FR2677421A1

FR2677421A1 - Robot for controlling a rotary tool holder (tool post)

Info

Publication number: FR2677421A1
Application number: FR9106863A
Authority: FR
Inventors: Norman N Fender
Original assignee: Graco Robotics Inc
Current assignee: Graco Robotics Inc
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1992-12-11
Also published as: EP0457858A4; EP0457858A1; CA2019569A1; WO1991000555A1

Abstract

The invention relates to a robot intended for controlling a rotary tool holder. It includes a constant-speed motor (12) driving, via a transmission box (14), two output shafts (16, 18) which rotate in opposite directions. Each of the shafts carries a brake disc (20, 52) and an assembly (26, 54) with a brake calliper can rotate independently about each shaft and is connected by a chain or belt (42, 58) to a tool holder element (48) to be controlled. Field of application: industrial construction robots, etc.

Description

Au cours des dernières années, les robots se sont largement répandus dans des situations de fabrication industrielle. De tels dispositifs entraînent une diminution des coûts de main-d'oeuvre ainsi qu'une amélioration des quantités produites par suite de la répétitivité de leur comportement. Les robots en général, et les robots électriques en particulier, tendent à être très coûteux car ces machines ont habituellement besoin d'un moteur pour chaque axe de mouvement de la machine. En outre, les moteurs demandés tendent à être très coûteux car ils exigent un couple élevé de démarrage et une réponse rapide. In recent years, robots have become widely used in industrial manufacturing situations. Such devices lead to a reduction in labor costs as well as an improvement in the quantities produced as a result of the repetitiveness of their behavior. Robots in general, and electric robots in particular, tend to be very expensive because these machines usually need a motor for each axis of movement of the machine. In addition, the motors requested tend to be very expensive since they require high starting torque and rapid response.

Dans les débuts de la révolution industrielle, il était courant de faire passer à travers une usine un arbre central qui était entraîné par un moulin à eau ou par de la vapeur d'eau. Dans de telles situations, un certain nombre de poulies étaient placées le long de l'arbre et des courroies passant sur ces poulies entraînaient des machines individuelles. Les courroies étaient engagées ou dégagées pour entraîner les machines associées. In the beginnings of the industrial revolution, it was common to pass through a factory a central tree which was driven by a water mill or by steam. In such situations, a number of pulleys were placed along the shaft and belts passing over these pulleys drove individual machines. The belts were engaged or released to drive the associated machines.

Un objet de l'invention est donc de procurer un robot industriel perfectionné qui peut etre fabriqué à un coût sensiblement inférieur à celui des dispositifs antérieurs et qui fonctionne pendant de longues périodes de temps sans maintenance. An object of the invention is therefore to provide an improved industrial robot which can be manufactured at a cost substantially lower than that of the prior devices and which operates for long periods of time without maintenance.

Un simple moteur à vitesse constante attaque une boîte de transmission qui comporte deux arbres de sortie tournant dans des sens opposés. Chaque arbre de sortie porte un disque de frein du type classique pour automobile. Un étrier ou élément de serrage, relié à l'arbre et pouvant tourner autour de lui, peut en fait tourner indépendamment de l'arbre proprement dit et du disque de frein. A simple constant speed motor drives a gearbox which has two output shafts rotating in opposite directions. Each output shaft carries a brake disc of the conventional type for cars. A caliper or clamping element, connected to the shaft and able to rotate around it, can in fact rotate independently of the shaft itself and of the brake disc.

L'étrier est relié à une roue dentée qui entraîne une chaîne ou un autre élément de transmission relié à l'élément porte-outil ou à un bras du robot. Etant donné qu'un mécanisme à étrier et roue dentée est associé à chaque arbre, l'actionnement sélectif de l'étrier amène le mécanisme à étrier à serrer le frein à disque en rotation et ainsi à tourner avec lui, transmettant le mouvement par la chaîne à l'élément porte-outil. En actionnant l'un ou l'autre ou les deux étriers de frein, on peut commander le positionnement et la vitesse exacts de l'élément porteoutil. The caliper is connected to a toothed wheel which drives a chain or other transmission element connected to the tool-carrying element or to an arm of the robot. Since a caliper and gear wheel mechanism is associated with each shaft, the selective actuation of the caliper causes the caliper mechanism to apply the rotating disc brake and thus rotate with it, transmitting the movement by chain to the tool holder element. By actuating one or the other or both brake calipers, the exact positioning and speed of the tool holder element can be controlled.

