FR2636101A1 - ELECTROPNEUMATIC ROTARY STEP MOTOR - Google Patents

Abstract

Moteur pas à pas rotatif comportant des éléments de travail hydrauliques ou pneumatiques agencés radialement. Ces éléments de travail sont actionnés séparément et consécutivement de sorte que le mouvement de rotation du pot 5 s'effectue pas à pas, mais en donnant pour finir un mouvement de rotation uniforme.Rotary stepper motor comprising hydraulic or pneumatic working elements arranged radially. These working elements are actuated separately and consecutively so that the rotational movement of the pot 5 takes place step by step, but finally giving a uniform rotational movement.

Description

tffà 5 6 1 D 1tffà 5 6 1 D 1

MOTEUR PAS A PAS ROTATIF ELECTROPNEUMATIQUE  ELECTROPNEUMATIC ROTARY STEP MOTOR

L'invention concerne un moteur pas à pas rotatif électropneumatique comportant plusieurs éléments de tra- vail agencés autour d'un axe et d'un train d'engrenages intégré à rapport de réduction élevé, de préférence pour  The invention relates to an electropneumatic rotary step motor comprising a plurality of work elements arranged around an axis and an integrated gear train with a high reduction ratio, preferably for

la robotique et la manutention.robotics and handling.

On connaît des moteurs pas à pas rotatifs entraînés soit électriquement, soit par un agent de pression fonctionnant selon le principe rotatif, lesquels, grâce à un train d'engrenages à rapport de réduction élevé, transforment les mouvements de translation des éléments de travail en un mouvement  Rotary stepper motors driven either electrically or by a pressure medium operating on the rotary principle are known, which, thanks to a gear train with a high reduction ratio, transform the translational movements of the working elements into a gear. movement

rotatif.rotary.

Ces moteurs ont pour inconvénient de n'offrir qu'une petite puissance et un faible rendement, de sorte  These motors have the disadvantage of offering only a small power and a low efficiency, so

que leur domaine d'utilisation est très restreint.  that their area of use is very limited.

Le brevet DD-215 363 décrit un moteur pas à pas rotatif actionné par un agent de pression fonctionnant selon le principe rotatif et dans lequel en tant qu'agent de pression, sont agencés des pistons ou des soufflets. L'inconvénient dans ce type de moteur pas à pas rotatif est que le choix des agents de pression entraîne un rapport défavorable entre le volume utile et le volume mort, engendrant ainsi un mauvais rendement et que le couple moteur maximum ne peut être atteint qu'à des nombres de tours extrêmement faibles, c'est-à-dire avec une dynamique défavorable. De plus, la liaison solide entre l'agent de pression et la commande interne par levier roulant entraîne un travail de déformation constant qui se traduit par une perte d'énergie également dans la direction tangentielle plus rigide. Le mouvement de sortie ne peut être prélevé que sur la bague extérieure dentée intérieurement, de sorte que le vecteur de force tournant s'exerce constamment sur le logement, ce qui de nouveau réduit le rendement et la longévité. Le but de l'invention est de fournir un moteur pas à pas rotatif électropneumatique présentant un rendement amélioré et une dynamique supérieure pour un  The patent DD-215 363 discloses a rotary stepper motor actuated by a pressure agent operating according to the rotary principle and in which as a pressure agent, pistons or bellows are arranged. The disadvantage in this type of rotary stepper motor is that the choice of pressure agents causes an unfavorable ratio between the useful volume and the dead volume, thus generating a poor performance and that the maximum engine torque can be reached only at extremely low revolutions, that is with unfavorable dynamics. In addition, the solid bond between the pressure medium and the internal lever control causes a constant deformation work which results in a loss of energy also in the more rigid tangential direction. The output movement can be taken only from the internally toothed outer ring, so that the rotating force vector is constantly acting on the housing, which again reduces the efficiency and longevity. The object of the invention is to provide an electropneumatic rotary stepper motor having improved efficiency and superior dynamics for a

plus large domaine d'applications.broader area of applications.

Le problème se posait de trouver un moteur pas à  The problem was to find a motor not to

pas rotatif électropneumatique présentant un couple-  not rotating electropneumatic having a couple-

moteur élevé et une élimination résolution supérieure  high engine and superior resolution removal

des pas (continuité améliorée du mouvement rotatif).  steps (improved continuity of the rotary movement).

