FR2498268A1 - ELECTRO-HYDRAULIC ROBOT POSITIONING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
UNE COMMANDE ELECTRO-HYDRAULIQUE COMPREND UN SYSTEME HYDRAULIQUE A BOUCLE FERMEE COMPORTANT UN COTE DE DECHARGE ET UN COTE DE RETOUR. UNE POMPE ALTERNATIVE 50 ENTRAINE LE FLUIDE HYDRAULIQUE SOUS PRESSION DANS LE SYSTEME ET UN OU PLUSIEURS ACTIONNEURS HYDRAULIQUES 60, 62 SONT ACTIONNES PAR LA PRESSION HYDRAULIQUE DU SYSTEME POUR EXECUTER UN TRAVAIL UTILE. UN AGENCEMENT DE CLAPETS 58 DIRIGE LE FLUIDE HYDRAULIQUE ENTRE LA POMPE ET LE COTE DE DECHARGE DU SYSTEME DE COMMANDE EGALEMENT, LE MOUVEMENT DES ACTIONNEURS HYDRAULIQUES EN CONFORMITE AVEC L'OPERATION PARTICULIERE DEVANT ETRE EFFECTUEE SUR UNE PIECE. UN ACCUMULATEUR 82 AU COTE RETOUR DU SYSTEME MAINTIENT UNE PRESSION MINIMUM PREDETERMINEE DANS CELUI-CI ET COMPENSE LES VARIATIONS DE VOLUME DU FLUIDE HYDRAULIQUE AUX DEUX COTES DU SYSTEME QUI SE PRODUISENT LORSQUE CERTAINS DE SES COMPOSANTS SONT ACTIONNES.AN ELECTRO-HYDRAULIC CONTROL INCLUDES A CLOSED LOOP HYDRAULIC SYSTEM WITH A DISCHARGE SIDE AND A RETURN SIDE. AN ALTERNATIVE PUMP 50 DRIVES HYDRAULIC FLUID UNDER PRESSURE THROUGH THE SYSTEM AND ONE OR MORE HYDRAULIC ACTUATORS 60, 62 ARE ACTUATED BY THE HYDRAULIC PRESSURE OF THE SYSTEM TO PERFORM USEFUL WORK. A 58 VALVE ARRANGEMENT DIRECTS THE HYDRAULIC FLUID BETWEEN THE PUMP AND THE DISCHARGE SIDE OF THE CONTROL SYSTEM ALSO THE MOVEMENT OF THE HYDRAULIC ACTUATORS IN ACCORDANCE WITH THE PARTICULAR OPERATION TO BE CARRIED OUT ON A PART. AN ACCUMULATOR 82 AT THE RETURN SIDE OF THE SYSTEM MAINTAINS A PREDETERMINED MINIMUM PRESSURE THEREIN AND COMPENSATES FOR VARIATIONS IN THE VOLUME OF THE HYDRAULIC FLUID AT BOTH SIDES OF THE SYSTEM WHICH OCCUR WHEN CERTAIN OF ITS COMPONENTS ARE ACTIONED.
Description
1. La présente invention concerne des systèmes de commande électro-1. The present invention relates to electro-
hydrauliques perfectionnés destinés avant tout à être utilisés avec des robots d'un type comportant improved hydraulics intended primarily for use with robots of a type comprising
un ou plusieurs éléments d'actionnement de pièce. one or more part actuating elements.
Le robot décrit dans le brevet des Etats-Unis The robot described in the United States patent
d'Amérique nO 3.406.837 du 22 octobre 1968 est un robot ty- of America No. 3,406,837 of October 22, 1968 is a robot ty-
pique avec lequel le système de la présente invention peut spike with which the system of the present invention can
être utilisé.to be used.
En bref, le système de commande de la présente invention comprend une pluralité d'actionneurs hydrauliques, destinés chacun à être reliés de façon active à un moyen d'actionnement de pièce du robot et pouvant fonctionner en In short, the control system of the present invention comprises a plurality of hydraulic actuators, each intended to be actively connected to a part actuating means of the robot and capable of operating in
marche de façon à conférer différents mouvements à l'élé- walks so as to give different movements to the element
ment ou aux éléments de l'actionneur de pièce. Plus spécifi- or to the parts actuator elements. More specific
quement, un circuit hydraulique à boucle fermée compor- a closed-loop hydraulic circuit includes
tant des côtés de décharge et de retour est relié aux ac- both the discharge and return sides are connected to the ac-
tionneurs hydrauliques, et un servomoteur agissant de pré- hydraulic actuators, and a pre-actuator
férence par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse ap- ference through an appropriate speed reducer
proprié est relié au piston d'un cylindre de puissance re- property is connected to the piston of a power cylinder re-
lié lui-même à une partie du circuit hydraulique auquel il linked itself to a part of the hydraulic circuit to which it
appartient, et fonctionne en pompe hydraulique pour entraî- belongs, and works as a hydraulic pump to drive
ner le fluide hydraulique dans le circuit. Un moyen de cla- ner the hydraulic fluid in the circuit. A means of cla-
pet d'inversion monté dans le circuit hydraulique entre le cylindre et les actionneurs hydrauliques dirige le fluide reversing pet mounted in the hydraulic circuit between the cylinder and the hydraulic actuators directs the fluid
hydraulique en cours de pompage toujours vers le côté dé- hydraulic during pumping always towards the pressure side
2. charge du circuit et des clapets de commande montés dans le 2. load the circuit and the control valves mounted in the
circuit fonctionnant en association avec les actionneurs - circuit operating in association with the actuators -
hydrauliques commandent le fonctionnement de ces derniers en réponse à certaines conditions de fonctionnement du système de sorte que les actionneurs hydrauliques peuvent être main- hydraulics control the operation of the latter in response to certain system operating conditions so that the hydraulic actuators can be main-
tenus stationnaires ou être actionnés sélectivement, indi- held stationary or be selectively operated, indi-
viduellement et suivant un ordre prédéterminé pour déplacer le moyen d'actionnement de pièce du robot en conformité avec un programme prédéterminé. Un moyen approprié tel by vacuum and in a predetermined order to move the part actuation means of the robot in accordance with a predetermined program. An appropriate means such
qu'un accumulateur du type à piston est relié au côté re- a piston type accumulator is connected to the side
tour du circuit hydraulique de façon à maintenir une pres- turn the hydraulic circuit to maintain a pressure
sion hydraulique prédéterminée à l'intérieur du circuit et predetermined hydraulic pressure within the circuit and
à tenir compte des variations de la quantité de fluide hy- to take into account variations in the quantity of hy-
draulique dans le côté retour du système se produisant en hydraulics in the return side of the system occurring in
marche pour une raison ou une autre, par exemple à la sui- works for one reason or another, for example following
te du déplacement des actionneurs hydrauliques. the displacement of the hydraulic actuators.
Un objet important de la présente invention est un système de commande à servo électro-hydraulique pour robots An important object of the present invention is an electro-hydraulic servo control system for robots.
et analogues qui soit plus efficace que les systèmes à ser- and the like which is more efficient than
vo existants et qui fonctionne à des niveaux sonores sensi- vo existing and which operates at sensitive sound levels
blement plus faibles.significantly lower.
Un autre objet de la présente invention est un sys- Another object of the present invention is a system
tème de commande à servo électro-hydraulique qui fonctionne electro-hydraulic servo control valve that works
par déplacement positif du fluide hydraulique dans le sys- by positive displacement of the hydraulic fluid in the system
tème, qui soit capable de produire une pression relativement teme, which is capable of producing relatively pressure
élevée dans la partie hydraulique du système de façon à as- high in the hydraulic part of the system so as to
surer des mouvements contrôlables avec précision et faci- secure controllable movements with precision and ease
lité des éléments d'actionnement de pièce du robot et dans lequel la pression puisse être facilement régulée par un of the parts for actuating the robot part and in which the pressure can be easily regulated by a
fonctionnement sélectif de l'actionneur à servo. selective operation of the servo actuator.
Un autre objet de la présente invention est un Another object of the present invention is a
système de commande à servo électro-hydraulique du type ci- electro-hydraulic servo control system of the above type
té ci-dessus dans lequel la température du fluide hydrauli- tee above in which the temperature of the hydraulic fluid
que dans le système reste relativement basse par suite du that in the system remains relatively low as a result of the
manque de turbulence à la position de repos, particulière- lack of turbulence in the rest position, particularly
ment typique des pompes hydrauliques du type à ailettes uti- typical of hydraulic vane type pumps used
lisées généralement dans les systèmes existants. generally read in existing systems.
3.3.
