FR2586605A3 - Device for controlling the tool-carrying or component-carrying spindle of an industrial robot or manipulator - Google Patents

Abstract

A first toothed belt 33 provides the rotation of the bush 29 inside which the spindle 26 is engaged with axial sliding, the plunging movement of which spindle is operated with the aid of a second toothed belt 19.

Description

La présente invention a trait aux robots industriels ou manipulateurs destines à l'usinage ou au montage de pièces mécaniques, et elle concerne plus particulièrement les dispositifs utilisés pour assurer la commande en rotation et en plongée de la broche porte-outil ou porte-pièce des robots articulés du type dit "SCARA".  The present invention relates to industrial robots or manipulators intended for the machining or assembly of mechanical parts, and it relates more particularly to the devices used to ensure the rotation and plunge control of the tool-holder spindle or workpiece holder. articulated robots of the so-called "SCARA" type.

On sait que les robots de ce type comprennent généralement une embase à axe vertical sur laquelle tourne, suivant l'axe précité, un carter horizontal coudé ou "bras" en bout duquel est monté à rotation un ensemble équivalent ou 'avant-bras". L'extrémité libre de cet avant-bras est pourvue d'une tête a axe vertical à l'intérieur de laquelle tourne une broche porte-outil ou porte-pièce qui est susceptible de se de placer axialement en translation (plongee). It is known that robots of this type generally comprise a base with a vertical axis on which rotates, along the above-mentioned axis, a bent horizontal casing or "arm" at the end of which an equivalent assembly or "forearm" is rotatably mounted. The free end of this forearm is provided with a head with a vertical axis inside which rotates a tool-holder or work-piece spindle which is capable of being placed axially in translation (diving).

Pour assurer la commande des deux mouvements de rotation et de translation de la broche, on a habituellement recours à des agencements complexes et coûteux, incorporant notamment des systèmes à pignon et crémaillère ou des mécanismes dc vis à billes, de fiabilité réduite et de maintenance en état difficile. To control the two rotational and translational movements of the spindle, complex and costly arrangements are usually used, incorporating in particular rack and pinion systems or ball screw mechanisms, of reduced reliability and of maintenance in difficult state.

C'est à cet inconvénient qu'entend principalement remédier l'invention, laquelle a pour objet un dispositif de commande essentiellement remarquable en ce qu'il comprend deux moteurs qui, par l'intermédiaire d'organes funiculaires, entratnent l'un en rotation une douille angulairement solidaire de la broche, l'autre en translation ladite broche, mobile axialement à l'intérieur de la douille précitée. It is to this drawback that the invention mainly intends to remedy, which relates to a control device which is essentially remarkable in that it comprises two motors which, by means of funicular organs, drive one in rotation. a socket angularly secured to the spindle, the other in translation said spindle, movable axially inside the aforementioned socket.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est une vue en élévation avec arrachement montrant l'agencement général d'un robot équipé d'un dispositif de commande suivant l'invention.The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
Fig. 1 is a cutaway elevation view showing the general arrangement of a robot equipped with a control device according to the invention.

Fig. 2 est une coupe axiale, suivant le plan indiqué en Il-Il en fig. 1, de la tête verticale porte-broche du robot suivant fig. 1. Fig. 2 is an axial section, along the plane indicated in Il-Il in fig. 1, of the vertical head of the robot spindle holder according to fig. 1.

