FR2635481A1 - Dispositif robotique de prehension - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif robotique de préhension commandé par un piston à fluide. Le piston 12 déplace une crémaillère double 14 qui est en prise avec deux roues 15A, 15B à denture droite, elles-même engrenant avec des crémaillères 17A, 18A de chariots 17, 18. Ces derniers, qui portent des doigts 38, 39 de préhension, sont montés sur des rails de guidage par l'intermédiaire d'appuis à galets qui établissent un contact de roulement entre les chariots et les rails, ce qui minimise le frottement et l'usure et augmente la durée de vie utile et la précision du dispositif de préhension. Domaine d'application : robots de préhension pour la manipulation de pièces, etc.

Description

L'invention concerne un dispositif de pré-

hension a utiliser sur des machines de type robotique pour la préhension, le transport et/ou la mise en place de

pièces de machine d'une manière précise et ferme.

L'invention concerne des dispositifs de préhension tels que décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 593 948 et des dispositifs de préhension tels que décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 741 568; elle a trait aussi à des perfectionnements apportés a un dispositif de préhension du type décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N- 06/852 614, déposée le 16 avril 1986 sous le titre "Parallel Motion Gripper", à présent abandonnée. Il existe aussi d'autres efforts connus portant sur des dispositifs de préhension, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 544 193, N' 1 089 362, N' 900 856 et N 746 707 et dans le brevet-de la République Féderale d'Allemagne N 2 254 784. Jusqu'à présent, les dispositifs de préhension étaient montés de façon à coulisser sur un chemin approprié pour se déplacer entre des positions de travail et de repos. Ces éléments de préhension montés de façon à pouvoir coulisser sont soumis à un frottement de glissement qui, en une période de temps relativement brève, produit une usure importante des pièces en mouvement relatif, ce qui engendre progressivement un jeu excessif entre les pièces complémentaires. Au fur et à mesure que le jeu se développe, la précision du dispositif de préhension en est affectée. De plus, la force de préhension du dispositif décroit lorsque les pièces s'usent sous l'effet du frottement de glissement auquel les pièces sont soumises. Un objet de l'invention est de proposer un dispositif de préhension du type robotique comportant des éléments de préhension à mouvements parallèle, montés sur une main de robot de manière que le frottement entre les éléments de préhension mobiles entre eux soit réduit au minimum. Un autre objet de l'invention est de produire un dispositif de préhension soumis à un minimum de frottement afin de minimiser l'usure entre les pièces

mobiles complémentaires.

Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de préhension qui est soumis a un minimum de frottement pour minimiser la perte detoute force de

préhension due à l'usure.

- Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de préhension capable de conserver sa précision de fonctionnement et sa force de préhension sur

une longue période de temps.

Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de préhension pour une main de robot, qui présente une durée de vie utile prolongée par rapport à un dispositif de préhension de type classique, de même

dimension et de même force.

Les objets indiqués ci-dessus, ainsi que d'autres particularités et avantages, sont réalisés par un dispositif robotique de préhension qui comprend un corps contenant un piston actionné par fluide destiné à actionner

un élément à double crémaillère relié à la tige du piston.

Deux roues à denture droite sont disposées de façon à être en prise avec les crémaillères des bords opposés et sont montées de façon à tourner en sens contraires, l'une par rapport à l'autre, afin que l'élément à crémaillère double soit animé d'un mouvement alternatif lors de l'actionnement du piston. Chacune des roues à denture droite est ellemême disposée en prise avec un chariot à crémaillère pour que les roues à denture droite rapprochent et éloignent les

chariots respectifs à crémaillère l'un de l'autre lors-

qu'elles sont mises en rotation dans un sens ou dans l'autre. Des doigts de préhension sont reliés chacun à un

chariot à crémaillère associé afin de se déplacer paral-

lèlement l'un à l'autre pour prendre entre eux une pièce.

Conformément a l'invention, les chariots respectifs à crémaillère sont agencés de façon à se déplacer sur des appuis à galets disposés entre chaque chariot et sa piste associée portée par un bâti. A cet effet, la piste est définie par deux rails opposés de manière que les bords adjacents des rails et des chariots à crémaillère disposes entre eux présentent des surfaces complémentaires destinées à recevoir entre elles une cage d'appui à galets renfermant des galets afin que le chariot à crémaillère soit disposé

en contact de roulement avec les rails opposés du chemin.

Une particularité de l'invention réside dans la mise en place d'un ensemble d'appui à galets entre les rails de guidage et les chariots à crémaillère pour établir un frottement de roulement entre le chariot à crémaillère

et les rails de guidage qui y sont associés.

