FR2578775A1 - Dispositif pour l'accouplement d'une tete-outil au bras manipulateur d'un robot, et support pour le stockage de telles tetes-outils - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE AU CHANGEMENT DE LA TETE-OUTIL PORTEE PAR LE BRAS MANIPULATEUR D'UN ROBOT. DEUX PLAQUES 1 ET 2 SONT FIXEES RESPECTIVEMENT A L'EXTREMITE DU BRAS MANIPULATEUR B ET A UNE PARTIE INACTIVE DE LA TETE-OUTIL T. ELLES PORTENT RESPECTIVEMENT DES ORGANES DE CENTRAGE, TELS QUE 4A ET 3A, ET DES ORGANES D'ACCOUPLEMENT AUTOMATIQUE, TELS QUE 6A ET 5A; DES MOYENS SONT PREVUS POUR VERROUILLER L'ACCOUPLEMENT, PUIS LE LIBERER. L'INVENTION CONCERNE AUSSI DES SUPPORTS POUR TETES-OUTILS, FACILITANT LEUR ACCOUPLEMENT ET LEUR DESACCOUPLEMENT AU BRAS MANIPULATEUR. L'INVENTION EST APPLICABLE A TOUS LES ROBOTS MUNIS DE TETES-OUTILS INTERCHANGEABLES.

Description

L'invention concerne un dispositif pour l'accouplement automatique d'une tete-outil au bras manipulateur d'un robot, ainsi qu'un support pour le stockage de telles tNtes-outils.

On connaît déåà de nombreux types de robots, munis de bras manipulateurs, terminés par des outils très divers, par exemple des outils permettant d'exécuter différents travaux d'usinage, de soudage, de peinture...

etc. Pour pouvoir utiliser le bras manipulateur du même robot pour des travaux différents, on a déjà réalisé des têtes-outils, spécialisées chacune dans un travail particulier. Pour permettre le changement de la tête-outil accouplée au bras manipulateur d'un tel robot, on a développé différents types de dispositifs d'accouplement. L'un d'eux comporte par exemple un premier élément fixé à l'extrémité du bras manipulateur, un second élément, fixé à une partie inactive de la tête-outil, ainsi que des moyens de centrage et des moyens d'accouplement, disposés sur les deux éléments de façon à coopérer lors de leur rapprochement par l'action du bras manipulateur.

I1 peut arriver que lors du déplacement, par le bras manipulateur, de la tsste-outil qui y est accouplée, cette tête se sépare intempestivement du bras; en raison de son poids élevé, sa chute peut produire divers dommages, ainsi que sa détérioration.

le but essentiel de la présente invention est d'accroître considérablement la fiabilité et la sécurité de fonctionnement d'un dispositif d'accouplement du type indiqué.

Le dispositif selon la présente invention, pour l'accouplement automatique d'une tete-outil au bras manipulateur d'un robot, comporte également une première plaque, fixée à l'extrémité du bras manipulateur, une seconde plaque, fixée à une partie inactive de la tête-outil, ainsi que des moyens de centrage et des moyens d'accouplement libérables, disposés sur les deux plaques de façon à coopérer lors de leur rapprochement par l'action du bras manipulateur; il est caractérisé par le fait que la seconde plaque porte des seconds organes d'accouplement, fixes, et la première plaque, des premiers organes d'accouplement pouvant être déplacés entre une position de verrouillage, où ils coopèrent respectivement avec les seconds organes d'accouplement, et une position de déverrouillage, sous l'action d'au moins un moteur,tel qu'un vérin, porté par la première plaque.

La présente invention concerne également des moyens destinés à faciliter la dépose d'une tte-outil, accouplée au bras manipulateur d'un robot, en son point de stockage, de même que la prise de la nouvelle tête- outil en son propre point de stockage. Ces opérations peuvent être en effet rendues délicates par la précision, malgré tout limitée, des déplacements automatisés du bras manipulateur du robot, d'où il résulte notamment que l'accouplement ou le désaccouplement de la tête peut avoir lieu alors que ledit bras manipulateur n'est pas parvenu exactement dans la position appropriée, mais seulement à une faible distance de celle-ci.

Pour pallier ces inconvénients, la présente invention concerne également un support pour le stockage d'une t & e-outil accouplable au bras manipulateur d'un robot; ce support est caractérisé en ce qu'il comporte un châssis rigide, sur lequel un cadre, destinée à supporter la t8te-outil, est monté avec interposition d'organes semi-rigides, élastiquement déformables, constitués par exemple au moins partiellement en caoutchouc.

D,une part, si les moyens de centrage, prévus respectivement sur la t & e-outil à accoupler et sur llex- trémité correspondante du bras manipulateur, commencent à coopérer alors que ledit bras manipulateur n'a pas atteint exactement la position d'accouplement, le cadre qui supporte la t8te-outil peut, gracie à la déformation élastique des organes semi-rigides, suivre, ou tout au moins ne pas s'opposer aux déplacements imposés à la tête-outil par la poursuite de son centrage sur le bras manipulateur,puis par leur verrouillage.

D'autre part, Si le désaccouplement de la tinte à changer intervient alors que le bras manipulateur l'a amenée non pas exactement sur ou dans le cadre de stockage, mais par exemple un peu au-dessus de son élément horizon tal, la chute, sur cet élément du cadre, de la tEte-outils qui peut peser. plusieurs kilogrammes, sera largement amour tie par les organes élastiquement déformables, de façon à empêcher tout endommagement de ladite tte-outil.

Dans une forme de réalisation préférée du support selon la présente invention, des butées, rigides et/ou élastiques, sont interposées entre le châssis et le cadre pour empocher et/ou amortir les déplacements dudit cadre par rapport audit chassie lors des opérations d'accouplement ou de désaccouplement de la tAte-outil, qui ont lieu dans le cadre.

