FR2633863A1

FR2633863A1 - Handling robot with circular horizontal movement

Info

Publication number: FR2633863A1
Application number: FR8809615A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1990-01-12

Abstract

This handling robot comprises a central base unit 1, a horizontal arm 2 mounted so that it can rotate on the central unit 1 about a vertical axis 5, and a horizontal forearm 3 provided with a gripping means and mounted so that it can rotate at the end of the arm 2 about a vertical axis 6. According to the invention, the driving means 8 for rotationally driving the arm 2 and also the driving means 9 for rotationally driving the forearm 3, are located in the central base unit 1.

Description

"Robot manipulateur à déplacement horizontal circulaire"
La présente invention concerne un robot manipulateur à déplacement horizontal circulaire. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un robot manipulateur, d'un type connu dans les milieux professionnels sous l'appellation de "robot SCARA", comprenant un bloc central de base, un bras horizontal monté tournant sur le bloc central de base autour d'un axe vertical, un avant-bras horizontal monté tournant à l'extrémité du bras autour d'un axe vertical, des moyens de préhension à l'extrémité de l'avant-bras, des moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras, et d'autres moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras."Robot manipulator with horizontal circular movement"
The present invention relates to a manipulator robot with circular horizontal displacement. More particularly, this invention relates to a manipulator robot, of a type known in professional circles under the name of "SCARA robot", comprising a basic central block, a horizontal arm mounted rotating on the basic central block around a vertical axis, a horizontal forearm mounted rotating at the end of the arm about a vertical axis, gripping means at the end of the forearm, motor means for the rotational drive of the arm, and other motor means for driving the forearm in rotation.

Un tel robot manipulateur, avec un avant-bras articulé à un bras, permet de "balayer" une certaine étendue horizontale en forme de couronne centrée sur l'axe de rotation dù bras, en étant apte à desservir tout point de cette étendue. Such a manipulator robot, with a forearm articulated to an arm, makes it possible to "sweep" a certain horizontal extent in the form of a crown centered on the axis of rotation of the arm, being able to serve any point of this extent.

En vue de commander les mouvements du bras et de l'avant-bras dans ce genre de robot, les réalisations actuellement connues comprennent, d'une part, des moyens moteurs situés dans le bloc central de base, pour l'entraînement en rotation du bras, et d'autre part des moyens moteurs disposés sur le bras, pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras. La localisation excentrée de ces derniers moyens moteurs sur le bras conduit à une mauvaise répartition des masses et à un encombrement important de ce bras. In order to control the movements of the arm and forearm in this type of robot, the currently known embodiments include, on the one hand, motor means located in the basic central block, for the rotational drive of the arm, and secondly motor means arranged on the arm, for driving the forearm in rotation. The eccentric location of these latter drive means on the arm leads to a poor distribution of the masses and to a large bulk of this arm.

Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients des matériels actuels, en supprimant toutes masses déportées importantes. The object of the present invention is to avoid these drawbacks of current equipment, by eliminating any large offset masses.

A cet effet, I'invention a essentiellement pour objet un robot manipulateur à déplacement horizontal circulaire, du genre indiqué en introduction, dans lequel non seulement les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras, mais aussi les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras, sont situés dans ou sur le bloc central de base. To this end, the invention essentially relates to a manipulator robot with circular horizontal displacement, of the type indicated in the introduction, in which not only the motor means for driving the arm in rotation, but also the motor means for driving in rotation of the forearm, are located in or on the basic central block.

Grâce à cette disposition, les masses importantes sont concentrées sur le bloc de base, donc dans la partie fixe de la structure, ce qui permet d'alléger le bras et de diminuer son encombrement. On obtient ainsi non seulement des avantages sur le plan constructif, mais encore, d'un point de vue fonctionnel, une limitation des problèmes d'inertie. La concentration des masses inertes dans le bloc central de base facilite aussi le montage du robot
nanipulateur et son implantation sur le site choisi; en particulier, la disposition objet de l'invention permet d'ensssager un montage "suspendu" du robot, celui-ci étant accroché sous une structure aérienne, alors que les matériels actuels sont nécessairement installés sur Je sol.Thanks to this arrangement, the large masses are concentrated on the base block, therefore in the fixed part of the structure, which makes it possible to lighten the arm and reduce its bulk. There are thus obtained not only advantages on the constructive level, but also, from a functional point of view, a limitation of the inertia problems. The concentration of inert masses in the basic central block also facilitates the assembly of the robot
nanipulator and its location on the chosen site; in particular, the arrangement which is the subject of the invention makes it possible to provide a “suspended” mounting of the robot, the latter being hung under an aerial structure, while the current equipment is necessarily installed on the ground.

