FR2731749A1 - Hydraulic servo motor for manipulator arms - Google Patents

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FR2731749A1
FR2731749A1 FR9503235A FR9503235A FR2731749A1 FR 2731749 A1 FR2731749 A1 FR 2731749A1 FR 9503235 A FR9503235 A FR 9503235A FR 9503235 A FR9503235 A FR 9503235A FR 2731749 A1 FR2731749 A1 FR 2731749A1
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Universite Paul Verlaine-Metz
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    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/12Characterised by the construction of the motor unit of the oscillating-vane or curved-cylinder type

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Abstract

The servo-motor is of a type consisting of a transmitter assembly of pressure principally made up of a cylindrical body (1), a mobile end plate (3), a fixed end plate (2), and a rotary distributor. The rotary distributor contains a casing (5) carrying out the functions of a distributor body and the shaft for the servo-motor and a distribution rotor (4). The mobile end plate operates in an annular volume (21) formed between the distributor bodies (5) and the servo-motor body (1). Also the orifices or distribution grooves (15), provided in the rotor (4), present a square or rectangular section for joining up the volume chambers (21) with the channels (HP and BP) (22,23) of the casings aligned parallel to the shaft of the servo-motor.

Description

L'invention concerne un servomoteur pour une application préférentielle mais non limitative à la construction de bras manipulateurs à axes de rotation multiples. The invention relates to a servomotor for a preferred but non-limiting application to the construction of manipulator arms with multiple axes of rotation.

Aucun servomoteur hydraulique actuel ne donne satisfaction dans cette application préférentielle, leurs inconvénients sont notamment leur poids, leur encombrement, la distribution rapp( > rtée à la base de la chaîne articulée, et la tuyauterie reliant la distribution aux servomoteurs, d'autre part les tuyaux souples se raidissent sous l'effet de la pression. No current hydraulic servomotor is satisfactory in this preferred application, their drawbacks are in particular their weight, their bulk, the rapp distribution (> rtée at the base of the articulated chain, and the piping connecting the distribution to the servomotors, on the other hand the flexible pipes stiffen under the effect of pressure.

Les motoréducteurs électriques développent des couples nettement inférieurs et nécessitent des freins pour éviter l'effondrement de la chaire articulée. Electric geared motors develop significantly lower torques and require brakes to avoid the collapse of the articulated pulpit.

L'invention vise à pallier ces inconvénients. The invention aims to overcome these drawbacks.

Pour l'application préférentielle précitée, un but de l'invention est de proposer un servomoteur répondant aux critères ci-après:
- manipulation d'une masse de 10 kg au bout de la chaîne articulée déployée avec un rayon d'action de un mètre,
- la masse du bras sans la centrale hydraulique ne doit pas dépasser 20 kgs,
- le servomoteur doit être un module complet intégrant le système de transmission de puissance, la distribution, les capteurs et la connectique,
- la connection entre les modules doit s'effectuer rapidement,
- pour une intervention, I'accessibilité à tous les composants doit être excellente.
For the above-mentioned preferential application, an object of the invention is to propose a servomotor meeting the following criteria:
- handling a 10 kg mass at the end of the articulated chain deployed with a radius of action of one meter,
- the mass of the arm without the hydraulic unit must not exceed 20 kgs,
- the servomotor must be a complete module integrating the power transmission system, the distribution, the sensors and the connections,
- the connection between the modules must be made quickly,
- for an intervention, accessibility to all components must be excellent.

- le servomoteur doit garantir le maintien en position sans frein,
- en cas de nécessité: panne, dégagement, sécurité, une vanne doit permettre la mise en communication des chambres haute et basse pression.
- the actuator must guarantee that the position is maintained without the brake,
- in case of need: breakdown, release, security, a valve must allow the communication of the high and low pressure chambers.

La composition du servomoteur doit permettre toutes les associations possibles: montage en ligne, selon un angle quelconque pour obtenir des chaînes articulées ouvertes ou fermées. The composition of the servomotor must allow all possible associations: assembly in line, at any angle to obtain open or closed articulated chains.

Un autre but de l'invention est de proposer un servomoteur polyvalent permettant de nombreuses autres applications, dans ce but:
- le servomoteur doit encore être utilisé à d'autres fins, comme la commande de vannes, de portes, le remplacement de systèmes associant des vérins linéaires, des crémaillères et des pignons, il doit pouvoir être utilisé dans des milieux hostiles et agressifs, voire déflagrants moyennant une protection spéciale des systèmes électriques de commande de distributeur et de pnse d'informations,
- les éléments reliant les servomoteurs de la chaîne articulée entre eux doivent être standards,
- pour favoriser la sécurité et l'esthétique ni protubérance, ni tuyau, ni câble, ni pièce ou composants ne doivent dépasser de l'enveloppe cylindrique fixée selon le modèle,
- la commande en position et en vitesse doivent être simples,
- la conception doit être identique quelle que soit la taille du servomoteur,
- pour l'application proposée, le couple développé par le servomoteur est de 150
Nm pour une pression du fluide hydraulique de 70 bars. Cette pression peut être plus importante pour d'autres applications.
Another object of the invention is to propose a versatile servomotor allowing numerous other applications, for this purpose:
- the actuator must also be used for other purposes, such as controlling valves, doors, replacing systems combining linear cylinders, racks and pinions, it must be able to be used in hostile and aggressive environments, or even deflagrants by means of a special protection of the electrical distributor control and information systems,
- the elements connecting the servomotors of the articulated chain together must be standard,
- to promote safety and aesthetics, no protuberance, pipe, cable, part or components must protrude from the cylindrical casing fixed according to the model,
- position and speed control must be simple,
- the design must be identical whatever the size of the actuator,
- for the proposed application, the torque developed by the servomotor is 150
Nm for a hydraulic fluid pressure of 70 bar. This pressure may be greater for other applications.