Enfin, plusieurs supports selon la présente invention peuvent entre juxtaposés en un rStelier, permettant le stockage de plusieurs t8tes-outils, notamment de types différents; un tel rStelier peut autre placé à portée du bras manipulateur du robot pour permettred'y accoupler à volonté des têtes-outils de-t;,es différents, de pré iérence de façon automatique.

En plaçant un tel rStelier selon la présente invention, à portée du bras manipulateur du robot, mais cependant de façon à ne pas gêner son accès aux diverses zones de travail, on peut réaliser, selon la présente invention, un poste opératoire, par exemple un poste d'usinage, entièrement automatisé, dans lequel, moyennant une programmation convenable, le bras manipulateur de ce dernier peut effectuer automatiquement et successivement par exemple plusieurs opérations d'usinage différentes, dans une même zone d'une m8me pièce,ou dans des zones différentes dune ou plusieurs pièces différentes;;le bras manipulateur se déplace alors,après 11 achèvement de chaque phase opératoire,de la zone de travail vers le support du râtelier où doit être déposée la tSte-outil précédemment utilisée,afin de l'y stocker, puis il se déplace vers le support du meme râtelier où est stockée la tEt-autil qui doit remplacer la précédente, et se déplace ensuite, en entraînant la nouvelle tte-outil, à nouveau vers la zone de travail, pour-y effectuer la phase opératoire suivante.

A titre d'exemples, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, plusieurs formes de réalisation de l'invention.

La figure 1 est un schéma, montrant, en élévation, une forme de réalisation d'un dispositif selon la présente invention, pour l'accouplement automatique, au bras manipulateur d'un robot, d'une tête-outil, placée dans un support selon la présente invention.

Les figures 2 et 3 illustrent, respectivement en position de déverrouillage et en position de verrouillage, la partie du dispositif d'accouplement de la figure 1, qui est solidaire de la tête-outil, la partie qui est solidaire de l'extrémité du bras manipulateur ayant été seulement représentée partiellement, en traits mixtes.

Les figures 4 et 5 sont des vues partielles, en coupe respectivement suivant les lignes IV-IV et V-V des figures 2 et 3.

La figure 6 représente partiellement une variante de la réalisation illustrée sur la figure 5.

les figures 7 à 10 illustrent schématiquement quatre phases successives du mouvement de rapprochement et de centrage de l'extrémité du bras manipulateur illustré sur la figure 1, par rapport à la tete-outil, placée dans son support.

La figure Il est une vue en élévation d'une tSte- outil reposant sur un support de stockage selon la présente invention.

La figure 12 est une vue dans le sens de la flèche XII de la figure 11.

la figure 13 est une vue de face d'un ratelier forsé pait la juxtaposition de huit supports selon la présente invention, par le stockage d'un même nombre de teAtesoutils, par exemple de types différents.

Sur la figure 1, on a désigné par 1 une première plaque, de préférence métallique et treks rigide, qui est fixée, par tous moyens appropriés, à l'extrémité libre du bras manipulateur B d'un robot - non représenté -, et par 2, une seconde plaque, également très rigide, qui est fixée à une partie inactive d'une tête-outil, T, destinée à être accouplée à l'extrémité du bras manipulateur B, pour effectuer une opération bien définie, notamment une opération d'usinage, par exemple de perçage.

Sur la figure 1, on a supposé que la tête e est placée dans un support de stockage, S, qui est lui-même réalisé selon la présente invention, et dont une forme de réalisation sera décrite ultérieurement en détail. Sur la figure 1, on a représenté une tte-outil, T, de perçage, qui comporte notamment, à son extrémité opposée à la plaque 2, un embout conique e, dont l'extrémité perforée peut laisser passage à un foret.L'invention est cependant applicable à des têtes-outils des types les plus différents, c'est-à-dire permettant d'effectuer, les unes, des opérations d'usinage les plus diverses, et d'autres, des opérations de soudage, de peintur.etc De telles têtes-outils sont connues dans leurs différentes formes de réalisation, si bien qu'il n'est pas nécessaire de les décrire en détail.

La figure 7 montre en outre que, selon la présente invention, la plaque 1 porte deux doigts de centrage, 4a, 4b, qui, lorsque le bras manipulateur B pousse la plaque 1 vers la plaque 2 dans le sens de la flèche F, s'engagent respectivement dans des panons 3a et 3portés
Dar la plaque 2 la plaque 1 norte en outre des organes 2 ou 4 éléments (ici seulement 2) mâles dwaccouplement/6a et 6b, qui, lors du mouvement de rapprochement dans le sens de la flèche F, viennent coopérer avec deux organes femelles d'accouplement,5a et 5b7 notamment en forme de crochets,dont les ouvertures respectives sont tournées l'une vers l'autre, de façon à assurer
l'accouplement des plaques 1 et 2, et par suite de la tête T avec ltextrémité libre du bras manipulateur 3, ainsi que
le verrouillage de cet accouplement, comme on le décrira ultérieurement.

Sur les figures 2 et 3, on a représenté en
traits pleins, la plaque 2 avec les canons de centrage,
5a et 5b, placés par exemple prés de deux coins tronqués,symé-
triques parraportaicentre de ladite plaque 2, senslblement rectangulaire ou carrée. Dans cette forme de réalisation, chacune des plaques 1 et 2 porte un nombre pair d'organes d'accouplement, disposés deux à deux symétriquement par rapport
à un axe de sgmétrie Sldelaplaque; dans l'exemple illustré, la plaque 2 porte quatre organes femelles d'accouplement, 5a1, 5b1, 5a2, 5b2, dont la forme en crochet est bien visible sur les figures 4 et 5; de même, la plaque 1 porte
quatre organes mules d'accouplement, 6a1, 6b1, 6a2 et 6b2, également disposés symétriquement par rapport aux axes de symétrie de la plaque correspondante.Comme visible sur les figures 4 et 5, les organes mâles d'accouplement, 6a1 à 6b2, de la plaque 1 ont la forme de patins, muni chacun d'un bec ou d'une dent (7a1 ou 7b1 sur les figures 4 et 5).