De préférence, les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras et les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras comportent des sorties de mouvement respectives, disposées coaxialement suivant l'axe vertical de rotation du bras, I'une des sorties de mouvement étant directement liée au bras pour son entraînement en rotation, tandis que l'autre sortie de mouvement est liée à l'avant-bras, pour l'entraînement en rotation de ce dernier, par l'intermédiaire de moyens de transmission mécaniques logés à l'intérieur du bras.Les deux sorties de mouvement sont avantageusement constituées par deux arbres tubulaires, verticaux et coaxiaux, montés tournants dans le bloc central de base et l'un par rapport à l'autre, un premier arbre vertical étant accouplé aux moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras et l'autre arbre vertical étant accouplé aux moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras. Ce dernier arbre tubulaire vertical, qui est notamment l arbre intérieur, porte à son sommet une roue motrice reliée, par l'intermédiaire d'un élément d'entraînement sans fin tel que courroie ou chaîne, à une roue réceptrice située vers l'extrémité du bras et liée en rotation à l'avant-bras.Ainsi, le bras renferme seulement des moyens de transmission mécaniques relativement légers, qui sont de préférence équipés d'un système de récupération des jeux garantissant la précision et la constance des mouvements de l'avant-bras. Preferably, the motor means for driving the arm in rotation and the motor means for driving the forearm in rotation comprise respective movement outputs, arranged coaxially along the vertical axis of rotation of the arm, I one of the movement outputs being directly linked to the arm for its rotational drive, while the other movement output is linked to the forearm, for the rotary drive of the latter, by means mechanical transmission housed inside the arm. The two movement outputs are advantageously constituted by two tubular shafts, vertical and coaxial, rotatably mounted in the basic central block and one with respect to the other, a first shaft vertical being coupled to the motor means for driving the arm in rotation and the other vertical shaft being coupled to the motor means for driving the arm for rotation. This latter vertical tubular shaft, which is notably the inner shaft, carries at its top a drive wheel connected, by means of an endless drive element such as belt or chain, to a take-up wheel situated towards the end of the arm and linked in rotation to the forearm. Thus, the arm contains only relatively light mechanical transmission means, which are preferably equipped with a play recovery system guaranteeing the precision and consistency of the movements of the 'forearm.

Le principe du robot manipulateur, objet de l'invention, est compatible avec des modes de réalisation très divers des moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras et de l'avant-bras. La concentration de ces moyens moteurs dans le bloc central, et la disposition coaxiale de leurs sorties de mouvement respectives, permet en outre d'envisager des constructions particulièrement rationnelles, dans lesquelles les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras, et les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras, sont constitués par deux ensembles identiques ou similaires, regroupés en position superposée dans le bloc central. The principle of the manipulator robot, object of the invention, is compatible with very diverse embodiments of the motor means for the rotational drive of the arm and the forearm. The concentration of these motor means in the central block, and the coaxial arrangement of their respective movement outputs, also makes it possible to envisage particularly rational constructions, in which the motor means for driving the arm in rotation, and the means motors for rotating the forearm, consist of two identical or similar assemblies, grouped in superimposed position in the central block.

Dans une première forme de réalisation, les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras, et les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras, comprennent les uns et les autres un moteur qui est porté par le bloc central de base et dont l'arbre de sortie, horizontal, porte une vis sans fin en prise avec une roue dentée liée en rotation à l'un des deux arbres tubulaires verticaux et coaxiaux, précédemment mentionnés. In a first embodiment, the motor means for rotating the arm, and the motor means for rotating the forearm, each include a motor which is carried by the block central base and whose output shaft, horizontal, carries an endless screw engaged with a toothed wheel linked in rotation to one of the two vertical and coaxial tubular shafts, previously mentioned.

Cette solution mécanique est très simple. Elle- peut être mise en oeuvre avec des moteurs de tout type : moteurs électriques à courant continu ou pas à pas, moteurs hydrauliques, etc...This mechanical solution is very simple. It can be implemented with motors of any type: direct current or stepping electric motors, hydraulic motors, etc.

Dans une deuxième forme de réalisation, les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras, et les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras, comprennent les uns et les autres un moteur-couple électrique monté dans le bloc central de base, dont le stator est disposé autour de l'axe de rotation vertical du bras, coaxialement à ce dernier, et dont le rotor est porté par l'un des deux arbres tubulaires verticaux et coaxiaux, précédemment mentionnés. Cette autre solution permet de réaliser un ensemble parfaitement homogène, sans jeu et d'une grande rigidité, et elle autorise des vitesses de rotation élevées. In a second embodiment, the motor means for driving the arm in rotation, and the motor means for driving the forearm in rotation, each include an electric torque motor mounted in the basic central block, the stator of which is arranged around the vertical axis of rotation of the arm, coaxial with the latter, and the rotor of which is carried by one of the two vertical and coaxial tubular shafts, previously mentioned. This other solution makes it possible to produce a perfectly homogeneous assembly, without play and of great rigidity, and it allows high speeds of rotation.