Un autre but de l'invention est de prévoir une construction particulière permettant de calculer de façon simple les dimensions des pièces en fonction de la puissance désirée, ainsi qu'une nouvelle conception de la distribution devant permettre une parfaite maîtrise de la loi du débit donc de la vitesse de rotation du servomoteur. Another object of the invention is to provide a particular construction making it possible to calculate the dimensions of the parts in a simple manner as a function of the desired power, as well as a new design of the distribution which should allow perfect control of the law of flow rate the speed of rotation of the servomotor.

L'idée inventive, pour atteindre ce but, a consisté à aller à l'encontre des habitudes de l'homme de métier et à réaliser des orifices de distribution rectangulaires ou carrés. The inventive idea, in order to achieve this goal, consisted in going against the habits of those skilled in the art and in making rectangular or square distribution orifices.

Tous ces objectifs sont atteints grâce à l'invention qui consiste en un servomoteur du type comportant un ensemble transmetteur de puissance comprenant principalement un corps cylindrique, au moins un flasque mobile, un flasque fixe, un distributeur rotatif, caractérisé en ce que le distributeur rotatif comporte une pièce assurant les fonctions de corps de distributeur et d'axe du servomoteur et un rotor de distribution, le ou les flasques mobiles évoluant dans un volume annulaire formé entre le corps du distributeur et le corps du servomoteur, et caractérisé en ce que les orifices ou rainures de distribution, prévus dans le rotor, présentent une section carrée ou rectangulaire pour mettre en communication les chambres du volume annulaire avec les canaux (HP et BP) du corps disposés parallèlement à l'axe du servomoteur. All these objectives are achieved thanks to the invention which consists of a booster of the type comprising a power transmitter assembly mainly comprising a cylindrical body, at least one movable flange, a fixed flange, a rotary distributor, characterized in that the rotary distributor comprises a part ensuring the functions of distributor body and axis of the servomotor and a distribution rotor, the movable flange (s) evolving in an annular volume formed between the body of the distributor and the body of the servomotor, and characterized in that the orifices or distribution grooves, provided in the rotor, have a square or rectangular section for placing the chambers of the annular volume in communication with the channels (HP and BP) of the body arranged parallel to the axis of the booster.

On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit faite en référence aux figures annexées suivantes:
- Figure 1 : vue en coupe longitudinale d'un servomoteur selon l'invention, coupe réalisée selon les flèches AA de la figure 2,
- Figure 2: vue de gauche du servomoteur selon l'invention sans moteur,
- Figure 3: vue de droite du même servomoteur avec l'équerre de fixation du capteur de position, Figure 4: vue en coupe selon BB de la figure 1,
- Figure 5: vue d'ensemble en perspective d'un flasque intermédiaire utilisé dans le servomoteur pour augmenter le couple et les débattements angulaires en les montant en série, Figure 6: vue de dessus du flasque de la figure S,
- Figure 7: vue de obté du flasque de la figure S,
- Figure 8: détail du flasque de la figure 5 selon section MM,
- Figure 9: détail selon section NN présentant les canaux reliant les chambres des différents étages,
- Figure 10 : détail d'une variante de distributeur pouvant remplacer celui de la figure 1,
-Figure 11: section KK de la figure 10,
- Figure 12: section LL de la figure 10,
- Figure 13: détail du montage de brides sur le flasque fixe du servomoteur selon section CC de la figure 2,
- Figure 14: détail de la liaison entre accoupleur et joint rotatif selon section HH de la figure 1.
The invention will be better understood using the following description made with reference to the following appended figures:
FIG. 1: view in longitudinal section of a booster according to the invention, section made according to the arrows AA in FIG. 2,
- Figure 2: left view of the booster according to the invention without motor,
- Figure 3: right view of the same servomotor with the position sensor fixing bracket, Figure 4: sectional view along BB of Figure 1,
- Figure 5: overall perspective view of an intermediate flange used in the booster to increase the torque and angular deflections by mounting them in series, Figure 6: top view of the flange of Figure S,
- Figure 7: obte view of the flange of Figure S,
- Figure 8: detail of the flange of Figure 5 according to section MM,
- Figure 9: detail according to section NN showing the channels connecting the rooms of the different floors,
FIG. 10: detail of a variant of a dispenser which can replace that of FIG. 1,
-Figure 11: section KK of Figure 10,
- Figure 12: section LL of Figure 10,
- Figure 13: detail of the mounting of flanges on the fixed flange of the booster according to section CC of Figure 2,
- Figure 14: detail of the connection between coupler and rotary joint according to section HH of Figure 1.