L'invention résout le problème en ce que, pour un moteur pas à pas rotatif électropneumatique muni d'éléments de travail agencés radialement, actionnés pneumatiquement, de moyens destinés à commander séparément les convertisseurs de forces de pression ainsi que d'un train d'engrenages à rapport de réduction élevé, qui transforme le mouvement de translation des éléments de travail en un mouvement rotatif, une bague à denture externe étant reliée par l'intermédiaire de blocs-ressorts à lame à une bague d'accouplement et celle-ci étant reliée à un pot de façon élastique radialement et rigide à la torsion, et en ce que les convertisseurs de force de pression, qui sont constitués par un corps de base, sur le côté éloigné de la bague à  The invention solves the problem that, for an electropneumatic rotary stepper motor provided with pneumatically actuated radially arranged working elements, means for separately controlling the pressure force converters as well as a gear train. high reduction ratio gears, which transforms the translation movement of the working elements into a rotary movement, an externally toothed ring being connected via leaf spring blocks to a coupling ring and the latter being connected to a pot elastically radially and rigidly to torsion, and in that the pressure force converters, which are constituted by a base body, on the far side of the ring to

denture externe duquel est fixé un convertisseur élec-  outer toothing of which is fixed an electrical converter

tropneumatique et sur le côté dirigé vers la bague à denture externe duquel est fixé un coussin sous pression qui est relié élastiquement à une tôle de recouvrement des forces de pression, agencée sur celui-ci avec un élément d'introduction de forces intégré et logé de façon librement mobile sur deux plans par l'intermédiaire d'un élément de fixation agencé centralement au niveau du fond et dirigé v-rs le corps de base, élément de fixation muni d'une.menée d'air intégrée, sont agencés fixement circulairement autour d'un corps de base et reliés à une conduite circulaire d'amenée d'air sous pression centrale de façon étanche à la pression. Les convertisseurs électropneumatiques sont accouplés à un amplificateur pneumatique afin d'obtenir des puissances plus élevées. L'élément d'introduction des forces peut être conçu sous forme d'élément coulissant ou d'élément roulant. Les avantages de la solution selon l'invention se traduisent par la mise au point d'un moteur pas à pas rotatif électropneumatique à rendement élevé et à élimination de pas supérieure avec un couple moteur élevé pour une bonne dynamique et une grande puissance en réduisant les dimensions globales et le poids du  too-pneumatic and on the side directed towards the external gear ring which is fixed a pressure cushion which is elastically connected to a pressure-force cover plate, arranged thereon with an integrated force introduction element and accommodated by freely movable in two planes via a fastener arranged centrally at the bottom and directed v-rs the base body, fastening element provided with a.menait air integrated, are arranged fixedly circularly around a base body and connected to a circular duct for supplying air under central pressure in a pressure-tight manner. The electro-pneumatic converters are coupled to a pneumatic amplifier to obtain higher powers. The force introduction element may be designed as a sliding element or as a rolling element. The advantages of the solution according to the invention result in the development of an electropneumatic rotary stepper motor with high efficiency and higher step elimination with a high engine torque for good dynamics and great power by reducing the overall dimensions and the weight of the

moteur.engine.

On va maintenant expliquer l'invention plus en détail à l'aide d'un exemple d'un mode de réalisation représenté dans le dessin ci-annexé dans lequel: - la figure 1 est une représentation en coupe du moteur pas à pas rotatif électropneumatique; - la figure 2 est une exécution supplémentaire selon la figure 1; - la figure 3 est une représentation en coupe  The invention will now be explained in more detail with the aid of an example of an embodiment shown in the appended drawing in which: FIG. 1 is a sectional representation of the electropneumatic rotary stepper motor; ; - Figure 2 is an additional embodiment according to Figure 1; - Figure 3 is a sectional representation

du convertisseur des forces pneumatiques.  of the pneumatic forces converter.

La figure 1 montre une représentation en coupe du moteur pas à pas rotatif électropneumatique, l'unité  FIG. 1 shows a sectional representation of the electropneumatic rotary step motor, the unit

a étant sortie de l'unité b.a being out of the unit b.

L'unité a est constituée par la bague à denture externe 2 qui est reliée radialement de façon élastique et rigide en torsion par l'intermédiaire des blocs-ressorts à lame 3 à la bague d'accouplement 4 et  The unit a is constituted by the externally-toothed ring 2 which is radially elastically and torsionally rigidly connected by means of the leaf-spring blocks 3 to the coupling ring 4 and

cette bague d'accouplement 4 au pot 5.  this coupling ring 4 to the pot 5.

