20 par rapport au boîtier 40, et donc par rapport au premier connecteur 10.

[39] De préférence, l’axe de l’ouverture circulaire de la troisième extrémité 3 du boîtier coïncide avec l’axe Axy du second connecteur 20. Dit autrement, la deuxième ouverture 2 et la troisième ouverture 3 sont co-axiales. Cela simplifie la motorisation du connecteur 20 par le moteur électrique en question, puisque l’axe du rotor du moteur peut être engagé longitudinalement directement dans l’axe d’un arbre d’entraînement rotatif du second connecteur, qui coïncide avec l’axe Axy du connecteur rotatif 20. Ceci est aussi favorable à la compacité du module de bras motorisé 101. Cette disposition n’est toutefois pas obligatoire. Un système à engrenages peut en effet être utilisé, par lequel l’axe de rotation du connecteur rotatif 20 peut s’étendre parallèlement à, mais sans être coaxial avec l’axe du rotor du moteur. Un tel système à engrenages peut faire partie d’un moto-réducteur. Les deux axes du connecteur rotatif 20 et de son moteur d’entraînement, respectivement, peuvent également ne pas être parallèles entre eux, un mécanisme à cardan assurant alors l’entraînement du connecteur rotatif 20 par le rotor du moteur.

[40] Le second axe Axy du connecteur rotatif 20 est sécant au premier axe Axx du connecteur fixe 10. De cette manière, le pivotement en rotation du connecteur tournant 20 entraîne la rotation de la partie "aval" du bras de robot et/ou de l’outil qui lui sont raccordés, par rapport à la partie "amont" du bras de robot et/ou à la base de robot 102 auxquelles le premier connecteur 10 est connecté. Comme on l’aura compris, les termes "amont" et "aval" sont utilisés ici en référence à la chaîne des modules de bras qui sont raccordés en série. Dans l’exemple montré à la [Fig.2], le premier axe Axx et le second axe Axy sont orthogonaux entre eux, c’est-à-dire que l’angle formé entre leurs directions respectives est égal à 90°. Dit autrement, le boîtier 40 affecte la forme générale d’un "T" avec ses trois extrémités 1, 2 et 3 formant les extrémités du "T", et plus particulièrement l’extrémité 1 formant l’extrémité de la jambe verticale du "T" alors que les extrémités 2 et 3 forment les extrémités respectives de la barre horizontale du "T". Cette disposition n’est toutefois pas obligatoire. En particulier, le second axe Axx pourrait être sécant au premier axe Axy suivant un angle différent de 90°, en sorte que le boîtier 40 affecterait la forme générale d’un "Y".

[41] On va maintenant décrire les moyens constitutifs essentiels du module de bras motorisé de la [Fig.2], en référence à la [Fig.3] qui est une vue éclatée de ce module de bras motorisé. On pourra aussi se référer, en outre, à la [Fig.4] et à la [Fig.5] qui sont des grossissements de la vue éclatée de la figure [Fig.3] correspondant à la zone de la première extrémité 1 et de la deuxième extrémité 2, respectivement, du module de bras 101.

[42] Comme montré sur la [Fig.4], le connecteur fixe 10 du module de bras 101, est agencé au niveau de l’extrémité 1 du boîtier 40 du module de bras. Le connecteur 10 comprend essentiellement une platine 12 avec un alésage principal 121 dont l’axe est l’axe Axx du connecteur 10. Le profil de l’alésage principale 121 est conique, c’est-à- dire que la paroi interne de cet alésage possède une enveloppe correspondant à un tronçon de cône. La conicité de l’alésage principal 121 est orientée vers l’intérieur du corps 40 du module, c’est-à-dire que le sommet du cône fictif dont des génératrices correspondent à la paroi interne de l’alésage principal 121 serait contenu à l’intérieur du boîtier 40. Dit encore autrement, l’alésage conique 121 s’ouvre vers l’extérieur du boîtier 40 en ce sens que le diamètre d’une section transversale d’axe Axx est d’autant plus grand que la distance axiale séparant ladite section de l’extrémité 1 du boîtier augmente. Ainsi conçu, l’alésage conique 121 réalise une partie de type femelle d’un dispositif de raccordement en deux parties mâle et femelle enfichables, en étant adaptée pour recevoir la partie de type mâle correspondante.

[43] La platine 12 du connecteur 10 comprend aussi un alésage secondaire 122 de plus petit diamètre que le moindre diamètre de l’alésage principal 121, en sorte qu’un épaulement 124 est formé entre l’alésage principal 121 et l’alésage secondaire 122. Des perçages axiaux d’axe Axx (c’est-à-dire des trous traversants s’étendant suivant la direction de l’axe Axx) sont formés dans l’épaulement 124, pour le passage de vis de fixation (non représentées à la [Fig.4]) de la platine 12 à l’extrémité 1 du boîtier 40.