Plus particulièrement, le système de commande à ser- More particularly, the control system using
vo de la présente invention est prévu pour positionner une charge mécanique en cours de manipulation par le robot au vo of the present invention is provided for positioning a mechanical load during manipulation by the robot at
moyen d'un actionneur du robot en réponse à des ordres numé- by means of a robot actuator in response to digital commands
riques. Le système est spécifiquement conçu pour utiliser un codeur d'arbre numérique sans contact en conjonction avec un circuit logique de commande de façon à développer en retour une information sur la position. Un circuit dit risk. The system is specifically designed to use a contactless digital tree encoder in conjunction with a control logic circuit to develop position information back. A circuit said
CMOS à semi-conducteurs oxyde-métal à symétrie complémen- Completely symmetric oxide-metal semiconductor CMOS
taire) peut être utilisé dans la logique de commande de façon à réduire la consommation d'énergie et le dégagement can be used in the control unit to reduce power consumption and clearance
de chaleur. La relation mutuelle entre les divers compo- heat. The mutual relationship between the various components
sants du système est telle que la liaison peut être simple en limitant les ordres de commande à un nombre minimum d'entrées. Les ordres de commande peuvent être produits par ordinateur, par circuit logique de commande numérique system health is such that the connection can be simple by limiting the order of orders to a minimum number of entries. Control orders can be generated by computer, by digital control logic
ou par fermeture de contacts électro-mécaniques. L'action- or by closing electro-mechanical contacts. The action-
neur à servo du type électromécanique destiné au système comprend de préférence un aimant permanent, un moteur à courant continu, un tachymètre de mesure de vitesse et un codeur d'arbre donnant une information sur la position, electromechanical servo neur for the system preferably includes a permanent magnet, a DC motor, a speed measuring tachometer and a shaft encoder giving position information,
ainsi qu'un amplificateur et une alimentation extérieure. as well as an amplifier and an external power supply.
Ces composants constituent un moyen de positionnement com- These components constitute a means of positioning
plet du système et de l'élément (ou des éléments) d'action- full system and action item (s)
nement de pièce du robot.robot part.
La présente invention sera bien comprise lors de The present invention will be well understood during
la description suivante faite-en liaison avec les dessins the following description made in conjunction with the drawings
ci-joints dans lesquels: La figure 1 est un schéma sous forme de blocs d'un système de commande à servo selon la présente invention; attached in which: Figure 1 is a block diagram of a servo control system according to the present invention;
La figure 2 est une vue schématique d'un moyen d'ac- Figure 2 is a schematic view of a means of ac-
tionneur à servo qui constitue une partie du système de servo actuator which is part of the
commande de la figure 1, représentant plus particulière- command of Figure 1, representing more particular-
ment la manière avec laquelle l'actionneur électro-hydrau- how the electro-hydraulic actuator
lique procède au pompage du fluide hydraulique dans le lique proceeds to pump the hydraulic fluid into the
circuit hydraulique, et représentant également une plura- hydraulic circuit, and also representing a plura-
lité d'actionneurs hydrauliques incorporés à une partie du 4. circuit relié au moyen d'actionnement de pièce avec lequel les robots du type impliqué dans la présente invention sont équipés de manière classique; La figure 3 est une représentation schématique du circuit hydraulique qui constitue une partie du moyen d'actionneur électro-hydraulique représenté en figure 2; et La figure 4 est une représentation schématique lity of hydraulic actuators incorporated into a part of the 4. circuit connected to the part actuation means with which the robots of the type involved in the present invention are conventionally equipped; Figure 3 is a schematic representation of the hydraulic circuit which constitutes part of the electro-hydraulic actuator means shown in Figure 2; and Figure 4 is a schematic representation
en plus grand détail du moyen d'entraînement à servo élec- in greater detail of the electric servo drive means
tro-hydraulique pour les moteurs hydrauliques qui font tro-hydraulic for hydraulic motors that make
fonctionner les éléments d'actionnement de pièce du robot. operate the robot part actuating elements.
En liaison tout d'abord avec la figure 4, on a Firstly in connection with FIG. 4, we have
représenté un servomoteur classique 10 réversible, à cou- shown a conventional reversible servo motor 10, with
rant continu, qui comporte un arbre d'entraînement 12 relié à un arbre fileté extérieurement 14 par un coupleur continuous rant, which comprises a drive shaft 12 connected to an externally threaded shaft 14 by a coupler
16. Le moteur 10 et l'arbre 14 sont maintenus stationnai- 16. The motor 10 and the shaft 14 are kept stationary.
res dans le sens longitudinal d'une manière appropriée ou res in the longitudinal direction in an appropriate way or
classique,mais l'arbre 12 et la vis 14 ainsi que le cou- classic, but the shaft 12 and the screw 14 as well as the
pleur de liaison 16 sont montés de façon à pouvoir tourner librement. A cet égard, on observera que l'arbre 14 est connecting beam 16 are mounted so that they can rotate freely. In this regard, it will be observed that the tree 14 is
représenté ici comme étant supporté par une paire de pa- shown here as being supported by a pair of pa-
liers 18 et 20 situés à une certaine distance l'un de l'au- liers 18 and 20 located at a certain distance from each other
tre. Un écrou 22 est engagé dans la vis 14 et est fixé par des vis 24 à un chariot approprié 26, lequel est supporté à son tour en coulissement par des paliers 28 et 30 sur une tige de guidage 32 elle-même montée dans des supports be. A nut 22 is engaged in the screw 14 and is fixed by screws 24 to a suitable carriage 26, which is in turn supported in sliding by bearings 28 and 30 on a guide rod 32 itself mounted in supports
extrêmes-34 et 36.extremes-34 and 36.
En marche, la rotation du moteur 10 a pour ef- When running, the rotation of the motor 10 has ef-
fet d'entraîner la vis 14, ce qui provoque le déplacement de l'écrou 22 soit vers la droite soit vers la gauche de fet to drive the screw 14, which causes the displacement of the nut 22 either to the right or to the left of
la figure selon le sens de rotation de la vis. De préfé- the figure according to the direction of rotation of the screw. Preferably
rence, la vis 14 et l'écrou 22 se présentent sous la forme rence, the screw 14 and the nut 22 are in the form
d'un écrou à billes classique de façon à minimiser la ré- of a conventional ball nut so as to minimize the re-
sistance de frottement freinant le déplacement de l'écrou sur l'arbre, ainsi que les pertes de mouvement entre ces friction resistance braking the movement of the nut on the shaft, as well as the losses of movement between these
deux éléments. Le chariot 26 se déplace sur la tige de gui- two elements. The carriage 26 moves on the guide rod.
dage 32 en même temps que l'écrou 22. Il apparaîtra que 5. le mécanisme précédent est capable d'animer l'écrou 22 et le chariot 26 d'un mouvement de va-et-vient sur l'arbre 14 et qu'il agit ainsi en moyen de transmission du mouvement dage 32 at the same time as the nut 22. It will appear that 5. the preceding mechanism is capable of animating the nut 22 and the carriage 26 with a back and forth movement on the shaft 14 and that it thus acts as a means of transmitting movement
de rotation de l'arbre d'entraînement 12 du moteur en mou- of rotation of the drive shaft 12 of the motor in
vement alternatif rectiligne du chariot 26 ainsi qu'en ré- alternating rectilinear carriage 26 as well as in
ducteur de vitesse représenté généralement par la référen- speed driver generally represented by the reference
ce 37 de façon à déplacer le chariot à une vitesse beau- ce 37 so as to move the carriage at a speed
coup plus lente que l'arbre d'entraînement 12 du moteur. stroke slower than the motor drive shaft 12.