L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel, les mêmes références numériques désignant les mêmes éléments
la figure 1 est une vue en perspective de la présente invention ; et
la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1.The invention will be described in more detail with reference to the attached drawing by way of nonlimiting example and in which the same reference numerals designating the same elements
Figure 1 is a perspective view of the present invention; and
Figure 2 is a sectional view along line 2-2 of Figure 1.

L'invention est représentée d'une façon générale sur la figure 1 et est désignée globalement en 10. The invention is generally represented in FIG. 1 and is generally designated at 10.

Le robot 10 comprend un moteur 12 qui peut être un moteur de type à vitesse constante, relativement peu coûteux. La sortie du moteur 12 est reliée à une boîte de transmission 14 ayant des premier et second arbres de sortie 16 et 18, respectivement.The robot 10 includes a motor 12 which can be a relatively inexpensive constant speed type motor. The output of the motor 12 is connected to a gearbox 14 having first and second output shafts 16 and 18, respectively.

Un disque de frein 20, qui peut être un disque classique de frein du type pour automobile, habituellement utilisé dans des freins à disque, est fixé au premier arbre 16. I1 est monté, comme représenté, à l'aide d'une clavette 22 qui est maintenue en place par une vis 24 de blocage. On peut évidemment utiliser, comme souhaité, un nombre quelconque de procédés de montage et le procédé illustré n'est donné qu'à titre d'exemple commode. A brake disc 20, which may be a conventional brake disc of the automobile type, usually used in disc brakes, is fixed to the first shaft 16. I1 is mounted, as shown, using a key 22 which is held in place by a locking screw 24. Any number of mounting methods can of course be used, as desired, and the method illustrated is given only as a convenient example.

Un étrier 26, également du type habituel pour frein d'automobile, est fixé à un flasque de montage 28 au moyen de vis 30. Le flasque 28 est monté sur l'arbre 16, mais en est séparé par un élément de palier 32 qui permet au flasque 28 de tourner indépendamment de l'arbre 16 et du disque 20. Une roue dentée 34 est fixée au flasque 28 au moyen de vis 36. Par conséquent, la roue dentée 34 tourne avec le flasque 28 et l'étrier 26. Un chapeau extreme 38 est maintenu en place par une vis 40 et aide à retenir le palier 32 et le flasque 28 sur l'extrémité de l'arbre 16. A caliper 26, also of the usual type for automobile brake, is fixed to a mounting flange 28 by means of screws 30. The flange 28 is mounted on the shaft 16, but is separated from it by a bearing element 32 which allows the flange 28 to rotate independently of the shaft 16 and of the disc 20. A toothed wheel 34 is fixed to the flange 28 by means of screws 36. Consequently, the toothed wheel 34 rotates with the flange 28 and the stirrup 26. An extreme cap 38 is held in place by a screw 40 and helps to retain the bearing 32 and the flange 28 on the end of the shaft 16.

Une chaîne ou courroie 42 passe sur l'extérieur de la roue dentée 34 et engage, ensuite, une roue dentée 44 montée sur un arbre 46 qui porte un élément porte-outil 48 portant un outil 50. L'arbre 46 tourne dans un palier 47. A chain or belt 42 passes over the outside of the toothed wheel 34 and then engages a toothed wheel 44 mounted on a shaft 46 which carries a tool-carrying element 48 carrying a tool 50. The shaft 46 rotates in a bearing 47.

Similairement, un second disque de frein 52 est monté sur le second arbre 18 et est serré de façon commandée par un second étrier 64 qui est monté sur une roue dentée 56, l'étrier 54 et la roue dentée 56 tournant tous deux indépendamment autour de arbre 18 par rapport au disque 52 de frein. Ensuite, une chaîne ou courroie 58 passe sur la roue dentée 56 et une roue dentée 60. Cette dernière est fixée à l'arbre 46 de même que la roue dentée 44. Similarly, a second brake disc 52 is mounted on the second shaft 18 and is clamped in a controlled manner by a second caliper 64 which is mounted on a toothed wheel 56, the caliper 54 and the toothed wheel 56 both independently rotating around shaft 18 relative to the brake disc 52. Then, a chain or belt 58 passes over the toothed wheel 56 and a toothed wheel 60. The latter is fixed to the shaft 46 as is the toothed wheel 44.

