FR2464802A1

FR2464802A1 - Manipulateur pour commande a distance, notamment de matieres radioactives, et ensemble a machoires pour un tel manipulateur

Info

Publication number: FR2464802A1
Application number: FR8019771A
Authority: FR
Inventors: Roy Causer
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1981-03-20
Also published as: US4367998A; JPS5645390A; FR2464802B1; DE3034292A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES MANIPULATEURS. ELLE SE RAPPORTE A UN MANIPULATEUR AYANT UN ENSEMBLE ASSERVI COMPRENANT UNE TRINGLERIE 11, 12, 13, 14 ARTICULEE, MONTEE SUR UNE BASE ROTATIVE 29 ET COMMANDEE PAR DES ECROUS 18 ET 26 MONTES SUR DES VIS-MERES 19 ET 27. UN PROLONGEMENT 11A D'UN COTE DE LA TRINGLERIE PORTE UNE ARTICULATION 24 QUI EST ALIGNEE SUR LES PIVOTS C ET E DES ECROUS MONTES SUR LES VIS-MERES. L'ARTICULATION 24 PORTE UN ENSEMBLE 32 A MACHOIRES. APPLICATION A LA MANIPULATION DES MATIERES RADIOACTIVES.

Description

La présente invention concerne un manipulateur

et plus précisément, de façon non limitative, un manipu-

lateur commandé à distance et destiné à être utilisé en

présence de radioactivité, et un ensemble à mâchoires.

L'invention concerne un manipulateur ayant un ensemble principal, un ensemble asservi comportant un mécanisme à pantographe ayant un dispositif formant un

poignet à une première extrémité d'un levier du mécanis-

me, et un dispositif d'entraînement comprenant des mo-

teurs pas à pas commandés à partir de l'ensemble prin-

cipal et destinés à déplacer le mécanisme et le dispo-

sitif formant poignet.

Le dispositif formant poignet est de préfé-

rence déplaçable par rotation d'organes rotatifs dispo-

ses suivant l'axe d'au moins certains leviers du méca-

nisme. Un ensemble à mâchoires peut être monté sur le dispositif formant poignet et peut être commandé par un

dispositif à fluide.

Un mode de réalisation de manipulateur selon l'invention convient à la manipulation de petits objets (par exemple de masse inférieure à 300 g), et est peu encombrant si bien qu'il peut être introduit par un

orifice d'un bouclier biologique, l'orifice étant en-

suite fermé par un bouchon de protection.

L'invention concerne aussi un ensemble à mâ-

choires destiné à un manipulateur selon l'invention, le mécanisme des mâchoires pouvant être commandé par un circuit de fluide comprenant un régulateur de pression, ce dernier comportant un obturateur mobile destiné à

être maintenu contre un orifice évent par un électro-

aimant et un dispositif de détection du déplacement de l'obturateur.

Selon une caractéristique avantageuse, un dis-

positif est destiné à faire varier le courant électrique

transmis à l'électro-aimant afin que l'action de l'élec-

tro-aimant sur l'obturateur varie de manière correspon-

dante.

La manipulation d'objets à distance est né-

cessaire en particulier en présence de radioactivité et

aussi sans qu'une partie de l'appareillage de manipu-

lation passe par un bouclier biologique puisque la protection contre les radiations peut être réduite à

l'endroit de la pénétration dans lebouclier biologique.

En outre, étant donné les difficultés de l'entretien

de l'appareillage qui se trouve en présence de radio-

activité, la fiabilité du système de commande de l'ap-

pareillage de manipulation a une importance primordiale.

L'invention concerne ainsi un manipulateur qui est com-

mandé électriquement si bien qu'il suffit que des câbles électriques du circuit de commande pénètrent à travers

le bouclier biologique, ce manipulateur ayant des méca-

nismes commandés par des moteurs électriques pas à pas placés dans l'ensemble asservi de manière que les éléments électriques utilisés en présence de radioactivité soient simplifiés. D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront mieux de la description qui va

suivre, faite en référence aux dessins annexés sur les-

quels: - la figure 1 est une perspective schématique

d'un ensemble asservi d'un manipulateur selon l'inven-

tion; - la figure 2 représente l'ensemble asservi de la figure 1 en perspective et à plus grande échelle; - la figure 2a est une coupe partielle suivant la ligne IIa-IIa de la figure 2; - la figure 2b est une coupe partielle suivant la ligne IIb-IIb de la figure 2; - la figure 2c est une coupe partielle suivant la ligne IIc-IIc de la figure 2b; - la figure 2d est une coupe partielle suivant la ligne IId-IId de la figure 2b; - la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 3a est une coupe partielle suivant la ligne IIIaIIIa de la figure 3; - la figure 3b est une coupe partielle suivant la ligne IIIb-IIIb de la figure 3; - la figure 3c est une coupe partielle suivant la ligne IIIc-IIIc de la figure 3; - la figure 4 est une élévation partielle, avec des parties arrachées, suivant la flèche A de la figure 3; - la figure 5a est une coupe partielle suivant la ligne Va- Va de la figure 4; - la figure 5b est une autre coupe partielle suivant la ligne Vb-Vb de la figure 4; - la figure 5c est une coupe partielle suivant la ligne Vc-Vc de la figure 5b; - la figure 5d est une élévation partielle suivant la flèche B de la figure 5a; - la figure 5e est une coupe partielle suivant la ligne Ve-Ve de la figure 5a; - la figure 5f est une coupe partielle suivant la ligne Vf-Vf de la figure 5a;

