FR3001177A1

FR3001177A1 - Dispositif telescopique de guidage et de rappel

Info

Publication number: FR3001177A1
Application number: FR1350469A
Authority: FR
Inventors: Claude Burlot
Original assignee: Leoni CIA Cable Systems SAS
Current assignee: Bizlink Industry Germany GmbH
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-07-25
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: DE102014020110B4; FR3001177B1; DE102014200870A1

Abstract

L'invention concerne le domaine des robots articulés, et plus particulièrement un dispositif (10) pour le guidage et rappel d'au moins un conduit flexible d'un robot articulé (1), comprenant un premier collier (14) destiné à être fixé axialement autour dudit au moins un conduit flexible, une pluralité de segments (11,12,13) interposés entre une base du dispositif (10) et ledit premier collier (14) et télescopables entre une première position déployée et une deuxième position repliée, et un mécanisme de rappel pour exercer une force de rappel vers ladite deuxième position repliée.

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour le guidage et rappel d'au moins un conduit flexible d'un robot articulé, ainsi qu'un robot articulé équipé d'un tel dispositif. Dans le domaine de la robotique, et en particulier parmi les robots articulés, il est courant d'avoir des conduits flexibles d'alimentation en électricité ou fluides, ou pour transmettre des signaux dans l'un ou l'autre sens. Dans ce contexte, on interprète le mot « conduit » dans son sens le plus large, comprenant non seulement les conduits creux destinés à la transmission de fluides, mais aussi les câbles électriques, les fibres optiques ou tout autre organe destiné à la transmission d'énergie ou d'information, comme les guides d'ondes ou les caloducs. La flexibilité de ces conduits est destinée à leur permettre de suivre et s'adapter aux évolutions d'un tel robot articulé. Toutefois, un inconvénient de cette flexibilité est le risque d'accrochage de ces conduits, notamment par le propre robot articulé pendant ses évolutions. Afin d'éviter ce risque, des dispositifs de guidage et de rappel de l'au moins un conduit flexible ont été proposés, tel que, par exemple, celui divulgué dans le brevet européen EP 1 848 571 B1 et comprenant un collier destiné à recevoir ledit au moins un conduit flexible, et un mécanisme de rappel. Grâce à ce dispositif et notamment grâce à son mécanisme de rappel, le risque d'accrochage peut être diminué. Il est néanmoins souhaitable de réduire, dans la mesure du possible, son encombrement.

Objet et résumé de l'invention La présente divulgation vise à proposer un dispositif simple et robuste pour le guidage et rappel d'au moins un conduit flexible d'un robot articulé, comprenant un mécanisme de rappel et un premier collier destiné à être fixé axialement autour dudit au moins un conduit flexible, et qui présente un encombrement restreint au moins dans une position repliée. Ce but est atteint grâce au fait que, dans au moins un mode de réalisation, qu'il comprend en outre une pluralité de segments interposés entre une base du dispositif et ledit premier collier et télescopables entre une première position déployée et une deuxième position repliée, ledit mécanisme de rappel étant disposé pour exercer sur lesdits segments une force de rappel vers ladite deuxième position repliée. Grâce au télescopage des segments dans ladite deuxième position, l'encombrement du dispositif dans cette position peut être sensiblement réduit, facilitant son installation sur un robot articulé. Pour assurer la simplicité et robustesse du dispositif, le mécanisme de rappel peut être en particulier un mécanisme de rappel élastique. En particulier, ledit mécanisme de rappel élastique peut comprendre une pluralité de ressorts élastiques arrangés en série, dont par exemple au moins un premier ressort élastique reliant une paire desdits segments télescopables, et un deuxième ressort élastique reliant une autre paire desdits segments télescopables différente de la première paire. Cet arrangement permet de réduire l'allongement individuel de chaque ressort entre la position repliée et la position déployée du dispositif, et ainsi éviter une trop longue variation de la force de rappel sur la course de déploiement du dispositif. Toutefois, des mécanismes de rappel alternatifs, même avec par exemple des actionneurs fluidiques ou électriques, peuvent également être envisagés.