D'autre part, les deux patins de chaque paire, 6a1 et 6b1,
sont montés coulissants sur la plaque 1; la coulisse est
délimitée,d'un c8té,par la face de la plaque 1 qui est tournée vers la plae 2 et, de l'autre côté, par uneplaque 8,
a, 9b,
que des entretoises,9,/visseesaux deux pièces 1 et 8, main- tiennent écartée de ladite plaque 1,suffisamment pour que
les patins 6a1 et 6b1 puissent coulisser pratiquement sans
jeu dans la coulisse ainsi formée,entre une position d'écartement minimal, définie par exemple par l'entretoise 9, illustrée sur la figure 4,et correspondant au désaccouplement, et une position d'écartement maximal, dans laquelle les becs ou dents 7a1 et 7b1 sont engagés respectivement dans les ouvertures correspondantes, 1 et 02, des crochets 5a1 et 5b, dans la positon de verrouillage
illustrée sur la figure 5. Comme on le voit sur les
figures 2 et 3, la direction de coulissement des patins
associés, tels que 6a1 et 6b1, est parallèle à l'axe horizontal de symétrie de la plaque 1 - auquel correspond l'axe de symétrie 52 de la plaque 2 sur les figures 2 et 3-.

Comme on l'a indiqué en traits mixtes sur les figures 2 et 3, un vérin 10 est monté sur la plaque 1fixée à l'extrémité du bras manipulateur 3 La ligne d'action de ce vérin, c'est-à-dire l'axe C de sa tige 10aq est disposée suivant l'axe de symétrie de la plaque 1, qui est perpendiculaire à la direction de coulissement des quatre organes d'aceouplement, 6a1 à 6b2, montés sur ladite plaque 1, tout au moins lorsque le verin 10 occupe sa position médiane, illustrée sur les figures 2 et 3; en effet, dans la forme de réalisation illustrée le corps du vérin 10 est monté sur la plaque 1 de façon à pouvoir pivoter librement autour d'un axe perpendiculaire à ladite plaque 1, et matérialisé par exemple par un boulon dont la tête, 11, est visible à la partie inférieure des figures 2 et 3.

D'autre part, la tige du vérin 10 est accouplée aux organes d'accouplement, 6a1 à 6b2, montés coulissants sur la plaque 1, par l'intermédiaire d'une tringlerie, comprenant deux parties symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe de symétrie de la plaque 1 avec lequel coïncide, sur les figures 2 et 3, l'axe α; de sa tige iota. Dans la forme de réalisation illustrée, chacune des deux moitiés de cette tringlerie est constituée par une genouillère,comprenant une pièce en forme de joug, 12a ou 12b, dont les deux extrémités sont articulées respectivement aux patins 6a1 ou 6b1 et 6a2 ou 6b2, tandis que sa partie médiane est articulée à une première extrémité d'une biellette 13a ou 13b, dont la seconde extrémité est ellem8me articulée à une pièce 14, fixée transversalement à l'extrémité de la tige 10a du vérin 10.

Comme visible également sur les figures 2 et 3, les faces des plaques 1 et 2, qui sont tournées l'une vers l'autre lors du rapprochement des plaques par l'action du bras manipulateur B, portent respectivement les élé- ments complémentaires, par exemple mules et femelles, de connecteurs à accouplement automatique, par rapproche chement de leurs éléments complémentaires respectifs;
sur les figures 2 et 3, on a seulement représenté les
éléments mules de certains de ces connecteurs, qui sont fixés à la plaque 2, et et qui correspondent respectivement 15A et IB, à des connecteurs électriques à contacts multiples, raccordant à la tete-outil T des lignes transportant des courants électriques à travers le bras manipulateur B;; 16A, 16B et 16G, à des connecteurs raccordant à la tête-outil T, des conduites transportant, à travers le bras manipulateur B, des liquides tels que un couplant, de liteau, et de l'huile; 17, un connecteur raccordant- à tête-outil T plusieurs conduites à faible section, transportant, à travers le bras manipulateur
B, de l'air comprimé; et 18, à un connecteur, raccordant à la tête-outil T une conduite de grande section, transportant, à travers le bras manipulateur B, un gros débit d'air comprimé.D'autres connecteurs peuvent être également prévus selon le type de la tEte-outil T, par exemple pour y raccorder des conduites transportant, à travers le bras manipulateur B, un courant d'air, dirigé vers ladite titre T, pour y amener des pièces telles que des rivets, ou partant de ladite tête T pour en extraire des déchets, tels que des copeaux d'usinage
Le mode de fonctionnement du dispositif d'accouplement selon la présente invention, qui vient autre décrit à l'aide des figures 1 à 5, est le suivant
On a supposé sur la figure 7 que l'extrémité du bras manipulateur du robot B, munie de la plaque 1, portant
les doigts de centrage 4a et 4b, ainsi que les organes d'accouplement 6a et Sb, n'est accouplée à aucune tête-outil, et que ledit bras manipulateur B est commandé par le pro- gramme de fonctionnement du robot correspondant, de manière que son extrémité rapproche la plaque 1 de la plaque 2 d'une ttte-outil,placée dans son support S,par un mouve- ment de translation,indîqué par la flèche F,et contr3lé de manière que la plaque I reste sersiblement parallèle à la plaque 2,et que les doigts de centrage 9a et 4b se dépla- cent sensiblement suivant les axes des canons 3a et 3b @@@la plaque @ de @@@@@@-@@@@@ T@@@@@@, cependant, la précision du mouver'n; ffi bras B est @@@@@tée, les axes des doigts de centrage 4a et 4b peuvent me pas coincider exactement avec ceux des canons 3a et 3b au cours du mouvement de rapprochement mentionné.Pour faci- liter le centrage, on a donné par exemple au canon 3b, une longueur supérieure à celle du canon 3a, si bien que les deux doigts de centrage 4a et 4b ayant sensiblement la m8me longueur, cgest le second, Gb, qui entre le premier en contact avec l'entrée du canon 3b, ce contact étant facilité par la faible conicité et la longueur relativement grande de la partie extrême du doigt 4b, comme visible sur la figure 8. La figure 9 illustre la phase ultérieure, au cours de laquelle le doigt de centrage 4a commence à s'engager dans le canon 3a par sa partie extrême, qui est un peu plus courte et un peu plus conique que celle du doigt 4b.La figure 10 illustre enfin la phase finale de l'accouplement de la tête de U au bras manipulateur B : un centrage presque parfait des plaques 1 et 2 a été obtenu par engagement, dans les canons 3a et 3b, des parties cylindriques, arrière, des doigts de centrage 4a et 4b; la précision du centrage peut Autre voisine de 0905 mm; lorsque le canon le plus long 3b a arrêté le mouvement de translation de la plaque 1, il y a eu accouplement automatique des organes milles, 6a et 6b, portés par ladite plaque 1, avec les organes femelles, 5a et b, portés par la plaque 2.En même temps, il y a eu accouplement automatique des éléments moles des connecteurs, portés par la plaque 2, et désignés, sur les figures 2 et 3, par 15A, 15B, 16A, 16B, 16C, 17 et 18, avec les éléments femelles, homologues, portés par la plaque 1, ce qui a établi automatiquement l'alimentation de la tête-outil T avec les courants électriques, les liquides et l'air comprimé qui sont nécessaires à son fonctionnement.

