FR2659261A1 - Displacement-reproducing actuator and manipulator equipped with such a device - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a mechanical actuator. The actuator according to the invention is characterised in that it comprises a carriage (1) sliding or pivoting along a first spindle (2) and carrying a second spindle (3) sliding with respect to the said carriage (1) orthogonally to the first spindle (2), the said second spindle (3) carrying a first roller, rolling in a cam path (8), and a second, coaxial, roller sliding in an axial slot (10) of a lever (11), the said lever (11) being secured to a first wheel (12) connected to a second wheel (14) by a synchronous transmission (13), the said second wheel (14) carrying a shaft (5) parallel to the said first spindle (2) and driven by a connecting rod (16)/crank (18) system driven by a motor (19). Application to manipulators.

Description

Actionneur reproducteur de déplacement et manipulateur équipé d'un tel dispositif.Displacement actuator and manipulator equipped with such a device.

L'invention concerne un actionneur mécanique permettant une fonction de manipulation, d'indexagey etc. L'actionneur selon l'invention est utilisable en particulier comme manipulateur pour le déplacement et la mise en place de produits très divers comme des composants d'emballage, des petites pièces mécaniques, etc. dans des opérations d'assemblage précis à vitesse élevée.The invention relates to a mechanical actuator allowing a manipulation, indexing etc. function. The actuator according to the invention can be used in particular as a manipulator for moving and placing very diverse products such as packaging components, small mechanical parts, etc. in precise assembly operations at high speed.

On connait des manipulateurs à actionnement pneumatique utilisant une combinaison de divers vérins pour obtenir la trajectoire voulue. Cette technologie limite fortement les formes de trajectoires et est soumise aux inconvénients bien connus de la technique pneumatique et, en particulier, à une mauvaise fiabilité.Pneumatically operated manipulators are known which use a combination of various jacks to obtain the desired trajectory. This technology strongly limits the forms of trajectories and is subject to the well-known drawbacks of the pneumatic technique and, in particular, to poor reliability.

On a également réalisé des manipulateurs mécaniques utilisant des cames mobiles, le bras manipulateur étant guidé selon des rotations. Cette technologie est également d'application limitée en ce qui concerne les trajectoires réalisables.Mechanical manipulators have also been produced using movable cams, the manipulator arm being guided according to rotations. This technology is also of limited application with regard to the achievable trajectories.

Les manipulateurs connus présentent d'une manière générale l'inconvénient de n'admettre que des efforts faibles. En outre, la vites se de déplacement ne peut être réglée que par des angles de came nuls qui augmentent considérablement la complication et le coût.Known manipulators generally have the drawback of admitting only low forces. In addition, the speed of movement can only be adjusted by zero cam angles which considerably increase the complication and the cost.

La présente invention vise à fournir un nouvel actionneur qui, par des moyens purement mécaniques, permette d'obtenir de manière simple et économique des trajectoires très variées avec des vitesses de déplacement variables, en particulier des vitesses nulles à la prise et à la pose. L'actionneur selon l'invention permet en outre de déplacer des masses importantes avec une précision très éle vée et à grande vitesse.The present invention aims to provide a new actuator which, by purely mechanical means, makes it possible to obtain, in a simple and economical manner, very varied trajectories with variable displacement speeds, in particular zero speeds when picking up and laying. The actuator according to the invention also makes it possible to move large masses with very high precision and at high speed.

A cet effet, l'actionneur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un chariot coulissant ou pivotant selon un premier axe et portant un second axe coulissant par rapport audit chariot orthogonalement au premier axe, ledit second axe portant un premier galet roulant dans un chemin de came et un second galet coaxial coulissant dans une lumière axiale d'un levier, ledit levier étant solidaire d'une première roue reliée à une seconde roue par une transmission synchrone, ladite seconde roue portant un arbre parallèle audit premier axe et entraîné par un système biellemanivelle entraîné par un moteur.To this end, the actuator according to the invention is characterized in that it comprises a carriage sliding or pivoting along a first axis and carrying a second axis sliding with respect to said carriage orthogonally to the first axis, said second axis carrying a first roller rolling in a cam track and a second coaxial roller sliding in an axial lumen of a lever, said lever being integral with a first wheel connected to a second wheel by a synchronous transmission, said second wheel carrying a shaft parallel to said first axis and driven by a crank system driven by a motor.