- Figure 15: conception d'articulation en ligne,
- Figure 16: conception d'articulation en coude,
- Figure 17: détail de la vanne de mise en communication des chambres haute et basse pression,
- Figure 18: première exécution du système de communication de la vanne en coupe selon EE de la figure 17,
- Figure 19: deuxième exécution du système de communication de la vanne en coupe selon EE de la figure 17,
- Figure 20: deuxième exécution de la bride d'arrêt axial de la vanne,
- Figure 21 : section selon GG de la figure 4 montrant la section des orifices carés du distributeur,
- Figure 22: section selon DD de la figure 4,
- Figure 23: section selon FF de la figure 4,
- Figure 24: vue en coupe longitudinale d'une variante de distributeur et de joint rotatif pour hautes pressions,
- Figure 25: vue en perspective d'un servomoteur selon l'invention utilisé comme préhenseur,
- Figure 26: vue en coupe horizontale du servomoteur de la figure 25,
- Figure 27: détail selon JJ montrant la patte de fixation d'un codeur.
- Figure 15: line joint design,
- Figure 16: elbow joint design,
- Figure 17: detail of the valve connecting the high and low pressure chambers,
FIG. 18: first execution of the communication system of the sectional valve according to EE of FIG. 17,
FIG. 19: second execution of the communication system of the sectional valve according to EE of FIG. 17,
- Figure 20: second execution of the axial stop flange of the valve,
- Figure 21: section according to GG in Figure 4 showing the section of the distributor square holes,
- Figure 22: section according to DD of Figure 4,
- Figure 23: section along FF of Figure 4,
- Figure 24: view in longitudinal section of a variant of distributor and rotary joint for high pressures,
- Figure 25: perspective view of a booster according to the invention used as a gripper,
- Figure 26: horizontal section view of the booster of Figure 25,
- Figure 27: detail according to JJ showing the fixing lug of an encoder.

Un servomoteur selon l'invention est constitué de quatre éléments principaux:
- un ensemble transmetteur de puissance comprenant principalement un corps cylindrique (1), un flasque mobile (3) solidaire de sabots mobiles (12), un flasque fixe (2) solidaire de sabots fixes ( (11). Toutes ces pièces peuvent être réalisées en acier,
- un distributeur rotatif dont la pièce (5) (par exemple en acier) assure deux fonctions de corps du distributeur et d'axe du servomoteur, et dont le rotor (4) assure la fonction de distributeur. Les flasques mobiles évoluent dans un volume annulaire (21) formé entre le corps du distributeur (5) et le corps du servomoteur ( 1).
A booster according to the invention consists of four main elements:
- a power transmitter assembly mainly comprising a cylindrical body (1), a movable flange (3) secured to movable shoes (12), a fixed flange (2) secured to fixed shoes ((11). All these parts can be produced in steel,
- A rotary distributor whose part (5) (for example steel) performs two functions of distributor body and axis of the servomotor, and whose rotor (4) performs the function of distributor. The movable flanges evolve in an annular volume (21) formed between the body of the distributor (5) and the body of the booster (1).

Le mouvement du distributeur peut être assuré par un moteur pas à pas ou un petit actionneur de type palette permettant une utilisation dans les milieux déflagrants,
- un joint rotatif (6) par exemple en bronze est également situé dans l'axe du servomoteur et dans le prolongement du distributeur, sa fonction consiste à ne pas faire subir aux tuyaux haute pression (HP) et basse pression (BP) des flexions dues aux mouvements relatifs d'une articulation par rapport à l'autre. Cette conception présente les avantages de ne pas fatiguer les tuyaux et de ne pas pénaliser le couple moteur par la rigidité du tuyau haute pression (HP).
The movement of the distributor can be ensured by a stepping motor or a small actuator of the pallet type allowing use in explosion-proof environments,
- a rotary joint (6), for example in bronze, is also located in the axis of the actuator and in the extension of the distributor, its function consists in not subjecting the high pressure (HP) and low pressure (BP) pipes to bending due to the relative movements of one joint with respect to the other. This design has the advantages of not tiring the pipes and of not penalizing the engine torque by the rigidity of the high pressure (HP) pipe.

On prévoit de préférence des raccords rapides pour permettre une connection instantanée et faciliter le montage et la maintenance. Preferably quick couplings are provided to allow instant connection and facilitate assembly and maintenance.

- un système de sécurité (37) ou système de bipass (figure 17) réalisé dans le sabot fixe (11) par exemple par une vanne ou par une vis pointeau ou à téton, permet de relier les chambres haute et basse pression, en cas de nécessité, par exemple pour pouvoir replier le bras dans l'application du bras manipulateur. L'alimentation peut être coupée à l'aide d'une vanne au niveau de la centrale. - a safety system (37) or bypass system (Figure 17) made in the fixed shoe (11) for example by a valve or by a needle or stud screw, allows to connect the high and low pressure chambers, in case necessary, for example to be able to fold the arm in the application of the manipulator arm. The power can be turned off using a valve at the central unit.

