FR2564021A1 - Dispositif autoguide pour le positionnement des machines-outils robotisees - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF AUTOGUIDE POUR LE POSITIONNEMENT DES MACHINES-OUTILS ROBOTISEES DANS LEQUEL IL EST PREVU LE DEPLACEMENT DU OU DES OUTILS DES MACHINES-OUTILS DANS DES DIRECTIONS ORTHOGONALES APPELEES DEGRE DE LIBERTE QUI SONT REALISEES D'UNE MANIERE CONCOMITANTE ET SIMULTANEE DE FACON A OBTENIR, PAR UN ASSERVISSEMENT DES MOUVEMENTS A GRANDE VITESSE ET DES MOUVEMENTS A PETITE VITESSE, LE POSITIONNEMENT DES OUTILS A L'AIDE DE MOYENS TRES LEGERS ET DE TRES FAIBLE CONSOMMATION D'ENERGIE.

Description

La robotisation impose, pour la réalisation des machinesoutils de plus en plus importantes, de positionner des outils avec des impératifs de rapidité et de précision en contradiction avec les dimensions et donc le poids des organes de ces machines à déplacer.

Il est possible d'envisager la robotisation de ces machines-outils mais on est alors amené à utiliser des puissances extrêmement importantes, ce qui nécessite des frais très importants aussi bien pour la réalisation de la partie technique que la consommation d'énergie. Or, pour mouvoir un outil suivant, en général deux et trois axes, on est amené à employer des éléments électriques, électro-magnétiques, pneumatiques, qui, non seulement ont un volume important mais également sont très coûteux.

La présente invention remédie à ces inconvénients en créant un dispositif autoguidé, c'es-à-dire placé en général sous le congrole d'un ordinateur et qui permet de positionner très rapidement les outils d'une machine en employant des moyens de faible puissance et en décompo- sant l'asservissement en deux phases agissant simultané- ment pour permettre la mise en position exacte, d'une part, et la rapidité, d'autre part, de l'outil devant travailler à un temps T déterminé.

Conformément à l'invention, les directions orthogona- les appelées degré de liberté sont réalisées d'une manière concomitante et simultanément de façon à obtenir un asser vissemeni par des mouvements à grande vitesse es des mouve menti à petite vitesse , le positionnement des outils à l'aide de moyens très légers et de très faible consommation d'énergie.

Suivant une autre caractéristique, les mouvements conco mitant et simultanés sont obtenus par le déplacement de chariots disposés de manière orthogonale dans des plans horizontaux et verticaux, ce déplacement étant obtenu par des organes moteurs soumis au contrôle de circuits électriques, pneumatiques, hydrauliques, magnétiques ou autres asservis à un organe à-mémoire tel qu'ordinateur.

Diverses autres caractéristiques de l'invension ressor- tent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé.

La fig. 1 est une vue en perspective schématique du dispositif autoguidé pour le positionnement d'un outil d'une machine-outil robotisée.

La fig. 2 est un plan, à plus petite échelle, correspondant à la fig. 1.

La fig. 3 est un schéma montrant le circuit d'ordre à partir d'un organe mémorisant, par exemple un ordinateur.

Les fig. 4 et 5 montrent, d'une manière schématique, le travail du dispositif autoguidé positionnant un outil, soit pour la fig. 4 la simulation d'un traceur deux axes, soit pour la fig. 5 en ordonnée et en abscisse le mouvement résultant du dispositif agissant en deux temps simul tanémens.

A la fig. 1, on a représenté très schématiquement une voie 1 qui permet à partir d'un organe moteur 2 de position- ner un chariot 3 roulant sur la voie 1 par l'intermédiaire de galets 4.

L'organe moteur 2 alimente, soit en courant électrique, soit à l'aide d'un autre fluide, un organe permettant le déplacement dans les deux sens des flèches Fi , F2 du chariot 3. Ce dernier porte en son centre une colonne 5 le long de laquelle peut coulisser un collier 6. Le mouvement du collier 6 est obtenu, dans le cas présent, par un câble sans fin 7 passant sur des poulies 8,9 , cette dernière étant entratnée par un moteur 10 dont l'arbre 11 porte la poulie 9.

Dans le cas présent, la section de la colonne 5 est rectangulaire et donc la section du collier 6 est également rectangulaire mais on peut également prévoir une section de forme différente, tant pour la colonne 5 que pour le collier 6.

Ce dernier porte un bras 12 qui est évidé en sa partie centrale par une fenêtre rectangulaire 13. Le mouvement d'avant en arrière du bras 12 dans le sens des flèches F3, F est obtenu par un câble sans fin 14 qui passe sur des
4 pillies 15, 16, 17 , 18 et dont les deux extrémités du câble sont fixées en des points 19, 20 du collier 6.

21 désigne le moteur encralnans la poulie 17 et donc le déplacement du câble sans fin 14 en permettant ainsi le déplacement dans le sens des flèches F3 , F4 du bras 12.