Le système bielle-manivelle, en un demi-tour, entraîne la seconde roue sur une fraction d'un tour de rotation, ce qui produit une ro tation de la première roue d'un angle multiple de cette fraction de tour correspondant au rapport de transmission entre les roues.The rod-crank system, in a half-turn, drives the second wheel on a fraction of a turn, which produces a rotation of the first wheel by an angle multiple of this fraction of a turn corresponding to the ratio of transmission between the wheels.

La première roue fait pivoter le levier du même angle, le premier galet se déplaçant dans le chemin de came grâce au coulissement du second galet dans la lumière axiale. Le second axe subit des dépla cements correspondant au tracé du chemin de came. Le second axe portant les galets peut être par exemple un axe vertical, l'autre axe étant alors horizontal. Au demi-tour suivant du système bielle-manivelle, l'ensemble revient à sa position de départ.The first wheel rotates the lever by the same angle, the first roller moving in the cam path by sliding the second roller in the axial lumen. The second axis undergoes displacements corresponding to the layout of the cam path. The second axis carrying the rollers can for example be a vertical axis, the other axis then being horizontal. On the next U-turn of the connecting rod-crank system, the assembly returns to its starting position.

Le second axe, du fait de l'inversion de rotation des deux roues, arrive à vitesse nulle à chacune des extrémités de sa trajectoire.The second axis, due to the reversal of rotation of the two wheels, arrives at zero speed at each end of its trajectory.

La vitesse intermédiaire peut être très élevée. The intermediate speed can be very high.

La trajectoire peut avoir une forme quelconque, par exemple en L ou en U.The trajectory can have any shape, for example in L or in U.

Afin de permettre un emmanchement, par exemple en vue d'un clipsage, on peut prévoir qu'au moins une extrémité du chemin de came est parallèle au second axe, de sorte que celui-ci, sur cette extrémité, se déplace par translation parallèle à lui-même.In order to allow a fitting, for example with a view to clipping, it is possible to provide that at least one end of the cam track is parallel to the second axis, so that the latter, on this end, moves by parallel translation to himself.

Avantageusement, l'angle de débattement du levier est compris entre 90 et 270
De préférence le moteur est un moteur électrique asynchrone-frein, courant continu, pas à pas ou brushless.Advantageously, the angle of movement of the lever is between 90 and 270
Preferably the motor is an asynchronous-brake, direct current, stepping or brushless electric motor.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en se référant au dessin annexé dans lequel.The invention will be clearly understood on reading the following description made with reference to the appended drawing in which.

La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un ac
tionneur selon un exemple de réalisation de l'invention,
et la figure 2 est une vue en coupe agrandie selon la li
gne Il de la figure l. Figure 1 is a schematic elevational view of an ac
holder according to an embodiment of the invention,
and Figure 2 is an enlarged sectional view along the line
gne It of figure l.

Un chariot l est monté coulissant sur un axe horizontal 2. Un axe d'entraînement 3 est monté coulissant dans le chariot l orthogonalement à l'axe 2, c'est-à-dire verticalement. L'axe d'entraîne- ment 3 porte à une extrémité un support 4 muni d'un arbre horizontal 5 sur lequel sont montés deux galets pivotants 6 et 7 (figure 2).A carriage l is slidably mounted on a horizontal axis 2. A drive shaft 3 is slidably mounted in the carriage l orthogonally to the axis 2, that is to say vertically. The drive axis 3 carries at one end a support 4 provided with a horizontal shaft 5 on which are mounted two pivoting rollers 6 and 7 (FIG. 2).

Le premier galet 6 roule dans un chemin de came 8 en forme de U inversé, qui est fixe par rapport au carter 9 de l'ensemble.The first roller 6 rolls in a cam path 8 in the form of an inverted U, which is fixed relative to the casing 9 of the assembly.