Monté sur le chariot 26 avec lequel il est mo- Mounted on the carriage 26 with which it is mo-
bile,se trouve un support 38 ayant la forme générale d'un bile, there is a support 38 having the general shape of a
U dont les deux bras 40 et 42 sont reliés aux deux par- U whose two arms 40 and 42 are connected to the two parts
ties 44 et 46 de la tige d'un piston 48 à double tige qui ties 44 and 46 of the rod of a piston 48 with double rod which
est montée de façon à être animée d'un mouvement de va-et- is mounted so as to be animated by a back-and-forth movement
vient dans un cylindre fixe 50. D'après ce qui précède, il apparaîtra facilement que le support 38 se déplace avec le chariot 26 et à la même vitesse que celui-ci et que, pendant son déplacement, il actionne le piston 48 comes in a fixed cylinder 50. From the above, it will easily appear that the support 38 moves with the carriage 26 and at the same speed as the latter and that, during its movement, it actuates the piston 48
pour l'animer d'un mouvement de va-et-vient dans le cylin- to animate it back and forth in the cylinder
dre 50. En figure 4,les parties dont il vient d'être ques- dre 50. In Figure 4, the parts just discussed
tion sont représentées en trait plein,le piston 48 étant tion are shown in solid lines, the piston 48 being
situé approximativement au milieu de sa course à l'inté- located approximately in the middle of its interior race
rieur du cylindre 50. La position extrême du support 38 cylinder 50. The extreme position of the support 38
à gauche de la figure 4 est représentée en 38a et sa po- on the left of figure 4 is represented in 38a and its po-
sition extrême à droite de cette figure en 38b. La course extreme position on the right of this figure in 38b. The race
du support 38 vers la droite et vers la gauche est com- support 38 to the right and to the left is com-
mandée en fonctionnement normal par un contrôleur repré- commissioned in normal operation by a representative controller
senté schématiquement en 200 dans la figure 1 suivant les schematically felt in 200 in FIG. 1 according to the
instructions d'un ordinateur représenté en 192, et l'éten- instructions from a computer shown in 192, and the extent
due de la c ourse du support est réglée en fonction des exigences de la situation particulière par modification du programme de l'ordinateur. Cependant, il est envisagé que le piston 48 ne se déplace pas sur la distance totale permise par le cylindre 50 et deux interrupteurs-fin de course 52 et 54 sont placés dans le circuit de commande du servomoteur 10 de façon à inverser son sens de rotation pour disposer d'une sécurité en cas de course trop grande, due to the course of the support is adjusted according to the requirements of the particular situation by modification of the computer program. However, it is envisaged that the piston 48 does not move over the total distance allowed by the cylinder 50 and two limit switches 52 and 54 are placed in the actuator control circuit 10 so as to reverse its direction of rotation to have security in the event of too large a stroke,
le support 38 venant pour une raison ou une autre en con- the support 38 coming for one reason or another in connection
6. tact avec les interrupteurs fin de course 52 et 54 à 6. tact with limit switches 52 and 54 to
l'extrême limite de sa course dans un sens ou l'autre. the extreme limit of its course in one direction or the other.
Le piston 48 et le cylindre 50 définissent en- The piston 48 and the cylinder 50 define
semble une pompe 55 qui constitue une partie d'un circuit hydraulique à boucle fermée dans lequel des conduites 56 et 57 s'étendant aux extrémités opposées du cylindre 50 permettent de faire communiquer les chambres du cylindre situées de chaque côté du piston 48 avec un agencement à clapets ou circuit à clapets représenté schématiquement en seems a pump 55 which constitutes a part of a closed loop hydraulic circuit in which conduits 56 and 57 extending at the opposite ends of the cylinder 50 make it possible to communicate the chambers of the cylinder situated on each side of the piston 48 with an arrangement with valves or valve circuit shown schematically in
58 dans la figure 4. Le circuit 58 dirige le fluide hy- 58 in figure 4. The circuit 58 directs the hy-
draulique de la pompe 55 vers des actionneurs hydrauliques et 62 d'un ou de plusieurs actionneurs de pièce mobiles qui constituent une partie-d'un robot ou analogue tel que décrit précédemment. Comme suggéré, il est prévu que le pump 55 to hydraulic actuators and 62 of one or more movable part actuators which constitute a part of a robot or the like as described above. As suggested, it is expected that the
système de commande électro-hydraulique de la présente in- electro-hydraulic control system of this in-
vention soit utilisé avec un robot mécanique et que les actionneurs hydrauliques soient reliés à une ou plusieurs parties mobiles du dispositif telles que,par exemple, un vention is used with a mechanical robot and that the hydraulic actuators are connected to one or more moving parts of the device such as, for example, a
bras de transfert de pièce.workpiece transfer arm.
L'actionneur hydraulique 60 représenté ici à ti- The hydraulic actuator 60 shown here at half
tre d'illustration est un actionneur rotatif comprenant un cylindre 64 dans lequel est monté un arbre rotatif 66 dans le sens axial. Une ailette radiale fixe 68 s'étendant depuis le cylindre 64 vers l'arbre 66 sépare le cylindre en deux chambres 70 et 72, et une ailette 74 fixée à l'arbre 66 avec lequel elle tourne et s'étendant radialement vers tre illustration is a rotary actuator comprising a cylinder 64 in which is mounted a rotary shaft 66 in the axial direction. A fixed radial fin 68 extending from the cylinder 64 towards the shaft 66 separates the cylinder into two chambers 70 and 72, and a fin 74 fixed to the shaft 66 with which it rotates and extending radially towards
le cylindre entraIne l'arbre et, quelle que soit la par- the cylinder drives the shaft and, whatever the par-
tie du robot rattachée, le déplace soit dans le sens des attached robot, move it either in the direction of
aiguilles d'une montre soit dans le sens inverse des ai- clockwise either counterclockwise
guilles d'une montre selon que l'une des chambres 70, 72 est reliée au côté de décharge du circuit hydraulique par watch faces according to whether one of the chambers 70, 72 is connected to the discharge side of the hydraulic circuit by
le circuit de clapets 58.the valve circuit 58.
L'actionneur hydraulique 62 est un actionneur de forme différente qui comprend un cylindre 76 enfermant un piston 78 monté de façon à être animé d'un mouvement de va-et-vient avec une tige de piston 80 s'étendant depuis une extrémité du cylindre. Une utilisation typique de 7. l'actionneur hydraulique 62 dans des robots du type dont The hydraulic actuator 62 is an actuator of different shape which comprises a cylinder 76 enclosing a piston 78 mounted so as to be driven back and forth with a piston rod 80 extending from one end of the cylinder . Typical use of 7. hydraulic actuator 62 in robots of the type including
il a été question ci-dessus serait que la tige 80 action- it was discussed above would be that the rod 80 action-
ne une partie mobile du robot dans un mouvement alterna- does a moving part of the robot in an alternating movement
tif. La partie mobile du robot dont il a été question en ce qui concerne les deux actionneurs hydrauliques 60 et tif. The mobile part of the robot which has been discussed with regard to the two hydraulic actuators 60 and
62 peut constituer un même ensemble ou deux ensembles dif- 62 can constitute the same set or two different sets
férents. Dans le robot objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique nu 3.406. 837 mentionné ci-dessus, le bras de transfert à mouvement d'élévation et de balancement ayant dans ce brevet la référence 70 constitue un agencement typique d'actionneur de pièce du type représenté ici en et 62. Le bras 70 est prévu pour soulever et balancer un vase sous vide représenté en 74 dans le brevet et, dans l'adaptation du système de commande de la présente invention au dispositif breveté, un mécanicien ordinaire famous. In the robot object of the patent of the United States of America naked 3.406. 837 mentioned above, the transfer arm with elevation and rocking movement having in this patent the reference 70 constitutes a typical arrangement of part actuator of the type represented here in and 62. The arm 70 is provided for lifting and swing a vacuum vase shown in 74 in the patent and, in adapting the control system of the present invention to the patented device, an ordinary mechanic
pourra fixer facilement la tige de piston 80 de l'action- can easily attach the piston rod 80 of the action-
neur hydraulique au bras 70 ou à l'un de ses organes de réglage de façon à provoquer l'élévation du bras, et il hydraulic neur to the arm 70 or to one of its adjustment members so as to cause the arm to be raised, and it
sera également facile pour un mécanicien ordinaire de fi- will also be easy for an ordinary fi-
xer l'arbre 66 de l'actionneur hydraulique 60 au bras 70 ou à l'un de ses organes auxiliaires de façon à conférer fix the shaft 66 of the hydraulic actuator 60 to the arm 70 or to one of its auxiliary members so as to give
un mouvement de rotation ou de balancement au bras. Cepen- a rotation or rocking movement on the arm. However
dant, en liaison avec ce qui précède, il apparaîtra facile- However, in connection with the above, it will appear easy-
ment que, alors qu'une paire d'actionneurs animés d'un mouvement de rotation et alternatif sont ici représentés à titre d'exemple, n'importe quel nombre d'actionneurs ou de combinaisons d'actionneurs de n'importe quel type peut être utilisé dans le système de la présente invention et il est envisagé aussi que le système soit utilisé dans n'importe quel environnement ou situation o de tels circuits de ment that, while a pair of actuators driven in a rotary and reciprocating motion are shown here by way of example, any number of actuators or combinations of actuators of any type may be used in the system of the present invention and it is also contemplated that the system will be used in any environment or situation where such circuits
commande ont leur utilité.command have their utility.