Une autre particularité de l'invention réside

dans une structure relativement simple, dont le fonction-

nement est sûr et l'assemblage simple.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation avec coupe d'une forme de réalisation de l'invention; la figure 2 est une coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective éclatée, à échelle agrandie, illustrant un détail de réalisation selon l'invention; et - la figure 4 est une vue de dessous de la

forme de réalisation montrée sur la figure 1.

En référence aux dessins, les figures 1 à 4

représentent un dispositif 10 de préhension selon l'inven-

tion. Comme représenté, le dispositif de préhension comprend un corps 10A qui comporte une partie supérieure lOB et une partie inférieure fixée 0lC. Des organes convenables de fixation ou boulons 27, 28 fixent la partie supérieure du corps à la partie inférieure. Une chambre, formée dans la partie supérieure- du corps, définit un cylindre 11 dans lequel un piston 12 est disposé de façon à pouvoir exécuter un mouvement alternatif. Des moyens sont prévus pour introduire un fluide sous pression dans le

cylindre 11 afin de déplacer le piston pour faire fonc-

tionner le dispositif. Dans la forme de réalisation illustrée, le fluide sous pression est introduit en un point situé au-dessus et au-dessous du piston, comme indiqué en A et B, suivant le sens dans lequel on souhaite déplacer le piston 12. En alternant l'écoulement du fluide sous pression vers le cylindre 11, on fait exécuter mouvement alternatif au piston 12 à l'intérieur de ce

cylindre 11.

Une tige 13 de piston, reliée au piston, est

également reliée, -par son extrémité libre, à une crémail-

lère double 14. Comme représenté, les bords opposés 14A et 14B présentent des séries de dents espacées qui sont disposées de façon à engrener avec des roues respectives A, 15B à denture droite, disposées de chaque côté de la crémaillère double 14 dans la partie inférieure 10C du

corps.

Le dessous de la partie inférieure du corps

présente une ouverture allongée 29.

Un chemin 16, qui comprend deux rails opposés 16A, 16B, est relié au bord inférieur de la partie inférieure du corps. Comme on peut mieux le voir sur les figures 2 et 3, chacun des rails 16A, 16B est réalisé sous la forme d'un élément allongé convenablement fixé au bord inférieur de la partie inférieure 10C du corps afin que les bords intérieurs des rails soient écartés pour définir un

guide destiné à recevoir deux chariots 17 et 18 à crémail-

lères. Comme représenté, chacun des chariots 17 et 18 à crémaillères présente, le long de son bord supérieur, une crémaillère 17A, 18A qui est disposée en prise avec les roues a denture droite respectives 15A et 15B. Comme on le voit mieux sur la figure 3, les bords- intérieurs respectifs espacés des rails respectifs présentent des surfaces 31 et 32 disposées angulairement. Les surfaces angulaires 31 et 32 sont avantageusement disposées de façon à former entre elles un angle de 90'. Cependant, il est bien entendu que l'angle des surfaces 31 et 32 peut être d'une certaine

autre valeur souhaitée, par exemple de 30 ou autre.

Les faces latérales opposées 33 et 34 des chariots respectifs 17 et 18 à crémaillères présentent chacune des surfaces angulaires complémentaires 35 et 36 qui s'adaptent de façon complémentaire aux surfaces angulaires des bords opposés 31 et 32 des rails respectifs

16A et 16b.

En référence à la figure 3, un élément d'appui à galets est disposé entre les surfaces complémentaires du chariot à crémaillère et du rail associé afin que les chariots a crémaillères respectifs 17, 18 soient en contact

de roulement avec et entre les rails respectifs 16A, 16B.

Les éléments d'appui à galets comprennent une cage 21 a galets comportant des parties latérales 20A et 20B disposées angulairement, présentant chacune une ou plusieurs ouvertures espacées longitudinalement afin de recevoir chacune un galet de roulement 22. L'agencement est tel que la cage 21 est disposée avec les galets 22 de chaque côté du chariot & crémaillère respectif, entre le chariot et le rail adjacent afin que chaque chariot soit maintenu en contact de roulement sur les rails. Comme on le voit sur la figure 3, les extrémités opposées des chariots 17 et 18 comportent des butées extrêmes 37 afin que les

éléments d'appui 20 à galets soient retenus entre elles.

Des doigts 38 et 39 de préhension sont reliés respectivement aux chariots correspondants 17 et 18. Les doigts ont pour fonction de prendre, transporter et mettre

en place une pièce pendant le fonctionnement du dispo-

sitif 10.