[44] Le connecteur 10 comprend également une plaquette porte-broches 11, dans laquelle sont logées des broches de raccordement électrique 110. Dans des modes de réalisation, les broches 110 peuvent être montées de manière à être élastiquement coulissantes vers l’intérieur du boîtier 40, chacune contre l’action d’un ressort correspondant. Dans l’exemple représenté à la [Fig.4] il y a quatre broches 110 dont une qui est montrée en position rentrée à l’intérieur de la plaquette porte-broches 11, alors que les trois autres sont montrées s’étendant axialement à partir de la plaquette porte-broches 11 vers l’extérieur du boîtier 40. [45] La vue éclatée de la [Fig.3] montre une carte électronique 50 entre le connecteur fixe 10 et l’extrémité 1 du boîtier 40. La carte électronique 50 comprend l’électronique de gestion du module de bras 101 qui est adapté, notamment, pour gérer la réception, la transmission et l’émission de données au niveau local du module de bras 101.

[46] En référence plus particulièrement à la [Fig.5] on va maintenant détailler les éléments constitutifs du connecteur 20 du module de bras motorisé 101 selon la vue éclatée de la [Fig.3], dont la [Fig.5] n’est qu’un grossissement pour plus de lisibilité des dessins.

[47] Les éléments constitutifs du connecteur 20 comprennent un réducteur de vitesse 29 avec une extension axiale vers l’extérieur du boîtier 40 en direction de la deuxième extrémité 2 dudit boîtier, cette extension axiale formant un élément d’arbre d’entraînement 291 pour l’entraînement du connecteur rotatif 20. Le réducteur 29 est relié, par tous moyens appropriés comprenant notamment des paliers (roulements à billes) et des vis de fixation en rotation, à l’arbre moteur du moteur électrique d’entraînement 32, pour recevoir la force d’entraînement du connecteur rotatif 20, directement ou via des pièces intermédiaires qu’il est inutile de détailler ici.

[48] Le connecteur rotatif 20 comprend ensuite un contacteur tournant plat, avec deux disques 27 et 26 qui sont en contact glissant l’un par rapport à l’autre, via des premières faces respectives desdits disques qui sont en regard l’une de l’autre suivant la direction de l’axe Axy. Le premier disque 27 est fixe par rapport au boîtier 40, et donc par rapport au premier connecteur 10. Dans le mode de réalisation représenté, il peut être fixé à une entretoise 271, par exemple par vissage, laquelle entretoise 271 est elle-même fixée, par exemple également par vissage au moyen de vis 273, au corps du boîtier 40. Le second disque 26 est rotatif, étant solidaire en rotation du réducteur 29. Dans le mode de réalisation représenté, le disque rotatif 26 peut être fixé à une entretoise 261, par exemple par vissage, laquelle entretoise 261 est elle-même solidaire en rotation de l’élément d’arbre d’entraînement 291 du réducteur 29.

[49] Le connecteur rotatif 20 comprend aussi une platine 25 qui porte un joint à lèvre 251. Cette platine 25 est fixée par des vis 252 au corps du boîtier 40 au niveau de la deuxième extrémité 2 dudit boîtier. Ainsi agencée, la platine 25 ne tourne pas lorsque le connecteur rotatif 20 est entraîné en rotation. Sa fonction est d’assurer l’étanchéité aux projections d’eau et aux poussières grâce au joint à lèvre 251. Il permet également d’assurer un support à la rotation de 20 via le roulement 244.

[50] Le connecteur rotatif 20 comprend encore une tête rotative 24, qui est solidaire en rotation de l’élément d’arbre d’entraînement 291 auquel il est couplé par tout moyen approprié, ici par quatre longues vis 242. Ces vis traversent des perçages non filetés, d’extension axiale suivant la direction de l’axe Axy du connecteur 20, qui sont réalisés dans une portion axiale 241 de la tête rotative 24 qui s’étend vers l’intérieur du boîtier 40. Les vis 242 se vissent vers l’intérieur du boîtier 40 dans des trous borgnes taraudés qui sont prévus à cet effet dans l’élément d’arbre d’entraînement 291. Ainsi qu’il sera explicité plus loin en référence au schéma de la [Fig.6], la tête rotative 24 comprend un évidement cylindrique 623, d’axe l’axe Axy du connecteur rotatif 20, qui est ouvert du côté tourné vers l’extérieur du boîtier 40. L’évidement 623 présente plusieurs fonctions. D’une part, il permet la mise en place des longues vis 242 précitées qui maintiennent la tête rotative 24 à l’élément d’arbre 291 du moyeu 29. Mais aussi, il constitue une chambre cylindrique qui fait partie d’un chemin de raccordement pour le passage des fils d’un faisceau de raccordement 62 du disque rotatif 26 aux broches 210 du connecteur rotatif 20. La tête rotative 24 comprend aussi une couronne annulaire 243, qui est évidée du côté tourné vers l’intérieur du boîtier (ce qui n’est pas visible à la [Fig.5] mais est apparent à la [Fig.6]), pour recevoir le joint à lèvre 251 porté par la platine 25 afin d’assurer l’étanchéité entre la tête 24 qui est rotative et la platine 25 qui est fixe. On notera, en référence au schéma de la [Fig.6], que la rotation entre la platine fixe 25 et la tête rotative 24 est facilitée par la présence d’un palier, tel qu’un roulement à billes 244 entre ces deux pièces.