En marche, le piston 48 de la pompe 55 entraîne le fluide hydraulique sous une pression relativement élevée dans le circuit hydraulique à boucle fermée pendant les During operation, the piston 48 of the pump 55 drives the hydraulic fluid under a relatively high pressure in the closed-loop hydraulic circuit during the
deux courses du piston. Ainsi, lorsque le piston 48 se dé- two piston strokes. Thus, when the piston 48 comes off
place vers la gauche de la figure 4, il oblige le fluide 8. place to the left of Figure 4, it forces the fluid 8.
hydraulique sous pression à entrer dans la conduite 56. pressurized hydraulics to enter line 56.
Par contre, lorsque le piston 48 se déplace vers la droite de la figure 4, le fluide hydraulique sous pression est entraîné-dans la conduite 57. Il est important pour le fonctionnement du système de commande électrohydraulique By cons, when the piston 48 moves to the right of Figure 4, the pressurized hydraulic fluid is entrained-in line 57. It is important for the operation of the electrohydraulic control system
de la présente invention que le circuit hydraulique à bou- of the present invention that the hydraulic circuit with bou-
cle fermée ait un côté de décharge o le fluide hydrauli- closed key has a discharge side where the hydraulic fluid
que s'écoule vers les actionneurs de pièce, représentés that flows to the part actuators, shown
ici à titre d'exemple en 60 et 62, et que le circuit hy- here as an example in 60 and 62, and that the hy-
draulique comporte un côté retour o le fluide hydraulique hydraulics has a return side where the hydraulic fluid
est acheminé des actionneurs jusqu'à la pompe. is routed from the actuators to the pump.
Il est également important que le système de com- It is also important that the com-
mande de la présente invention comporte un accumulateur servant à maintenir une pression minimum prédéterminée dans la conduite de retour du circuit hydraulique et à compenser les variations de volume du fluide hydraulique dans la conduite qui se produisent lorsque des actionneurs à piston du type représenté en 62 sont utilisés. A cet Mande of the present invention comprises an accumulator used to maintain a predetermined minimum pressure in the return line of the hydraulic circuit and to compensate for the variations in volume of the hydraulic fluid in the line which occur when piston actuators of the type shown in 62 are used. In this
égard, un accumulateur 82 du type à piston est représen- regard, a piston type accumulator 82 is shown
té comme étant relié au côté retour du circuit hydrauli- tee as being connected to the return side of the hydraulic circuit
que par une conduite 84. L'accumulateur 82 comprend un cy- only via a line 84. The accumulator 82 comprises a cy-
lindre 86 dans lequel est monté un piston 88 flottant li- lindre 86 in which is mounted a floating piston 88 li-
brement. Le fluide hydraulique provenant du côté retour du circuit peut s'écouler librement dans la conduite 84 pour entrer dans la partie du cylindre 86 située au-dessus sharply. Hydraulic fluid from the return side of the circuit can flow freely in line 84 to enter the part of cylinder 86 located above
du piston 88 et en sortir, de sorte que le fluide se trou- piston 88 and out of it, so that the fluid is
vant dans la partie supérieure du cylindre 86 est soumis à la même pression que le fluide se trouvant dans le côté retour du circuit. Un gaz inerte tel que l'azote ou un gaz analogue, est fourni depuis une source appropriée par une Vant in the upper part of the cylinder 86 is subjected to the same pressure as the fluid located in the return side of the circuit. An inert gas such as nitrogen or the like is supplied from an appropriate source by a
conduite d'entrée 90 à la partie du cylindre 86 située au- inlet pipe 90 to the part of cylinder 86 located above
dessous du piston 88.La pression du gaz se trouvant dans la partie inférieure du cylindre 86 peut varier en fonction de la pression du fluide hydraulique dans le côté retour du circuit hydraulique. Une pression de gaz d'environ 3,5 bars convient dans la plupart des cas, mais il apparaîtra below the piston 88. The gas pressure in the lower part of the cylinder 86 can vary as a function of the pressure of the hydraulic fluid in the return side of the hydraulic circuit. A gas pressure of around 3.5 bar is suitable in most cases, but it will appear
facilement que pour une installation particulière la pres- easily than for a particular installation the pres-
9.9.
sion soit sensiblement plus élevée dans le but de mainte- be significantly higher for the purpose of maintaining
nir le piston 88 dans une position sensiblement médiane à l'intérieur du cylindre 86 afin que le gaz du cylindre nir the piston 88 in a substantially middle position inside the cylinder 86 so that the gas from the cylinder
serve d'amortisseur sur lequel s'appuie le piston 88 lors- serve as a shock absorber on which the piston 88 is supported when
que la pression hydraulique augmente dans le circuit et qui that the hydraulic pressure increases in the circuit and which
pousse le piston vers le haut du cylindre lorsque la pres- pushes the piston to the top of the cylinder when the
sion du fluide hydraulique diminue dans le circuit. The hydraulic fluid in the circuit decreases.
Dans le système de commande représenté en figure 4, le fluide hydraulique va du circuit de clapets 58 à l'actionneur 60 de pièce ou circule dans l'autre sens, aux In the control system shown in FIG. 4, the hydraulic fluid goes from the valve circuit 58 to the part actuator 60 or circulates in the other direction,
côtés opposés de l'ailette fixe 68 en passant par des con- opposite sides of the fixed fin 68 passing through the
duites 92 et 94, et cela a lieu indépendamment de la cir- picks 92 and 94, and this takes place independently of the
culation du fluide vers l'actionneur 62 ou en provenance de ce dernier. De même, le fluide hydraulique va du circuit 58 à l'actionneur 62 ou en revient par des conduites 96 et 98 situées aux côtés opposés du piston 78 indépendamment culation of the fluid towards the actuator 62 or coming from the latter. Likewise, the hydraulic fluid flows from circuit 58 to actuator 62 or returns therefrom via lines 96 and 98 situated on opposite sides of piston 78 independently.
de l'actionneur 60. Il est envisagé qu'en marche le cir- of the actuator 60. It is envisaged that in operation the circuit
cuit à clapets 58 fonctionne de façon à relier sélective- baked with valves 58 works so as to connect selectively-
ment le côté de décharge du circuit hydraulique à l'une ou l'autre des conduites 92 et 94 qui alimentent l'actionneur 60. De même, il est envisagé que le circuit de clapets 58 fonctionne de façon à acheminer le fluide hydraulique depuis le côté de décharge du circuit jusqu'à l'actionneur 62 de manière sélective en passant par l'une ou l'autre des ment the discharge side of the hydraulic circuit to one or other of the lines 92 and 94 which supply the actuator 60. Similarly, it is envisaged that the valve circuit 58 operates so as to convey the hydraulic fluid from the discharge side of the circuit to the actuator 62 selectively via one or the other of the
conduites 96 et 98. Manifestement, si un fluide hydrauli- lines 96 and 98. Obviously, if a hydraulic fluid
que à haute pression est fourni à l'actionneur 60 par la conduite 92 alors que la conduite 94 est reliée au côté that at high pressure is supplied to the actuator 60 via line 92 while line 94 is connected to the side
retour du circuit hydraulique, l'ailette mobile 74 se dé- return of the hydraulic circuit, the movable fin 74 is released
placera dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à l'intérieur du cylindre 64 tel que vu dans les dessins, et si le fluide hydraulique à pression relativement élevée est fourni au cylindre 64 de l'autre côté de l'ailette fixe 68 dans des circonstances similaires, l'ailette mobile 74 se déplacera dans le sens des aiguilles d'une montre. Dans l'installation supposée de robot du brevet des Etats-Unis will place counterclockwise inside the cylinder 64 as seen in the drawings, and if the relatively high pressure hydraulic fluid is supplied to the cylinder 64 on the other side of the fixed fin 68 in similar circumstances, the movable fin 74 will move clockwise. In the supposed US patent robot installation
d'Amérique n0 3.406.837 dont il a été question précédem- America No. 3,406,837 previously discussed
ment à titre d'exemple, l'ailette 74 a pour effet de faire basculer le bras de transfert 70 de ce brevet soit vers la droite soit vers la gauche en fonction de son sens de déplacement. De même, dans cette installation, le piston 78 et sa tige 80 avancent ou reculent dans le cylindre 76 selon qu'un fluide hydraulique à haute pression est intro- duit par la conduite 96 ou par la conduite 98. Cependant, quoi qu'il en soit, le déplacement de la tige de piston peut être utilisé soit pour soulever soit pour abaisser le bras de transfert 70 représenté dans ce brevet par une ment by way of example, the fin 74 has the effect of tilting the transfer arm 70 of this patent either to the right or to the left depending on its direction of movement. Likewise, in this installation, the piston 78 and its rod 80 advance or retreat in the cylinder 76 depending on whether a high pressure hydraulic fluid is introduced through the line 96 or through the line 98. However, whatever in itself, the displacement of the piston rod can be used either to raise or to lower the transfer arm 70 represented in this patent by a
manipulation appropriée du clapet du circuit 58 qui comman- appropriate handling of the valve of circuit 58 which controls
de le débit du fluide hydraulique vers les conduites 96 et 98. the flow of hydraulic fluid to lines 96 and 98.