Ce dernier porte, à son extrémité libre 12a, un cadre 22 sur lequel est monté un support 23 en T qui roule sur le cadre 22 par l'insermédiaire de galets 24, 25 montés fous sur des axes solidaires de la barre horizontale supérieure 23a du support 23 en T.

Comme on peut le voir à la fig. 1, le support 23 en T est entralné à partir de taquets 27, 28 par des câbles sans fin 29, 30 dont les extrémités sont fixées respecti- vexent sur les taquets 27, 28 et qui passent sur des poulies folles 30, 31 et motrices 32, 33 entraînées par l'ar- bre d'un moteur 34.

La translation rapide dans le sens des flèches F1 ,F2 du support d'outil 35, fixé à l'extrémité inférieure de la branche verticale du support 23 en T, est obtenue par le chariot 3. La translation transversale suivant les flè ches F , F4 est obtenue par le bras 12 qui encralne avec lui le cadre 22. Ces deux mouvements sont très rapides tandis que le positionnement fin du support d'outil 35 est obtenu par une translation du support 23 en T sur le cadre 22, soit à droite, sois à gauche, c'est-à-dire parallèlement aux flèches F1 , F2 . Ce mouvement qui est simultané avec les deux autres permet donc de positionner très exactement et très rapidement l'outil fixé au support 35 et ainsi d'obtenir, d'une manière concomitante , les mouvements rapides et lents du support d'outil 35.

Comme il a été indiqué ci-dessus, l'alimentation des moteurs 2, 10, 21, 34 se fait à partir de circuits 102, 134, 121, 110 qui sont soumis au contrôle de relais placés dans le boîtier 200 (voir fig. 3), relais qui sont contrôlés et excités par exemple sous l'impulsion des tops donnés par une machine à mémoire, par exemple un ordinateur.

Si l'on examine dans l'espace, par un tracé à deux axes, on s'aperçoit (voir fig. 4) que, sans la concomitance des mouvements, on obtient ; le positionnement P 1 de l'outIl à des temps plus longs puisque les parcours v ,V
i 2 s'attendent beaucoup plusen surface, alors que par la con- comi tance de mouvements sus-décrits on obtient des par cours V 3, V 4 beaucoup plus resserrés et donc beaucoup
4 plus rapides.

Si l'on examine la fig. 5, on s'aperçoit, comment en mettant en ordonnées l'amplitude de mouvement Y et en abscisse le temps To, la courbe C1 montre l'asservissement principal, la courbe C2 l'asservissement auxiliaire et finalement la courbe C, donne le mouvement résultant des asservissements principal et auxiliaire C 1 C C . Cesse courbe montre l'évolution du mouvement pour une seule variante mais déjà on remarque un gain important en rapidité et en position avec des moyens d'asservissements très légers et de faible consommation d'énergie.

On a ainsi admis comment en effectuant les deux mouvements d'une manière concomitante et simultanée, la rapi dicté et la précision compensent, en temps réel, les imperfections et les lenteurs du fait de l'inertie de la machine.

Bien que la description ci-dessus se rapporte à un chariot à trois degrés de liberté, il est possible, grâce au dispositif d'asservissement sus-décrit, d'obtenir plusieurs degrés de liberté avec les mêmes avantages de rapi dité et de précision du fait de la concomitance et de la simultanéité de mouvements.

Dans la description qui précède, on a donné la description d'une réalisation à l'aide de moteurs électriques, de câbles et poulies de façon à permettre l'entraînement des divers chariots et organes analogues dont le dernier support 23 en T mainsient le porte-outil et donc l'outil à manoeuvrer mais il est bien évident qu'à la place d'asservissements électriques on pourrait utiliser des asservissements pneumatiques, hydrauliques, magnétiques ou autres dans les memes conditions que celles décrites ci-dessus.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif autoguidé pour le positionnement des machines-outils robotisées dans lequel il est prévu le déplacement du ou des outils des machines-outils dans des directions orthogonales, caractérisé en ce que ces direc suions orthogonales appelées degré de liberté sont réalisées d'une manière concomig ante et simultané e de façon à obtenir, par un asservissement des mouvements à grande vitesse et des mouvements à petite vitesse, le positionnement des outils à l'aide de moyens très légers et de très faible consommation d'énergie.

2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvements concomit anis et simultanés sont obtenus par le déplacement de chariots disposés de manière orthogonale dans des plans horizontaux et verticaux, ce déplacement étant obtenu par des organes moteurs soumis au contrôle de circuits électriques, pneumatiques, hydrauliques, magnétiques ou autres asservis à un organe à mémoire tel qu' ordinateur.

3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le positionnement du support de l'outil et donc de l'outil est réalisé en un temps T pour les mouvements rapides et en un temps To pour les mouvements lents d'une manière concomit ante et simultanée afin de réaliser un déplacement résultant gagnant en rapi dité et ne nécessitant qu'une faible consommation d'énergie.