En fonctionnement, le piston 20 est déplacé à l'intérieur du cylindre par l'introduction d'un fluide sous pression, par exemple de l'air ou un liquide sous pression, dans le cylindre 11. Lors de la course descendante du piston 20, la crémaillère double est abaissée, faisant tourner les roues 15A et 15B à denture droite dans des sens opposés pour entrainer à l'écart l'un de l'autre les chariots à crémaillères et les doigts qu'ils portent. Lors de la course montante du piston 12, les chariots à crémaillères tendent à se rapprocher l'un de l'autre, amenant les doigts 38, 39 à se refermer sur une pièce ou à

prendre une pièce.

Conformément à l'invention, les chariots 17 et 18 sont en contact de roulement avec les rails 16A, 16B. En conséquence, l'usure entre les chariots et les rails est minimisée, ce qui a pour résultat de réduire le degré de tout jeu qui se développerait autrement. En réduisant le jeu dû à l'usure, on accroit fortement la précision et la durée de vie utile du dispositif de préhension. De plus, la force de préhension des doigts respectifs est maintenue à son niveau optimal pendant toute la durée de vie du dispositif 10. En maintenant la force de préhension du dispositif, on permet à ce dernier de manipuler des charges utiles plus élevées, c'est-à-dire des pièces plus lourdes

ou plus grandes que -les dispositifs de préhension anté-

rieurs, montés par glissement, de même dimension et de même force. En supprimant le frottement de glissement entre les pièces mobiles, on estime que l'on peut accroître de 20 à fois la durée de vie du dispositif de préhension par rapport à celle d'un dispositif de préhension comparable soumis à un frottement de glissement. Avec la construction

décrite, le rendement et la précision optimaux du dispo-

sitif sont maintenus durant toute sa durée de vie utile prolongée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Dispositif robotique de préhension com-

prenant un corps (10A) renfermant une chambre cylindrique (11), un piston (12) disposé dans la chambre cylindrique (11), une tige (13) de piston reliée a ce piston (12), une crémaillère double (14) reliée au piston (12) , des roues (15A et 15B) a denture droite disposées en prise avec les bords de la crémaillère afin que lesdites roues (15A, 15B) soient actionnées ensemble, le dispositif étant caractérisé

en ce qu'un chemin (16) est relié au corps (O10A) définis-

sant un guide, deux chariots (17 et 18) à crémaillères sont disposés dans le guide, chacun des chariots à crémaillères étant en prise avec l'une des roues (15A, 15B) à denture droite, des moyens d'appui (20) étant disposés entre le chemin (16) et les chariots (17, 18) à crémaillères à

l'intérieur dudit guide.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que des doigts (38, 39) de préhension sont reliés a chacun des chariots (17 et 18) à crémaillères afin d'être rapprochés et éloignés l'un de l'autre sous l'effet de l'actionnement du piston (12), les doigts (38,

39) de préhension étant disposés en alignement coaxial.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chemin comprend deux rails opposés (16A, 16B) qui présentent des bords espacés définissant entre eux un guide, chacun des bords présentant des surfaces disposées angulairement (31, 32), chacun des chariots (17, 18) à crémaillères ayant des parties extrêmes opposées et des parties latérales longitudinales (33, 34), lesdites parties latérales (33, 34) présentant des surfaces disposées angulairement qui forment des compléments pour les surfaces angulaires (31, 32) des rails (16A, 16B) et qui sont disposées de façon a leur'être contiguës, lesdits moyens d'appui (20) étant disposés entre les surfaces angulaires complémentaires (31, 32) des rails (16A, 16B) et lesdites surfaces angulaires, formant leur complément, des chariots a crémaillères (17, 18), afin que ces chariots (17, 18) soient disposés en contact de roulement avec les rails.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que des butées extrêmes (37) sont reliées aux parties extrêmes opposées des chariots à crémaillères (17, 18) , les butées extrêmes (37) s'étendant latéralement de la surface angulaire des chariots à crémaillères (17, 18) et retenant entre elles lesdits moyens d'appui (20) afin que ces derniers se déplacent ensemble avec lesdits

chariots à crémaillères (17, 18).

5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'appui (20) comprennent une cage allongée (21) présentant des côtés (20A, 20B) disposés angulairement et plusieurs galets d'appui (22) maintenus dans une disposition espacée longitudinalement sur chaque côte de la cage (21), afin que les galets d'appui (22) soient disposés en contact de roulement avec les surfaces angulaires correspondantes (31, 32) des rails (16A, 16B) et les surfaces angulaires de complément desdits

chariots à crémaillères (17, 18).