[51] Le connecteur rotatif 20 comprend en outre un embout conique 22, qui est adapté pour s’engager, par coopération de formes (à savoir, des formes coniques mâle et femelle complémentaires), dans l’alésage principal (id. référence 121) de la platine (id. référence 12) du connecteur fixe (id. référence 10) d’un autre module de bras du bras de robot 100. Pour rappel, le connecteur fixe (id. référence 10) d’un tel autre module de bras est identique au connecteur 10 du module de bras 101 décrit ici, et qui a été exposé plus haut en référence à la [Fig.4], L’embout conique 22 est fixé, par exemple par vissage au moyen de six vis 222 visibles à la [Fig.6], qui sont insérées axialement depuis la face de l’embout 22 qui est tournée vers l’extérieur du boîtier 40, dans la tête rotative 24. Les vis 222 sont référencées à la [Fig.2] et à la [Fig.7],

[52] Par ailleurs, le connecteur rotatif 20 du module de bras considéré ici comprend un écrou prisonnier 23, ayant une liberté de déplacement axial le long d’une portion axiale de la tête rotative 24 du connecteur rotatif 20, en plus d’une capacité de rotation autour de l’axe Axy. Cette portion axiale est définie par l’étendue axiale entre un flasque de l’embout conique 23 du côté vers l’extérieur du boîtier 40, d’une part, et le flasque de la couronne annulaire de la tête rotative 25 du côté vers l’intérieur du boîtier 40, d’autre part. L’écrou 23 a pour fonction de fixer, par vissage, le module de bras 101 via son connecteur rotatif 20 à un autre module de bras via son connecteurs fixe (id. référence 10). Cette fixation par vissage est adaptée pour supporter les contraintes mécaniques liées au montage en porte-à-faux des modules de bras raccordés en série au connecteur tournant 20 du module de bras motorisé 101 considéré, au vu du poids desdits modules et le l’outil terminal 104, sans parler de la charge portée par cet outil, le cas échéant.

[53] Enfin, le connecteur rotatif comprend une plaquette porte-broches 21, fermée vers l’extérieur du boîtier 40 par un capot 211 qui est fixé à la plaquette 21 par une vis centrale 212. Les broches 210, qui ne sont pas visibles dans le plan de coupe de la [Fig.6] mais sont apparentes à la [Fig.2] et à la [Fig.7], sont ici au nombre de quatre. Elles sont fixes, par opposition aux broches 110 du connecteur fixe 10 qui sont montées coulissantes sur ressort. La plaquette porte-broches 21 se fixe au centre de l’embout conique 22, par des vis qui sont engagées du côté dudit embout 22 qui est tourné vers l’intérieur du boîtier 40, et ce avant le montage de l’embout 21 par vissage axial dans la tête rotative 24.

[54] Pour finir, l’homme du métier appréciera que l’extrémité de l’embout conique 22 peut porter un autre joint à lèvre, comme le joint 221 de l’exemple représenté. Ce joint à lèvre réalise l’étanchéité aux éclaboussures d’eau et aux poussières au niveau du raccord entre le module de bras 101 et un autre module de bras du robot l’incorporant. Grâce au joint 221 et au joint 251 déjà mentionné plus haut, le produit est conforme aux spécifications de la norme IP54.

[55] Des modes de réalisation du raccordement des disques 27 et 26 du contacteur tournant plat, au connecteur fixe 10 (ou la carte électronique embarquée 50) ou au connecteur rotatif 20, respectivement, vont maintenant être décrits plus en détail en référence aux schémas de la [Fig.6] et de la [Fig.7], Ces raccordements ont pour fonction de procurer des moyens de transmission compatibles avec la rotation, pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique entre le connecteur fixe 10 (ou la carte électronique embarquée 50) et le connecteur tournant 20, du module de bras 101.