- la figure 6 est une coupe partielle d'un cir-

cuit de fluide du manipulateur des figures 2 à 5f;

- la figure 7 est une perspective d'un ensem-

ble de commande de l'ensemble asservi des figures 2 à 6; - la figure 8 représente sous forme agrandie une partie de l'ensemble de commande de la figure 7; et - la figure 9 est un diagramme synoptique d'un

circuit électrique de commande du manipulateur des fi-

gures 2 à 8.

La figure 1 représente l'ensemble asservi qui a un mécanisme articulé 10 ayant des leviers 11, 12 d'extrémité et des leviers latéraux 13, 14, articulés

aux points A, B, C et D afin qu'ils forment un paral-

lélogramme ayant des leviers opposés 11, 12 et 13, 14 qui sont parallèles et de même longueur. Un levier latéral 13 a un prolongement 13a qui est articulé en un point E sur un écrou 18 disposé sur une vis-mère 19 placée verticalement et qui assure la commande verticale, et un levier il d'extrémité a un prolongement lia qui porte un dispositif 24 analogue à un poignet, à son extrémité éloignée, la longueur du prolongement lla du levier étant telle que le centre X de pivotement du poignet 24 est aligné sur la droite reliant les points

C et E d'articulation, si bien que le mécanisme arti-

culé 10 fonctionne à la manière d'un pantographe. L'ar-

ticulation C est fixée à un écrou 26 sur une vis-mère horizontale 27 qui assure la commande horizontale du

mécanisme 10. Celui-ci est monté sur une base hori-

zontale rotative 29, et la base 29 et les vis-mères 19, 27 sont destinées à être entraînées chacune par

un moteur électrique pas à pas correspondant (non re-

présenté). Le mécanisme articulé 10 peut commander le pivotement et la rotation du poignet 24 qui porte un ensemble amovible 32 à mâchoires destiné à serrer les objets, l'ensemble 32 étant de toute forme commode mais

étant de préférence commandé par un fluide sous pres-

sion (par exemple par un gaz comprimé) transmis dans le

mécanisme 10.

Les directions de déplacement des différentes.

parties du mécanisme 10 sont indiquées par les flèches, et, lors du fonctionnement, la rotation de la vis-mère verticale 19 provoque le déplacement de l'écrou 18 et

ainsi du pivot E si bien que le mécanisme 10 tourne au-

tour du pivot C et déplace le poignet 24 en direction verticale, mais de manière que le pivot X reste sur la

droite passant par les pivots C et E. De manière analo-

gue, la rotation de la vis-mère horizontale 27 provoque le déplacement de l'écrou 26 et ainsi du pivot C, avec déplacement horizontal du pivot X qui reste cependant sur la droite reliant les pivots C et E. Le mécanisme peut être entraîné en rotation dans un plan horizontal lors d'une rotation convenable de la base 29, et le poignet 24 peut être entraîné en rotation sur 360 et peut pivoter de manière qu'il se déplace dans un plan

qui contient le prolongement lla du levier d'extrémité.

Les figures 2 et 2a représentent un ensemble

asservi 40 qui fonctionne de la manière décrite en ré-

férence à la figure 1 et qui comprend une base rotative 42 sur laquelle sont montées deux colonnes 43 dans les- quelles une vis-mère horizontale 44 peut tourner et deux

colonnes 47 (dont une seule est représentée) qui suppor-

tent entre elles une coulisse 48. Un chariot 50 qui a un évidement 51 permettant le passage de la colonne avant 43, est monté sur la vis-mère 44 et la coulisse

48 si bien que, comme indiqué sur la figure 2a, la vis-

mère 44 passe par un trou 45 ayant un taraudage complé-

mentaire formé dans le chariot 50, et la coulisse 48 se

loge dans une cavité 49 du chariot 50. Un moteur élec-

trique pas à pas 52 est monté sur une première extré-

mité de la vis-mère 44 afin qu'il entraîne celle-ci dans le sens nécessaire et il est fixé à la colonne

43 à cette extrémité.

Deux boîtiers 55,57 supportent une tige 60 sur laquelle sont articulés, à leurs extrémités inférieures, un ensemble 61 à levier double et un ensemble 63 à levier simple, ces ensembles 61 et 63 formant le levier latéral 14, l'axe longitudinal de la tige 60 formant le pivot C

de la figure 1.