Afin de guider les segments télescopiques lors de leur déploiement et reploiement, chacun desdits segments peut être relié à au moins un segment adjacent par un ensemble de guide et coulisseau permettant un déplacement relatif entre les segments suivant une trajectoire définie par le guide.

Lesdits segments peuvent être incurvés, de manière à suivre une trajectoire également incurvée entre lesdites première et deuxième positions, ce qui permet audit premier collier de suivre le mouvement du conduit flexible sur un plus grand domaine de mouvements du robot articulé.

Afin d'éviter une torsion dudit conduit flexible, et aussi pour éviter de gêner des mouvements du robot articulé, ledit premier collier peut être configuré pour permettre une rotation dudit au moins un conduit flexible autour d'un axe longitudinal. En outre, pour limiter les efforts en flexion, ledit premier collier peut aussi comprendre une rotule permettant une inclinaison de l'au moins un conduit flexible par rapport au coulisseau.

Pour faciliter le montage du conduit flexible, ledit premier collier peut comprendre au moins deux parties pouvant être écartées dans un plan transversal du premier collier pour l'ouvrir. La présente divulgation concerne aussi un robot articulé comprenant au moins un conduit flexible et un tel dispositif pour le guidage et de rappel de ce conduit flexible. En particulier, ce robot peut comprendre une pluralité de conduits flexibles formant un faisceau reçu dans une gaine flexible reçue dans ledit premier collier, ce qui permet le guidage et rappel d'une telle pluralité de conduits flexibles avec un seul dispositif, et évite aussi une dispersion pouvant augmenter le risque d'accrochages. En outre, ce robot articulé peut comprendre en outre un deuxième collier fixé axialement autour dudit au moins un conduit flexible et séparé dudit dispositif de guidage et de rappel par au moins une articulation dudit robot. Ainsi, le dispositif de guidage et de rappel permettra de maintenir ledit conduit flexible tendu entre les deux colliers, indépendamment des mouvements de l'articulation interposée, pour limiter le risque d'accrochages. Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la figure lA illustre schématiquement un robot articulé, équipé d'un dispositif de guidage et rappel de conduits flexibles ; la figure 1B illustre schématiquement le robot articulé de la figure 1A, dans une deuxième position ; la figure 2A est une perspective schématique du dispositif de guidage et rappel du robot articulé des figures 1A et 1B dans une première position ; - la figure 2B est une perspective schématique du dispositif de guidage et rappel du robot articulé des figures 1A et 1B dans une deuxième position ;35 - la figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif des figures 2A et 2B ; - la figure 4 est une perspective schématique d'un ensemble guide-coulisseau du dispositif des figures 2A et 2B ; et les figures 5A et 5B sont des perspectives schématiques d'un dispositif de guidage et rappel suivant un deuxième mode de réalisation dans, respectivement, sa position déployée et sa position repliée.

Description détaillée de l'invention Les figures 1A et 1B illustrent un robot articulé 1 dans, respectivement, une position fléchie et une position étendue. Ce robot articulé 1, qui peut être, par exemple, un robot industriel ou médical, comprend une base 8, un premier segment 4 relié à la base 8 par une première articulation R1, un deuxième segment 2 relié au premier segment 4 par une deuxième articulation R2, et un troisième segment 3 relié au deuxième segment 2 par une troisième articulation R3. Dans le mode de réalisation illustré, chaque articulation R1, R2 et R3 présente deux degrés de liberté en rotation, de manière à fournir un ensemble de six degrés de liberté au robot 1. Toutefois, la présente invention est également applicable à des robots articulés avec un nombre différent d'articulations et/ou de degrés de liberté. Ledit troisième segment 3 porte, sur son extrémité distale 5, des équipements 6 tels que, par exemple, une main robotique, un dispositif de soudure, des capteurs, etc. Afin d'alimenter ces équipements 6 en électricité et/ou fluides, et/ou transmettre des signaux de commande des équipements 6 ou provenant de ces équipements 6, le robot articulé 1 comprend aussi un faisceau 7 de conduits flexibles reliant les équipements 6 à la base 8 du robot articulé 1.