En fig. 1, on a schématiquement représenté en 1 l'embase d'un robot industriel du type scare', qui supporte à rotation la partie inférieure cylindrique d'un carter à profil en équerre ou "bras" 2. Dans l'embase 1 sont fixés deux moteurs électriques 3 et 4 ; le moteur 3 entratne par un système de pignon 5 et de roue dentée 6 l'extrémité inférieure d'un arbre vertical 7 porté par le carter 2 suivant l'axe de rotation de celui-ci par rapport à l'embase 1, tandis que de la même manière le moteur 4 est relié par un pignon 8 à une couronne dentée 9a, ménagée sur la base cylindrique 9 du carter 2 précité, ladite base étant concentrique à l'arbre 7. In fig. 1, there is schematically shown at 1 the base of an industrial robot of the scare 'type, which rotatably supports the cylindrical lower part of a casing with an angled profile or "arm" 2. In the base 1 are fixed two electric motors 3 and 4; the motor 3 drives by a pinion 5 and toothed wheel 6 system the lower end of a vertical shaft 7 carried by the casing 2 along the axis of rotation of the latter relative to the base 1, while in the same way, the motor 4 is connected by a pinion 8 to a ring gear 9a, formed on the cylindrical base 9 of the aforementioned casing 2, said base being concentric with the shaft 7.

A son sommet, celui-ci porte une poulie 10 réunie par une courroie 11 à une poulie 12 dont l'arbre-support 13 est solidaire d'un carter supérieur tournant ou "avant-bras" 14. On comprend que la mise sous tension des moteurs 3 et 4 permet de faire tourner les carters 2 et 14 suivant les axes de rotation & , respectivement , et d'amener ainsi 1'extrémité libre dudit carter 14 à la position exacte désirée. At its top, the latter carries a pulley 10 joined by a belt 11 to a pulley 12, the support shaft 13 of which is secured to a rotating upper casing or "forearm" 14. It is understood that the tensioning motors 3 and 4 makes it possible to rotate the casings 2 and 14 along the axes of rotation &, respectively, and thus bring the free end of said casing 14 to the exact desired position.

Le carter ou bras 14 renferme un moteur électrique 15 qui, par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur 16, entratne un arbre horizontal 17. Comme montré en fig. 2, l'extrémité libre de cet arbre 17 est munie d'une poulie 18 réunie par une courroie verticale 19 à une poulie supérieure 20 dont l'axe 20a est supporte à l'intérieur d'un capot 21 par une colonne référencée 22 en fig. 1. Le brin de la courroie 19 qui est tourné vers l'intérieur du capot 21 est rendu solidaire, par un mors 23 (fig. 2), d'un dé 24 monté sur un roulement 25 à axe vertical, à l'intérieur duquel est engagée l'extrémité supérieure d'une broche 26. The casing or arm 14 contains an electric motor 15 which, by means of a reduction mechanism 16, drives a horizontal shaft 17. As shown in FIG. 2, the free end of this shaft 17 is provided with a pulley 18 joined by a vertical belt 19 to an upper pulley 20 whose axis 20a is supported inside a cover 21 by a column referenced 22 in fig. 1. The strand of the belt 19 which is turned towards the inside of the cover 21 is made integral, by a jaw 23 (fig. 2), with a die 24 mounted on a bearing 25 with a vertical axis, inside which is engaged the upper end of a pin 26.

Cette broche 26, dont l'extrémité inférieure est agencée en 27 pour assurer la fixation soit d'un outil tournant d'usinage, soit d'une pièce à usiner, est engagée dans deux coussinets superposés 28 alignés à l'intérieur d'une douille tournante 29 supportée par deux roulements 30 dans la tête verticale 14a prévue en bout de l'avant-bras 14. La liaison angulaire entre la douille 29 et la broche 26 est assurée par une bague 31 dont l'ouverture est prévue dentée de façon à coopérer avec une partie cannelée 26a de ladite broche, laquelle bague 31 est fixée à l'aide de vis 32 en bout de la douille précitée. This spindle 26, the lower end of which is arranged at 27 to ensure the attachment either of a rotating machining tool or of a workpiece, is engaged in two superimposed bearings 28 aligned inside a rotating bush 29 supported by two bearings 30 in the vertical head 14a provided at the end of the forearm 14. The angular connection between the bush 29 and the pin 26 is ensured by a ring 31 whose opening is provided toothed so to cooperate with a grooved part 26a of said pin, which ring 31 is fixed using screws 32 at the end of the aforementioned socket.