[56] Ces moyens de transmission compatibles avec la rotation comprennent le contacteur tournant plat ayant comme premier disque le disque 27, d’une part, et comme second disque le disque tournant 26, d’autre part. Le disque 27 est fixé au boîtier 40 du module de bras motorisé 101 et est donc lié en rotation au premier connecteur 10 dudit module. Le disque 26 est solidaire du second connecteur 20, lequel est libre en rotation par rapport au connecteur 10 et au boîtier 40 du module 101, et peut tourner de manière illimitée, c’est-à-dire sans limitation du nombre de tours ni du sens de rotation, par rapport à ces éléments 10 et 40. Les disques 27 et 26 sont coaxiaux et sont disposés de manière adjacente axial ement le long de l’axe Axx qui est aussi l’axe de l'arbre d’entraînement 291 du connecteur rotatif 20.

[57] Les disques 27 et 26 comprennent chacun : a. une première face 27a et 26a, respectivement pour le contact électrique avec l’autre disque. Pour chaque disque, cette première face est tournée vers, et est en contact glissant avec, la première face de l'autre disque ; et, b. une seconde face 27b et 26b, respectivement, qui est opposée à la première face du disque. Cette seconde face est utilisée pour le raccordement électrique du contacteur tournant au premier connecteur 10 (ou à la carte électronique 50) et au second connecteur 20, respectivement, du module de bras motorisé 101.

[58] Dans des modes de réalisation, le raccordement électrique du contacteur tournant 26,27 au premier connecteur 10 (ou à la carte électronique 50) et au second connecteur 20 est assuré par des conducteurs électriques 61 et 62, respectivement. Il s’agit par exemple de conducteurs souples, comme des fils électriques individuels revêtus chacun d’une gaine isolante électriquement, ou comme une nappe connectique. Quelle que soit leur forme de réalisation, les conducteurs électriques 61 et 62 suivent un chemin de raccordement s’étendant intégralement en dehors de l’arbre d’entraînement du second connecteur 20. On entend par là que, grâce à la mise en œuvre d’un connecteur rotatif plat, les conducteurs électriques 61 et 62 n’ont pas besoin de passer par un arbre creux. En d’autres termes, l’arbre d’entraînement (ou les portions) d’arbre d’entraînement du connecteur rotatif 20 n’est pas (ou ne sont pas) creux. On évite ainsi les inconvénients associés aux arbres creux qui ont été identifiés en introduction de la présente description.

[59] Dans des modes de réalisation, le chemin de raccordement pour le raccordement électrique de la seconde face 26b du second disque 26 du contacteur tournant 26,27 au second connecteur 20 comprend : a. un passage radial 621 pour des câbles du faisceau de raccordement 62, qui s’étend radial ement dans un secteur angulaire plan, le long de la seconde face 26b du second disque 26 du contacteur tournant 26,27 ; et/ou b. un passage axial 622 pour des câbles du faisceau de raccordement 62, qui s’étend parallèlement à l’axe Axy du connecteur rotatif 20 et à distance radiale non nulle dudit axe Axy; et/ou c. la chambre cylindrique 623 prévue dans la tête rotative 24 et qui a déjà été mentionnée dans ce qui précède, et qui s’étend à partir de l’arrière de la plaquette 21 qui porte les broches de raccordement du second connecteur tournant 20, vers l’intérieur du boîtier 40 suivant la direction de l’axe Axy dudit connecteur tournant 20. Cette chambre cylindrique 623 permet de loger un surplus de longueur des fils électriques du faisceau de raccordement 62, qui est utile au montage/démontage.

[60] Dans des modes de réalisation, le disque fixe 27 du contacteur tournant plat est fixé fermement au boîtier 40 du module de bras 101, alors que le disque rotatif 26 est mobile en rotation par rapport audit boîtier 40 (et donc par rapport au connecteur fixe 10) en étant solidaire du second connecteur 20 du module de bras 101.

[61] En outre, le connecteur rotatif 20 peut être adapté (par programmation ad-hoc de son fonctionnement opérationnel) pour pivoter en rotation de manière contrôlée autour de l’axe Axy d’un angle illimité, ainsi qu’il a déjà été indiqué plus haut. [62] On va maintenant détailler un mode de réalisation du disque fixe et du disque rotatif du contacteur tournant à savoir, respectivement, le premier disque 27 qui sera décrit en référence à la [Fig.8 A] et à la [Fig.8B], et le second disque 26 qui sera décrit en référence à la [Fig.9A] et à la [Fig.9B],

[63] Comme montré à la [Fig.8A], la première face 27a du premier disque 27 peut comprendre des pistes annulaires conductrices 273, qui sont concentriques et isolées électriquement les unes des autres. Chacune des pistes 273 est en continuité électrique avec un plot de raccordement 279 agencé sur la seconde face 27b du premier disque 27, comme montré à la [Fig.8B], pour le raccordement à un câble respectif. Ces câbles forment un premier faisceau électrique 61 assurant le raccordement électrique du disque 27 au premier connecteur 10 et à la carte électronique 50.