Dans le robot articulé 1 illustré, ce faisceau 7 est reçu dans une gaine flexible 9, qui peut elle-même être considérée comme étant un conduit flexible. Comme on peut apprécier sur la figure 1B, quand l'articulation R3 est fléchie vers le bas,ce mouvement exerce une traction sur la gaine 9 et le faisceau 7. Toutefois, afin d'éviter que la gaine 9 et le faisceau 7 ne pendent flasques du robot 1 quand l'articulation R3 est dans la position étendue illustrée sur la figure 1A, provoquant ainsi un risque d'accrochage, le robot 1 comporte aussi un dispositif 10 de guidage et de rappel du faisceau 7 de conduits flexibles. Ce dispositif 10, qui est illustré de manière plus détaillée sur la figure 2, comprend trois segments 11, 12 et 13 télescopables interposés entre une base du dispositif 10 et un premier collier 14. Ce premier collier 14 est en deux parties 14a,14b pouvant être ouvertes dans un plan transversal pour recevoir la gaine 9 avec le faisceau 7, et refermées pour le fixer axialement autour de la gaine 9. Le collier 14 présente à l'intérieur une rainure annulaire 20 apte à coopérer avec une protubérance radiale de la gaine 9 pour assurer cette fixation axiale, tout en permettant la rotation de la gaine 9 par rapport au collier 14 autour de son axe longitudinal Z. Il peut également présenter une rotule (non illustrée) pour permettre une inclinaison de la gaine par rapport à au moins un des axes transversaux X, Y. A partir de la première position, déployée, illustrée sur la figure 2A, les segments 11,12 et 13 peuvent se télescoper les uns dans les autres pour arriver à une deuxième position, repliée, illustrée sur la figure 2B. Inversement, les segments 11,12 et 13 peuvent également se déployer à partir de la deuxième position pour arriver à la première position. Toutefois, un mécanisme de rappel élastique formé par deux ressorts élastiques 15, 16 exerce une force de rappel des segments 11,12 et 13 vers leur deuxième position repliée. Le premier ressort élastique 15 relie le segment proximal 11, formant la base du dispositif 10, au segment intermédiaire 12, tandis que le deuxième ressort élastique 16 relie le segment 12 intermédiaire au segment 13 distal, soutenant le premier collier 14. De cette manière, les deux ressorts 15,16 sont arrangés effectivement en série, de manière à être sollicités simultanément pendant toute la course de déploiement ou reploiement du dispositif 10 entre les positions illustrées sur les figures 2A et 2B. Dans cette configuration, l'allongement individuel de chaque ressort 15,16 de la position repliée du dispositif 10 illustrée sur la figure 2B à sa position déployée illustrée sur la figure 2A correspond à seulement une fraction de la distance d'écartement des segments 11 et 13 lors du déploiement du dispositif 10. Plus spécifiquement, si les deux ressorts 15,16 ont la même longueur et le même module d'élasticité, l'allongement de chaque ressort correspondra à seulement la moitié de cette distance de déploiement. Pour guider le déplacement relatif des segments 11,12 et 13, chacun 5 des segments 11 et 12 comporte, de chaque côté, un guide 17 dans lequel est engagé au moins un coulisseau 18 solidaire de, respectivement, les segments 12 et 13, comme illustré sur la figure 3. Pour contacter chaque guide 17, le coulisseau 18 présente la forme d'un dispositif de roulement à galets tel que celui illustré sur la figure 4. 10 Ce coulisseau 18 comprend deux galets rotatifs 19 pour contacter une première face interne 17a du guide 17, et un troisième galet rotatif 19' pour contacter une deuxième face interne 17b du guide 17, opposée à la première face interne 17a. Il est ainsi possible d'assurer un guidage précis et fiable du coulisseau 18 sur la course définie par le guide 17 avec un 15 frottement négligeable. Toutefois, des moyens alternatifs, avec par exemple des galets et/ou des patins, peuvent néanmoins être considérés dans ce même but. Revenant vers les figures 1A et 1B, le segment proximal 11 du dispositif de guidage et rappel 10 est fixé sur le deuxième segment 2 du 20 robot articulé 1, tandis qu'un deuxième collier 30 est fixé sur le troisième segment 3 du robot articulé 1. Ce deuxième collier 30 présente une structure analogue à celle du premier collier 14, pour fixer axialement la gaine 9, tout en permettant sa rotation autour d'un axe longitudinal Z ainsi que, éventuellement, son inclinaison par rapport à un ou deux axes 25 transversaux X,Y. Grâce au rappel du coulisseau 13 dans le dispositif de guidage et rappel 10, la gaine 9 est maintenue tendue entre les colliers 14 et 30 même quand l'articulation R3 est étendue, réduisant ainsi les risques d'accrochage. Les figures 5A et 5B illustre un dispositif de guidage et rappel 10 30 suivant un deuxième mode de réalisation dans, respectivement, ses positions déployée et repliée. Comme celui du premier mode de réalisation, ce dispositif 10 alternatif comprend trois segments 11, 12 et 13. Un collier 14 analogue à celui du premier mode de réalisation est aussi monté sur le segment distal 13 du dispositif 10. Les éléments restants 35 sont aussi analogues à ceux du premier mode de réalisation et reçoivent les mêmes chiffres de référence.