Il convient d'observer qu'au-dessus du roulement supérieur 30, la douille 29 présente une partie 29a en forme de poulie, sur laquelle s'enroule une courroie 33 entralnée par une seconde poulie 34 calée sur l'arbre d'un moteur électrique vertical 35 (fig. 1) du type à vitesse variable, rendu solidaire de l'avant-bras 14. It should be observed that above the upper bearing 30, the sleeve 29 has a part 29a in the form of a pulley, on which is wound a belt 33 entralée by a second pulley 34 wedged on the shaft of a motor vertical electric 35 (fig. 1) of the variable speed type, secured to the forearm 14.

Le fonctionnement et le mode d'utilisation du dispositif de commande sus-décrit ressortent des explications qui précèdent et se comprennent aisément. The operation and the mode of use of the above-described control device appear from the foregoing explanations and are easily understood.

Le moteur 35 impartit à la douille 29 et à la broche 26 un mouvement de rotation continu ou discontinu. Au cours de cette rotation ou à l'arrêt, la position axiale de la broche 26 est susceptible d'etre modifiée à tout moment à l'aide du moteur 15 qui, par l'intermédiaire de la courroie 19 et du dé 24, opère le deplacement de ladite broche suivant l'axe vertical de la tête 14a du robot. The motor 35 gives the bush 29 and the spindle 26 a continuous or discontinuous rotational movement. During this rotation or when stopped, the axial position of the spindle 26 can be modified at any time using the motor 15 which, by means of the belt 19 and the die 24, operates the displacement of said spindle along the vertical axis of the head 14a of the robot.

Les mécanismes qui constituent le dispositif de commande suivant l'invention sont simples, de telle sorte que leur coût est peu élevé. On notera que les courroies il et 19 sont évidemment du type cranté si bien que le contrôle des mouvements est assuré sans qu'il soit besoin d'envisager une maintenance contraignante. The mechanisms which constitute the control device according to the invention are simple, so that their cost is low. It will be noted that the belts 11 and 19 are obviously of the notched type so that the control of the movements is ensured without the need for any restrictive maintenance.

Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents.  It should moreover be understood that the above description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details described by all other equivalents.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la commande en rotation et en plongée de la broche porte-outil ou porte-pièce d'un robot industriel ou manipulateur, ladite broche étant montée à l'intérieur d'une tête prévue en bout d'un bras orientable, caractérisé en ce qu'il comprend deux organes funiculaires (19, 33) qui sont mis en mouvement indépendamment l'un de l'autre et dont l'un (19) est lié à la broche (26) à travers un roulement (25) de façon à assurer la translation axiale de celle-ci, tandis que l'autre (34) entrain en rotation une douille (29) traversée axialement par ladite broche et rendue angulairement solidaire de celle-ci. 1. Device for the rotary and plunging control of the tool-holder or workpiece-holder spindle of an industrial robot or manipulator, said spindle being mounted inside a head provided at the end of an orientable arm, characterized in that it comprises two funicular bodies (19, 33) which are set in motion independently of one another and one of which (19) is linked to the spindle (26) through a bearing (25 ) so as to ensure the axial translation thereof, while the other (34) rotates a bushing (29) axially traversed by said spindle and made angularly integral with the latter. 2. Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce que chacun des organes funiculaires (19, 33) est constitué par une courroie crantée tendue entre deux poulies correspondantes (18-20, 34-29a) dont l'une (18, 34) est prévue motrice. 2. Device according to claim l, characterized in that each of the funicular organs (19, 33) consists of a toothed belt stretched between two corresponding pulleys (18-20, 34-29a), one of which (18, 34) is planned driving. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la liaison angulaire entre la broche (26) et la douille (29) est opérée à travers des parties cannelées (26a, 31). 3. Device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the angular connection between the spindle (26) and the sleeve (29) is operated through grooved parts (26a, 31). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le roulement (25) est monté à l'intérieur d'un dé (24) qui est rendu solidaire par un mors (23) de l'organe funiculaire (19) correspondant.  4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing (25) is mounted inside a die (24) which is made integral by a jaw (23) of the member corresponding funicular (19).