Suivant une troisième forme de réalisation, utilisant l'énergie d'un fluide pneumatique ou hydraulique, les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras, et les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras, comprennent les uns et les autres au moins un piston monté coulissant dans un cylindre d'axe horizontal porté par le bloc central de base, le piston étant soumis sur au moins une face à la pression d'un fluide admis dans le cylindre, et comportant latéralement une crémaillère parallèle à l'axe du cylindre et en prise avec une denture de pignon liée en rotation à l'un des deux arbres tubulaires verticaux et coaxiaux, précédemment mentionnés. According to a third embodiment, using the energy of a pneumatic or hydraulic fluid, the motor means for driving the arm in rotation, and the motor means for driving the forearm in rotation, comprise the each other at least one piston mounted sliding in a cylinder with a horizontal axis carried by the basic central block, the piston being subjected on at least one face to the pressure of a fluid admitted into the cylinder, and comprising laterally a rack parallel to the axis of the cylinder and engaged with a pinion toothing linked in rotation to one of the two vertical and coaxial tubular shafts, previously mentioned.

De préférence, il est prévu à l'intérieur du ou de chaque cylindre une butée mécanique réglable suivant la direction de l'axe de ce cylindre, et prévue pour arrêter le coulissement du piston. La butée permet de limiter le mouvement de translation du piston à une valeur désirée, correspondant à une rotation déterminée de l'arbre tubulaire, donc du bras ou de l'avant-bras. Pour faire varier l'angle de rotation du bras ou de l'avant-bras, il suffit de déplacer axialement la butée de manière à modifier la course libre maximale du piston, cette butée étant par exemple déplaçable au moyen d'un moteur auxiliaire et d'un mécanisme vis-écrou. Preferably, there is provided inside the or each cylinder a mechanical stop adjustable in the direction of the axis of this cylinder, and designed to stop the sliding of the piston. The stop makes it possible to limit the translational movement of the piston to a desired value, corresponding to a determined rotation of the tubular shaft, therefore of the arm or the forearm. To vary the angle of rotation of the arm or forearm, it suffices to move the stop axially so as to modify the maximum free stroke of the piston, this stop being for example displaceable by means of an auxiliary motor and of a screw-nut mechanism.

Selon une disposition avantageuse, les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras, et les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras, comprennent les uns et les autres deux pistons montés coulissants respectivement dans deux cylindres d'axes horizontaux aptes à être alimentés alternativement en fluide sous pression agissant sur une face des deux pistons, ces deux pistons comportant latéralement des crémaillères respectives en prise avec une même denture de pignon liée en rotation à l'un des deux arbres tubulaires verticaux et coaxiaux, et les deux cylindres comportant une communication pour le passage d'un fluide incompressible présent dans ces cylindres au contact des faces des pistons non soumises au fluide sous pression.Ainsi, en même temps qu'un piston est déplacé par l'effet du fluide sous pression admis dans le cylindre correspondant, il refoule le fluide incompressible vers l'autre cylindre. Cette disposition permet donc d'envisager un mouvement de rotation alterné du bras ou de l'avant-bras, du moment que les deux cylindres sont alimentés alternativement en air comprimé, l'ensemble permettant de commander une rotation sans jeu. Le passage reliant les deux cylindres, et parcouru par le fluide incompressible, peut être réglable en section, dans le but d'ajuster et de faire varier la vitesse de rotation du bras ou de l'avant-bras. Le réglage des deux butées mécaniques, montées respectivement à l'intérieur des deux cylindres, détermine avec précision les deux positions extrêmes du mouvement de rotation du bras ou de l'avant-bras. According to an advantageous arrangement, the motor means for the rotary drive of the arm, and the motor means for the rotary drive of the forearm, each include two pistons slidably mounted respectively in two cylinders of horizontal axes capable of being supplied alternately with pressurized fluid acting on one face of the two pistons, these two pistons having respective lateral racks engaged with the same pinion toothing linked in rotation to one of the two vertical and coaxial tubular shafts, and the two cylinders comprising a communication for the passage of an incompressible fluid present in these cylinders in contact with the faces of the pistons not subjected to the fluid under pressure. Thus, at the same time that a piston is moved by the effect of the fluid under pressure admitted into the corresponding cylinder, it delivers the incompressible fluid to the other cylinder. This arrangement therefore makes it possible to envisage an alternating rotational movement of the arm or forearm, as long as the two cylinders are supplied alternately with compressed air, the assembly making it possible to control a rotation without play. The passage connecting the two cylinders, and traversed by the incompressible fluid, can be adjustable in section, in order to adjust and vary the speed of rotation of the arm or forearm. The adjustment of the two mechanical stops, mounted respectively inside the two cylinders, precisely determines the two extreme positions of the rotational movement of the arm or forearm.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, la disposition groupée et centrale des moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras et de l'avant-bras permet, quel que soit le détail de ces moyens moteurs, une réalisation simple des moyens d'indexation, c'est-à-dire du système, notamment optique, qui détecte en permanence les positions angulaires du bras et de l'avant-bras par rapport à une position de référence. Les moyens d'indexation comprennent, avantageusement, un disque codeur disposé suivant l'axe de rotation du bras et lié en rotation avec la partie supérieure de l'arbre tubulaire vertical prévu pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras, une première tête de lecture optique fixée sur le bloc central de base en regard du disque codeur, et une seconde tête de lecture optique montée sur le bras et située, elle aussi, en regard du disque codeur.Ainsi, un disque codeur unique associé à deux têtes de lecture permet de détecter, d'une part, la position angulaire de l'avant-bras, et d'autre part, la position relative du bras et de l'avant-bras, donc aussi la position du bras. Ces moyens d'indexation permettent de contrôler les positions du bras et de l'avant-bras, et de programmer leurs mouvements en partant de valeurs pré-affichées. Dans le cas de positions finales définies par des butées programmables, il faut que les pas élémentaires définis par les moyens de commande des butées, et les pas définis par le codeur, soient identiques. On notera, enfin, que
I'implantation du codeur dans la région du bloc central fixe du robot autorise, pour la programmation des mouvements, un apprentissage par pantin avec une précision absolue.According to another advantageous aspect of the invention, the grouped and central arrangement of the motor means for driving the arm and the forearm in rotation allows, whatever the detail of these motor means, a simple embodiment of the means indexing, that is to say the system, in particular optical, which continuously detects the angular positions of the arm and forearm relative to a reference position. The indexing means advantageously comprise an encoder disc arranged along the axis of rotation of the arm and linked in rotation with the upper part of the vertical tubular shaft provided for driving the forearm in rotation, a first optical read head attached to the base central unit opposite the encoder disc, and a second optical read head mounted on the arm and also located opposite the encoder disc, thus a single encoder disc associated with two reading heads makes it possible to detect, on the one hand, the angular position of the forearm, and on the other hand, the relative position of the arm and the forearm, therefore also the position of the arm. These indexing means make it possible to control the positions of the arm and forearm, and to program their movements on the basis of pre-displayed values. In the case of end positions defined by programmable stops, the elementary steps defined by the control means of the stops and the steps defined by the encoder must be identical. Finally, note that
The implantation of the encoder in the region of the fixed central block of the robot allows, for the programming of the movements, learning by puppet with absolute precision.