A l'aide des figures 2 à 5, on va préciser les difiérentes phases de l'accouplement des organes dlaccouw plement 5a1 à 5b2 et 6a1 à 6b2. La figure 2 montre en traits mixtes les positions respectives de la tige 10a du vérin 10, de la pièce 14 et de chacune des genouillères 12a-13a et 12b-13b lors du mouvement de rapprochement des plaques 1 et 2, qui a été précédemment décrit à laide des figures 7 à 10; pour ces positions des différents éléments de la tringlerie, les patins 6a1 à 6b2 occupent leurspositions de désaccouplement, visibles sur les figures 2 et 4, la tige, I0a,du vérin 10 étant dans sa position d'extension maxlmale, gracie à une alimentation appropriée dudit vérin, s'il est à double effet.La fin du mouvement de rapprochement des plaques 1 et 2,qui a été précédemment décrit, est détectée par un capteur - non représenté - d'un type usuel, qui transmet un signal correspondant au robot, à travers le bras manipulateur B; à réception de ce signal1 le programme de fonctionnement du robot produit un signal en retour, qui inverse l'alimentation du vérin 10, porté par la plaque 1,-de façon à faire rentrer sa tige 10a, jusqu'à sa position d'extension minimale, visible sur la figure 3. A titre de variante, l'alimentation correspondante du vérin 10 pourrait être commandée directement par le détecteur mentionné précédemment.La figure 3 montre alors les positions respectives, prises alors par les pièces 12a, 13a, 14, 12b, 13b; les pièces en forme de joug, 12a et 12b, des deux genouillères, ont subi en particulier des translations, respectivement vers la gauche et vers la droite des figures 2 et 3, qui ont été communiquées aux patins coulissants 6ai à 6b2, si bien que les dents ou les becs, par exemple 7ai et 7b1, des patins 6a1 et 6b1 sont venus s'engager respectivement dans les ouvertures ol du crochet 5a1 et o2 du crochet 5b1, comme visible sur la figure 5.

On voit, sur les figures 4, 5 et 6, que chaque bec ou dent tel que 7b1, d'un organe d'accouplement maltes tel que 6b1, coopère, en position de verrouillage (figures 5 et 6) avec l'organe femelle correspondant, tel que 5b1, par l'intermédiaire de deux surfaces planes et parallèles, s7 et s5, respectivement, qui, comme on l'a indiqué notamment sur la figure 6, sont inclinées sur les deux plaques 1 et 2, d'un petit angle, B, valant par exemple environ 20 degrés.Comme on l'a indvoqué srématiquement sur la figure 6, chaque patin tel que 6b1 transmet au crochet correspondant, 5b1, un effort qui peut être décomposé en une force parasite, Fp, parallèle au plan des plaques 1 et 2, et en une force d'accouplement, Fa, perpendicu- laire aux plaques 1 et 2; comme, daùtre part, Fa = Fp/tgss, pour une valeur de l'inclinaison des surfaces s7 et s5, voisine de 20 degrés, la force deaccouplement- Fa, est voisine de 2,7 fois la force parasite, Fp, si bien que le dispositif d'accouplement selon la présente inTention permet de monter des têtes-outils relativement lourdes à l'extrémité du bras manipulateur sans qu'il y ait à craindre un désaccouplement intempestif, soit lors des déplacements plus ou moins rapides du bras manipulateur portant la tête, soit au cours des opérations, notamment d'usinage, effectuées par la tête, qui nécessitent souvent la transmission, à celle-ci, d'efforts relatlvement impor- tants par le bras manipulateur qui la porte.