La figure 2 représente un système de commande sem- Figure 2 shows a semi-
blable au système représenté en figure 4 mais prévu pour connectable to the system shown in Figure 4 but intended for
desservir trois actionneurs hydrauliques représentés sché- serve three hydraulic actuators shown diagram-
matiquement en 100, 102 et 104, lesquels sont tous des actionneurs du type à piston représenté en 62 de la figure 4. De plus, en figure 2, chaque actionne.ur 100, 102 et 104 matically at 100, 102 and 104, which are all actuators of the piston type shown at 62 in FIG. 4. In addition, in FIG. 2, each actuator on 100, 102 and 104
est représenté schématiquement comme étant relié à des ac- is shown schematically as being connected to ac-
tionneurs de pièce séparés 106, 108 et 110, respectivement. separate part holders 106, 108 and 110, respectively.
Dans le système de commande modifié de la figure 2, le fluide hydraulique à pression relativement élevée est fourni In the modified control system of Figure 2, relatively high pressure hydraulic fluid is supplied
alternativement au circuit de clapets 112 par des condui- alternately to the valve circuit 112 by conduits
tes 56 et 57 comme dans le cas décrit précédemment dans la présente invention. De plus, le circuit 112 est modifié pour tenir compte des trois actionneurs hydrauliques 100, tes 56 and 57 as in the case described above in the present invention. In addition, the circuit 112 is modified to take account of the three hydraulic actuators 100,
102 et 104.Par ailleurs, les deux systèmes de commande re- 102 and 104. Furthermore, the two control systems
présentés en figures 2 et 4 sont identiques et fonctionnent presented in figures 2 and 4 are identical and work
de la même façon.in the same way.
On se rapportera maintenant à la figure 3 qui re- We will now refer to Figure 3 which
présente schématiquement un circuit typique de clapets 112 pour trois actionneurs de pièce. Il apparaîtra facilement schematically shows a typical circuit of valves 112 for three room actuators. It will appear easily
à la lecture de la description détaillée du circuit 112 on reading the detailed description of circuit 112
comment celui-ci peut être modifié pour donner un agence- how this can be changed to give an agency-
ment tel que l'agencement représenté en 58 de la figure 4 qui ne dessert que les deux actionneurs hydrauliques 60 et ment such as the arrangement shown in 58 of FIG. 4 which only serves the two hydraulic actuators 60 and
62. De même, on pense qu'il apparaîtra également à la des- 62. Similarly, it is believed that it will also appear at the
11.11.
cription du circuit 112 comment celui-ci peut être modi- description of circuit 112 how it can be modified
fié pour desservir à peu près n'importe quel nombre ou n'importe quel type d'actionneurs hydrauliques qui seraient trusted to service just about any number or type of hydraulic actuators that would be
normalement impliqués dans un mécanisme de robot ou dis- normally involved in a robot mechanism or dis-
positif similaire. Plus particulièrement, le circuit de clapets 112 comprend un clapet à solénoïde 114 comportant des orifices similar positive. More particularly, the valve circuit 112 comprises a solenoid valve 114 having orifices
d'entrée 116 et 118 auxquels sont reliées les deux condui- 116 and 118 to which the two lines are connected
tes 56 et 57. Le clapet 114 comporte également deux orifi- tes 56 and 57. The valve 114 also has two ports.
ces de sortie 120 et 122 auxquels sont reliées des condui- these outlet 120 and 122 to which are connected conduits
tes 124 et 126. Dans une certaine position de la bobine de tes 124 and 126. In a certain position of the reel of
clapet, des canaux traversants 128 et 130 relient les ori- valve, through channels 128 and 130 connect the ori
fices d'entrée 116 et 118 aux orifices de sortie respec- inlet ports 116 and 118 to the respective outlet openings
tifs 120 et 122. Dans une autre position de la bobine, des canaux 132 et 134 relient les orifices d'entrée 116 et 118, aux orifices de sortie 122 et 120, respectivement,de façon à maintenir le débit de fluide hydraulique dans la conduite 124; c'est-à-dire que le débit s'effectue toujours à partir du clapet 114 en direction de clapets 138, 140 et 142 qui desservent les actionneurs hydrauliques 100, 102 tifs 120 and 122. In another position of the coil, channels 132 and 134 connect the inlet ports 116 and 118 to the outlet ports 122 and 120, respectively, so as to maintain the flow of hydraulic fluid in the pipe. 124; that is to say that the flow is always carried out from the valve 114 in the direction of valves 138, 140 and 142 which serve the hydraulic actuators 100, 102
et 104. Le clapet 114 représenté ici est d'un type classi- and 104. The valve 114 represented here is of a conventional type.
que o la bobine se déplace vers la gauche, c'est-à-dire that the coil moves to the left, i.e.
vers la position représentée, par excitation d'un solénoî- towards the position shown, by excitation of a solenoid
de 136 et désexcitation d'un solénoïde 137 dans le but de relier la conduite 56 à la conduite 124 et la conduite 57 à la conduite 126 par l'intermédiaire des canaux 128 et , respectivement, et o la bobine se déplace vers la droite par excitation du solénoïde 137 et désexcitation du solénoïde 136, ce qui a pour effet de relier la conduite 56 à la conduite 126 et la conduite 57 à la conduite 124 of 136 and de-energization of a solenoid 137 in order to connect line 56 to line 124 and line 57 to line 126 via channels 128 and, respectively, and where the coil moves to the right by excitation of the solenoid 137 and de-excitation of the solenoid 136, which has the effect of connecting the pipe 56 to the pipe 126 and the pipe 57 to the pipe 124
par l'intermédiaire des canaux 132 et 134, respectivement. through channels 132 and 134, respectively.
En pratique, les solénoïdes 136 et 137 sont reliés au ser- In practice, the solenoids 136 and 137 are connected to the service
vomoteur 10 dans des circuits électriques comportant des vomitor 10 in electrical circuits comprising
organes de commande appropriés et des dispositifs de ver- appropriate control devices and control devices
rouillage qui positionnent le clapet 114, comme représen- rust which position the valve 114, as shown
té en figure 3, lorsque le piston 48 de la pompe se dépla- tee in figure 3, when the piston 48 of the pump moves
ce vers la gauche de la figure 2 et qui positionnent le 12. clapet avec les canaux 132 et 134 correspondant avec les conduites 56,126 et 57, 124, respectivement, lorsque le piston 48 se déplace vers la droite. Ainsi, la conduite this to the left of FIG. 2 and which position the valve 12 with the channels 132 and 134 corresponding with the conduits 56, 126 and 57, 124, respectively, when the piston 48 moves to the right. So driving
124 fournit toujours le fluide hydraulique à haute pres- 124 always supplies high pressure hydraulic fluid
sion aux actionneurs 138, 140 et 142 quel que soit le sens sion to actuators 138, 140 and 142 in any direction
de déplacement du piston 48. En outre, comme cela apparaî- displacement of the piston 48. Furthermore, as appears
tra ultérieurement, le fluide hydraulique de la conduite 126 se dirigera toujours des clapets de commande 138, 140 later, the hydraulic fluid in line 126 will always flow from the control valves 138, 140
et 142 vers la pompe 55. A cet égard, comme indiqué pré- and 142 to pump 55. In this regard, as indicated above
cédemment, il est important que l'accumulateur 82 soit tou- cédément, it is important that the accumulator 82 is always
jours relié au côté retour du circuit hydraulique à boucle fermée qui sera maintenant décrit, et on observera que la conduite 84 sortant de l'accumulateur est reliée ici à la days connected to the return side of the closed-loop hydraulic circuit which will now be described, and it will be observed that the line 84 leaving the accumulator is here connected to the
conduite de retour de liquide 126.liquid return line 126.
* Les trois actionneurs hydrauliques 100, 102 et* The three hydraulic actuators 100, 102 and
104 sont desservis par des clapets à solénoïde à trois po- 104 are served by three-position solenoid valves
sitions 138, 140 et 142, respectivement. Les conduites de Sections 138, 140 and 142, respectively. The pipes of
décharge et de retour 124 et 126 sont reliées aux condui- discharge and return 124 and 126 are connected to the conduits
tes hydrauliques principales 144 et 146, respectivement, et ces dernières sont reliées aux clapets 138,140 et 142 par des paires respectives de conduites 148, 150; 152,154 et 156, 158. Le fluide hydraulique provenant des clapets 138, 140 et 142 va dans les actionneurs hydrauliques 100, 102 et 104 et en revient par des paires respectives de the main hydraulics 144 and 146, respectively, and the latter are connected to the valves 138, 140 and 142 by respective pairs of pipes 148, 150; 152, 154 and 156, 158. The hydraulic fluid coming from the valves 138, 140 and 142 goes into the hydraulic actuators 100, 102 and 104 and returns therefrom by respective pairs of
conduites 160, 162; 164, 166 et 168, 170 (figure 2). lines 160, 162; 164, 166 and 168, 170 (Figure 2).