De toute façon, I'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes de réalisation de ce robot manipulateur à déplacement horizontal circulaire
Figure 1 est une vue générale en plan par dessus, d'un robot manipulateur conforme à la présente invention
Figure 2 est une vue en coupe verticale de ce robot, suivant ll-ll de figure 1, avec indication des moyens d'indexation
Figure 3 est une vue en coupe horizontale passant par le bloc de base, montrant une première forme de réalisation des moyens moteurs
Figure 4 est une vue en coupe verticale du bloc de base, montrant une deuxième forme de réalisation des moyens moteurs
Figure 5 est une vue en coupe horizontale passant par le bloc de base, montrant une troisième forme de réalisation des moyens moteurs.Anyway, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended diagrammatic drawing representing, by way of nonlimiting examples, some embodiments of this robot manipulator with circular horizontal displacement
Figure 1 is a general plan view from above of a manipulator robot according to the present invention
Figure 2 is a vertical sectional view of this robot, along ll-ll of Figure 1, with indication of the indexing means
Figure 3 is a horizontal sectional view passing through the base block, showing a first embodiment of the drive means
Figure 4 is a vertical sectional view of the base block, showing a second embodiment of the drive means
Figure 5 is a horizontal sectional view passing through the base block, showing a third embodiment of the drive means.

Comme le montrent les figures I et 2, le robot manipulateur comprend principalement un bloc central de base 1, un bras 2 et un avant-bras 3. Le bloc central 1 repose sur le sol 4 dans l'exemple représenté, mais il pourrait aussi être suspendu. Le bras 2, de structure creuse, s'étend horizontalement et possède une première extrémité par laquelle il est monté tournant, autour d'un axe de rotation vertical 5, sur le bloc central 1. A l'extrémité du bras 2 éloignée de l'axe 5 est prévu un autre axe de rotation vertical 6, autour duquel l'avant-bras 3 est monté tournant par sa première extrémité. Cet avant-bras 3, s'étendant lui aussi horizontalement, porte à sa seconde extrémité des moyens de préhension non représentés, de structure connue, pouvant être conformés à la manière d'une pince.La longueur de l'avant-bras 3 étant inférieure à celle du bras 2, la combinaison des mouvements de rotation du bras 2 autour de l'axe vertical 5, et de l'avant-bras 3 autour de l'axe vertical 6, permet de "balayer" une étendue horizontale 7 en forme de couronne, entourant concentriquement le bloc central 1. As shown in Figures I and 2, the manipulator robot mainly comprises a basic central block 1, an arm 2 and a forearm 3. The central block 1 rests on the ground 4 in the example shown, but it could also to be suspended. The arm 2, of hollow structure, extends horizontally and has a first end by which it is rotatably mounted, around a vertical axis of rotation 5, on the central block 1. At the end of the arm 2 remote from the 'axis 5 is provided another vertical axis of rotation 6, around which the forearm 3 is mounted rotating by its first end. This forearm 3, which also extends horizontally, carries at its second end gripping means, not shown, of known structure, which can be shaped in the manner of pliers. The length of the forearm 3 being lower than that of arm 2, the combination of the rotational movements of arm 2 around the vertical axis 5, and of the forearm 3 around the vertical axis 6, makes it possible to "sweep" a horizontal extent 7 in crown shape, concentrically surrounding the central block 1.