Larigidité de l'accouplement obtenu avec le dispositif selon la présente invention peut autre encore accrue de la façon suivante : l'un des crochets, par exemple 5b1, est monté dans une rainure 2a de la face correspondante de la plaque 2, de façon à pouvoir coulisser parallèlement à la direction de coulissement des patins, tels que 6b1, portés par la plaque 1, comme illustre sur la figure 6.Le crochet 5b1 étant amené, par coulisse- ment dans la rainure 2a, par exemple en butée contre l'extrémité droite - sur la figure 6 - de ladite rainure 2a, on fait commander par le robot le rapprochement des plaques 1 et 2, comme on l'a décrit précédemment, puis l'actionnement du vérin 10 de façon à faire coopérer les patins 6a1, 6a2 et 6b2 avec les crochets 5a1, 5a2 et 5b2, tandis que, par contre, si le patin 6b1 parvient bien également dans sa position d1accouplement, il ne peut pas coopérer avec le crochet correspondant, 5b1, 9 da fait qu'il a été repoussé vers la droite de la figure 6. On pousse alors manuellement le crochet 5b1, de façon a' le faire coulisser dans la rainure 2a, jusqu'à ce que sa surf ace s5 vienne en contact avec la surface correspondante, s7, du patin 6b1; on mesure ensuite la distance 1 entre la face extrême droite - sur la figure 6 - du crochet 5b1 d'une part, et l'extrémité droite de la rainure, 2a, d'autre part. On réalise ensuite une cale 19, adaptée à la rainure 2a, et présentant par exemple une largeur supérieure de 0,05 mm à la largeur mesurée précédemment, 1.

Après avoir fait commander le désaccouplement par le robot, ce qui a eu pour effet notamment de ramener les patins 6b1 et 6b2 dans leurs positions visibles sur la figure 2, on déplace le crochet 5b1 dans la rainure 2a, ------ - de façon à pouvoir insérer la cale, 19, de largeur 1 + 0,05 mm, entre ledit crochet et l'extrémité droite - sur la figure 6 - de la rainure 2a.

L'ensemble est d'autre part dimensionné de façon que la tige lOa du vérin 10 n1 ait pas encore atteint sa position d'extension minimale lorsque les biellettes 13a et 13b des deux genouillères sont parvenues à l'alignement; de ce fait, la fin de la course de la tige 10a du vérin 10, jusqu'à sa position d'extension minimale, visible sur la figure 3, se traduit par une déformation élastique des deux pièces en forme de joug, 12a et 12t, des deux genouillères, dont les biellettes 13a et l3b dépassent leur position d'aligne- ment, comme visible sur la figure 3. Il en résulte un blocage irréversible de l'accouplement, qui reste verrouillé même si le vérin 10 cesse d'être alimenté.Ce verrouillage ne peut autre débloqué qu'eu alimentant le vérin 10 en sens inverse de manière que sa tige 10a repousse, par l'intermédiaire de la pièce 14, les deux biellettes 13a et 13b jusqu'au delà de leur position dlalignement. Il convient de remarquer que, en raison du fait que le corps & vérin 10 est monte pivotant autou: dVun axe perpendicu- laire à la plaque i - matérialisé par le boulon d te tue il - , les efforts de déformation élastique ne se ae-eloppet:: pas seulement au niveau du patin SbqS ils se répartissent au contraire sur les quatre patins 6ai à 6b2, d'une façon sensiblement uniforme.

La présente invention ntest pas limitée à la forme de réalisation,précédemment décrite, d'un dispositif d'accouplement automatique; elle englobe toutes ses variantes, dont quelques unes seulement vont être indiquées ci-aprês, à titre d'exemples non limitatifs.

Le nombre et la disposition des doigts de centrage sur la plaque 1, et des canons correspondants, sur la plaque 2, sont matièresà option; des doigts de centrage pourraient aussi être prévus sur la plaque 1, et des canons correspondants, sur la plaque 2; les canons pourraient aussi être remplacés par de simples perçages de la plaque correspondante. Pour faciliter l'opération de centrage, précédemment décrite, en permettant à l'un des doigts de centrage de s'engager dans le canon correspondant avant le ou les autres doigts de centrage, au lieu de rendre le canon correspondant plus long que le ou les autres canons, il serait possible de prévoir des canons de meme longueur, mais un doigt de centrage plus long que les autres.Il serait aussi possible de prévoir des doigts de centrage et des canons ayant respectivement les mêmes longueurs. Dans ce cas, les parties extrêmes des doigts de centrage pourraient présenter toutes la même conicité et la même longueur. Le montage coulissant de certains des crochets ou organes femelles d'accouplement (figure 6) est matière à option. De même, le corps du vérin 10 pourrait être fixé à la plaque 1 de façon rigide, sans aucun degré de liberté. Au lieu d'être constitué par deux genouillères, 12a-13a et 12b-13b, les deux parties de la tringlerie d'accouplement de la tige 10a du vérin 10 aux organes d'accouplement Sa1 à 6b2 pourraient avoir une constitution différente, produisant des translations, symétriques et égales, desdits patins, 6al à Gb2, en direction des crochets correspondants, 5a1 à 5b2, lors de l'alimentation du vérin 10.Ce vérin 10, au lieu d'être monté sur la plaque 1, avec sa ligne d'action perpendiculaire à l'axe de symétrie de la plaque 1, correspondant à 1axe de symétrie 52 de la plaque 2 (figures 2 et 3), pourrait être remplacé par un vérin double, dont les lignes d'action des deux tiges seraient disposées suivant ledit axe de la plaque 1, parallèle à l'axe S2 de la plaque 2, leurs extrémités respectives étant articulées sur les parties médianes des pièces en forme de joug, 12a et 12b, portant les patins 6a1 à 6b2 - les biellettes 13a et 13b étant alors supprimées, de même que la pièce 14-.

