FR2534176A1

FR2534176A1 - Double-clamp robot forearm

Info

Publication number: FR2534176A1
Application number: FR8216980A
Authority: FR
Inventors: Serge Coussot; Pascal Nouguerede
Original assignee: PHAREMME
Current assignee: PHAREMME
Priority date: 1982-10-11
Filing date: 1982-10-11
Publication date: 1984-04-13
Also published as: FR2534176B1

Abstract

The branches 2, 3 of the fork 1 limit an internal space 10 which can totally contain a clamp 12 so that a central motor unit 13 can be mounted on a transverse pivoting axis 4, between the branches 2, 3, which unit 13 has two opposed drive shafts 14A, 14B, on the extension of which are mounted two clamps 11, 12 which can be used alternately after a single pivoting through 180 DEG .

Description

L'invention a pour objet un avant-bras articifiel pouvant servir à toute manipulation de pièces ou d'articles, soit en étant utilisé seul, soit en équipant un bras#artifi- ciel d'un appareil de manipulation; soit en étant monté sur un robot autonome. The subject of the invention is an articulated forearm which can be used for any manipulation of parts or articles, either by being used alone, or by equipping an artificial arm with a handling apparatus; either by being mounted on an autonomous robot.

L'invention a pour but principal d'apporter une architecture nouvelle d'un avant-bras rendant plus rapide l'exécution d'opérations qui ne peuvent pas être faites à la même vitesse par les appareils de manipulation connus pourvus d'un avant-bras classique. The main purpose of the invention is to provide a new architecture of a forearm making it faster to execute operations which cannot be done at the same speed by known handling devices provided with a forearm. classic arm.

On connaît par le brevet américain NO 3 381 485 un avant-bras conçu pour que la pince extrême quuil porte puisse accomplir un premier mouvement de rotation à nombre de tours illimité autour de son axe longitudinal appelé mouvement de rotation de la pince sur elle-même, un second mouvement de pivotement de la pince de part et d'autre deun plan contenant l'avant bras appelé mouvement de poignet, en plus des mouvements de fermeture et dXouverture des mâchoires de la pince en toute position, y compris pendant sa rotation sur elle-même. Dans ce brevet, la pince est montée à une extrémité d'un corps qui porte à son extrémité opposée un vérin à double #fet dont la tige de piston traverse longitudinalement ce corps afin de manoeuvrer les mâchoires.Ce corps est creux et contient un mécanisme moteur de rotation de la pince sur elle-même; en outre, il est muni extérieurement dans sa zone médiane d'un axe transversal qui est supporté dans une sorte de chape et qui permet l'exécution du mouvement de poignet grâce à une roue dentée calée sur cet axe. We know from American patent NO 3 381 485 an forearm designed so that the extreme clamp that it wears can perform a first rotation movement with unlimited number of turns around its longitudinal axis called rotation movement of the clamp on itself , a second pivoting movement of the clamp on either side of a plane containing the forearm called wrist movement, in addition to the closing and opening movements of the jaws of the clamp in any position, including during its rotation on herself. In this patent, the clamp is mounted at one end of a body which carries at its opposite end a double #fet cylinder whose piston rod passes longitudinally through this body in order to maneuver the jaws. This body is hollow and contains a mechanism gripper rotation motor on itself; in addition, it is provided externally in its median zone with a transverse axis which is supported in a sort of yoke and which allows the execution of the wrist movement thanks to a toothed wheel wedged on this axis.