Les mouvements de rotation du bras 2 et de l'avant-bras 3 sont commandés par des moyens moteurs respectifs, qui selon l'invention sont tous situés dans ou sur le bloc central de base 1. Sur la figure 2, on a indiqué très schématiquement en 8 les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation du bras 2, et en 9 les moyens moteurs pour l'entraînement en rotation de l'avant-bras 3, sans préciser ici la structure de ces moyens moteurs. The rotational movements of the arm 2 and the forearm 3 are controlled by respective motor means, which according to the invention are all located in or on the basic central block 1. In FIG. 2, it has been indicated very schematically at 8 the motor means for driving the arm 2 in rotation, and at 9 the motor means for driving the forearm 3 in rotation, without specifying here the structure of these motor means.

Les premiers moyens moteurs 8, placés en position supérieure, sont accouplés à un arbre tubulaire 10, monté tournant autour de l'axe vertical 5 dans le bloc central de base 1. Le sommet de l'arbre tubulaire 10, dépassant du bloc central 1, est solidarisé avec la première extrémité du bras 2,
Les autres moyens moteurs 9, placés en position inférieure, sont accouplés à un arbre tubulaire 11 disposé coaxialement à l'arbre tubulaire 10, à l'intérieur de ce dernier. Les parties inférieure et supérieure de l'arbre tubulaire intérieur 11 dépassent hors de l'arbre tubulaire extérieur 10. Le sommet de l'arbre tubulaire intérieur Il porte une roue motrice 12, sur laquelle passe une chaîne ou courroie sans fin 13 logée à l'intérieur du bras 2.The first drive means 8, placed in the upper position, are coupled to a tubular shaft 10, mounted rotating around the vertical axis 5 in the basic central block 1. The top of the tubular shaft 10, projecting from the central block 1 , is secured to the first end of the arm 2,
The other drive means 9, placed in the lower position, are coupled to a tubular shaft 11 disposed coaxially with the tubular shaft 10, inside the latter. The lower and upper parts of the inner tubular shaft 11 project beyond the outer tubular shaft 10. The top of the inner tubular shaft It carries a drive wheel 12, over which passes an endless chain or belt 13 housed at the inside the arm 2.

La chaîne ou courroie sans fin 13 passe encore sur une roue réceptrice 14, disposée suivant l'axe de rotation 6 de l'avant-bras 3 et liée en rotation à cet avant-bras 3. Un système de tension, non représenté, est logé dans le bras 2 pour maintenir la chaîne ou courroie 13 tendue. Ainsi, l'entraînement en rotation de l'avant-bras 3 s'effectue, depuis le bloc central 1, au travers du bras 2.The endless chain or belt 13 still passes over a take-up wheel 14, disposed along the axis of rotation 6 of the forearm 3 and linked in rotation to this forearm 3. A tension system, not shown, is housed in the arm 2 to keep the chain or belt 13 tensioned. Thus, the forearm 3 is driven in rotation, from the central block 1, through the arm 2.

Comme le montre encore la figure 2, L'arbre tubulaire extérieur 10 est monté tournant dans le bloc de base 1, autour de l'axe vertical 5, au moyen d'au moins un roulement supérieur 15. L'arbre tubulaire intérieur 11 est monté tournant, autour du même axe vertical 5, au moyen d'au moins un roulement inférieur 16. De plus, L'arbre tubulaire extérieur 10 est monté tournant par rapport à l'arbre tubulaire intérieur 11 au moyen d'au moins un roulement intermédiaire 17. As still shown in FIG. 2, the outer tubular shaft 10 is mounted rotating in the base block 1, around the vertical axis 5, by means of at least one upper bearing 15. The inner tubular shaft 11 is mounted to rotate, around the same vertical axis 5, by means of at least one lower bearing 16. In addition, the outer tubular shaft 10 is mounted to rotate relative to the inner tubular shaft 11 by means of at least one bearing intermediate 17.

La figure 3 montre une première forme de réalisation des moyens moteurs 8 ou 9. Un moteur 18, d'axe horizontal 19, est porté par le bloc de base 1. L'arbre de sortie horizontal 20 du moteur 18, monté tournant dans des roulements 21 et 22, porte une vis sans fin 23 en prise avec une roue dentée 24 qui est liée en rotation à l'arbre tubulaire extérieur 10, dans le cas de l'entraînement du bras, ou à l'arbre tubulaire intérieur 11, dans le cas de l'entraînement de l'avant-bras. Divers types de motorisation sont ici envisageables : le moteur 18 peut être un moteur électrique à courant continu, ou un moteur pas à pas, ou encore un moteur hydraulique. FIG. 3 shows a first embodiment of the motor means 8 or 9. A motor 18, with a horizontal axis 19, is carried by the base block 1. The horizontal output shaft 20 of the motor 18, mounted rotating in bearings 21 and 22, carries an endless screw 23 engaged with a toothed wheel 24 which is linked in rotation to the outer tubular shaft 10, in the case of the arm drive, or to the inner tubular shaft 11, in the case of training the forearm. Various types of motorization can be envisaged here: the motor 18 can be a direct current electric motor, or a stepping motor, or even a hydraulic motor.