Si le circuit de clapets est prévu pour ne desservir que deux actionneurs hydrauliques tels que les actionneurs représentés en 60 et 62 de la figure 4, les If the valve circuit is designed to serve only two hydraulic actuators such as the actuators shown in 60 and 62 in FIG. 4, the
conduites principales 144 et 146 se terminent aux condui- main lines 144 and 146 terminate at the lines
tes d'alimentation de clapet 152 et 154. Dans ce cas, le valves 152 and 154. In this case, the
clapet à trois positions 138 dessert l'actionneur hydrau- three-position valve 138 serves the hydraulic actuator
lique 60 par l'intermédiaire des conduites 92 et 94 et le clapet à trois positions 140 l'actionneur hydraulique 62 par l'intermédiaire des conduites 96 et 98. De même, si le lique 60 via the lines 92 and 94 and the three-position valve 140 the hydraulic actuator 62 via the lines 96 and 98. Similarly, if the
circuit de clapets est prévu pour desservir trois action- valve circuit is provided to serve three actions-
neurs hydrauliques tels que les actionneurs représentés en hydraulic nors such as the actuators shown in
, 102 et 104 de la figure 2, les conduites d'alimenta- , 102 and 104 of Figure 2, the supply lines
13. tion principales 144 et 146 se terminent aux conduites 156 et 158. Dans ce dernier cas, les clapets à trois positions 138, 140 et 142 desservent les actionneurs hydrauliques 100, 102 et 104 respectivement. D'autre part, si le circuit de clapets devait desservir plus de trois actionneurs hydrau- 13. main tion 144 and 146 terminate at lines 156 and 158. In the latter case, the three-position valves 138, 140 and 142 serve the hydraulic actuators 100, 102 and 104 respectively. On the other hand, if the valve circuit were to serve more than three hydraulic actuators
liques les conduites principales 144 et 146 seraient éten- the main lines 144 and 146 would be extended
dues comme représenté en 172 de la figure 3, et seraient de due as shown in 172 in Figure 3, and would be
même reliées à d'autres actionneurs hydrauliques. even connected to other hydraulic actuators.
Les trois clapets à solénoïde 138,140 et 142 ont The three solenoid valves 138, 140 and 142 have
une construction et un fonctionnement identiques et une des- identical construction and operation and one of-
cription détaillée du seul clapet 138 sera par conséquent suffisante. Comme représenté dans la figure, le clapet 138 comporte des orifices d'entrée 174 et 176 qui sont reliés aux conduites 148 et 150, respectivement, et des orifices de sortie 178 et 180 qui sont reliés aux conduites 160 et 162. La bobine coulissante du clapet 138 a une position de traversée représentée schématiquement en 182, une position d'inversion représentée schématiquement en 184, et une detailed description of the single valve 138 will therefore be sufficient. As shown in the figure, valve 138 has inlet ports 174 and 176 which are connected to lines 148 and 150, respectively, and outlet ports 178 and 180 which are connected to lines 160 and 162. valve 138 has a through position shown schematically at 182, an inversion position shown schematically at 184, and a
position intermédiaire de blocage représentée schématique- intermediate blocking position shown diagrammatically-
ment en 186. Des ressorts d'équilibrage représentés géné- in 186. Balancing springs generally represented
ralement en 185 et 187 maintiennent normalement la bobine dans la position intermédiaire de blocage. Un solénoïde generally in 185 and 187 normally maintain the coil in the intermediate blocking position. A solenoid
situé à une extrémité du clapet 138, lorsqu'il est ex- located at one end of the valve 138, when it is ex-
cité, a pour effet de déplacer la bobine vers la position de traversée représentée dans la figure et un solénoïde 188 situé à l'autre extrémité du clapet 138, lorsqu'il est cited, has the effect of moving the coil to the crossing position shown in the figure and a solenoid 188 located at the other end of the valve 138, when it is
excité, a pour effet de déplacer la bobine vers la posi- excited, has the effect of moving the coil towards the posi-
tion d'inversion 184. Comme dans le cas du clapet 114, les solénoïdes 188 et 190 sont prévus pour être reliés électriquement et verrouillés d'une manière classique à inversion tion 184. As in the case of the valve 114, the solenoids 188 and 190 are provided to be electrically connected and locked in a conventional manner to
des moyens de commande appropriés qui programment le fonc- appropriate control means which program the function
tionnement des clapets 138, 140 et 142 en conformité avec les conditions de fonctionnement mécanique des action- valve 138, 140 and 142 in accordance with the mechanical operating conditions of the action-
neurs de pièce et du robot dont ils font partie. part and the robot of which they are part.
Dans le cas du clapet à trois positions 138 qui dessert l'actionneur hydraulique 100 et l'actionneur de In the case of the three-position valve 138 which serves the hydraulic actuator 100 and the actuator
pièce 106 (figure 2), il apparaîtra facilement que, lors- Exhibit 106 (Figure 2), it will be readily apparent that, when
14. qu'il se trouve dans la position normale de blocage 186, la fourniture de fluide hydraulique à l'actionneur 100 14. that it is in the normal locking position 186, the supply of hydraulic fluid to the actuator 100
est coupée et l'actionneur 106 stationnaire. Mais, lors- is cut and the actuator 106 stationary. But when
que le clapet 138 se trouve dans la position 182, un fluide hydraulique à haute pression provient du clapet d'inver- sion 114, traverse les conduites 124, 148 et 160 pour atteindre la partie inférieure de l'actionneur hydraulique afin de ramener son piston en arrière et de soulever l'actionneur 106. Pendant le retour en arrière du piston de l'actionneur 100, le fluide hydraulique situé dans la that the valve 138 is in position 182, a high pressure hydraulic fluid comes from the reversing valve 114, passes through the lines 124, 148 and 160 to reach the lower part of the hydraulic actuator in order to bring back its piston back and raise the actuator 106. During the backward movement of the actuator piston 100, the hydraulic fluid located in the
-partie supérieure de cet actionneur circule dans la con- - upper part of this actuator circulates in the con-
duite 162, le clapet à trois positions 138, les conduites , 126 et 57 pour revenir à la pompe 55. D'autre part, lorsque le clapet à trois positions 138 se trouve dans la pick 162, the three-position valve 138, the lines, 126 and 57 to return to the pump 55. On the other hand, when the three-position valve 138 is in the
position d'inversion 184 et que le clapet 114 est position- reversal position 184 and that the valve 114 is position-
né comme indiqué en figure 3,le fluide hydraulique à haute born as shown in figure 3, the hydraulic fluid with high
pression provenant du clapet 138 va dans la partie supé- pressure from valve 138 goes to the top
rieure de l'actionneur 100 en passant par la conduite 162 de façon à faire avancer le piston dans l'actionneur actuator 100 passing through line 162 so as to advance the piston in the actuator
hydraulique 106 et abaisser cet actionneur. hydraulic 106 and lower this actuator.
En liaison avec ce qui précède, il apparaîtra facilement que les clapets à trois positions 138, 140 et 142 fonctionnent de la même manière pour commander le fonctionnement de leurs actionneurs respectifs 100, 102 et 104 et par conséquent les actionneurs de pièce 106, 108 et 110. On remarquera également que les clapets à trois In connection with the above, it will easily be seen that the three-position valves 138, 140 and 142 operate in the same way to control the operation of their respective actuators 100, 102 and 104 and therefore the part actuators 106, 108 and 110. It will also be noted that the three-way valves
positions 138, 140 et 142 peuvent être positionnés sélec- positions 138, 140 and 142 can be positioned selected
tivement de manière individuelle de façon à actionner leurs actionneurs respectifs de pièce 106,108 et 110 soit dans individually so as to actuate their respective actuators of part 106, 108 and 110 either in
la position de traversée, soit dans la position d'inver- the crossing position, ie in the reverse position
sion et que cela peut être exécuté dans l'une ou l'autre sion and that it can be run in either
position du clapet principal 114. En outre, chaque cla- position of the main valve 114. In addition, each valve
pet à trois positions 138,140 et 142 peut être maintenu sélectivement de manière individuelle dans la position de blocage de façon à maintenir son actionneur respectif de pet in three positions 138, 140 and 142 can be selectively held individually in the locking position so as to maintain its respective actuator
pièce à l'état stationnaire pendant une durée prédétermi- part in the stationary state for a predetermined period of time
née, quel que soit le travail exécuté par les autres ac- born, whatever work performed by other ac-
15. tionneurs.15. keepers.