Un levier arrière 65 représenté plus en détail sur la figure 2b est articulé à son extrémité inférieure

-sur un goujon épaulé 67 porté par un écrou coulissant -

69 monté sur une vis-mère verticale 70 qui peut tou-

rillonner à chaque extrémité (seule l'extrémité supé-

rieure étant représentée) dans une coulisse 72 et l'ex-

trémité supérieure de la vis-mère 70 est destinée à être entraînée par un moteur électrique pas à pas 71 fixé sur la coulisse 72 qui, comme représenté sur la figure 2c, forme une surface perpendiculaire 74 de support destinée à empêcher la rotation de l'écrou 69, Comme indiqué sur la figure 2d, la partie inférieure du

levier arrière 65 a une saillie 76 dont dépasse un gou-

jon épaulé 77, formant un pivot pour un court levier 83 qui, comme représenté sur la figure 2b est articulé à

son autre extrémité sur la tige 60. Un levier 84 d'ar-

rêt est articulé sur le goujon 67 et a une fente 85 qui passe autour de la tige 60, la longueur de la fente étant telle que le levier limite mécaniquement les déplacements verticaux et horizontaux de l'ensemble asservi 40 afin que le levier arrière 65 et le court levier 83 ne puissent pas former un angle trop aigu ou trop obtus.Comme indiqué sur la figure 2, une tige 79

qui forme l'autre partie du levier arrière 65, est mon-

tée rigidement sur la saillie 76 et, par rapport à la figure 1, le levier arrière 65 forme le levier latéral 13, le goujon 77 forme le pivot D, le levier arrière 65, au-dessous de la saillie 76, forme le prolongement 13a et le goujon 67 forme le pivot E. La partie supérieure de l'ensemble 61 à deux leviers et de l'ensemble 63 à un seul levier supporte

un ensemble 90 formant une articulation de coude à la-

quelle le levier arrière 65 est articulé par une patte

91 et un goujon 92 fixé sur l'ensemble 90. Un bras ro-

tatif 95 dépasse à une première extrémité de l'ensemble , l'autre extrémité du bras portant un ensemble 97 en forme de poignet, auquel un ensemble 99 à mâchoires est

fixé de façon amovible.

Des dispositifs connus d'entraînement à pignon (non représentés) et placés à l'intérieur de l'ensemble asservi 40 assurent la transmission du mouvement des trois moteurs pas à pas 100, 101 et 102 fixés à la face inférieure du chariot 50 afin qu'ils fassent tourner le bras 95, qu'ils fassent pivoter le poignet 97 ou qu'ils fassent tourner les mâchoires 99 par rapport au poignet 97. Le serrage de l'ensemble 99 à mâchoires peut être assuré par un circuit hydraulique ou pneumatique (non

représenté). Un moteur pas à pas 103 fixé à la base ro-

tative 42 permet l'entraînement en rotation de celle-

ci par l'intermédiaire d'une combinaison classique de pignons à satellites (non représentée). Un conduit 104 transmet les fils électriques (non représentés) vers la base rotative 42, permettant l'alimentation des moteurs

pas à pas 100, 101, 102 et 103.

Lors du fonctionnement,la commande du moteur

pas à pas 102 provoque la rotation de la vis-mère hori-

zontale 44 et le déplacement du chariot 50, correspon-

dant au déplacement du pivot C de la figure 1, et la commande du moteur pas à pas 71 provoque la rotation de la vis-mère verticale 70 qui élève le levier arrière 65 et correspond au soulèvement des pivots E et D de la figure 1. De manière analogue, la commande des moteurs pas à pas 100, 101, 102 et 103 provoque un déplacement correspondant du bras 95, du poignet 97, de l'ensemble

99 à mâchoires et de la base rotative 42 respectivement.

Les figures 3 à 5f représentent un exemple de

dispositif d'entraînement de l'ensemble asservi, compre-

nant des pignons et plus précisément, les figures 3 à d représentent un moteur électrique pas à pas 110 monté

à la face inférieure du chariot 50 et supportant un pi-

gnon 111 qui coopère avec un pignon 112 qui est monté rigidement sur un arbre 113 d'une vis 114, l'arbre étant porté par des paliers 115 formant roulement et butée, aux deux extrémités. La vis 114 coopère avec un pignon 120 dans le bras 55 qui est raccordé rigidement à la tige 60 qui est montée sur des paliers 121 formant en combinaison roulement et butée. Un pignon hélicoïdal 122 fixé à la tige 60 coopère avec un pignon hélicoïdal 123 monté sur un arbre 124 qui passe dans une partie

tubulaire 125 d'un premier côté d'un levier avant 126.

Les pignons hélicoïdaux 122, 123 assurent l'entraine-

ment de l'ensemble 61 à deux leviers mais compensent

aussi le déplacement angulaire de cet ensemble.

Un autre moteur électrique pas à pas 130 (non représenté) est monté à la face inférieure du chariot 50 et est disposé de la même manière que le moteur pas à pas 110, par rapport au pignon 111 et à la vis 114 (non représentés) qui sont identiques et assurent l'entraînement d'une roue à vis 132 montée sur deux paliers 133 formant roulement et butée, montés eux-mêmes sur la tige 60. La roue à vis 132 est reliée par une partie tubulaire 134 à un pignon hélicoïdal 135 qui coopère avec un pignon hélicoïdal 137 raccordé à un arbre 139 qui passe dans la partie tubulaire 125 du

levier avant 126.