L'unité b est constituée sans l'adjonction de la bague à denture intérieure 6 par les convertisseurs de forces pneumatiques 1 qui sont comprimés par les éléments de traction en pression 7; 8 sur le corps de base 9 avec une conduite circulaire d'air comprimé intégrée 21 et sont raccordés solidement et de façon étanche à la pression par l'intermédiaire d'un Joint  The unit b is constituted without the addition of the ring with internal teeth 6 by the pneumatic force converters 1 which are compressed by the pressure traction elements 7; 8 on the base body 9 with an integrated compressed air circular duct 21 and are firmly and sealingly connected to the pressure via a joint

d'étanchéité 10.sealing 10.

La figure 2 montre une unité fonctionnelle autoportante dans laquelle les convertisseurs des forces pneumatiques 1 sont d'une part reliés au corps de base 9 par l'intermédiaire de vis creuses 12 qui comportent un alésage transversal et libèrent ainsi l'air comprimé provenant de la conduite circulaire d'air comprimé 21 dans le convertisseur des forces pneumatiques 1 et d'autre part par l'intermédiaire des éléments de  FIG. 2 shows a self-supporting functional unit in which the pneumatic force converters 1 are on the one hand connected to the base body 9 by means of hollow screws 12 which comprise a transverse bore and thus release the compressed air coming from the circular pipe of compressed air 21 in the converter of pneumatic forces 1 and secondly via the elements of

fixation 13 à la rondelle 11.fastening 13 to the washer 11.

Dans la plupart des cas d'application, cette unité fonctionnelle constitue le stator du moteur pas &  In most application cases, this functional unit constitutes the stator of the motor step &

pas rotatif électropneumatique.not electropneumatic rotary.

La figure 3 montre la représentation en coupe d'un convertisseur de forces pneumatiques qui est constitué par un corps de base 16 sur le côté éloigné de l'anneau à denture extérieure 2 duquel est agencé un convertisseur électropneumatique 14. Sur le côté dirigé vers la bague à denture extérieure 2, est agencé le coussin sous pression 17. Sur le côté supérieur du coussin sous pression 17 est fixée élastiquement la tôle de recouvrement des forces de pression 19 avec l'élément  FIG. 3 shows the sectional representation of a pneumatic force converter which is constituted by a base body 16 on the side remote from the ring with external teeth 2 of which an electro-pneumatic converter 14 is arranged. On the side facing the external ring 2, is arranged the pressure cushion 17. On the upper side of the pressure pad 17 is elastically fixed the cover plate of the pressure forces 19 with the element

d'introduction des forces intégré 20. L'élément d'intro-  integrated introduction of forces 20. The element of introduction

duction des forces 20 peut être exécuté sous forme de  strength can be performed in the form of

corps glissant ou sous forme d'élément roulant.  slippery body or as a rolling element.

Au niveau du fond, fixé sur le coussin sous pression 17, et dirigé vers le corps de base 16 est prévu un élément de fixation agencé centralement et bloquant en position le coussin sous pression 17 dans le corps de base 16, élément de fixation muni d'une amenée d'air intégrée 18. Grâce à cet agencement, le coussin sous pression 17 est logé dans le corps dé base 16 de  At the bottom, fixed on the pressure pad 17, and directed towards the base body 16 is provided a fastener arranged centrally and locking in position the cushion under pressure 17 in the base body 16, fastening element provided with An integrated air supply 18. With this arrangement, the pressurized cushion 17 is housed in the base body 16 of the

façon librement mobile sur deux plans.  freely mobile way on two levels.

Grâce à l'agencement circulaire d'au moins trois convertisseurs de forces de pression 1 autour d'un axe, on forme l'unité fonctionnelle-générateur d'ondes de convertisseur. Le générateur d'ondes du convertisseur est assemblé pour compléter le moteur par l'intermé- diaire de la bague à denture intérieure 6, de la bague à denture extérieure 2, de la bague d'accouplement 4 raccordée de façon rigide en torsion et élastique en  By means of the circular arrangement of at least three pressure-force converters 1 about an axis, the converter wave functional-generator unit is formed. The wave generator of the converter is assembled to complete the motor via the inner ring 6, outer ring 2, coupling ring 4 rigidly torsionally and elastically connected. in

flexion et du pot 5.bending and pot 5.