La figure 4 montre une deuxième forme de réalisation des moyens moteurs 8 et 9. Pour l'entraînement du bras, les moyens moteurs 8 comprennent ici un premier moteur-couple électrique, dont le stator 25 est monté dans le bloc de base I suivant l'axe vertical 5, et dont le rotor 26 est porté par l'arbre tubulaire extérieur 10. Pour l'entraînement de l'avant-bras, les moyens moteurs 9 comprennent, de manière similaire, un second moteur-couple électrique, dont le stator 27 est monté dans le bloc de base I suivant l'axe vertical 5, et dont le rotor 28 est porté par l'arbre tubulaire intérieur 11. FIG. 4 shows a second embodiment of the motor means 8 and 9. For driving the arm, the motor means 8 here comprise a first electric torque motor, the stator 25 of which is mounted in the base block I along l vertical axis 5, and the rotor 26 of which is carried by the outer tubular shaft 10. For driving the forearm, the motor means 9 similarly comprise a second electric torque motor, the stator 27 is mounted in the base block I along the vertical axis 5, and the rotor 28 of which is carried by the inner tubular shaft 11.

La figure 5 montre une troisième forme de réalisation des moyens moteurs 8 ou 9. Pour l'entraînement du bras ou de l'âvant-bras, ces moyens comprennent deux cylindres couplés 29 d'axes horizontaux et parallèles 30, disposés symétriquement sur le bloc de base 1, de part et d'autre d'un plan de symétrie vertical contenant l'axe 5 (soit quatre cylindres 29 au total). FIG. 5 shows a third embodiment of the driving means 8 or 9. For driving the arm or the forearm, these means comprise two coupled cylinders 29 with horizontal and parallel axes 30, arranged symmetrically on the block base 1, on either side of a vertical plane of symmetry containing the axis 5 (ie four cylinders 29 in total).

Dans chaque cylindre 29 est monté coulissant un piston allongé 31, pourvu de joints d'étanchéité 32 et 33 entre lesquels est formée, sur la face latérale du piston 31; une crémaillère 34 parallèle à l'axe 30 du cylindre 29. In each cylinder 29 is slidably mounted an elongated piston 31, provided with seals 32 and 33 between which is formed, on the side face of the piston 31; a rack 34 parallel to the axis 30 of the cylinder 29.

La crémaillère 34 est en prise avec une denture de pignon 35, liée en rotation selon le cas avec l'arbre tubulaire extérieur 10 ou avec l'arbre tubulaire intérieur 11. Chaque piston 31 divise le cylindre 29 correspondant en deux chambres, respectivement 36 et 37.The rack 34 is engaged with a pinion toothing 35, linked in rotation as the case may be with the outer tubular shaft 10 or with the inner tubular shaft 11. Each piston 31 divides the corresponding cylinder 29 into two chambers, respectively 36 and 37.

Les chambres 36 des deux cylindres couplés 29, situées d'un même côté du bloc de base 1, sont remplies d'huile et sont mises en communication par un passage 38. Les autres chambres 37 sont prévues pour recevoir chacune de l'air comprimé, amené depuis l'extérieur par un conduit 39. The chambers 36 of the two coupled cylinders 29, located on the same side of the base block 1, are filled with oil and are brought into communication by a passage 38. The other chambers 37 are provided to each receive compressed air , brought in from outside via a pipe 39.

Chaque cylindre 29 comporte encore un dispositif de butée mécanique réglable. Ce dispositif de butée comprend un moteur 40 associé à un réducteur 41, à une extrémité du cylindre 29. L'ensemble moto-réducteur 40-41 entraîne en rotation une vis 42 s'étendant à l'intérieur du cylindre 29 parallèlement à l'axe 30 de ce dernier. La vis 42 coopère avec un écrou 43, monté coulissant dans le cylindre 29 et possédant une face de butée 44 située en regard d'une extrémité du piston 31, lequel présente un évidement 45 recevant partiellement la vis 42. Le mécanisme vis 42 - écrou 43 est ici obligatoirement irréversible, et la liaison d'entraînement entre le moteur 40 et la vis 42 doit être sans jeu. Each cylinder 29 also includes an adjustable mechanical stop device. This stop device comprises a motor 40 associated with a reduction gear 41, at one end of the cylinder 29. The motor-reduction unit 40-41 rotates a screw 42 extending inside the cylinder 29 parallel to the axis 30 of the latter. The screw 42 cooperates with a nut 43, slidably mounted in the cylinder 29 and having a stop face 44 located opposite one end of the piston 31, which has a recess 45 partially receiving the screw 42. The screw 42 - nut mechanism 43 is here necessarily irreversible, and the drive link between the motor 40 and the screw 42 must be free of play.