D'après ce qui précède, on peut voir que l'agen- From the above, it can be seen that the agency
cement de clapets représenté ici permet en permanence un cement of valves shown here permanently allows
contrôle et une commande constants des actionneurs de piè- constant control and command of the part actuators
ce et le fonctionnement sélectif des actionneurs de pièce en fonction d'un programme prédéterminé. Cela est rendu ce and the selective operation of the part actuators according to a predetermined program. This is made
possible par le système de commande de la présente inven- possible by the control system of this invention
tion qui fournit au circuit hydraulique du fluide à partir de la pompe 55 d'une manière relativement constante et sous une pression relativement élevée à tout instant du tion which supplies the hydraulic circuit with fluid from the pump 55 in a relatively constant manner and under a relatively high pressure at all times of the
fonctionnement du servomoteur 10. La mise enmarche du ser- servomotor operation 10. Starting the servomotor
vomoteur 10, et par conséquent le mouvement de l'écrou d'en- vomitor 10, and therefore the movement of the nut
traînement 22 et du piston 48 peuvent être commandés avec drag 22 and piston 48 can be ordered with
précision dans des limites extrêmement étroites. Cela per- precision within extremely narrow limits. This
met à son tour la commande individuelle du mouvement des in turn puts individual control of the movement of
actionneurs de pièce 106, 108 et 110 dans des limites é- room actuators 106, 108 and 110 within limits
galement très étroites,tout au moins en partie, car le fluide hydraulique haute pression qui met en oeuvre les actionneurs de pièce est fourni par un système à boucle fermée. L'ensemble du système fonctionne avec un minimum also very narrow, at least in part, because the high pressure hydraulic fluid which implements the part actuators is supplied by a closed loop system. The whole system works with a minimum
de bruit et dégage une chaleur relativement peu importante. noise and gives off relatively little heat.
En outre,le besoin d'éléments de pré-chauffage et de dis- In addition, the need for pre-heating and
positifs de refroidissement, lesquels sont normalement né- cooling positive, which are normally born
cessaires dans des systèmes hydrauliques du type impliqué ici, est éliminé. La température du fluide hydraulique dealers in hydraulic systems of the type involved here, is eliminated. Hydraulic fluid temperature
du circuit reste relativement faible par suite de l'absen- of the circuit remains relatively low due to the absence of
ce de turbulences dans le système au repos. this turbulence in the system at rest.
Une autre caractéristique du système de comman- Another feature of the control system
de électro-hydraulique de la présente invention est sa faci- of electro-hydraulic of the present invention is its faci-
le incorporation dans un système plus important qui peut incorporation into a larger system which can
être commandé de façon à donner un fonctionnement automati- be controlled so as to give automatic operation
que sous la direction d'un ordinateur utilisant des moyens et des techniques bien connus de l'homme de l'art. Comme représenté schématiquement en figure 1, la référence 192 désigne un ordinateur ayant une liaison par boucle fermée only under the direction of a computer using means and techniques well known to those skilled in the art. As shown diagrammatically in FIG. 1, the reference 192 designates a computer having a closed loop connection
représentée en 194 et 196 avec une interface 198 à laquel- represented in 194 and 196 with an interface 198 to which
le est à son tour relié le servomoteur réversible à cou- the is in turn connected to the reversible servo motor with
16.16.
rant continu 10 par l'intermédiaire d'une unité de-contrô- continuous 10 through a de-control unit
le et d'amplification 200 comme indiqué en 202, 204 et the and amplification 200 as indicated in 202, 204 and
206, 208. Comme décrit précédemment,le moteur 10 compor- 206, 208. As described above, the motor 10 comprises
te une liaison mécanique motrice directe 210 avec le mécanisme de conversion de rotation en mouvement linéai- re 37 qui réduit la vitesse de l'arbre d'entraînement du te a direct drive mechanical connection 210 with the mechanism for converting rotation into linear movement 37 which reduces the speed of the drive shaft of the
moteur et actionne la pompe 55 dans un mouvement alterna- motor and actuates pump 55 in an alternating movement
tif comme indiqué en 212. Des dispositifs de commande et tif as indicated in 212. Control devices and
de contrôle de vitesse et de mouvement, tels qu'un tachy- speed and motion control, such as a tacho
mètre 213 et un codeur ou dispositif de résolution 215, meter 213 and an encoder or resolution device 215,
sont entraînés mécaniquement par le moteur 10, comme re- are mechanically driven by the motor 10, as re-
présenté en 218 et 220, et sont à leur tour connectés électriquement à l'unité de contrôle et d'amplification presented in 218 and 220, and are in turn electrically connected to the control and amplification unit
, comme représenté en 222 et 224,pour fournir une in- , as shown in 222 and 224, to provide an in-
formation en retour sur la vitesse et la position à l'uni- return training on speed and position to the uni-
té de contrôle du moteur de sorte que la course du pis- motor control tee so that the stroke of the
ton de la pompe et la position du piston à l'intérieur du cylindre de pompe peuvent être régulés en conformité avec les conditions du système. Les liaisons entre la pompe 55 tone of the pump and the position of the piston inside the pump cylinder can be regulated in accordance with system conditions. The connections between the pump 55
et le circuit de clapets 112 sont représentées schématis- and the valve circuit 112 are shown diagrammatically
quement en 56 et 57 en figure 1, et les actionneurs hy- only in 56 and 57 in Figure 1, and the hy-
drauliques représentés en 60 et 62 dans la figure 4 et en hydraulics shown at 60 and 62 in Figure 4 and
,102 et 104 dans la figure 2 -sont représentés schémati- , 102 and 104 in Figure 2 - shown schematically -
quement en figure 1, et désignés collectivement par la référence 214. Les liaisons hydrauliques entre le circuit de clapets 112 et les actionneurs hydrauliques 214 sont représentées schématiquement en 216 et 218. Les mouvements only in FIG. 1, and designated collectively by the reference 214. The hydraulic connections between the valve circuit 112 and the hydraulic actuators 214 are shown diagrammatically at 216 and 218. The movements
des actionneurs hydrauliques 214 sont commandés par des dé- hydraulic actuators 214 are controlled by
tecteurs de position appropriés tels que des interrupteurs de fin-decourse ou analogues. Il est envisagé que chaque actionneur hydraulique soit desservi individuellement par son propre détecteur de position ou jeu de détecteurs suitable position sensors such as limit switches or the like. It is envisaged that each hydraulic actuator will be individually served by its own position detector or set of detectors
et, pour la présente description, on suppose que les ac- and, for the present description, it is assumed that the ac-
tionneurs hydrauliques représentés schématiquement et collectivement en 214 dans la figure 1 comprennent les hydraulic actuators represented schematically and collectively at 214 in FIG. 1 include the
trois actionneurs hydrauliques 100, 102 et 104 de la fi- three hydraulic actuators 100, 102 and 104 of the
gure 2. A cette fin, trois détecteurs de position ou jeux 17. de détecteurs 226, 228 et 230 sont représentés ici, un détecteur étant prévu par actionneur hydraulique 100, 102 et 104. Les liaisons entre les détecteurs de position gure 2. To this end, three position detectors or sets 17. of detectors 226, 228 and 230 are shown here, a detector being provided by hydraulic actuator 100, 102 and 104. The connections between the position detectors
226, 228 et 230 et leurs actionneurs hydrauliques respec- 226, 228 and 230 and their respective hydraulic actuators
tifs sont représentées schématiquement en 232, 234 et 236. Les détecteurs de position 226, 228 et 230 sont également reliés électriquement, comme représenté généralement en 238, à l'interface 198, et cette dernière est reliée à son tour, comme indiqué en 240, aux solénoïdes des clapets de commande 114, 138,140 et 142, comme représenté en tifs are represented schematically in 232, 234 and 236. The position detectors 226, 228 and 230 are also electrically connected, as generally represented in 238, to the interface 198, and the latter is connected in turn, as indicated in 240 , to the solenoids of the control valves 114, 138, 140 and 142, as shown in
figure 3.figure 3.