Bien entendu, les deux parties du vérin 12 devraient être alimentées simultanément. Le vérin 10, ou le vérin double équivalent, pourrait être remplacé par tout autre moteur approprié pour produire au moins un mouvement de transla tion. Eventuellement, deux vérins doubles pourraient être prévus pour commander simultanément chacun l'une des deux paires de patins coulissants, 6a1 - 6b1 et 6a2 - 6b2; dans ce cas, les pièces en forme de joug, 12a et 12b seraient supprimées. Au lieu d'être montés coulissants, comme illustré sur la figure 6, les crochets, 5b1 et 5b2, pourraient être fixés de façon rigide à la plaque 2, tout comme les crochets 5a1 et 5a2.L'angle ss d'inclinaison des surfaces s5 et s7 (figures 3 et 4) est matière à option; il doit être choisi- suffisamment petit pour que la force d'accouplement, Fa, soit notablement supérieure à la force parasite, Fp. Dans une autre variante, les organes d'accouplement femelles,5a1 à 5b2, seraient fixés, non plus à la plaque 2 mais à la plaque 1, tandis que les organes mâles d'accouplement, 6b1 à 6b2, le seraient à la plaque 2.

Dans ce cas, bien entendu, ce seraient les organes femelles, portées par la plaque 1, qui seraient montés coulissants, les organes moles étant montés, par exemple rigidement, sur la plaque 2. Dans toutes les formes de réalisation, les organes de chaque paire d'organes d'accouplement, fixés à la plaque 1, an lieu d'avoir un écartement toujours inférieur à celui des organes dsaccouplament correspondants, fixes' à la plaque 2, pourraient avoir un écartement toujours supérieur ou égal à celui desdits organes d'accouplement correspon < lanbs,fixésà la plaque 2
Bien entendu, dans ce cas, la disposition relative des organes mules et femelles d'accouplement devrait etre inversée par rapport à ce qui a eté représenté sur les figures 4 et 5. Plus de deux paires d'organes d'accouple ment, mules ou femelles, pourraient strie prévues respecti- vement sur les plaques 9 et 2, les organes d 2 accouple ment de chaque paire étant de préférence symétriques par rapport à l'un des axes de symétrie de la plaques 1 ou 2, sur laquelle ils sont montés. Eventuellements il suffirait de prévoir trois organes d'accouplement mules et femelles0
Au lieu d'être montés glissants sur la plaque 1 les organes d'accouplement correspondants pourraient autre montés sur cette plaque avec des degrés de liberté diffeu rents, de manière qu'un ou plusieurs moteurs appropriés, fixés sur la même plaque, puisse leur communiquer respectivement des mouvements, par exemple de rotation, ou des mouvements composites, susceptibles de les faire passer de leur position de désaccouplement dans leur position d'accouplement avec les organes d'accouplement montés sur la plaque 2.

Les figures il et 12 représentent de façon détaillée une forme de réalisation d'un support S selon la présente invention, pour le stockage d'une tEte-outil T. Ce support
S comporte un châssis rigide, 20, présentant par exemple une section transversale en forme de , comme visible sur la figure 12.Dans ce chassies rigide 20, un cadre 21, également à section transversale en forme de 1, est monté avec interposition d'organes semi-rigides, élastiquement déformables, 22, constitués par exemple au moins partielle- ment en caoutchouc; on peut utiliser, par exemple, à cet effet, quatre plots élastiques, disposés au sommet d'un carré ente l'élément horizontal 20a du chtssis rigide 20 et l'élément horizontal 21a du cadre 21 Des butées en caoutchouc 23 sont fixées à l'extrémité droite (sur la figure 11) du châssis rigide 20, de façon à amortir les déplacements éventuels du cadre 21 dans la direction de la flèche F.Des butées rigides, 24 sont fixées à l'extrémité gauche (sur la figure 11) du châssis rigide 20 de façon à empêcher les déplacements du cadre 21 vers la gauche de la figure 11.

Pour déposer,sur le support S, la texte T qui est accouplée à l'extrémité du bras manipulateur 3, ce dernier est commandé, par le programme de fonctionnement du robot, de manière à âiriger l'extrémité active e de la tête T vers l'extrémité gauche (sur la figure 11), ouverte du cadre 21, puis, de façon à faire pénétrer ladite tEte-outil T à l'intérieur du cadre 21 par un mouvement de translation dans le sens de la flèche F, jusqu'à ce que la plaque 2, solidaire de la partie non aetive de la tête T, opposée à sa partie active e, vienne s'appliquer contre trois patins, 25, fixés au cadre 21.

Ces patins 25 arrêtent le mouvement de la tête t dans le sens de la flèche F et 11 énergie cinétique résiduelle est encaissée par les butées élastiques 23, qu amortissent le mouvement d'entrainement du cadre 21 vers la droite de la figure 11. Le programme du robot commande alors le désaccouplement des plaques 1 et 2, comme on l'a décrit précédemment; les butées rigides 24 empêchent ensuite la plaque 2, et par suite aussi, la tete-sutil T qui y est fixée, de suivre le mouvement de retrait du bras manipulateur B vers la gauche de la figure 11.Pendant toute cette opération de dépose de la tête T dans le support S, les plots élastiques 22 amortissent toutes les impulsions que la tete-outil ss peut communiquer au chassies 21, en particulier si, au moment du désaccouplement, les bords de la plaque 2 ne se trouvent pas au contact des patins 25, si bien que, par exemple, la tette T et sa plaque 2 tombent, d'une certaine hauteur, modérée, sur l'élément horizontal 21a du cadre 21, ceci étant dû à la précision limitée du mouvement d'introduction de la tAte ni dans le support
S par l'action du bras manipulateur B.