L'avant-bras de l'invention est conçu pour être capable de faire exécuter à la pince tous les mouvements définis ci-dessus de rotation sur elle-même, de poignet et de fermeture et d'ouverture mais, selon l'invention, la chape qui supporte l'axe transversal a entre ses branches un espace intérieur capable de contenir librement la totalité de la pince. Celle-ci est constituée, comme il est décrit dans le brevet français n0 81 13988, d'un corps traversé par un passage intérieur longitudinal qui contient un arbre longitudinal tournant. A cet arbre est fixée, à une première extrémité, une cloche sur laquelle lesmâchoires de la pince sont articulées ; la seconde extrémité opposée de cet arbre est accouplée en rotation avec l'arbre de sortie d'un moteur rotatif.Ainsi, aux deux extrémités opposées du corps de la pince on trouve, d'une part, les mâchoires, d'autre part un moteur rotatif, à la différence du brevet n03 381 485 déjà cité. Selon l'invention, l'axe transversal est monté extérieurement dans la zone médiane de la carcasse d'un organe moteur central. Ce dernier présente deux extrémités opposées accessibles d'un arbre rotatif si bien qu'une seconde pince peut être montée symétriquement à la première pince par rapport à l'axe transversal. Ces deux pinces sont accouplées en rotation avec ce moteur et sont, de préférence, disposées coaxialement, l'une étant contenue entre les branches de la chape quand l'autre est à l'extérieur de la chape. The forearm of the invention is designed to be capable of causing the clamp to execute all the movements defined above of rotation on itself, of the wrist and of closing and opening but, according to the invention, the yoke which supports the transverse axis has an interior space between its branches capable of freely containing the entire clamp. This consists, as described in French Patent No. 81 13988, of a body crossed by a longitudinal interior passage which contains a rotating longitudinal shaft. To this shaft is fixed, at a first end, a bell on which the jaws of the pliers are articulated; the second opposite end of this shaft is coupled in rotation with the output shaft of a rotary motor. Thus, at the two opposite ends of the body of the clamp there are, on the one hand, the jaws, on the other hand a rotary motor, unlike patent no. 381 485 already cited. According to the invention, the transverse axis is mounted externally in the middle zone of the carcass of a central motor member. The latter has two opposite accessible ends of a rotary shaft so that a second clamp can be mounted symmetrically to the first clamp relative to the transverse axis. These two clamps are coupled in rotation with this motor and are preferably arranged coaxially, one being contained between the branches of the yoke when the other is outside the yoke.

Ainsi qu'il est décrit dans le brevet français précité n0 81 13988, une partie extrême de l'axe transversal contient une pièce fixe en rotation qui est accessible à une extrémité en dehors d'une branche de la chape et conformée pour constituer avec cette partie extrême de l'axe un joint tournant d'alimentation en fluide hydraulique. Selon l'invention, à partir de l'axe, entre les branches de la chape s'étendent en sens inverse deux blocs d'alimentation qui aboutissent chacun respectivement à un corps d'une pince auquel ils sont fixés. Dans ces blocs d'alimentation sont forés des conduits qui sont prolongés dans chaque corps de pince pour alimenter un vérin de manoeuvre des mâchoires.En outre, l'un au moins des blocs est foré de conduits qui servent à l'alimentation d'un moteur hydraulique dont l'arbre est accouplé aux pinces par ses deux extrémités opposées. As described in the aforementioned French patent No. 81 13988, an end part of the transverse axis contains a fixed rotating part which is accessible at one end outside a branch of the yoke and shaped to constitute with this extreme end of the axis a rotary joint for supplying hydraulic fluid. According to the invention, from the axis, between the branches of the yoke extend in opposite directions two power supplies which each lead respectively to a body of a clamp to which they are fixed. In these power supply units, conduits are drilled which are extended in each gripper body to supply a jaw actuator. In addition, at least one of the blocks is drilled with conduits which are used to supply a hydraulic motor whose shaft is coupled to the clamps by its two opposite ends.

Ce moteur hydraulique peut être d'un type quelconque soit à rotation lente limitée à moins de 3600, soit à rotation rapide continue pouvant atteindre 4000 t/mn
Il est intéressant de noter que l'architecture de#l'avant-bras de l'invention se prète à diverses adaptations. Par exemple, la carcasse de l'organe moteur central peut contenir deux moteurs différents montés dos à dos et accouplés chacun à une seule pince, l'un de ces moteurs étant à vitesse rapide continue, l'autre étant plutôt un vérin hydraulique rotatif à vitesse lente et à couple élevé.This hydraulic motor can be of any type either slow rotation limited to less than 3600, or continuous rapid rotation of up to 4000 rpm
It is interesting to note that the architecture of the forearm of the invention lends itself to various adaptations. For example, the carcass of the central motor member may contain two different motors mounted back to back and each coupled with a single clamp, one of these motors being at continuous fast speed, the other being rather a rotary hydraulic cylinder with slow speed and high torque.