Les convertisseurs des forces de pression pneu-  Converters of pneumatic pressure

matiques 1 sont actionnés successivement par l'air com-  1 are actuated successively by the air com-

primé au moyen d'une commande électronique non repré-  awarded by means of an unrepresented electronic

sentée, un vecteur de forces tournantes étant ainsi éliminé. Plus le nombre de convertisseurs de forces de pression 1 est important, plus la résolution des pas  felt, a vector of rotating forces being thus eliminated. The greater the number of pressure force converters 1, the greater the resolution of the steps

sera précise.will be precise.

La sortie peut être prélevée au niveau de la bague à denture intérieure 6 lorsque le pot 5 est relié fixement à l'unité fonctionnelle, c'est-à-dire au  The outlet can be taken from the ring with internal teeth 6 when the pot 5 is fixedly connected to the functional unit, that is to say at the

générateur d'ondes du convertisseur.  wave generator of the converter.

Le pot 5 avec la bague d'accouplement 4 et la bague à denture extérieure 2 est en sortie lorsque la bague à denture intérieure 6 est reliée fixement avec l'unité fonctionnelle, c'est-à-dire avec le générateur d'ondes du convertisseur. Cette exécution permet  The pot 5 with the coupling ring 4 and the outer ring 2 is output when the inner ring 6 is firmly connected with the functional unit, that is to say with the wave generator of the converter. This execution allows

d'éviter de charger le palier en forces tournantes.  avoid loading the bearing with rotating forces.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Moteur pas à pas rotatif électropneumatique  1. Electro-pneumatic rotary stepper motor muni d'éléments de travail agencés radialement et ac-  equipped with working elements arranged radially and ac- tionnés pneumatiquement, d'éléments pour la commande séparée des convertisseurs de forces de pression ainsi que d'un train d'engrenages à rapport de réduction élevé qui convertit le mouvement de translation des éléments de travail en un mouvement rotatif, caractérisé en ce que la bague (2) est reliée radialement de façon élastique et rigide en torsion par l'intermédiaire de blocs-ressorts à lame (3) à la bague d'accouplement (4) et cette bague d'accouplement (4) au pot (5), et en ce que les convertisseurs de forces de pression (1), qui sont constitués par un corps de base (16) sur le côté éloigné de la bague (2) duquel est fixé un convertisseur électropneumatique (14) et sur le côté dirigé vers la bague (2) duquel est fixé un coussin sous pression (17), qui est relié élastiquement à une tôle de recouvrement des forces de pression, agencée au-dessus (19) avec un élément d'introduction de forces intégré (20) et qui est logé de façon librement mobile sur deux plans par l'intermédiaire de l'élément de fixation agencé centralement au niveau du fond et dirigé vers le corps de base (16) avec une amenée d'air intégrée (18), sont agencés fixement et de façon circulaire par rapport au corps de base (9) et sont raccordés à une conduite circulaire d'air comprimé centrale (21) de façon étanche  pneumatic actuators, elements for the separate control of the pressure-force converters and a high-reduction gear train which converts the translational movement of the working elements into a rotary motion, characterized in that the ring (2) is radially elastically and torsionally rigidly connected by means of leaf spring blocks (3) to the coupling ring (4) and this coupling ring (4) to the pot (5) , and in that the pressure-force converters (1), which are constituted by a base body (16) on the side remote from the ring (2) of which is fixed an electropneumatic converter (14) and on the directed side to the ring (2) of which a pressurized cushion (17), which is resiliently connected to a cover plate of the pressure forces, is arranged above (19) with an integrated force introduction element (20) and which is housed freely in two planes via the fastening element arranged centrally at the bottom and directed towards the base body (16) with an integrated air supply (18), are arranged fixedly and in a circular manner with respect to to the base body (9) and are connected to a central compressed air pipe (21) in a sealed manner à la pression.with pressure. 2. Moteur pas à pas rotatif électropneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur électropneumatique (14) est accouplé à  Electro-pneumatic rotary stepping motor according to claim 1, characterized in that the electropneumatic converter (14) is coupled to l'amplificateur pneumatique (15).the pneumatic amplifier (15). 3. Moteur pas à pas rotatif électropneumatique  3. Electro-pneumatic rotary stepper motor selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élé-  according to claim 1, characterized in that the element ment d'introduction de forces (2) est exécué sous forme  force introduction (2) is carried out in the form of de corps coulissant ou sous forme d'élément roulant.  sliding body or as a rolling element.