Une roue 144 à vis placée dans le bras 57 est

montée sur des paliers 133 formant en combinaison roule-

ment et butée, montés sur la tige 60, et la roue est en-

traînée par un moteur électrique pas à pas non repré-

senté, de la manière décrite en référence aux roues à

vis 120 et 132, la roue-144 étant reliée par un prolon-

gement tubulaire à un pignon hélicoidal 147 qui coopère

avec un pignon hélicoîdal 148 qui est monté sur un ar-

bre 149 qui passe par une partie tubulaire 150 de l'au-

tre côté du levier avant 126.

Un boîtier pivotant 155 raccordé à la partie tubulaire 125 est monté sur un roulement 156 placé dans le bras 55 et un boîtier pivotant 158 raccordé à la partie tubulaire 150 et monté sur un roulement 159, les

boîtiers 155 et 158 étant reliés par un tube intermé-

diaire 160 sur lequel est monté un roulement 161 per-

mettant l'articulation de la bielle courte 83 (figure 2b). L'ensemble 90 en forme de coude est supporté par les parties tubulaires 125 et 150 et canporte un carter

164 et une tige 165 d'entraînement montée à son extré-

mité droite (sur la figure 3) dans un palier 166 placé dans un boîtier pivotant supérieur 167 raccordé à la partie tubulaire 150 et, à son extrémité gauche, il

porte un pignon hélicoïdal 168 monté rigidement sur-

lui et supporté dans un palier 169 disposé dans un boîtier pivotant supérieur 170 raccordé à la partie tubulaire 125, le pignon hélicoîdal 168 étant disposé en prise avec un pignon hélicoïdal 171 fixé à l'arbre 139. Un pignon hélicoïdal 172 monté sur des roulements 24648o2 173 placés sur la tige 165 d'entraînement se prolonge par

un pignon conique 174 qui est en prise avec un pignon co-

nique correspondant 177 monté à l'intérieur d'un palier

178 à l'intérieur d'un pignon conique 179 qui est entrai-

né par un pignon conique 180 dépassant d'une saillie 181 d'un pignon 182 monté sur des roulements 183, sur la tige d'entraînement. Le pignon 182 est en prise avec un pignon multiple 185 qui est monté sur des roulements 186 eux-mêmes montés sur un arbre 187 dépassant du carter 164 et coopérant, par l'intermédiaire d'un pignon fou 189 avec un pignon 190 monté sur des roulements 193 placés

sur la tige 165 d'entraînement et ayant une partie héli-

coldale 194 qui coopère avec un pignon hélicoidal 195

raccordé à l'arbre 149.

Un pignon conique 210 est fixé à l'arbre 165

d'entraînement et coopère avec un pignon 211 qui est mon-

té à l'intérieur d'un palier 212 dans le pignon conique 177. Le boîtier pivotant supérieur 167 se loge dans un

palier 215 placé dans le carter 164 et le boîtier pivo-

tant supérieur 170 se loge dans un palier 216 placé dans le carter 164. Un levier arrière 220 est articulé sur une tige 221 dans le carter 164, et un tube 223 dépassant du carter 164 porte des paliers 224 supportant un organe tubulaire 225 dépassant du pignon droit 179 et qui se raccorde à une première extrémité d'un tube 228 du bras , ce tube 228 ayant, à son autre extrémité, un ensemble

229 en forme de fourche.

Une tige 234 est disposée entre des paliers 235

montés dans l'ensemble 229 à fourche et a un organe pivo-

tant 236 fixé sur elle, cet organe 236 ayant à la fois une partie 237 formant pignon conique qui coopère avec

un pignon conique 238 raccordé à un prolongement tubu-

laire 239 du pignon conique 177 et maintenu en position par un palier 241 dans l'ensemble 229 à fourche et une partie creuse 240 formant un arbre. Un pignon conique

243 monté sur des paliers 244 coopère avec un pignon co-

nique 245 maintenu par des paliers 246 et raccordé à un prolongement tubulaire 247 du pignon conique 211, et il

coopère aussi avec un pignon droit 248 monté sur des pa-

liers 249 de l'arbre 240 et ayant un prolongement tubu-

laire 250.

L'ensemble 99 à mâchoires est destiné à être commandé par un circuit de fluide passant dans la partie

creuse 240, la tige 234 et un tube 256 placé à une pre-

mière extrémité dans l'organe pivotant 236, le tube coo-

pérant avec un joint torique 257 placé dans une gorge annulaire 258 alors que son autre extrémité se trouve dans un manchon 260 monté avec du jeu sur la tige 165 d'entraînement, le manchon 260 ayant une tuyauterie 261 de sortie reliée à une première extrémité au tube 256 par une gorge annulaire 262 et par deux conduits 263,

264 formés dans le manchon 260.

L'ensemble 99 à mâchoires comporte un boîtier 280 maintenu sur le prolongement tubulaire 250 par des goujons diamétralement opposés 281 qui se logent dans

une gorge circonférentielle 282 formée dans le prolonge-

ment tubulaire 250. Chaque goujon 281 a une fente 283 dans laquelle est disposée une bande 284 de came qui détermine l'emplacement radial des goujons 281, cette bande 284 dépassant d'un disque annulaire 285 qui peut

tourner sur une partie 286 du boîtier 280, formant tou-

rillon.