[64] Les pistes conductrices annulaires 273 du disque fixe 27 peuvent être réalisées en un matériau électriquement conducteur, comme du cuivre ou un alliage comprenant du cuivre.

[65] En référence à la [Fig.9A] et à la [Fig.9B], la première face 26a du second disque 26 peut comprendre au moins un groupe 267 de balais conducteurs 268. Les balais 268 d’un tel groupe 267 de balais sont isolés électriquement les uns des autres. En outre, ils sont espacés radialement les uns par rapport aux autres, par exemple tangentiellement à des arcs de cercle de rayon respectif. Chacun des balais 268 et en continuité électrique avec un plot de raccordement 269 respectif, agencé sur la seconde face 26b du second disque 26 pour le raccordement à un câble déterminé du second faisceau électrique 62 qui assure le raccordement électrique du second disque 26 au second connecteur 20. Les balais des ensembles de balais 267, ou au moins les extrémités des pattes d’extension tangentielle de ces balais, peuvent être réalisés, par exemple, en carbone ou dans un matériau composite à base de carbone.

[66] Dans le mode de réalisation montré à la [Fig.9A] et à la [Fig.9B], la première face 26a du second disque 26 comprend quatre groupes 267 de balais conducteurs, chaque groupe de balais étant identique aux autres groupes de balais comme le groupe des balais 268 déjà présenté plus haut, en termes de nombre de balais, de forme des balais, et de position radiale des balais du groupe considéré. La seule différence est que les groupes de balais conducteurs disposés le long de rayons respectifs de la première face 26a du second disque 26. Avantageusement, lesdits rayons respectifs peuvent être régulièrement espacés angulairement, comme dans l’exemple représenté dans lequel les quatre groupes de balais 267 sont disposés avec un espacement angulaire de 90° deux à deux, c’est-à-dire suivant les directions respectives de quatre points cardinaux. Ainsi, les forces d’appui contre les balais conducteurs de la première face 26a du second disque 26 qui sont exercées par les pistes conductrices de la première face 27a du premier disque 27 sont bien équilibrées. On évite ainsi toute contrainte non-axiales qui seraient susceptibles d’engendrer une usure prématurée et/ou irrégulière des pièces rotatives et/ou des surfaces de contact électrique entre les deux disques 27 et 26. Bien entendu, l’homme du métier appréciera que l’invention n’est pas limitée par le nombre de groupes de balais : on peut ainsi avoir, par exemple, deux groupes de balais s’étendant chacun suivant des rayons respectifs à 180° l’un de l’autre, ou trois groupes de balais s’étendant chacun suivant des rayons respectifs à 120° l’un de l’autre, ou six groupes de balais s’étendant chacun suivant des rayons respectifs à 60° l’un de l’autre, etc.

[67] En variante, les balais conducteurs 268 de tous les groupes de balais 267 présents, peuvent être remplacés par des coupleurs sans contact, par exemple des coupleurs du type électromagnétique.

[68] Le disque fixe 27 comprend un alésage central (c’est-à-dire un trou) 276, et le disque tournant 26 comprend un alésage central 266 identique, prévu chacun pour le passage de la portion d’arbre d’entraînement 291 du connecteur rotatif 20.

[69] En outre, le disque fixe 27 comprend une première série de perçages axiaux 274, par exemple quatre tels perçages dans le mode de réalisation montré à la [Fig.8 A] et à la [Fig.8B], qui sont de préférence régulièrement espacés angulairement en position radiale proche de l’alésage central 276 du disque 27. Par "perçages axiaux" on entend des trous traversants le disque 27 qui s’étendent suivant une direction axiale, c’est-à- dire une direction orthogonale au plan du disque 27. Le disque 27 comprend aussi une seconde série de perçages axiaux 275, par exemple au nombre de quatre comme montré aux figures, qui sont de préférences régulièrement espacées angulairement en position radiale proche de la périphérie du disque 27. Dans l’exemple montré à la [Fig.8 A] et à la [Fig.8B], les perçages 275 sont dans les mêmes positions angulaires que les perçages 274, considérés respectivement deux-à-deux. Ceci n’est toutefois pas obligatoire, les perçages 275 pouvant être, par exemple, en positions angulaires respectives alternées avec les positions angulaires respectives des perçages 274. Les perçages 274 et 275 servent à la fixation du disque 27 sur le boîtier 40 du module de bras 101 par des vis respectives. Les perçages sont avantageusement fraisés du côté de la première face 27a du disque 27 afin que des vis de fixation à tête fraisée ne dépassent pas du plan de ladite face.

[70] De la même façon, le disque rotatif 26 comprend une première série de perçages 264 et une seconde série de perçages 265, comme montré à la [Fig.9A] et à la [Fig.9B], qui sont identiques aux perçages 274 et 275, respectivement du disque fixe 27. Les perçages 264 et les perçages 265 servent à la fixation du disque rotatif 26 à l’entretoise 261, qui est elle-même fixée à la couronne 25 de la tête rotative formant le connecteur 20.