Toutefois, le dispositif 10 suivant ce deuxième mode de réalisation se distingue du premier en ce que les segments télescopables 11,12 et 13 ne sont pas droits, mais incurvés. Le collier 14 va ainsi suivre aussi une trajectoire incurvée entre la position déployée de la figure 4A et celle repliée de la figure 4B. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.15

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (10) pour le guidage et rappel d'au moins un conduit flexible d'un robot articulé (1), comprenant : un premier collier (14) destiné à être fixé axialement autour dudit au moins un conduit flexible ; et un mécanisme de rappel ; et caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de segments (11,12,13) interposés entre une base du dispositif (10) et ledit premier collier (14) et télescopables entre une première position déployée et une deuxième position repliée, ledit mécanisme de rappel étant disposé pour exercer sur lesdits segments (11,12,13) une force de rappel vers ladite deuxième position repliée.
2. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant la revendication 1, dans lequel ledit mécanisme de rappel est un mécanisme de rappel élastique.
3. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant la revendication 2, dans lequel ledit mécanisme de rappel élastique comprend une pluralité de ressorts élastiques (15,16) arrangés en série.
4. Dispositif de guidage et rappel suivant la revendication 3, dans lequel ladite pluralité de ressorts élastiques (15,16) arrangés en série comprend au moins un premier ressort élastique (15) reliant une paire desdits segments (11,12,13) télescopables, et un deuxième ressort élastique (16) reliant une autre paire desdits segments (11,12,13) télescopables.
5. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun desdits segments (11,12,13) est relié à au moins un segment adjacent par un ensemble de guide (17) et coulisseau (18) permettant un déplacement relatif entre les segments (11,12,13) suivant une trajectoire définie par le guide (17).
6. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits segments (11,12,13) sont incurvés, de manière à suivre une trajectoire également incurvée entre lesdites première et deuxième positions.
7. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit premier collier (14) estconfiguré pour permettre une rotation dudit au moins un conduit flexible autour d'un axe longitudinal (X).
8. Robot articulé (1) comprenant au moins un conduit flexible et un dispositif (10) pour le guidage et de rappel dudit au moins un conduit flexible suivant l'une quelconque des revendications précédentes.
9. Robot articulé (1) suivant la revendication 8, comprenant une pluralité de conduits flexibles formant un faisceau (7) reçu dans une gaine flexible (9) reçue dans ledit premier collier (14).
10. Robot articulé (1) suivant l'une quelconque des revendications 8 ou 9, comprenant en outre un deuxième collier (30) fixé axialement autour dudit au moins un conduit flexible et séparé dudit dispositif (10) de guidage et de rappel par au moins une articulation (R3) dudit robot (1).