Le servomoteur comporte encore une gaine de protection (7), par exemple en aluminium, matière composite ou plastique, un accoupleur par exemple en acier ayant pour fonction de recevoir le segment suivant de la structure tel qu'un élément de bras manipulateur, une bride circulaire (9) par exemple en aluminium, une pluralité de joints circulaires (lOa,lOb...) réalisant l'étanchéité statique, un roulement (13) à deux rangées de billes, une bride d'arrêt (14) du corps (5) du distributeur, des vis d'assemblage (20), une bride (29) pour la fixation d'un capteur de position. The servomotor further comprises a protective sheath (7), for example made of aluminum, composite or plastic material, a coupler for example made of steel having the function of receiving the next segment of the structure such as a manipulator arm element, a flange circular (9) for example made of aluminum, a plurality of circular seals (lOa, lOb ...) providing static sealing, a bearing (13) with two rows of balls, a stop flange (14) of the body ( 5) of the distributor, assembly screws (20), a flange (29) for fixing a position sensor.

Une particularité du servomoteur selon l'invention réside dans la forme spéciale des orifices de distribution (15) dont la section carrée ou rectangulaire (voir figure 21) permet une commande précise en vitesse. En effet lorsqu'un orifice (15) (HP ou BP) s'ouvre sur une chambre du volume (21), la variation de la section de passage de fluide est linéaire ce qui n'est pas le cas avec des sections circulaires de l'art antérieur. A special feature of the booster according to the invention lies in the special shape of the dispensing orifices (15) whose square or rectangular section (see FIG. 21) allows precise speed control. Indeed when an orifice (15) (HP or BP) opens on a chamber of the volume (21), the variation of the fluid passage section is linear which is not the case with circular sections of prior art.

Deux variantes de réalisation du rotor de distribution (4) sont possibles : avec des rainures (15) parallèles à l'axe (figures 1 à 4) ou des rainures (15') perpendiculaires à l'axe du servomoteur (figures 10 à 12). Two alternative embodiments of the distribution rotor (4) are possible: with grooves (15) parallel to the axis (Figures 1 to 4) or grooves (15 ') perpendicular to the axis of the actuator (Figures 10 to 12 ).

On décrit à présent le fonctionnement du servomoteur. The operation of the servomotor is now described.

Le servomoteur est un élément complet de transmission de puissance intégrant les fonctions de distribution, de joint rotatif et de prises d'informations. Il peut se monter en série ou en parallèle pour former des architectures quelconques à plusieurs degrés de liberty
Les circuits haute et basse pression (HP-BP) traversent le corps (5) du distributeur dans des canaux (22,23) parallèles à l'axe. Le distributeur forme également l'axe du servomoteur autour duquel tournent un ou plusieurs sabots mobiles (12) pour transmettre la puissance. Dans ce corps (5) se trouvent le rotor (4) de distribution et le joint rotatif (6). Selon le milieu et l'application, le rotor sera manoeuvré par un moteur pas à pas (16), un système mécanique ou un petit actionneur hydraulique de type palette utilisé en milieu déflagrant.
The servomotor is a complete power transmission element integrating the functions of distribution, rotary joint and information gathering. It can be mounted in series or in parallel to form arbitrary architectures with several degrees of liberty
The high and low pressure circuits (HP-BP) pass through the body (5) of the distributor in channels (22,23) parallel to the axis. The distributor also forms the axis of the servomotor around which one or more movable shoes (12) rotate to transmit power. In this body (5) are the distribution rotor (4) and the rotary joint (6). Depending on the environment and the application, the rotor will be operated by a stepping motor (16), a mechanical system or a small hydraulic actuator of the pallet type used in an explosion-proof environment.

La forme rectangulaire des orifices de distribution (15) permet une excellente maîtrise de la vitesse et la proportionnalité de celle-ci en fonction de l'ouverture des orifices. Le couple est réglé par la pression du fluide régulée au niveau de la centrale hydraulique. The rectangular shape of the dispensing orifices (15) allows excellent control of the speed and the proportionality thereof as a function of the opening of the orifices. The torque is regulated by the fluid pressure regulated at the hydraulic unit.

Une rotation du rotor de distribution (4) dans le sens trigométrique fait tourner l'actionneur dans le même sens (34), une rotation inverse du rotor entume un mouvement inverse (35). A rotation of the distribution rotor (4) in the counterclockwise direction turns the actuator in the same direction (34), a reverse rotation of the rotor initiates a reverse movement (35).

Deux formes de rotors de distribution sont proposées selon le positionnement des rainures (15), la fonction assurée est rigoureusement la même, seuls les usinages sont différents. Two forms of distribution rotors are proposed according to the positioning of the grooves (15), the function provided is strictly the same, only the machining is different.