[71] A la [Fig.8B], l’entretoise 271 qui supporte le disque fixe 27 est symbolisée en traits pointillés en correspondance de position angulaire avec la seconde face 27b du disque fixe 27. L’homme du métier appréciera ainsi que la position angulaire de l’entretoise 271 par rapport à la face 27b du disque fixe 27 est telle qu’un secteur angulaire "manquant" de l’entretoise 271 correspond à la zone d’implantation des plots de contact 279. Ceci permet de ménager un passage radial pour le passage du faisceau électriqueôl, qui est montré à la [Fig.6] et à la [Fig.7] sous la référence 272. On notera que l’ouverture angulaire de ce passage radial 272 correspond à l’angle d’ouverture du secteur angulaire "manquant" de l’entretoise 271 comme montré à la [Fig.8B],

[72] Le disque rotatif 26 est solidaire en rotation avec l’arbre d’entraînement 291. Plus spécifiquement, le disque rotatif est fixé par vissage à une entretoise circulaire plane 261 sensiblement de mêmes dimensions que le disque 26, mais qui présente un secteur angulaire "manquant" 262. L’entretoise 261 est rendue solidaire en rotation de l’arbre d’entraînement 291 du contacteur rotatif, par exemple grâce à une liaison du type d’une rondelle "circlip" (visible mais non référencée à la [Fig.6], et montrée à la [Fig.7] sous la référence 263).

[73] A la [Fig.9B], l’entretoise 261 qui supporte le disque rotatif 26 du contacteur tournant est symbolisée en traits pointillés en correspondance de position avec la seconde face 26b dudit disque rotatif 26. L’homme du métier appréciera que la position angulaire de l’entretoise 261 par rapport à la face 26b du disque rotatif 26 est telle que le secteur angulaire "manquant" de l’entretoise 261 correspond à la zone d’implantation des plots de contact 269. Cette implantation permet de ménager un espace pour le passage radial 262 du faisceau électrique 62, comme décrit plus haut en référence à la [Fig.6] et à la [Fig.7], On notera que l’ouverture angulaire du passage radial 262 correspond à l’angle d’ouverture du secteur angulaire "manquant" de l’entretoise 261 comme montré à la [Fig.9B],

[74] En raccordant plusieurs modules de bras motorisés qui sont conçus de cette manière, on peut réaliser le bras de robot modulaire 100 de la [Fig.1 ], qui peut être tourné à volonté, de sorte que des angles de rotation de l’outil terminal 104 nettement supérieurs à 360° peuvent être obtenus. En outre, la transmission de données entre tous les modules de bras du bras de robot modulaire est permanente et continue. Elle est garantie pour tout angle de rotation, et ce tout en préservant la compacité axiale du module de bras, même pour une transmission selon les spécifications d’un protocole de terrain à sept fils au lieu de quatre fils, par exemple.

[75] Dans une variante de réalisation, les moyens de transmission compatibles avec la rotation peuvent comprendre un contacteur cylindrique pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique, en plus du contacteur tournant plat 26,27 décrit dans ce qui précède. Lin tel contacteur tournant cylindrique peut être similaire à ceux connus dans l’art antérieur qui a été identifié dans l’introduction de la présente description. Il peut ainsi comprendre un jeu de bagues à contact glissant alignées parallèlement suivant un tronçon longitudinal de l'arbre d’entraînement du connecteur rotatif, qui coopèrent avec des balais respectifs associés pour assurer un contact électrique rotatif glissant contre les bagues de telle sorte que les forces assurant la continuité électrique sont exercées radialement, pour la transmission de la puissance électrique ou de données échangées par des signaux électriques entre le premier connecteur 10 et le second connecteur 20 du module de bras motorisé 101.

[76] L’homme du métier appréciera que, pour un nombre identique de câbles de transmission (pour l’énergie électrique et pour les données) entre le premier connecteur 10 et le second connecteur 20, ce contacteur tournant cylindrique peut avoir une longueur longitudinale plus faible que ceux de l’art antérieur, puisqu’un partie des transmissions a lieu via le contacteur tournant plat. Le module de bras robotisé 101 reste donc avantageusement plus compact que ceux de l’art antérieur, en raison de ses dimensions longitudinales plus réduites.

[77] Par exemple, le contacteur plat 26,27 peut être agencé pour la transmission d’énergie électrique alors que le contacteur cylindrique (non représenté) peut être agencé pour la transmission de données. Mais ceci n’est qu’un exemple, l’inverse étant également possible. On peut aussi prévoir toute répartition possible des différentes transmissions d’énergie électrique et de données entre le contacteur tournant plat 26,27 et le contacteur tournant cylindrique.