La commande du moteur 40 permet de déplacer axialement la face de butée 44, donc de définir une position extrême du piston 31. L'admission d'air comprimé dans la chambre 37 d'un cylindre 29 déplace le piston 31 correspondant, en l'éloignant de la face de butée 44. Au cours de son mouvement, le piston 31 fait tourner l'arbre tubulaire 10 ou 11, par
I'intermédiaire de la crémaillère 34 et de la denture de pignon 35.The control of the motor 40 makes it possible to axially move the abutment face 44, therefore to define an extreme position of the piston 31. The admission of compressed air into the chamber 37 of a cylinder 29 moves the corresponding piston 31, by away from the abutment face 44. During its movement, the piston 31 rotates the tubular shaft 10 or 11, by
The intermediate of the rack 34 and the pinion teeth 35.

Simultanément, le piston 31 refoule de l'huile hors de la chambre 36 du cylindre 29 considéré, et cette huile parvient, au travers du passage 38, dans la chambre correspondante 36 de l'autre cylindre 29, déplaçant ainsi le piston 31 monté dans cet autre cylindre 29. Le mouvement peut se poursuivre jusqu'au moment où le piston 31 de cet autre cylindre 29 est arrêté par la face de butée 44 qui lui est associée.Simultaneously, the piston 31 delivers oil from the chamber 36 of the cylinder 29 considered, and this oil reaches, through the passage 38, in the corresponding chamber 36 of the other cylinder 29, thus displacing the piston 31 mounted in this other cylinder 29. The movement can continue until the piston 31 of this other cylinder 29 is stopped by the abutment face 44 which is associated with it.

On comprend que le choix des positions respectives des deux faces de butée 44 détermine les deux positions extrêmes du mouvement rotatif et l'ampleur de ce mouvement (dans la limite imposée par la longueur de la crémaillère 34), et que la parfaite symétrie des moyens moteurs 8 ou 9 permet un fonctionnement identique pour les deux sens de rotation du bras ou de l'avant bras, les deux chambres 37 étant bien entendu alimentées en air comprimé de manière alternée. It is understood that the choice of the respective positions of the two abutment faces 44 determines the two extreme positions of the rotary movement and the extent of this movement (within the limit imposed by the length of the rack 34), and that the perfect symmetry of the means motors 8 or 9 allow identical operation for both directions of rotation of the arm or forearm, the two chambers 37 being of course supplied with compressed air alternately.

En cas de rupture de l'alimentation en air comprime ou en électricité, le passage 38 peut assurer une fonction de sécurité par blocage du transfert d'huile entre les deux chambres 36, ce qui permet de connaître, lors de la remise en marche, la position exacte du mécanisme de commande. In the event of a break in the supply of compressed air or electricity, the passage 38 can provide a safety function by blocking the transfer of oil between the two chambers 36, which makes it possible to know, when restarting, the exact position of the control mechanism.

En se référant de nouveau à la figure 2, on décrira enfin les moyens d'indexation, prévus vers la partie supérieure du bloc central de base 1. Ces moyens comprennent un disque codeur 46, et deux têtes de lecture optiques 47 et 48 associées au disque codeur 46. Le disque codeur 46 est lié en rotation avec l'axe tubulaire intérieur 11, servant à l'entraînement de l'avant-bras 3, ce disque codeur 46 étant disposé suivant l'axe de rotation vertical 5 du bras 2. La première tête de lecture 47 est fixée sur la partie supérieure du bloc central 1, et placée en regard de la périphérie du disque codeur 46. La seconde tête de lecture 48 est montée sur le bras 2, et située elle aussi en regard de la périphérie du disque codeur 46. La combinaison de ce disque codeur 46 et des deux têtes de lecture 47 et 48 permet de détecter les positions angulaires du bras 2 et de l'avant-bras 3, par rapport à une position de référence définie arbitrairement à la construction ou au moment de la programmation des mouvements du robot manipulateur. Referring again to FIG. 2, we will finally describe the indexing means, provided towards the upper part of the basic central block 1. These means comprise an encoder disc 46, and two optical read heads 47 and 48 associated with the encoder disc 46. The encoder disc 46 is linked in rotation with the internal tubular axis 11, used for driving the forearm 3, this encoder disc 46 being disposed along the vertical axis of rotation 5 of the arm 2 The first read head 47 is fixed on the upper part of the central block 1, and placed opposite the periphery of the encoder disc 46. The second read head 48 is mounted on the arm 2, and also located opposite the periphery of the encoder disc 46. The combination of this encoder disc 46 and the two read heads 47 and 48 makes it possible to detect the angular positions of the arm 2 and the forearm 3, relative to an arbitrarily defined reference position at construction or a u when programming the movements of the manipulator robot.

Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de ce robot manipulateur qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe. En particulier, I'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention par le recours à des équivalents techniques, ou par des modifications de construction ou d'agencement, notamment en ce qui concerne les moyens moteurs 8 et 9, la disposition des roulements 15,16,17 et les positions relatives de fixation des moyens d'indexation 46,47,48. It goes without saying that the invention is not limited to the sole embodiments of this manipulator robot which have been described above, by way of examples; on the contrary, it embraces all the variants respecting the same principle. In particular, one would not depart from the scope of the invention by the use of technical equivalents, or by modifications of construction or arrangement, in particular as regards the driving means 8 and 9, the arrangement bearings 15,16,17 and the relative fixing positions of the indexing means 46,47,48.