Un canal d'entrée 290 formé dans un organe ayant une périphérie tronconique constitue un siège qui coopère avec un siège tronconique correspondant

291 formé dans la partie creuse 240, et l'organe délimi-

tant le canal est fixé à un diaphragme annulaire 292 qui

se loge dans une fente 293 du boîtier 280 afin que l'or-

gane comprenant le canal d'entrée 290 soit repoussé vers le siège 291. Un plongeur cylindrique creux 294 fermé

à une première extrémité peut coulisser dans un alésa-

ge cylindrique 295 du boîtier 280, l'alésage étant fermé par un organe muni d'une bride 296 dans laquelle passe une tige 297. Celle-ci a une première extrémité 305 de plus faible diamètre sur laquelle est fixé un manchon 306 à épaulement, en butée contre le plongeur 294 et formant un appui d'extrémité pour un ressort 307 de compression dont l'autre extrémité est maintenue contre le flasque de l'organe 296. L'autre extrémité de la tige 297 a aussi un diamètre réduit afin qu'elle permette la disposition d'un organe 310 de mise en action qui a une partie plate 311

qui se loge dans une fente 312 de la tige 297 et est main-

tenue par un rivet 313, cette tige ayant des extrémités 314 en T se logeant chacune dans une fente 315 de forme correspondante disposée, comme indiqué sur la figure 5e, entre un organe 318 reliant les côtés 319 d'une cavité 320 d'une mâchoire 321 si bien que le déplacement axial

de l'organe 310 de mise en action par rapport à l'ensem-

ble 99 provoque un déplacement transversal correspondant

des mâchoires 321.

Comme indiqué sur les figures 5 et 5d, chaque mâchoire 321 est articulée autour d'un axe 324 porté par un levier 325 qui est lui-même articulé sur un axe 326

porté par le boîtier 280.

Comme indiqué sur la figure 5f, des gorges

diamétralement opposées 328 du disque annulaire 285 per-

mettent à ce dernier de tourner afin qu'il fasse tourner

la bande 284 de came et provoque ainsi un déplacement ra-

dial des goujons 281 qui peuvent ainsi être introduits dans la gorge 282 ou retirés de cette gorge. Deux ergots

298, distants circonférentiellement (un seul est repré-

senté) dépassant du disque 285 sont disposés de part et d'autre d'un goujon radial 299 dépassant du bottier 280

afin qu'ils limitent la rotation du disque 285. Deux gou-

jons diamétralement opposés 327 (un seul est représenté) dépassent radialement du prolongement tubulaire 250 et se logent dans des fentes 329 du boîtier 280 afin que l'ensemble 99 à mâchoires ne puisse pas tourner lui-même

lors de la rotation du disque 285.

Le fluide sous pression destiné à commander l'ensemble 99 à mâchoires, comme représenté sur la figure 6 à laquelle on se réfère, est transmis par une pompe électrique 330 et un régulateur 335 de pression qui sont raccordés à la tuyauterie.261 de sortie et montés en position convenable sur le carter 164 (voir figure 3). La pompe 330 a un carter de pompage 331 à extrémité ouverte contenant une bobine 332 ayant un fil électrique 336 et maintenue contre l'extrémité fermée du carter 331 par un manchon 333 formé d'une matière isolante, ce manchon étant retenu par une bague élastique 334 disposée dans

le carter 331. Un ensemble métallique 338 formant un ca-

nal a une surface cylindrique 339 qui.se loge dans un alésage 340 de la bobine 332 et qui a un bout mâle fileté 341 destiné à se fixer sur un corps 342 ayant un conduit 343. Un manchon 346 muni d'un épaulement se loge dans un alésage 347 de l'ensemble 338 et forme un alésage 348

dans lequel un plongeur 349 de fer doux peut coulisser.

Le plongeur 349 est raccordé à une plaque 352 munie d'une ouverture et qui se loge dans le manchon 333, et il est

écarté de la bobine 332 par trois ressorts 354 de com-

pression (un seul est représenté) disposés chacun dans un boîtier tubulaire correspondant 356, ces boîtiers étant régulièrement répartis autour de la plaque 352, alors qu'une ouverture 357 formée dans la plaque permet

la sortie de l'air piégé entre la plaque 352 et la bo-

bine 332.

Le plongeur 349 est creux et il délimite une cavité cylindrique 360 qui est reliée, par un conduit 361 à épaulement, à une chambre 362 dans laquelle une 3È bille 363, de diamètre supérieur à celui du conduit 361, est retenue par un axe 364. Une disposition analogue existe dans l'organe 341 dans lequel une bille 363 se loge dans une chambre 366 et y est retenue par un axe 367. Le plongeur 349 a une extrémité tronconique 369 qui

est destinée à se loger dans une cavité tronconique cor-

respondante 372 de l'ensemble 338 et qui se raccorde à un conduit 374 qui débouche dans la chambre 366. Une matière fibreuse 368 telle que des fibres de verre, est tassée dans la cavité 360 afin qu'elle forme un filtre

pour l'air aspiré à l'intérieur de la pompe 331.