Plus généralement encore, la carcasse de l'organe moteur central peut contenir plusieurs moteurs disposés de façon à rayonner radialement à partir de l'axe trans versal, en correspondance avec autant de pinces et de blocs d'alimentation associés à celles-ci, ces pinces et ces moteurs étant chacun adaptés à un travail déterminé. More generally still, the carcass of the central motor member may contain several motors arranged so as to radiate radially from the transverse axis, in correspondence with as many clamps and power supplies associated with these, these pliers and these motors are each adapted to a specific job.

Selon un mode de réalisation de l'invention, il est prévu de disposer des capteurs de position au moins entre la chape et l'organe moteur central pivotant ainsi qu'autour de l'une au moins des extrémités d'un arbre d'entrainement sortant de l'organe moteur central. Ainsi le fonctionnement de l'avant-bras peut-il être programme à l'avance et contrle avec précision. According to one embodiment of the invention, provision is made to have position sensors at least between the yoke and the pivoting central motor member as well as around at least one of the ends of a drive shaft leaving the central motor organ. Thus the operation of the forearm can be programmed in advance and precisely controlled.

On donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation de l'invention qui permettra de mieux la comprendre. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue en coupe par un plan longitudinal d'un avantbras conforme à l'invention. A description will now be given of an exemplary embodiment of the invention which will allow a better understanding of it. Reference is made to the attached single figure which is a sectional view through a longitudinal plane of a forearm according to the invention.

Dans ce qui suit, on ne décrira pas la pince ellemême dans tous ses détails parce qu'elle peut être soit du type à cloche et à vérin intérieur à simple effet comme la pince du brevet français No -81 13988, soit du type à cloche et à vérin intérieur à double effet, comme décrit dans le brevet français NO 82 16881 . De plus, l'avant-bras luimême, à l'exclusion du perfectionnement apporté par la présente invention, est du type à chape et à axe transversal de pivotement, comme décrit dans le même brevet français n0 81 13988. On considèrera donc que les détails constructifs mentionnés dans ces brevets sont incorporés à la présente description. In what follows, we will not describe the clamp itself in all its details because it can be either of the type with bell and with single-acting internal jack like the clamp of the French patent No -81 13988, or of the type with bell and with double-acting internal cylinder, as described in French patent NO 82 16881. In addition, the forearm itself, excluding the improvement provided by the present invention, is of the yoke type and with a transverse pivot axis, as described in the same French patent No. 81 13988. It will therefore be considered that the constructive details mentioned in these patents are incorporated into the present description.

Une chape 1 comprend deux branches parallèles 2, 3 servant à tenir un axe transversal 4. Dans la branche 2 qui est plus large, l'axe transversal 4 est libre et contient une pièce fixe 5 autour de laquelle il peut pivoter grâce à une poulie 6 et à une courroie crantée 7 A l'intérieur de la branche 2, cette pièce fixe 5 s'étend en dehors de ce même axe 4 et elle est raccordée à des tubulures 8 de circulation de fluide hydraulique sous pression. L'axe transversal 4 et la pièce 5 sont creusés de canaux et de gorges pour constituer un joint tournant 9. A yoke 1 comprises two parallel branches 2, 3 serving to hold a transverse axis 4. In the branch 2 which is wider, the transverse axis 4 is free and contains a fixed part 5 around which it can pivot thanks to a pulley 6 and a toothed belt 7 Inside the branch 2, this fixed part 5 extends outside this same axis 4 and it is connected to pipes 8 for circulation of hydraulic fluid under pressure. The transverse axis 4 and the part 5 are hollowed out with channels and grooves to form a rotating joint 9.

Les deux branches 2, 3 de la chape 1 limitent entre elles un espace intérieur 10 dont les dimensions sont déterminées pour qu'une pince 11 puisse y être contenue librement, en totalité, à partir de l'axe transversal 4. The two branches 2, 3 of the yoke 1 limit between them an interior space 10 whose dimensions are determined so that a clamp 11 can be contained therein, entirely, from the transverse axis 4.