Les tuyaux d'alimentation (24,25) peuvent, suivant l'architecture souhaitée, entrer axialement (non représenté) ou radialement (voir figure 1) dans le corps du distributeur (5). The supply pipes (24,25) can, depending on the desired architecture, enter axially (not shown) or radially (see Figure 1) into the body of the distributor (5).

La même remarque est valable pour les tuyaux sortants (26,27) du joint rotatif (6). The same remark is valid for the outgoing pipes (26,27) of the rotary joint (6).

Le corps du distributeur (5) est arrêté axialement et en rotation par deux brides ( 14) fixées sur le flasque fixe (2) (voir figure 13). Le joint rotatif (6) est lié à l'accoupleur (8) par deux méplats plus un arrêt axial (voir figure 14). Les circuits (BP et HP) traversent ce joint rotatif (6) pour alimenter le servomoteur suivant. Ils sont bouchés à l'aide de deux vis sur le servomoteur extrême. Un petit trou (36) percé dans le canal (BP) du joint rotatif permet le retour des fuites. The distributor body (5) is stopped axially and in rotation by two flanges (14) fixed to the fixed flange (2) (see Figure 13). The rotary joint (6) is linked to the coupler (8) by two flats plus an axial stop (see Figure 14). The circuits (BP and HP) pass through this rotary joint (6) to supply the next servomotor. They are blocked with two screws on the extreme servomotor. A small hole (36) drilled in the channel (BP) of the rotary joint allows the return of leaks.

La prise d'informations "Position et Vitesse" s'effectue grâce à un pignon en plastique (28) monté sur le flasque mobile ou l'accoupleur (8). Ce pignon transmet le mouvement à des capteurs. The "Position and Speed" information is taken by means of a plastic pinion (28) mounted on the movable flange or the coupler (8). This pinion transmits the movement to sensors.

Les figures 15 et 16 montrent à titre d'exemples non limitatifs une chaise articulée comportant un servomoteur (1) et un codeur de prise de position (32) accouplé entre un segment amont (30) et un segment aval (31) selon une conception en ligne et une conception en coude. Figures 15 and 16 show by way of nonlimiting examples an articulated chair comprising a servomotor (1) and a position encoder (32) coupled between an upstream segment (30) and a downstream segment (31) according to a design online and an elbow design.

Selon l'implantation de l'actionneur dans la chaîne articulée ou sur le récepteur, le moteur (16) actionnant le rotor de distribution et actionnant les capteurs peuvent être placés de part et d'autre des flasques fixe et mobile (figure 15) ou sur la périphérie (figure 16). Dans ce dernier cas, les transmissions sont réalisées par des courroies synchrones (33). Depending on the location of the actuator in the articulated chain or on the receiver, the motor (16) actuating the distribution rotor and actuating the sensors can be placed on either side of the fixed and movable flanges (Figure 15) or on the periphery (figure 16). In the latter case, the transmissions are carried out by synchronous belts (33).

La transmission de la puissance est faite par l'accoupleur. L'accouplement est réalisé:
- pour les couples moyens, petits servomoteurs, par un centrage, des vis de fixation et un plot contre le cisaillement,
- pour les grands couples, gros servomoteurs, par un système en vé et des vis de fixation.
Power is transmitted by the coupler. The coupling is carried out:
- for medium torques, small servomotors, by centering, fixing screws and a stud against shearing,
- for large torques, large servomotors, by a vee system and fixing screws.

Le servomoteur selon l'invention est également utilisable pour les hautes pressions (voir figure 24), allant jusqu'à 350 bars permettant ainsi de développer des couples cinq fois plus grands qu'avec une pression de 70 bars. The booster according to the invention can also be used for high pressures (see FIG. 24), going up to 350 bars thus making it possible to develop torques five times greater than with a pressure of 70 bars.

Pour cette variante de réalisation pour hautes pressions on apporte les modifications suivantes:
- suppression de l'épaulement intérieur du corps du distributeur (5) et remplacement par un alésage unique permettant de très faibles tolérances dimensionnelles de concentricité et de coaxialité lors de la fabrication,
- usinage du rotor de distribution (4) et du joint rotatif (6) (cette fois en acier) et leur rectification avant de les séparer favorise également les faibles tolérances mentionnées ci-dessus,
- préchargement d'une butée à bille (39) à l'aide du flasque butée et support de moteur pas à pas (38) qui maintient le contact entre le rotor de distribution (4) et le joint rotatif (6).Ce maintien élimine l'action axiale du fluide sur le rotor de distribution, génératrice de couple passif dû au frottement,
- limitation du débattement angulaire à une valeur comprise entre 270 et 300e pour assurer à ces hautes pressions une excellente étanchéité entre les chambres haute et basse pression du servomoteur.
For this variant embodiment for high pressures, the following modifications are made:
- removal of the internal shoulder of the body of the distributor (5) and replacement with a single bore allowing very small dimensional tolerances of concentricity and coaxiality during manufacture,
- machining of the distribution rotor (4) and of the rotary joint (6) (this time in steel) and their rectification before separating them also promotes the low tolerances mentioned above,
- preloading of a ball stop (39) using the stop flange and stepper motor support (38) which maintains contact between the distribution rotor (4) and the rotary joint (6). eliminates the axial action of the fluid on the distribution rotor, generating passive torque due to friction,
- Limiting the angular travel to a value between 270 and 300th to ensure at these high pressures an excellent seal between the high and low pressure chambers of the booster.