Lors du fonctionnement de la pompe 331, la bobine est commandé par une alimentation en courant con- tinu fonctionnant de manière intermittente, par le fil électrique 336 si bien qu'elle tire alternativement le

plongeur 349 vers la cavité 372, malgré le rappel assu-

ré par les ressorts 354, et déplace ainsi l'air de la cavité 372 dans la chambre 366 et dans le conduit 343, le plongeur 349 étant ensuite libéré si bien qu'il peut

être retiré de la cavité 372 par les ressorts 354 pre-

nant appui contre les boîtiers 356, l'air s'écoulant

dans la cavité 360 et la chambre 362 vers la cavité 372.

Le régulateur 335 de pression comprend un car-

ter 380 qui contient une bobine 381 et un enroulement 382 maintenus chacun dans un bobineau 383. Un ensemble 385 de sortie a une partie filetée 388 qui est fixée au corps 342 et qui a un manchon tubulaire 389 qui passe dans un alésage 390 du bobineau 383 et a deux fentes opposées 392 sur sa longueur. Un plongeur 394 ou noyau de fer doux est disposé dans le manchon 389 et a un élément rapporté élastique 396 formé d'un élastomère tel que le néoprène, dans une cavité 397 afin qu'il puisse prendre appui contre un orifice 398 formé dans un tube 405 de

sortie qui dépasse de la partie filetée 388, un dispo-

sitif évent 406 étant formé dans l'ensemble 385 afin qu'il empêche la création d'une contre-pression dans

l'espace compris entre le tube 405 de sortie et la par-

tie filetée 388. Le plongeur 394 a une tige axiale 410

qui coulisse dans un disque 412 de guidage placé à l'ex-

trémité du manchon 389 et a un trou évent 413, le man-

chon 389 étant retenu dans le carter 380 par une bague

élastique 414 qui se loge dans une gorge circonférentiel-

le 415 du tube de sortie 405 et qui est maintenue à dis-

tance du carter 380 par une rondelle 416.

Lors du fonctionnement du régulateur 335 de pression, la bobine 381 est alimentée en courant continu

(non représenté) avec une intensité représentant la pres-

sion voulue pour l'air, et l'enroulement 382 est alimenté en courant alternatif (non représenté). L'élément rapporté 396 est maintenu contre l'orifice 398 sous l'action de la bobine 381 sur le plongeur 394 jusqu'à ce que la pression

de l'air dans le conduit 343 dépasse la valeur qui cor-

respond à la pression exercée sur le plongeur 394 par

la bobine 381 et éloigne ainsi le plongeur 394 de l'ori-

fice 398, l'air pouvant s'échapper de l'orifice 398 par les fentes 392 puis par les trous évents 413 et 406. Ce déplacement du plongeur 394 est détecté par un circuit en pont non représenté qui détermine la variation de

l'impédance de l'enroulement 382. Le cas échéant, la va-

leur de l'intensité du courant continu transmis à la bo-

bine 381 peut être modifiée afin que la pression de l'air

dans le conduit 343 soit accrue ou diminuée.

L'ensemble asservi des figures 3 à 6 peut fonc-

tionner comme indiqué sur la figure 7 sous la commande d'un ensemble principal 440 qui a une poignée 441 montée sur une tringlerie 442 ayant deux organes 443 et 444. La poignée 441 peut tourillonner sur une saillie 445 autour

d'un axe 446 qui passe dans un transducteur 447, la sail-

lie 445 étant raccordée par un bras 448 à un transducteur 451 par une tige 449 qui peut tourillonner dans un alé-

sage 450 formé à une extrémité 452 de la bielle 444. Le

* bras 448 est raccordé à une première extrémité d'une cré-

maillère verticale 454 qui se déplace, par l'intermédiaire d'un réducteur 455, lors des déplacements verticaux du bras 448 afin qu'elle commande un transducteur 456. Le réducteur 455 est monté sur une crémaillère horizontale 460 portée par des colonnes 461 d'extrémité sur une table 462 qui peut tourner sur une base 463 et il est relié à la bielle 443 afin que le déplacement horizontal de cette bielle 443 provoque le déplacement du réducteur 455 le long de la crémaillère horizontale 460 qui entraîne ainsi les engrenages du réducteur 455, provoquant la rotation d'un transducteur 464. Un bouton molleté 466 placé

sur la poignée 441 est relié à un transducteur non re-

présenté placé à l'intérieur de cette poignée 441, et un transducteur 468 monté sur la table 462 est-destiné à être entraîné par la rotation de la table 462 par l'intermédiaire d'un pignon interne 470 coaxial à la table 462 et d'un pignon satellite non représenté qui est

en prise avec le pignon 470 et qui est relié au transduc-

teur 468 afin que celui-ci soit entraîné lors de la rota-

tion de la table 462. Des lampes témoins 472 placées sur

la table sont destinées à s'éclairer lorsqu'un transduc-

teur correspondant 447, 451, 456, 464, 468 ou le trans-

ducteur relié au bouton 466 est commandé, et chacun des transducteurs précité est représenté plus en détail sur

la figure 8 à laquelle on se réfère maintenant.