Le second galet 7 est logé dans une lumière axiale 10 d'un levier ll. L'extrémité du levier il opposée à la lumière il est solidaire du centre d'une première roue 12 reliée par une courroie de transmission 13, à une deuxième roue 14 dont le diamètre est le double de celui de la première roue 12.The second roller 7 is housed in an axial slot 10 of a lever 11. The end of the lever 11 opposite the light it is integral with the center of a first wheel 12 connected by a transmission belt 13, to a second wheel 14 whose diameter is twice that of the first wheel 12.

Une extrémité 15 d'une bielle 16 est montée pivotante au voisinage de la périphérie de la seconde roue 14. L'autre extrémité 17 de la bielle 16 pivote au voisinage de la périphérie d'un disque 18 formant ainsi une manivelle. Le disque 18 est entraîné par un moteur 19, par l'intermédiaire d'un motoréducteur 20.One end 15 of a connecting rod 16 is pivotally mounted in the vicinity of the periphery of the second wheel 14. The other end 17 of the connecting rod 16 pivots in the vicinity of the periphery of a disc 18 thus forming a crank. The disc 18 is driven by a motor 19, by means of a geared motor 20.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Le disque 18 est entraîné par le moteur 19 et le motoréducteur 20, en rotations successives d'un demi-tour dans le sens de la flèche
F.A cet effet, on peut prévoir par exemple que le moteur 19 est un moteur électrique pas-à-pas.The operation of the device is as follows:
The disc 18 is driven by the motor 19 and the geared motor 20, in successive rotations of half a turn in the direction of the arrow
For this purpose, one can for example provide that the motor 19 is a stepping electric motor.

A partir de la position représentée à la figure 1, la seconde roue 14 subit une rotation de 90 dans le sens de la flèche F' pendant le premier demi-tour du disque 18. La première roue 12 subit du fait de la démultiplication par 2 avec la seconde roue 14,une rota tion de 180 dans le même sens. Le levier il, solidaire de la roue 12, subit la même rotation, de sorte que le premier galet 6 se déplace sur l'ensemble du chemin de came 8 jusqu'à l'extrémité opposée de celui-ci.From the position shown in Figure 1, the second wheel 14 undergoes a rotation of 90 in the direction of the arrow F 'during the first half-turn of the disc 18. The first wheel 12 undergoes due to the reduction by 2 with the second wheel 14, rotate 180 in the same direction. The lever il, integral with the wheel 12, undergoes the same rotation, so that the first roller 6 moves over the whole of the cam track 8 to the opposite end thereof.

Au cours de ce déplacement, l'axe vertical d'entraînement 3 subit dans son ensemble, en restant parallèle à lui-même, un déplacement identique. Si cet axe 3 porte un préhenseur faisant partie d'un manipulateur, le préhenseur aura donc effectué une course identique au tracé du chemin de came.During this movement, the vertical drive axis 3 undergoes as a whole, while remaining parallel to itself, an identical movement. If this axis 3 carries a gripper that is part of a manipulator, the gripper will therefore have made a stroke identical to the layout of the cam path.

Au demi-tour suivant du disque 18 dans la direction F, la seconde roue 14 subit une rotation de 90' dans le sens inverse de celui de la flèche F'. La première roue 12 subit alors une rotation de 180' dans le même sens, de sorte que l'ensemble est ramené à la position de la figure 1.On the next half-turn of the disc 18 in the direction F, the second wheel 14 undergoes a rotation of 90 'in the opposite direction to that of the arrow F'. The first wheel 12 then undergoes a rotation of 180 ′ in the same direction, so that the assembly is brought back to the position of FIG. 1.

On notera que les disques 12 et 14 arrivent en fin de course à vi tesse nulle, ces fins de course correspondant à des inversions de sens de la bielle 16. Si, comme dans l'exemple décrit, une fin du tracé du chemin de came 8, correspondant à la fin d'un trajet aller, est parallèle à l'axe 3, c'est-à-dire verticale, le manipulateur correspondant peut effectuer une opération d'emmanchement, par exemple un clipsage en position précise.It will be noted that the discs 12 and 14 arrive at the end of the travel at zero speed, these end of travel corresponding to reversals of direction of the connecting rod 16. If, as in the example described, an end of the course of the cam path 8, corresponding to the end of a outward journey, is parallel to the axis 3, that is to say vertical, the corresponding manipulator can perform a fitting operation, for example clipping in precise position.