Une servovalve 62 est commandée par un automate classique 64 pour robot. Des conduites flexibles 66 et 68 mènent aux étriers 26 et 54, respectivement, et permettent à la servovalve 62 d'actionner de façon variée les plaquettes 26a de frein de l'étrier 26. A servovalve 62 is controlled by a conventional automaton 64 for a robot. Flexible pipes 66 and 68 lead to the calipers 26 and 54, respectively, and allow the servovalve 62 to actuate the brake pads 26a of the caliper 26 in various ways.

On peut évidemment apprécier que le principe et le mécanisme montrés sur la figure 1 peuvent être utilisés pour la commande d'axes multiples et même, évidemment, de robots multiples. Les premier et second arbres 16 et 18 pourraient être pourvus chacun de plusieurs disques de frein et plusieurs ensembles à étriers, dont chaque jeu pourrait être utilisé pour commander un axe particulier, qu'il se trouve dans le robot proprement dit ou dans différents robots suivant les souhaits du concepteur du système. Bien que l'on ait utilisé ici le terme élément porte-outil, il est évident que l'élément à déplacer peut en fait être un autre bras du robot ayant encore un autre axe à son extrémité, qui peut commander l'outil proprement dit. It can obviously be appreciated that the principle and the mechanism shown in FIG. 1 can be used for the control of multiple axes and even, obviously, of multiple robots. The first and second shafts 16 and 18 could each be provided with several brake discs and several caliper assemblies, each set of which could be used to control a particular axis, whether it is in the robot itself or in different robots according to the wishes of the system designer. Although the term tool-holder element has been used here, it is obvious that the element to be moved may in fact be another arm of the robot having yet another axis at its end, which can control the tool itself .

I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au robot décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that many modifications can be made to the robot described and shown without departing from the scope of the invention.

REVENDICATIONS
1. Robot destiné à commander un élément porteoutil rotatif (48), caractérisé en ce qu'il comporte des premier et second arbres (16, 18) globalement parallèles, tournant en sens opposés l'un par rapport à l'autre, des premiers moyens de serrage (20, 52) destinés à serrer de façon commandée le premier arbre et montés de façon à faire tourner l'élément porte-outil dans un premier sens, et des seconds moyens de serrage (26, 54) destinés à serrer de façon commandée le second arbre et montés de façon à faire tourner l'élément porte-outil dans un second sens opposé au premier sens. 1. Robot intended to control a rotary tool holder element (48), characterized in that it comprises first and second shafts (16, 18) generally parallel, rotating in opposite directions with respect to each other, first clamping means (20, 52) for controlled clamping of the first shaft and mounted so as to rotate the tool holder in a first direction, and second clamping means (26, 54) for clamping controlled way the second shaft and mounted so as to rotate the tool holder element in a second direction opposite to the first direction.

2. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens destinés à commander les premiers et seconds moyens de serrage. 2. Robot according to claim 1, characterized in that it further comprises means intended to control the first and second clamping means.

3. Robot selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent une servovalve (62) associée à chacun des moyens de serrage. 3. Robot according to claim 2, characterized in that the control means comprise a servovalve (62) associated with each of the clamping means.

4. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des moyens de serrage comporte un mécanisme de frein. 4. Robot according to claim 1, characterized in that each of the clamping means comprises a brake mechanism.

5. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second arbres sont entraînés en continu par un moteur (12) à vitesse constante. 5. Robot according to claim 1, characterized in that the first and second shafts are driven continuously by a motor (12) at constant speed.

6. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément porte-outil tourne autour d'un axe parallèle aux premier et second arbres. 6. Robot according to claim 1, characterized in that the tool holder element rotates about an axis parallel to the first and second shafts.

7. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moteur (12) et une boîtier (14) de transmission ayant une entrée, le moteur entraînant l'entrée de la boîte de transmission et les premier et second arbres étant entraînés par ladite boîte de transmission. 7. Robot according to claim 1, characterized in that it further comprises a motor (12) and a transmission housing (14) having an input, the motor driving the input of the gearbox and the first and second shafts being driven by said gearbox.

8. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de serrage comprennent un disque (20, 8. Robot according to claim 1, characterized in that the clamping means comprise a disc (20,

Claims

52) brake fixed to each of the shafts, and a caliper (26, 54) mounted coaxially with each shaft and able to rotate independently around each shaft.

9. Robot according to claim 8, characterized in that it further comprises a chain (42, 58) connecting the stirrup to the tool holder element.

10. Robot according to claim 1, characterized in that the first and second clamping means comprise an axial set of clamping means, several axial sets of clamping means being placed on the first and second shafts and each controlling a carrier element rotary tool.