Cette pince 11 est, dans cet exemple, symétrique d'une pince 12 qui s'étend en dehors de la chape 1, à partir du même axe transversal 4. On dispose ainsi d'un ensemble compose de deux pinces opposées 11, 12 qui pivote à l'intérieur de la chape 1. Ces deux pinces sont chacune d'un même type, ou de l'un et l'autre type, des brevets mentionnés plus haut. This clamp 11 is, in this example, symmetrical with a clamp 12 which extends outside the yoke 1, from the same transverse axis 4. There is thus an assembly composed of two opposite clamps 11, 12 which pivots inside the yoke 1. These two clamps are each of the same type, or both, of the patents mentioned above.

Les pinces 11, 12 sont associées à un organe moteur central 13 à partir de la carcasse duquel s'étend extérieurement l'axe transversal 4. Dans l'exemple décrit ici, cet axe 4 s'étend d'une branche à l'autre de la chape 1 et il est traversé entre ces branches par l'organe moteur central 13. Ce dernier est un unique moteur rotatif dont l'arbre a deux extrémités opposées 14A, 14B qui sont accouplées chacune par des moyens appropriés à l'arbre longitudinal tournant 15, 16 correspondant d'entraînement en rotation sur elle-même respectivement de la pince 11 ou de la pince 12. The clamps 11, 12 are associated with a central drive member 13 from the carcass from which the transverse axis 4 extends externally. In the example described here, this axis 4 extends from one branch to another of the yoke 1 and it is crossed between these branches by the central drive member 13. The latter is a single rotary engine whose shaft has two opposite ends 14A, 14B which are each coupled by means suitable for the longitudinal shaft turning 15, 16 corresponding rotary drive on itself respectively of the clamp 11 or of the clamp 12.

Il existe entre la branche 2, qui contient l'axe tournant 4,et l'organe moteur central 13 un intervalle 17 où cet axe 4 est réuni à deux blocs d'alimentation opposés 18, 19 respectivement. Ces blocs 18, 19 s'étendent d'abord parallelement chacun au corps 20, 21 de la pince correspondante 11, 12, puis chacun est fixé à ce corps de façon étanche. Dans chacun des blocs 18, 19 sont fores des canaux de circulation de fluide hydraulique qui partent de gorges du joint tournant 9. Dans les corps 20, 21 des pinces 11, 12 sont forés des canaux de circulation de fluide qui aboutissent aux vérins de manoeuvre des mâchoires. There is between the branch 2, which contains the rotating axis 4, and the central drive member 13 a gap 17 where this axis 4 is joined to two opposite power supplies 18, 19 respectively. These blocks 18, 19 first extend each parallel to the body 20, 21 of the corresponding clamp 11, 12, then each is fixed to this body in a sealed manner. Hydraulic fluid circulation channels are drilled in each of the blocks 18, 19 which leave from grooves in the rotary joint 9. In the bodies 20, 21 of the clamps 11, 12 fluid circulation channels are drilled which lead to the actuating cylinders. jaws.

Dans le bloc d'alimentation 19 sont forés aussi des canaux 22 qui servent à l'alimentation du moteur hydraulique contenu dans l'organe moteur central 13. Il est facile de concevoir que ce dernier pourrait contenir deux moteurs différents ou identiques, opposés dos à dos, et affectés chacun à une pince 11, 12, le bloc d'alimentation 18 servant à l'alimentation du second de ces moteurs. Channels 22 are also drilled in the supply unit 19 which serve to supply the hydraulic motor contained in the central motor member 13. It is easy to imagine that the latter could contain two different or identical motors, opposite back back, and each assigned to a clamp 11, 12, the power supply unit 18 serving to supply the second of these motors.

L' invention est compatible avec l'emploi de moteurs électriques au lieu de moteurs hydrauliques, le joint tournant 9 pouvant être de type électrique et les canaux pouvant être remplacés par des passages contenant des fils électriques. The invention is compatible with the use of electric motors instead of hydraulic motors, the rotary joint 9 being able to be of the electric type and the channels being able to be replaced by passages containing electric wires.

Il est prévu, dans le cadre de l'invention, de monter au moins autour de l'arbre 14A un capteur de position en rotation 23 de type connu disponible dans le commerce. It is planned, in the context of the invention, to mount at least around the shaft 14A a rotational position sensor 23 of known type available commercially.