La figure 8 représente un dispositif d'entraî-

nement correspondant par exemple à la tige 446 dans le cas du transducteur 447, et relié à une roue dentée 475 qui est en prise avec un pignon 476 monté à une première extrémité d'un arbre 477 le long duquel, en position intermédiaire, une roue 478 munie de dents est montée, et un ensemble 479 d'entraînement à friction est fixé à l'autre extrémité de l'arbre 477. A proximité de sa périphérie, la roue 478 passe entre une source lumineuse

482 et un détecteur 483 de lumière si bien que la rota-

tion de la roue dentée 478 provoque l'interruption répé-

tée du faisceau provenant de la source lumineuse 482 et la création de cette manière d'une séquence correspondante

d'impulsions électriques provenant du détecteur 483, cha-

que impulsion étant utilisée pour la commande d'un pas du moteur pas à pas correspondant dans l'ensemble asservi

des figures 3 à 6. L'ensemble 479 d'entraînement à fric-

tion comporte un bras 485 portant un organe cylindrique creux 486 qui se loge autour d'une saillie 487 formée

sur l'arbre 477, la saillie 487 ayant une matière de fric-

tion (non représentée) telle qu'une plaque de fibres com-

primées, autour de sa périphérie. La rotation du bras 485 est limitée par deux butées distantes 488 et 489, et une source lumineuse 502 et un détecteur 503 sont disposés

de manière que le faisceau de la source 502 soit inter-

rompu lorsque le bras 485 se trouve contre une butée 488 ou 489 et ne soit pas interrompu lorsque le bras 485 se

trouve contre l'autre butée 489 ou 488 et, comme la ro-

tation de l'arbre 477 dans un sens. provoque le maintien du bras 485 contre l'une des butées 488 et 489 et la rotation du même arbre dans l'autre sens provoque le maintien de l'arbre 485 contre l'autre butée 489 ou 488, le détecteur 503 de lumière transmet un signal qui est

représentatif du sens de rotation de l'arbre 477, l'ab-

sence d'un signal transmis par le détecteur 503 indiquant -la rotation de l'arbre 477 en sens opposé. Comme indiqué sur la figure 7, un commutateur rotatif 505 placé sur la table 482 est destiné à transmettre un courant continu variable qui commande la pression exercée par la pompe 330 (non représentée) et cette dernière est destinée à être commandée par un commutateur qui est sous forme d'une

gâchette 506 articulée en un point 507.

La figure 9 représente sous forme d'un diagramme synoptique, un circuit de commande du manipulateur et elle

comprend une alimentation 510 qui transmet un courant con-

tinu compris entré -5 V et +5 V à l'ensemble principal 440 de la figure 7, les signaux de sortie de cet ensemble 440 parvenant à un organe 512 de commande.qui reçoit lui-même

un courant continu compris entre -15 V et +15 V. L'or-

gane 512 de commande qui comporte un circuit binaire mul-

tiplicateur de fréquence, des circuits de changement d'échelle et un comparateur, transmet un signal convenable de sortie à chacun des moteurs pas à pas de l'ensemble

asservi des figures 3 à 6 et commande en outre des si-

gnaux transmis à la pompe 330 et au régulateur 335 de pression. Les moteurs pas à pas eux-mêmes reçoivent un

courant continu à 30 V, auquel se superpose une impul-

sion à 60 V pendant 0,5 ms chaque fois qu'un moteur pas à pas est commandé afin qu'il avance d'un pas, et ils sont reliés chacun à un capteur de couple qui transmet un signal de réaction à l'organe 512 de commande lorsqu'un couple prédéterminé a été dépassé par le moteur pas à pas correspondant. Après réception du signal de réaction, l'organe 512 de commande supprime le signal de sortie

transmis au moteur pas à pas correspondant.

Un exemple de moteur pas à pas qui convient pour l'ensemble asservi de la figure 2 est du type 08 à 5 phases

et 10 pas disponible auprès de Messrs. Calderon Limited.

La pompe 330 peut fonctionner avec 50 courses par seconde

environ, pour une pression du fluide d'environ 1,4 bar.

La source lumineuse 482 et le détecteur 483 peu-

ventêtre respectivement une diode photoémissive non repré-

sentée et une photodiode non représentée. Dans une va-

riante de l'arrangement de la figure 8, la diode photo-

émissive et la photodiode peuvent être décalées angulai-

rement l'une par rapport à l'autre, la diode photoémis-

sive étant disposée de manière qu'elle dirige la lumière sur la périphérie réfléchissante de dents d'un organe d'interruption tel que la roue 478, afin qu'un signal lumineux interrompu de façon répétée soit transmis à la photodiode. Il faut noter que le circuit de commande de la figure 9 peut être programmé afin qu'il place l'ensemble

asservi de la figure 2 dans une position voulue de réfé-

rence, après transmission d'un signal de l'ensemble prin-

cipal de la figure 7, et le circuit de commande peut aus-

si être réalisé afin qu'il permette le déplacement d'un

moteur pas à pas choisi alors que les autres restent fixes.