Grâce à la forme en L du chassies rigide 20 et du cadre 21, au lieu que le bras manipulateur 3 introduise la tête g dans le support S, dans le sens de la flèche F, c'est-à-dire par un mouvement dans la direction longitudinale des éléments 20 et 21, le bras manipulateur peut aussi introduire la tête T dans le cadre 21, pour ley déposer, par l'une des faces latérales ouvertes ae ce cadre, par exemple sa face droite sur la figure 12.

On voit enfin,sur la figure 12,un portillon 26 qui est monté pivotant, par exemple autour d'un axe vertical, de façon à obturer partiellement la face du cadre 21 située du côté de la zone de travail du robot, c'est-à-dire sa face située sur la gauche de la figure 11.

Ce portillon peut être ouvert, par exemple automatiquement, lors de l'introduction de la tête-outil T dans le cadre 21 Dar le bras manizulateur B. et il Deut se refermer et ive retrait automatiquement après le désaccouplement/du bras manipulateur B. On comprend que ce portillon protège la tête-outil T, déposée dans le cadre 21, contre les projections de copeaux, d'huile ... etc,qui pourraient l'atteindre en provenance de la zone de travail du robot, lorsqutil est équipé,évidemment,avec une autre têteS par exemple une tête d'usinage.

La forme de réalisation du support de tsste-out l selon la présente invention, qui vient d'entre décrite à l'aide des figures Il et 12, est susceptible de nombreuses variantes, dont quelques unes seulement vont être indiquées.

Le portillon 26 est faCultatif. Au lieu d'avoir une section transversale en forme de L', le chassies 20 et le cadre 21 pourraient avoir une section transversale fermée, permettant seulement l'entrée et la sortie de la tête-outil 1 dans la direction longitudinale. Le nombre, la disposition et la constitution des organes élastiquement déformables 22, des butées 23 et 24, ainsi que des patins 25 sont matières à option.

La figure 13 montre un râtelier formé par la juxtaposltion de huit supports, S1 à S8, analogues chacun par exemple au support S des figures 91 et 12. Ttensemble est logé par exemple dans une armoire très rigide, dont la partie inférieure, éventuellement lestée, repose ou est fixée sur le sol, à portée d'un ou plusieurs bras manipulateurs de robot. On comprend que huit ttes-outils, par exemple de types différents, tels que des têtes de perçage, des têtes de rivetage .. etc peuvent être stockées simultanément dans ce râtelier en étant protégées par des portillons,tels que 2icontretoutes les projections en provenance de la zone de travail du robot.Ce dernier peut être alors commandé par un programme continu par exemple en vue de l'usinage d'une pièce complexe, nécessitant au maximum huit opérations différentes, à l'aide des huit têtes différentes; à la fin de chaque opération d'usinage, le bras manipulateur du robot se dirige vers l'entrée du support, inoccupé, par exemple S4, où il doit déposer par exemple la tête de perçage qui lui est actuellement accouplée; après ouverture du portillon correspondant, il procède à la dépose de la tête de perçage dans le support S4, dont le portillon se referme aussitOt après le mouvement de retrait du bras manipulateur; celui-ci est ensuite dirigé par exemple vers le support S5, qui contient une tête de rivetage, à laquelle, après ouverture du portillon correspondant, s'accouple l'extrémité du bras manipulateur, qui entratne ensuite la t8te de rivetage vers la zone de travail.

Enfin, chacun des supports, S1 à 58, du râtelier selon l'invention peut être muni d'un détecteur de présence d'une tEte-outil sur le support et d'un détecteur de proxImité d'une tête-outil. Le détecteur de présence, qui peut par exemple autre sensible au poids de la tte-outil reposant sur le support, et être monté en parallèle sur, ou incorporé dans les plots élastiques 22 (figure 11), peut produire un signal de présence, que l'ordinateur de commande du robot peut exploiter lors du déroulement du programme mentionné précédemment. Quant au détecteur de proximité, il produit un signal autorisant le désaccouplement de la tEte-outil lorsque le bras manipulateur du robot lia rapprochée suffisamment près du support destiné à la recevoir, dans la mesure où son capteur de presence ne produit alors aucun signal.

Claims (20)

REVtDICATT0S

1. Dispositif pour l'accouplement automatique d'une tête-outil () au bras manipulateur (B) d'un robot, comportant un support pour le stockage de cette tte-outil, une première plaque (1), fixée a l'extrémite du bras manipulateur (B), une seconde plaque (2), fixée à une partie inactive de la tete-outil (T), ainsi que des moyens de centrage et des moyens d'accouplement libérables, disposés sur les deux plaques (1 et 2) de façon à coopérer lors de leur rapprochement par l'action du bras manipulateur (B), dispositif caractérisé en ce que la seconde plaque (2) porte des seconds organes d'accouplement (5a1 à 5b2), fixes, et la première plaque (1), des premiers organes d'accouplement (6b1 à 6b2) pouvant être déplacés entre une position de verrouillage, où ils coopèrent respectivement avec les seconds organes d'accouplement (5a1 à 5b2), et une position de déverrouillage, sous l'action d'au moins un moteur, tel qu'un vérin (10), porté par la premiere plaque (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque plaque (1 ou 2) porte un nombre pair d'organes d'accouplement, (5a1 à 5b2 ou Gbi à 6b2), disposés deux à deux symétriquement par rapport à un axe de symétrie (S1) de la plaque (1 ou 2).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes de chaque paire de premiers organes (6a1 à 6b2) d'accouplement sont montés coulissants sur la première plaque (1), par exemple parallèlement à son autre axe de symétrie (S2), et que les organes de la paire homologue de seconds organes d'accouplement (5a1 à 5b2) sont fixés sur la seconde plaque (2) avec un écartement adapté à celui des premiers organes homologues (6a1 à 6b2) en position de verrouillage.