Les roues 12 et 14 peuvent être des roues dentées, la courroie de transmission 13 étant alors une chaine. On peut également utiliser des roues crantées coopérant avec une courroie crantée. On peut encore utiliser un système à crémaillère. The wheels 12 and 14 can be toothed wheels, the transmission belt 13 then being a chain. It is also possible to use toothed wheels cooperating with a toothed belt. You can still use a rack system.

Le chemin de came peut avoir des formes très variées par exemple en L, éventuellement prolongées sur la portion horizontale par une seconde portion verticale de même sens que la première branche ver ticale du L, ou de sens opposé, si le premier axe est pivotant.The cam track can have very varied shapes, for example in L, possibly extended on the horizontal portion by a second vertical portion in the same direction as the first vertical branch of L, or in opposite direction, if the first axis is pivoting.

L'actionneur selon l'invention peut être incorporé dans un manipulateur mécanique d'indexage ou d'assemblage. The actuator according to the invention can be incorporated into a mechanical indexing or assembly manipulator.

Claims (8)

Revendications.Claims. 1. Actionneur mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend un chariot (1) coulissant ou pivotant selon un premier axe (2) et portant un second axe (3) coulissant par rapport audit chariot (1) orthogonalement au premier axe (2), ledit second axe (3) portant un premier galet (6) roulant dans un chemin de came (8) et un second galet (7) coaxial coulissant dans une lumière axiale (10) d'un levier (11), ledit levier (11) étant solidaire d'une première roue (12) reliée à une seconde roue (14) par une transmission synchrone (13), ladite seconde roue (14) portant un arbre (5) parallèle audit premier axe (2) et entraîné par un système bielle < 16)-manivelle (18) entraîné par un moteur (19).1. Mechanical actuator, characterized in that it comprises a carriage (1) sliding or pivoting along a first axis (2) and carrying a second axis (3) sliding relative to said carriage (1) orthogonally to the first axis (2) , said second axis (3) carrying a first roller (6) rolling in a cam track (8) and a second coaxial roller (7) sliding in an axial lumen (10) of a lever (11), said lever ( 11) being integral with a first wheel (12) connected to a second wheel (14) by a synchronous transmission (13), said second wheel (14) carrying a shaft (5) parallel to said first axis (2) and driven by a connecting rod system <16) -crank (18) driven by a motor (19). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chemin de came (8) a une forme en U ou en2. Actuator according to claim 1, characterized in that the cam track (8) has a U-shape or a L.L. 3. Actionneur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins une extrémité du chemin de came (8) est parallèle au second axe (3).3. Actuator according to one of claims 1 and 2, characterized in that at least one end of the cam track (8) is parallel to the second axis (3). 4. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle de débattement du levier (11) est compris entre 90 et 270 .  4. Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle of movement of the lever (11) is between 90 and 270. 5. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit moteur (19) est un moteur électrique asynchrone-frein, courant continu, pas à pas ou brushless.5. An actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that said motor (19) is an asynchronous-brake electric motor, direct current, stepping or brushless. 6. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les roues (12,14) sont des roues dentées et la transmission synchrone (13) est une chaîne ou une courroie crantée, ou une crémaillère.6. Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wheels (12,14) are toothed wheels and the synchronous transmission (13) is a chain or a toothed belt, or a rack. 7. Actionneur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les roues (12,14) sont des roues crantées et la transmission (13) est une courroie crantée.7. Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wheels (12,14) are toothed wheels and the transmission (13) is a toothed belt. 8. Manipulateur mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend un actionneur selon l'une des revendications 1 à 7. 8. Mechanical manipulator, characterized in that it comprises an actuator according to one of claims 1 to 7.
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