Claims

1. Robot manipulator with circular horizontal movement, comprising a basic central block (1), a horizontal arm (2) rotatably mounted on the basic central block (I) around a vertical axis (5), a forearm horizontal (3) mounted rotating at the end of the arm (2) about a vertical axis (6), gripping means at the end of the forearm (3), motor means (8) for the rotary drive of the arm (2), and other motor means (9) for the rotary drive of the forearm (3), characterized in that not only the motor means (8) for the drive in rotation of the arm (2), but also the motor means (9) for the rotary drive of the forearm (3), are located in or on the basic central block (1).

2. Robot manipulator according to claim 1, characterized in that the motor means (8) for driving the arm in rotation (2), and the motor means (9) for driving the forearm in rotation (3), have respective movement outputs (10,11), arranged coaxially along the vertical axis of rotation (5) of the arm (2), one of the movement outputs (10) being directly linked to the arm ( 2) for its rotation drive, while the other movement output (11) is linked to the forearm (3), for the rotation drive of the latter, by means of mechanical transmission means (12,13,14) housed inside the arm (2).

3. manipulator robot according to claim 2, characterized in that the two movement outputs are constituted by two tubular shafts (10,11), vertical and coaxial, rotatably mounted in the basic central block (1) and one by relative to the other, a first vertical shaft (10) being coupled to the motor means (8) for driving the arm (2) in rotation, and the other vertical shaft (II) being coupled to the motor means (9) for rotating the forearm (3).

4. Robot manipulator according to claim 3, characterized in that the vertical tubular shaft (II), coupled to the motor means (9) for driving the forearm in rotation (3), which is in particular the inner shaft, carries at its top a driving wheel (12) connected, by means of an endless drive element such as belt or chain (13), to a receiving wheel (14) located towards the end of the arm (2) and linked in rotation to the forearm (3).

5. Robot manipulator according to claim 3 or 4, characterized in that the motor means (8) for driving the arm in rotation (2), and the motor means (9) for driving the front rotation -arms (3), each include a motor (18) which is carried by the basic central block (1) and whose output shaft (20), horizontal, carries a worm (23) in engagement with a toothed wheel (24) linked in rotation to one of the two vertical and coaxial tubular shafts (10,11).

6. Robot manipulator according to claim 3 or 4, characterized in that the motor means (8) for driving the arm in rotation (2), and the motor means (9) for driving the front rotation -arms (3), each include an electric torque motor mounted in the basic central block (1), whose stator (25,27) is arranged around the vertical axis of rotation (5) of the arm (2), coaxial to the latter, and whose rotor (26,28) is carried by one of the two vertical and coaxial tubular shafts (10,11).

7. manipulator robot according to claim 3 or 4, characterized in that the motor means (8) for the rotational drive of the arm (2), and the motor means (9) for the rotational drive from the front -arms (3), each include at least one piston (31) slidably mounted in a cylinder (29) of horizontal axis (30) carried by the basic central block (1), the piston (31) being subjected on at least one face to the pressure of a fluid admitted into the cylinder (29), and comprising laterally a rack (34) parallel to the axis (30) of the cylinder (29) and engaged with a toothing of pinion (35) linked in rotation to one of the two vertical and coaxial tubular shafts (10,11).

8. Robot manipulator according to claim 7, characterized in that there is provided, inside the or each cylinder (29), a mechanical stop (44) mechanically adjustable in the direction of the axis (30) of this cylinder (29) and provided to stop the sliding of the piston (31).

9. Robot manipulator according to claim 8, characterized in that the stop (44) is movable by means of an auxiliary motor (40,41) and a screw-nut mechanism (42,43).

10. Robot manipulator according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the motor means (8) for the rotary drive of the arm (2), and the motor means (9) for the rotary drive of the forearm (3), each include two pistons (31) slidably mounted respectively in two cylinders (29) of horizontal axes (30) capable of being supplied alternately (at 39) with pressurized fluid , these two pistons (31) laterally having respective racks (34) engaged with the same pinion toothing (35) linked in rotation to one of the two vertical and coaxial tubular shafts (10,11), and the two cylinders (29) comprising a communication (38) for the passage of an incompressible fluid present in these cylinders (at 36) in contact with the faces of the pistons (31) not subjected to the fluid under pressure.

He. Robot manipulator according to any one of claims 3 to 10, characterized in that its indexing means comprise an encoder disc (46) disposed along the axis of rotation (5) of the arm (2) and linked in rotation with the upper part of the vertical shaft (11) provided for driving the forearm in rotation (3), a first optical reading head (47) fixed on the central central block (1) facing the disc encoder (46), and a second optical read head (48) mounted on the arm (2) and also located opposite the encoder disc (46).

12. Robot manipulator according to any one of claims I to 11, characterized in that the motor means (8) for the rotary drive of the arm (2), and the motor means (9) for the rotary drive of the forearm (7), consist of two identical or similar assemblies, grouped in superimposed position in the central block (1).