[78] La [Fig.10] illustre schématiquement un robot industriel selon le troisième aspect de l’invention, qui peut utiliser un bras de robot modulaire comme le bras de robot 100 de la [Fig.1], incorporant un bras de robot modulaire ayant au moins un module de bras motorisé comme décrit dans ce qui précède.

[79] Le robot comprend une unité de commande 150 qui est adaptée pour commander le bras de robot 100 et piloter le fonctionnement opérationnel de l’outil 104 porté par le module de bras distal du bras de robot 100. L’unité de commande 150 peut, par exemple, comprendre un ordinateur apte à exécuter un programme d’ordinateur 153 comprenant des instructions logicielles qui mettent en œuvre la commande du bras de robot 100 et le pilotage de l’outil 104. A cet effet, lorsque le programme d’ordinateur 153 est chargé dans une mémoire 152 de l’ordinateur 150 et est exécuté par un processeur 151 de l’ordinateur 150. L’exécution de ce programme met en œuvre une séquence de commande du bras de robot 100 et de pilotage de l’outil 104 porté par l’extrémité du bras de robot 100, pour réaliser une tâche ou plusieurs tâches déterminées. Le pilotage de l’outil 104 peut être réalisé en boucle ouverte, ou en boucle fermée sur la base d’informations utiles générées par l’outil et/ou un (ou des) capteur(s) et/ou le(s) module(s) de bras de robot, et qui sont retournées à l’unité de commande via le bras de robot lui-même.

[80] Les informations de commande peuvent passer à travers les modules de bras du bras de robot modulaire 100, lesquels peuvent être tournés sans rapport les uns aux autres. Des informations peuvent ainsi être descendues de l’ordinateur 150 à chacun des modules de bras du bras de robot modulaire ainsi qu’à l’outil 104. Inversement, des informations utiles peuvent également être remontées à l’ordinateur 150 en retour depuis chacun des modules de bras du bras de robot modulaire 100 ainsi que depuis l’outil 104. [81] La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures des dessins annexés, dans des formes de réalisation possibles. La présente invention ne se limite pas, toutefois, aux formes de réalisation présentées. D’autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en œuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des dessins annexés. [82] Dans les revendications, le terme "comprendre" ou "comporter" n’exclut pas d’autres éléments ou d’autres étapes. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n’excluent pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l’invention.

Claims

Revendications

[Revendication 1 ] Module de bras motorisé (101) pour un bras de robot (100) d’un robot industriel, le module de bras (101) comprenant :

° a. un corps principal (40) formant un boîtier creux, avec au moins deux extrémités (1,2), dont :

■ i. une première extrémité (1) pour le raccordement du module de bras à un autre module de bras (101,103) du bras de robot (100) ou à une base de robot (102) du robot industriel; et,

■ ii. une deuxième extrémité (2) pour le raccordement du module de bras à un autre module de bras (101,103) du bras de robot (100) ou à un outil (104) du robot industriel,

° b. un premier connecteur (10) agencé au niveau de la première extrémité (1) du boîtier (40), et ayant des moyens de raccordement axial du module de bras, d’un premier axe (Axx) et d’un premier type, femelle ou mâle ;

° c. un second connecteur (20) agencé au niveau de la deuxième extrémité (2) du boîtier (40), et ayant des seconds moyens de raccordement axial d’un second axe (Axy) et d’un second type, mâle ou femelle, complémentaires des moyens de raccordement du premier type, ledit second axe (Axy) étant sécant avec le premier axe (Axx), et ledit second connecteur (20) étant adapté pour être entraîné en rotation par un arbre d’entraînement rotatif (29) pour pouvoir tourner de manière contrôlée autour dudit second axe (Axy) par rapport aux premiers moyens de raccordement du premier connecteur (10) ; ainsi que,

° des moyens de transmission compatibles avec la rotation, pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique entre le premier connecteur (10) et le second connecteur (20), caractérisé en ce que :

° e. les moyens de transmission compatibles avec la rotation comprennent un contacteur tournant (26,27) plat pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique, ledit connecteur tournant plat ayant un premier disque (27) solidaire du premier connecteur (10) et un second disque (26) solidaire en rotation du second connecteur (20), ledit premier disque (27) et ledit second disque (26) étant coaxiaux et disposés de manière adjacente axial ement le long de l'arbre d’entraînement (Axy) du connecteur rotatif (20), et comprenant chacun :

■ i. une première face respective (27a, 26a) pour le contact électrique avec l’autre disque, qui est tournée vers et est en contact glissant avec la première face de l'autre disque ; et,

■ ii. une seconde face respective (27b, 26b) opposée à la première face, pour le raccordement électrique du contacteur tournant au premier connecteur (10) et au second connecteur (20), respectivement, du module de bras (101).