De même, autour de la partie extrême 4A de l'axe 4 qui est supportée et guidée en rotation par la branche 3 de la chape 1 est montée, dans cette branche 3, un capteur de position 24.Similarly, around this end part 4A of the axis 4 which is supported and guided in rotation by the branch 3 of the yoke 1 is mounted, in this branch 3, a position sensor 24.

De cette façon, on peut utiliser l'une ou l'autre des deux pinces 11, 12 qui sont disponibles à l'extérieur de la chape 1 après un pivotement de 1800. In this way, one can use one or the other of the two clamps 11, 12 which are available outside the yoke 1 after a pivoting of 1800.

Dans l'exemple décrit ci-dessus, les blocs d'alimentation 18, 19 servent aussi à porter les pinces 11, 12 par leurs corps 20, 21, à partir de l'axe 4, de façon que les arbres longitudinaux tournants 15, 16 de ces pinces se trouvent dans le prolongement coaxial des arbres 14A, 14B du groupe moteur central 13. In the example described above, the power supplies 18, 19 also serve to carry the clamps 11, 12 by their bodies 20, 21, from the axis 4, so that the rotating longitudinal shafts 15, 16 of these clamps are located in the coaxial extension of the shafts 14A, 14B of the central motor unit 13.

En outre, le joint tournant 9 n'est pas seulement hydraulique; il est également électrique, bien qu'on ne puisse pas le voir sur la figure, puisqu'il sert à transmettre aux circuits électriques du robot les signaux émis par le capteur 23. In addition, the rotary joint 9 is not only hydraulic; it is also electrical, although it cannot be seen in the figure, since it serves to transmit the signals emitted by the sensor 23 to the robot's electrical circuits.

Claims

1. Forearm comprising a yoke (1) with two branches (2,3) containing a transverse axis (4) of pivoting constituting with a part (5) a rotating joint (9) for the pivoting of a clamp Cl 1 ), of the type with rotating longitudinal shaft (15), characterized in that the two branches (2,3) limit an interior space (10) capable of entirely containing the clamp (ll) while the transverse axis (4) extends from a central drive member (13) pivotally mounted between the branches (2,3), this central drive member (13) having at least two drive shafts (14A, 14B) and two clamps (11, 12 ) being mounted respectively coaxially with these drive shafts (14A, -14B) which are coupled in rotation respectively with the rotating longitudinal shaft (15, 16) of said clamps (11, 12).

2. Forearm according to claim 1, characterized in that the central motor member (13) contains a single motor simultaneously driving the two clamps (11, 12) in rotation on themselves.

3. Forearm according to claim 1, characterized in that the central motor member (13) contains two opposite motors each having a shaft coupled in rotation with the rotating longitudinal shaft (15, 16) of a clamp (11 , 12)

4. Forearm according to claim 1, characterized in that the central motor member (13) contains several radially arranged motors to which several respective clamps correspond.

5. Forearm according to claim 1, characterized in that the two clamps (11,12) are arranged coaxially on either side of the central drive member (13), one of these clamps (12) being contained between the branches tu, 3) of the yoke (-1) while the other is outside the latter.

6. Forearm according to claim 1, character ized in that the branch (2) of the yoke (1) is spaced from the central drive member (13) on the side of the fixed part (5) and the axis (4) is provided in the interval (17) thus limited with blocks (18, 19) for supplying motive fluid which terminate respectively in the body (20, 21) of the corresponding clamp.

7. Forearm according to claim G characterized in that one of the power supply units (18, 19) of the clamps (11, 12) also serves to supply a motor to the central motor member ( 13).

8. Forearm according to claim 6 characterized in that the power supplies (18, 19) fixed to the axis (4) are used to carry the clamps (11, 12) by their bodies (20, 21) with the rotating longitudinal shafts (15, 16) of these clamps (11, 12) respectively placed in coaxial extension of the shafts (14A, 14B) of the central drive member (13).

9. Forearm according to any one of claims 1 to 8 characterized in that at least one of the clamps (11, 12) is provided with a position sensor (23) rotating on itself and the rotary joint (9) is both hydraulic and electric.