Selon une autre variante de réalisation représentée sur les figures 25 et 26, le servomoteur peut être utilisé comme préhenseur. According to another alternative embodiment shown in Figures 25 and 26, the booster can be used as a gripper.

Pour cette utilisation, on remplace le flasque mobile d'extrémité (8) par un autre flasque mobile (8a) dans lequel sont tracé deux ou plusieurs cames dans lesquelles se déplacent les têtes (44) de deux (ou plusieurs) doigts préhenseurs (40) de type connu. Les doigts (40) sont articulés par des axes (42) sur leurs supports respectifs (41) fixés sur la bride circulaire (9). For this use, the mobile end flange (8) is replaced by another mobile flange (8a) in which two or more cams are drawn in which the heads (44) of two (or more) gripping fingers (40) move. ) of known type. The fingers (40) are articulated by pins (42) on their respective supports (41) fixed on the circular flange (9).

La forme et les dimensions des cames (43) sont choisies en fonction des caractéristiques des doigts employés. The shape and dimensions of the cams (43) are chosen according to the characteristics of the fingers used.

La sécurité, en cas de panne pour le dégagement des doigts est toujours assurée par la vanne (37). Safety in the event of a breakdown for finger clearance is always ensured by the valve (37).

Les autres pièces sont inchangées. The other parts are unchanged.

Les avantages du servomoteur selon l'invention sont nombreux et sont notamment les suivants:
- Actionneur compact intégrant les fonctions distribution et de prise d'informations.
The advantages of the booster according to the invention are numerous and are in particular the following:
- Compact actuator integrating distribution and information gathering functions.

- Transmission et maintien d'un grand couple. - Transmission and maintenance of a large torque.

- Sécurité assurée, grâce au bipassage des chambres permettant de replier le système articulé. - Safety guaranteed, thanks to the bypassing of the chambers making it possible to fold the articulated system.

- Fuites limitées au niveau de la distribution et du joint rotatif. Les circuits "haute pression" se trouvent au centre du servomoteur, et les circuits "basse pression" aux extrémités, servant ainsi de retour de fuites. Un joint supplémentaire peut, pour les hautes pressions, être installé entre le corps du distributeur (5) et le flasque mobile (8) d'extrémité. - Limited leaks at the distribution and the rotary joint. The "high pressure" circuits are in the center of the actuator, and the "low pressure" circuits at the ends, thus serving to return leaks. An additional seal can, for high pressures, be installed between the distributor body (5) and the movable end flange (8).

- Grâce à la forme rectangulaire des orifices de distribution, I'alimentation des chambres et le débit varient linéairement, ce qui n'est pas le cas pour les orifices circulaires. L'asservissement en sera simplifié pour la commande en vitesse. - Thanks to the rectangular shape of the distribution orifices, the supply to the chambers and the flow rate vary linearly, which is not the case for the circular orifices. The control will be simplified for speed control.

- Le servomoteur forme un module complet qui peut être utilisé pour réaliser des chaînes articulées quelconques des entraînements ou des manoeuvres associant, vérin linéaire, crémaillère, pignon. - The servomotor forms a complete module which can be used to make any articulated chains of drives or maneuvers combining, linear actuator, rack, pinion.

- Le débattement angulaire et les couples peuvent être augmentés par l'interposition de flasques intermédiaires (17) munis de sabots (18). Des perçages obliques (19) sur ces flasques permettent l'alimentation des diverses chambres en série haute et basse pression (voir figures 5 à 9). - The angular movement and the torques can be increased by the interposition of intermediate flanges (17) provided with shoes (18). Oblique holes (19) on these flanges allow the various chambers to be supplied in high and low pressure series (see Figures 5 to 9).

- Dans son exécution standard, le servomoteur comporte un sabot fixe et un sabot mobile, le couple transmis peut être multiplié en installant deux, voire trois sabots fixes et mobiles, le débattement angulaire sera diminué d'autant, ou il faudra interposer des flasques intermédiaires pour garder le même débattement. Avec deux, ou plus, de sabots fixes et mobiles, I'axe de distribution sera équilibré radialement.  - In its standard execution, the servomotor has a fixed shoe and a mobile shoe, the transmitted torque can be multiplied by installing two or even three fixed and mobile shoes, the angular movement will be reduced by the same amount, or it will be necessary to interpose intermediate flanges to keep the same travel. With two or more fixed and movable shoes, the distribution axis will be balanced radially.

- Accessibilité à toutes les pièces pour la maintenance ou le remplacement des éléments. - Accessibility to all parts for maintenance or replacement of elements.

- Intégration de la connectique et des capteurs (de tout type). - Integration of connectors and sensors (of all types).