[Revendication 2] Module de bras selon la revendication 1 dans lequel les moyens de transmission compatibles avec la rotation comprennent en outre un contacteur cylindrique pour la transmission de données et/ou d’énergie électrique.

[Revendication 3] Module de bras selon la revendication 1 et la revendication 2, dans lequel le contacteur tournant plat est agencé pour la transmission d’énergie électrique et le contacteur cylindrique est agencé pour la transmission de données.

[Revendication 4] Module de bras selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le raccordement électrique du contacteur tournant plat (26,27) au premier connecteur (10) et au second connecteur (20) est assuré par des conducteurs électriques (61,62) qui suivent un chemin de raccordement s’étendant intégralement en dehors de l’arbre d’entraînement du second connecteur (20).

[Revendication 5] Module de bras selon la revendication 4, dans lequel le chemin de raccordement pour le raccordement électrique de la seconde face (26b) du second disque (26) du contacteur tournant plat (26, 27) au second connecteur (20) comprend : a. un passage radial (621) pour des câbles de raccordement (62), ledit passage radial et/ou circonférentiel (621) s’étendant dans un secteur angulaire plan le long de la seconde face (26b) du second disque (26) du contacteur tournant plat (26,27) ; et/ou b. un passage axial (622) pour les câbles de raccordement (62), ledit passage s’étendant parallèlement au second axe (Axy) et à distance radiale non nulle dudit axe ; et/ou

C. une chambre cylindrique (623) s’étendant à partir de l’arrière d’un support de broches de raccordement (21) du second connecteur (20) vers l’intérieur du boîtier (40), suivant l’axe (Axy) dudit second connecteur.

[Revendication 6] Module de bras selon l’une des revendication 1 à 5, dans lequel le premier disque (27) du contacteur tournant plat est fixe par rapport au boîtier (40) du module de bras (101), alors que le second disque (26) est mobile en rotation par rapport audit boîtier (40) en étant solidaire du second connecteur (20) du module de bras (101).

[Revendication 7] Module de bras selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le second connecteur (20) peut pivoter en rotation de manière contrôlée autour du second axe (Axy) d’un angle illimité.

[Revendication 8] Module de bras selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le boîtier (40) comprend en outre une troisième extrémité (3) pour le logement d’un moteur électrique qui est adapté pour l’entraînement en rotation du second connecteur (20), l’arbre moteur dudit moteur d’entraînement étant coaxial avec l’arbre d’entraînement en rotation (29) du second connecteur (20).

[Revendication 9] Module de bras selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel : a. la première face (27a) du premier disque (27) comprend des pistes conductrices (273) concentriques et isolées électriquement les unes des autres, qui sont chacune en continuité électrique avec un plot de raccordement (279) agencé sur la seconde face (27b) dudit premier disque (27) pour le raccordement à un câble déterminé d’un premier faisceau électrique (61) assurant le raccordement électrique au premier connecteur (10); b. la première face (26a) du second disque (26) comprend au moins un premier groupe (267) de balais conducteurs (268) qui sont isolés électriquement les uns des autres et sont espacés radialement les uns par rapport aux autres, et qui sont chacun en continuité électrique avec un plot de raccordement (269) agencé sur la seconde face (26b) dudit premier disque (26) pour le raccordement à un câble déterminé d’un second faisceau électrique (62) assurant le raccordement électrique du second disque (26) au second connecteur (20); et, c. les pistes conductrices (273) de la première face (27a) du premier disque (27) sont correspondantes en nombre et en positions radiales respectives aux balais conducteurs (268) de la première face (26a) du second disque (26), de manière que le contact électrique tournant entre le premier disque (27) et le second disque (26) soit réalisé par contact glissant, et plus spécifiquement par frottement des balais conducteurs (268) de la première face (26a) du second disque (26) contre les pistes conductrices (273) de la première face (27a) du premier disque (27).

[Revendication 10] Module de bras selon la revendication 9, dans lequel la première face (26a) du second disque (26) comprend d’autres groupes de balais conducteurs comme le premier groupe (267) de balais conducteurs (268), lesdits groupes de balais conducteurs étant disposés le long de rayons respectifs de ladite première face (26a) du second disque (26) qui sont régulièrement espacés angulairement.

[Revendication 11] Bras de robot modulaire pour robot industriel, le bras de robot comprenant au moins un module de bras motorisé (103) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, qui est couplé de manière opérationnelle à un autre module de bras (101,103) dudit bras de robot (100) ou à une base de robot (102) dudit robot industriel.

[Revendication 12] Robot industriel comprenant au moins un bras de robot (100) selon la revendicationl 1, ainsi qu’au moins un outil (104) adapté pour être porté par un module de bras distal dudit bras de robot, et ainsi en outre qu’une unité de commande (150) adaptée pour commander le bras de robot et piloter le fonctionnement opérationnel de l’outil (104).