En fonctionnement, le servomoteur 10 est programmé par In operation, the servomotor 10 is programmed by
l'ordinateur 192 de façon à animer le piston 48 d'un mou- the computer 192 so as to animate the piston 48 with a movement
vement de va-et-vient dans la partie médiane du cylindre 50, la longueur de la course du piston étant déterminée dans l'environnement représenté ici à titre d'exemple par des conditions particulières de mouvement des actionneurs 106, 108 et 110 du robot, et pour l'exécution de l'opération, l'interface 198 traduit les signaux de commande provenant de l'ordinateur et lui envoie une information en retour.Par exemple, si le programme demande le fonctionnement du vement back and forth in the middle part of the cylinder 50, the length of the piston stroke being determined in the environment shown here by way of example by special conditions of movement of the actuators 106, 108 and 110 of the robot , and for the execution of the operation, the interface 198 translates the control signals coming from the computer and sends it information in return. For example, if the program requests the operation of the
servomoteur 10 pendant une durée correspondant à 300 impul- servomotor 10 for a period corresponding to 300 pulses
sions continues d'onde,il envoie les instructions appro- continuous wave sions, it sends the appropriate instructions
priées à cet effet, et l'interface 198 établit le sens du requested for this purpose, and the interface 198 establishes the direction of the
contrôleur du servomoteur et émet un train de 300 impul- servo motor controller and outputs a 300 pulse train
sions par l'intermédiaire du conducteur 202, puis vérifie que le contrôleur a renvoyé un signal "exécuté" par le via driver 202, then verify that the controller has returned a signal "executed" by the
conducteur 204. L'interface 198 traduit également les don- conductor 204. Interface 198 also translates data
nées provenant des détecteurs de position par le conduc- born from position detectors by the conduc-
teur 238 sous une forme pouvant être comprise par l'ordi- tor 238 in a form that can be understood by the computer
nateur 192. Cela implique une conversion analogique-numé- 192. This implies an analog-digital conversion.
rique si les détecteurs de position 226, 228 et 230 sont if the position sensors 226, 228 and 230 are
des détecteurs du type à potentiomètre, ou bien il est né- potentiometer type detectors, or it was born
cessaire de compter les impulsions si les détecteurs sont des décodeurs. L'interface 198 sert également à convertir les signaux codés de l'ordinateur en niveaux de tension en stop counting the pulses if the detectors are decoders. The interface 198 is also used to convert the coded signals from the computer into voltage levels in
courant alternatif et transmet ces tensions par l'intermé- alternating current and transmits these voltages through
18 o diaire du conducteur 240 aux clapets à solénoïde 138,140 et 142 appropriés de façon à établir l'envoi désiré de 18 o diary of the conductor 240 to the solenoid valves 138, 140 and 142 appropriate so as to establish the desired dispatch of
fluide hydraulique vers les actionneurs 100, 102 et 104. hydraulic fluid to actuators 100, 102 and 104.
Le système complet représenté en figure 1 présente une possibilité de programme pour la configuration de la The complete system represented in figure 1 presents a possibility of program for the configuration of the
mise en oeuvre individuelle du mouvement des axes de plu- individual implementation of the movement of the main axes
sieurs actionneurs de pièce dans un robot, par exemple. Une force d'entraînement positive pour le mouvement du robot est fournie par le fluide hydraulique d'une façon telle que la vitesse et l'étendue du mouvement dans chaque cas peuvent être commandées avec précision, et la précision du room actuators in a robot, for example. A positive driving force for the robot movement is provided by the hydraulic fluid in such a way that the speed and extent of the movement in each case can be precisely controlled, and the precision of the
mouvement nécessaire à un positionnement précis d'une piè- movement necessary for precise positioning of a part
ce par les actionneurs de pièce qui constitue une partie du mécanisme du robot est particulièrement bien assurée par le servomoteur à courant continu et par la conversion du mouvement de rotation en mouvement linéaire effectuée par le réducteur de vitesse 37, la pompe 55 et la combinaison de ces deux dispositifs, ainsi que par leur association unique avec le servomoteur 10,étant donné que ce dernier peut être commandé avec précision par l'ordinateur 192 pour this by the part actuators which constitutes a part of the robot mechanism is particularly well ensured by the direct current servomotor and by the conversion of the rotary movement into linear movement carried out by the speed reducer 37, the pump 55 and the combination of these two devices, as well as their unique association with the servomotor 10, since the latter can be controlled with precision by the computer 192 for
que le piston 48 de pompe soit animé d'un mouvement de va- that the pump piston 48 is driven by a movement of
et-vient à l'intérieur du cylindre 50 en réponse à un mi- back and forth inside cylinder 50 in response to a mid
croprocesseur qui reçoit une information en retour sur la position, la vitesse et le volume d'huile provenant du système de commande électrohydraulique. Le dispositif 55, lorsqu'il est accouplé à un servomoteur à courant continu du type représenté en 10, transforme le couple de l'arbre croprocessor which receives feedback on the position, speed and volume of oil from the electrohydraulic control system. The device 55, when coupled to a direct current servomotor of the type shown in 10, transforms the torque of the shaft
du moteur en pression de fluide d'une manière particuliè- of the motor in fluid pressure in a particular way
rement efficace et facilement contrôlable pour mouvoir les actionneurs du robot. De plus, la corrélation unique entre le mécanisme de conversion du mouvement de rotation en highly efficient and easily controllable for moving the robot actuators. In addition, the unique correlation between the mechanism for converting rotational movement into
mouvement linéaire représenté en 37 et le mécanisme parti- linear movement represented in 37 and the part mechanism
culier de pompe représenté en 55 permet une commande minu- pump base shown in 55 allows minute control
tieuse du mouvement du piston 48 de pompe à l'intérieur du pump movement piston 48 inside the
cylindre 50 et son positionnement normal à la partie média- cylinder 50 and its normal positioning at the media part-
ne du cylindre, ou à proximité de cette partie de sorte qu'on a l'assurance d'un déplacement complet des mécanismes 19. des actionneurs de pièce du robot pendant la course du piston. Cela est particulièrement important lorsqu'un système de commande du type décrit ici est appelé à faire ne of the cylinder, or near this part so that one has the assurance of a complete displacement of the mechanisms 19. of the robot part actuators during the stroke of the piston. This is particularly important when a control system of the type described here is called upon to make
fonctionner un mécanisme de robot, étant donné que la par- operate a robot mechanism, since the
tie médiane du cylindre de pompe 50 représente la zone utile de la course du piston. Lorsque le piston 48 est trop près de l'une ou l'autre extrémité du cylindre,des étapes complètes dans le mouvement du robot ne peuvent middle tie of the pump cylinder 50 represents the useful zone of the piston stroke. When the piston 48 is too close to one or the other end of the cylinder, complete steps in the movement of the robot cannot
être obtenues. Ainsi, le système de commande par micro- to be obtained. Thus, the micro-
ordinateur doit faire subir des cycles au servomoteur ac- computer must cycle the servo motor
tionnant la pompe 55 vers l'avant et vers l'arrière de fa- operating pump 55 forwards and backwards so
çon que le mouvement du piston de pompe 48 soit maintenu Less that the movement of the pump piston 48 is maintained
à proximité de la partie médiane du cylindre de pompe 50. near the middle part of the pump cylinder 50.
L'agencement particulier et la corrélation entre pièces dans la commande de la pompe 55 permettent également le couplage de codeurs optiques ou de moyens équivalents au The particular arrangement and correlation between parts in the control of the pump 55 also allow the coupling of optical encoders or equivalent means to the
servomoteur 10, comme représenté en 220, de façon à procé- servomotor 10, as shown in 220, so as to
der à un retour d'information vers le processeur sur l'orientation en position, et un tachymètre peut être de la même manière accouplé au servomoteur, comme représenté der to a feedback to the processor on the orientation in position, and a tachometer can be similarly coupled to the servomotor, as shown
en 218, pour fournir un signal de vitesse pour l'orienta- in 218, to provide a speed signal for the orienta-
tion en vitesse du mécanisme d'actionnement de pièce du ro- tion in speed of the workpiece actuation mechanism of the
bot. Comme l'ordinateur 192 commande le sens de circula- bot. As the computer 192 controls the direction of circulation
tion du fluide hydraulique, ainsi que le volume de fluide se déplaçant dans le circuit hydraulique à boucle fermée, tion of the hydraulic fluid, as well as the volume of fluid moving in the closed-loop hydraulic circuit,
des moyens de commande de débit peuvent également êtrere- flow control means can also be
liés aux conduites de sortie de la pompe 55, de façon à connected to the outlet lines of the pump 55, so that
fournir à l'ordinateur une information en retour sur la vi- provide feedback to the computer on the vi-
tesse du fluide à des fins d'orientation du volume. tesse of the fluid for purposes of orientation of the volume.
La présente invention n'est pas limitée aux exem- The present invention is not limited to the examples
ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes ples of realization which have just been described, it is on the contrary susceptible of modifications and variants
qui apparaîtront à l'homme de l'art. which will appear to those skilled in the art.
-2498268-2498268
20.20.
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