- Pour l'utilisation du servomoteur dans un milieu déflagrant, le distributeur sera actionné hydrauliquement, le capteur de position angulaire pourra également donner une information analogique, hydraulique ou pneumatique. Les tuyaux hydrauliques pour la manoeuvre du rotor du distributeur et ceux pour les capteurs sont de faible diamètre, ils véhiculent peu de fluide, à faible pression.Toutefois, si les matériels de commande de distribution et de prise d'informations utilisent l'énergie électrique même de faible tension (12 V) et intensite, ils pourront être protégés ou surmoulés pour éviter qu'ils ne soient générateurs de déflagration,
- Grâce aux raccords rapides et à une connectique embrochable, la réalisation de chaînes articulées quelconques se fait très rapidement Des éléments standards, par exemple des tubes, peuvent relier les servomoteurs. Le remplacement d'un élément défectueux se fait également très rapidement, limitant ainsi le temps d'intervention.
- For the use of the servomotor in an explosive environment, the distributor will be hydraulically actuated, the angular position sensor may also give analog, hydraulic or pneumatic information. The hydraulic hoses for the operation of the distributor rotor and those for the sensors are small in diameter, they carry little fluid, at low pressure. However, if the distribution control and information-taking equipment use electrical energy even low voltage (12 V) and intensity, they can be protected or overmolded to prevent them from generating deflagration,
- Thanks to the quick couplings and plug-in connection technology, any articulated chains can be made very quickly. Standard elements, for example tubes, can connect the servomotors. The replacement of a defective element is also done very quickly, thus limiting the intervention time.

- Un système de purge peut être installé sur chaque servomoteur, il est utile au remplissage et à la vidange du fluide. - A purge system can be installed on each servomotor, it is useful for filling and draining the fluid.

- La conception du servomoteur est identique quelle que soit sa taille, le changement d'échelle et donc la puissance désirée se font par homothétie. - The design of the servomotor is identical whatever its size, the change of scale and therefore the desired power are done by homothety.

- Les pièces constituant le servomoteur peuvent être réalisées dans d'autres matériaux permettant de résister à des produits agressifs, corrosifs ou dangereux. - The parts making up the servomotor can be made of other materials making it possible to resist aggressive, corrosive or dangerous products.

- Sur le servomoteur extrême de la chaîne articulée, peut être installé, soit un outil, soit un préhenseur à deux ou plusieurs doigts rigides ou à structure souple de type caoutchouc alvéolé pour former des doigts enveloppants pour la manipulation de pièces fragiles et de formes quelconques. La transmission de la puissance peut être séparée ou utiliser le fluide hydraulique haute et basse pression qui traverse tous les servomoteurs. - On the end drive of the articulated chain, can be installed either a tool or a gripper with two or more rigid fingers or with a flexible structure of the honeycomb rubber type to form enveloping fingers for handling fragile parts and any shape . The power transmission can be separated or use the high and low pressure hydraulic fluid which flows through all the servomotors.

L'invention s'applique préférentiellement mais non limitativement à la construction de bras manipulateurs pour handicapés, pour le nucléaire ou autre... The invention applies preferably but not limited to the construction of manipulator arms for the disabled, for nuclear power or other ...

L'invention peut également être utilisée pour d'autres applications comme par exemple:
- Conception de chaînes articulées quelconques à boucle ouverte ou fermée et de robots.
The invention can also be used for other applications such as for example:
- Design of any articulated chains with open or closed loop and robots.

- Servomoteur pour vannes de fluide, de régulation de combustible ou de comburant. - Servomotor for fluid, fuel or oxidant control valves.

- Remplacement de l'ensemble "vérin linéaire-crémaillère-pignon", le servomoteur assure la même fonction. - Replacement of the "linear cylinder-rack-pinion" assembly, the servomotor performs the same function.

- Rotations alternatives pour mélangeurs. - Alternative rotations for mixers.

- Commande de volets en aéronautique. - Control of shutters in aeronautics.

- Orientation de déflecteurs pour l'air, pour l'eau (souffleries, réglage de convergents-divergents).  - Orientation of deflectors for air, for water (blowers, adjustment of convergent-divergent).

- orienteur de roues d'engins mobiles (direction). - mobile gear wheel steerer (steering).

- orienteur pour montage d' usinage et de soudure. - Orienter for machining and welding assembly.

- Réalisation compacte de rotule. - Compact design of ball joint.

- Commande de plate-forme de chargement
- Réalisation de tire-forts et de treuils.
- Loading platform control
- Realization of strongholds and winches.

Cette liste n'est pas exhaustive. Le servomoteur peut être utilisé dans tous les cas ou le couple transmis ou maintenu est important et lorsque la vitesse doit être parfaitement maîtrisée. This list is not exhaustive. The servomotor can be used in all cases where the transmitted or maintained torque is high and when the speed must be perfectly controlled.

Le servomoteur ne nécessite aucun frein pour le maintien en position. Son mouvement, grâce au système de bipass, peut être rendu fou en cas de nécessité pour replier la chaîne ou libérer l'action exercée.  The actuator does not require any brake to maintain the position. Its movement, thanks to the bipass system, can be driven insane if necessary to fold the chain or release the action exerted.