Des circuits de changement d'échelle (non repré-

sentés) peuvent être incorporés à l'organe 512 de com-

mande de la figure 7 afin qu'ils introduisent un facteur d'échelle le cas échéant, dans le cas d'un signal choisi provenant de l'unité principale 440, par multiplication ou division des signaux pulsés choisis de cet ensemble

440, le moteur pas à pas correspondant étant ainsi com-

mandé par un signal pulsé auquel le facteur d'échelle a

été appliqué. Ce facteur d'échelle a une application lors-

que la sensibilité doit être accrue pour des déplacements fins de l'ensemble asservi par exemple. La commande des

moteurs pas à pas peut être aussi modifiée de façon con-

venable afin que l'ensemble asservi fonctionne de la ma-

nière voulue.

On peut utiliser le cas échéant des écrous montés sur les vis-mères par l'intermédiaire de billes

(non représentées) afin que leur frottement sur les vis-

mères soit réduit.

L'ensemble asservi des figures 2 à 6 fonctionne essentiellement en boucle ouverte et en conséquence sous contrôle visuel bien que l'utilisation des capteurs de

couple empêche la surcharge des moteurs pas à pas.

Bien qu'on ait décrit l'invention en référence

à un ensemble à mâchoires à commande pneumatique, le ma-

nipulateur selon l'invention peut être utilisé avec

d'autres ensembles à mâchoires.

Claims

REVENDICATIONS

1. Manipulateur, du type qui comprend un ensemble principal et un ensemble asservi, caractérisé en ce que

l'ensemble asservi (40) comprend un mécanisme à pantogra-

phe (10) ayant un dispositif (24) en forme de poignet à

une première extrémité d'un prolongement (lia) d'un le-

vier du mécanisme à pantographe (10), et un dispositif d'entraînement comprend des moteurs pas à pas (52, 71, , 101, 102) destinés à être commandés à partir de

l'ensemble principal. (440) et destinés à déplacer le mé-

canisme à pantographe (10) et le dispositif (24) à poignet.

2. Manipulateur selon la revendication 1, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre une base rotative (42) sur laquelle est monté le mécanisme à pantographe (10), et un moteur pas à pas (103) destiné à faire tourner la

base (42).

3. Manipulateur selon l'une des revendications 1

et 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux vis-mères (44, 70) ayant chacune à un écrou (50, 69) raccordé au mécanisme à pantographe (10) afin que ce dernier soit déplacé lors du déplacement rectiligne des écrous (50,

69), les deux vis-mères (44, 70) étant disposées perpen-

diculairement l'une à l'autre, chacune des vis-mères (44, 70) étant entraînée en rotation par un moteur pas

à pas (52, 71).

4. Ensemble à mâchoires destiné au manipulateur

selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac-

térisé en ce que l'ensemble à mâchoires (99) peut être

raccordé au poignet (97) et est commandé par un dis-

positif à fluide.

5. Ensemble à mâchoires selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif à fluide comprend un circuit de fluide ayant une pompe électrique (330) et un

régulateur de pression (335), ce dernier ayant un obtura-

teur mobile (394, 396) destiné à être maintenu contre un

dispositif évent (398) d'évacuation du fluidesous l'ac-

tion d'une bobine électrique (381), et un dispositif (382) de détection du déplacement de l'obturateur (394, 396).

6. Manipulateur selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble prin-

cipal comporte un mécanisme (440) à commande manuelle destiné à assurer les déplacements reliés au déplacement choisi de l'ensemble asservi (40), et des transducteurs (447, 451, 456, 464, 468) destinés à créer des impulsions

reliées à ces déplacements afin qu'ils commandent les mo-

teurs pas à pas (52, 71, 100, 102, 103) de l'ensemble asservi (40) en assurant ainsi le déplacement choisi de

l'ensemble asservi (40).

7. Manipulateur selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que les transducteurs (447, 451, 456, 464, 468) comportent une roue (478) munie de dents, et une source (482) et un détecteur (483) de lumière, placés près de

la roue (478) afin que le détecteur (483) reçoive un si-

gnal lumineux interrompu de façon répétée, passant à travers la roue (478) ou réfléchi par celle-ci lorsqu'elle tourne, le détecteur (483) transmettant ainsi unsignal

de sortie sous forme d'impulsions électriques sous l'ac-

tion des signaux lumineux interrompus.

8. Manipulateur selon la revendication 7, caracté-

risé en ce qu'il comporte un bras (485) qui peut pivoter autour d'un axe et qui est destiné à être entraîné avec

la roue (478) munie de dents par un dispositif d'entrai-

nement à friction (479), une source (502) et un détecteur (503) de lumière, et deux butées (488, 489) décalées angulairement et destinées à limiter le pivotement du bras (485), la source (502) et le détecteur (503) de lumière étant disposés par rapport au bras (485) de manière que la lumière de la source (502) dirigeevers le détecteur (503) soit interrompue lorsque le bras (485) est contre l'une des butées (488, 489) mais n'est pas interrompue lorsque le bras (485) est au contact de

l'autre butée (489, 488), si bien que le sens de pivo-

tement du bras (485) est ainsi indiqué.