4 Dispositif selon la revendication 3, caracternis en ce que les organes de chaque paire de seconds organes d'accouplement (5a1 à 5b2) sont des organes femelles, ayant par exemple la forme de crochets, dont les ouvertures (01, 02) respectives sont tournées l'une vers l'autre, et que les organes de chaque paire de pre miers organes d'accouplement (6a1 & 6b2) sont des organes mâles, qui ont par exemple la forme de patins munis chacun d'un bec (7a1 ou 7b1) ou d'une dent, dont l'écartement est inférieur à celui des organes femelles (5a1 à 5b2), et qui sont orientés de façon à coopérer respectivement avec eux en position de verrouillage.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les organes mules (6b1) et femelles (5b1) correspondant coopèrent, en position de verrouillage, seulement par deux surfaces (s7 et s5), planes et parallèles, inclinées sur les deux plaques (1 et 2) d'un petit angle (B), valant par exemple 2D degrés.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que l'un des ----------- seconds organes d'accouplement (5a1 & 5b2) est réglable par coulîssement dans la direction de coulissement des premiers organes d'accouplement (6a1 a 6b2), et peut autre immobilisé après réglage, par exemple au moyen d'une cale calibrée (19).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le vérin (10) est monté sur la première plaque (1) avec sa ligne d'action < a) disposée suivant l'axe de symétrie de ladite première plaque (1), qui est perpendiculaire à la direction de coulissement (S2) des premiers organes d'accouplement (6a1 à 6b2), et que la tige (10a) dudit vérin (10) est accouplée aux premiers organes d'accouplement (6a1 & 6b2) par l'intermédiaire dune tringlerie, comprenant deux parties symétriques l'une de l'autre par rapport audit axe de symétrie de la première plaque (1), par exemple deux genouillères (12a-13a et 12b-13b).

8. Dispositif selon les revendications 4 et 7, caractérisé en ce que le corps du vérin (10) est monté sur la premiere plaque (1) de façon a po pouvoir pivoter librement autour d'un axe (11) perpendiculaire à ladite première plaque (1), et que la tringlerie est aménagée de manière que certains au moins de ses éléments subissent, lorsque le piston du vérin (10) parvint à l'un de ses points morts, des déformations élastiques, produisant un verrouillage irréversible des organes d'accouplement mâles et femelles.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé par le fait que l'une des deux plaques (1 ou 2) porte au moins deux doigts de centrage (4a, 4b), disposés de façon à s'engager respectivement dans des canons (3a, 3b) portés par l'autre plaque (2 ou 1), lorsque les deux plaques (1 et 2) sont rapprochées par le bras manipulateur (B).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le premier des deux doigts de centrage (4b, 4a) et/ou le canon correspondant (3b, 3a) sont aménagés pour coopérer, lors du rapprochement des deux plaques (1 et 2), avant le second doigt de centrage et le canon correspondant.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que chaque doigt de centrage (4b ou 4a) présente au moins une partie estrtme à faible conicité, suivie par un corps cylindrique, et que la par tie entre conique du premier doigt (4b) est plus lougre que celle du second doigt (4a).

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les faces des deux plaques (1 et 2) qui sont tournées l'une vers l'autre lors du rapprochement des plaques (1 et 2) par l'action du bras manipulateur (B), portent respectivement les éléments complémentaires, par exemple maies et femelles, de connecteurs à accouplement automatique, par rapprochement de leurs éléments complémentaires respectifs (15A, 15B, 16A à i6C, 17, 18), lesdits connecteurs étant choisis pour raccorder à la tOte-outil (g) des lignes ou conduites, transportant, à travers le bras manipulateur (B), des courants électriques, et/ou des courants de liquides, etXou des courants de gaz, entratnant éventuellement des pinces tels que des rivets, ou des déchets, tels que des copeaux d'usinage.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit support comporte un châssis rigide (20), dans lequel un cadre (21), destiné à supporter une tête-outil (T), est monté avec. interposition d'organes semi-rigides (22), élastiquement déformables, constitués par exemple au moins partiellement en caoutchouc.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte quatre organes élastiquement déformables (22), disposés aux sommets d'un carré entre les éléments horizontaux (20a et 21a) du châssis et du cadre (20 et 21).

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que des butées, rigides et/ou élastiques (23, 24), sont interposées entre le châssis (20) et le cadre (21), pour empêcher et/ou amortir les déplacements dudit cadre (21) par rapport audit châssis (20) lors des opérations d'accouplement ou de désaccouplement de la tete-outil (), qui ont lieu dans le cadre (21).

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le cadre (21-) porte des patins (25) pour immobiliser au moins unilatéralement la plaque (1), fixée à la tête-outil (T), lorsque celle-ci est placée dans le cadre (21).

17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que le châssis (20) et le cadre (21) ont chacun une section transversale en forme de X, de façon à pouvoir introduire la tête-outil (e) dans le cadre (21), aussi bien transversalement à sa direction longitudinale que dans cette direction longitudinale.

18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la face du cadre (21) située du c8té de la zone de travail du robot est protégée par un portillon (26), effaçable pour l'entree et la sortie de la tête-outil (T).

19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur sensible à la présence d'une tête-outil, et/ou un détecteur sensible à la proximité immédiate dune t8te-outil.

20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, et comportant un râtelier formé par la juxtaposition de plusieurs supports tels que décrits aux revendications 13 à 19 afin de permettre le stockage de plusieurs têtes-outils, caractérise en ce qu'il est placé à portée d'au moins un bras manipulateur de robot, pour permettre d'y accoupler à volonté des têtes-outils de types différents, de préférence de façon automatique.