Claims (14)

REVENDICATIONS 1. Servomoteur du type comportant un ensemble transmetteur de puissance comprenant principalement un corps cylindrique (1), au moins un flasque mobile (3), un flasque fixe (2), un distributeur rotatif, caractérisé en ce que le distributeur rotatif comporte une pièce (5) assurant les fonctions de corps du distributeur et d'axe du servomoteur et un rotor (4) de distribution, le ou les flasques mobiles évoluant dans un volume annulaire (21) formé entre le corps du distributeur (5) et le corps du servomoteur (1), et caractérisé en ce que les orifices ou rainures de distribution (15), prévus dans le rotor (4), présentent une section carrée ou rectangulaire pour mettre en communication les chambres du volume (21) avec les canaux (HP et BP) (22,23) du corps (5) disposés parallèlement à l'axe du servomoteur.1. Booster of the type comprising a power transmitter assembly mainly comprising a cylindrical body (1), at least one movable flange (3), a fixed flange (2), a rotary distributor, characterized in that the rotary distributor comprises a part (5) ensuring the functions of the distributor body and of the servomotor axis and of a distribution rotor (4), the movable flange (s) evolving in an annular volume (21) formed between the distributor body (5) and the body of the servomotor (1), and characterized in that the distribution orifices or grooves (15), provided in the rotor (4), have a square or rectangular section for placing the chambers of the volume (21) in communication with the channels ( HP and BP) (22,23) of the body (5) arranged parallel to the axis of the servomotor. 2. Servomoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices ou rainures (15) de distribution sont disposés parallèlement à l'axe du servomoteur.2. Booster according to claim 1, characterized in that the orifices or grooves (15) of distribution are arranged parallel to the axis of the booster. 3. Servomoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices ou rainures (15) de distribution sont disposés perpendiculairement à l'axe du servomoteur.3. Booster according to claim 1, characterized in that the orifices or grooves (15) of distribution are arranged perpendicular to the axis of the booster. 4. Servomoteur selon l'une des revendications 1 à3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un flasque intermédiaire (17) muni de sabots (18). 4. Booster according to one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises at least one intermediate flange (17) provided with shoes (18). 5. Servomoteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les sabots (18) comportent des perçages obliques (19) de passage de fluide. 5. Booster according to the preceding claim, characterized in that the shoes (18) have oblique holes (19) for fluid passage. 6. Servomoteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un joint rotatif (6) situé dans l'axe du servomoteur, dans le prolongement du distributeur. 6. Booster according to one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises a rotary joint (6) located in the axis of the booster, in the extension of the distributor. 7. Servomoteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le joint rotatif (6) est traversé par des canaux BP et HP et comporte un trou (36) percé dans le canal BP pour le retour des fuites. 7. Booster according to the preceding claim, characterized in that the rotary joint (6) is traversed by LP and HP channels and has a hole (36) drilled in the BP channel for the return of leaks. 8. Servomoteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément de prise d'informations (position-vitesse).8. Booster according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises an information-taking element (position-speed). 9. Servomoteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de sécurité (37) dans le sabot fixe (1 11). 9. Booster according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a security system (37) in the fixed shoe (1 11). 10. Servomoteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un alésage unique pour le rotor de distribution et le joint rotatif et en ce qu'il comporte une micro butée à billes (39) préchargée par le support de moteur (38).10. Booster according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a single bore for the distribution rotor and the rotary joint and in that it comprises a micro thrust ball bearing (39) preloaded by the motor support (38). 11. Servomoteur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le flasque mobile d'extrémité (8a) comporte une pluralité de cames de guidage pour les têtes (44) de doigts préhenseurs (40).11. Booster according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile end flange (8a) comprises a plurality of guide cams for the heads (44) of gripping fingers (40). 12. Chaîne articulée formée par accouplement d'une pluralité de servomoteurs, caractérisée en ce que les servomoteurs qui la constituent sont des servomoteurs selon l'une au moins des revendications 1 à 11.12. Articulated chain formed by coupling a plurality of servomotors, characterized in that the servomotors which constitute it are servomotors according to at least one of claims 1 to 11. 13. Chape articulée selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un servomoteur (1), un moteur (16) d'actionnement du rotor, un codeur de position (32) accouplés entre un segment amont (30) et un segment aval (31) selon une conception en ligne.13. Articulated clevis according to claim 12, characterized in that it comprises at least one servomotor (1), a motor (16) for actuating the rotor, a position encoder (32) coupled between an upstream segment (30) and a downstream segment (31) according to an in-line design. 14. Chape articulée selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un servomoteur (1) accouplé entre un segment amont (30) et un segment aval (31) selon une conception en coude, et des courroies synchrones (33) de transmission du mouvement au moteur (16) et au capteur (32) placés sur la périphérie. 14. Articulated clevis according to claim 12, characterized in that it comprises at least one servomotor (1) coupled between an upstream segment (30) and a downstream segment (31) according to an elbow design, and synchronous belts (33 ) transmitting the movement to the motor (16) and to the sensor (32) placed on the periphery.
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