FR2696120A1 - Articulated clamp for robotics - includes crank, with device to fix this crank rotatively around rotation axis, and arm for controlling crank rotation and guide surface for guiding roller - Google Patents

Abstract

The unit consists of a crank (11), with a mount (12) for rotatively supporting the crank (11) about a axis of rotation (13). The crank is controlled by an arm (14) and there is a guide surface (15) which is fixed in relation to the axis of rotation along which is guided a roller (16) to which is applied a force (17). On the control arm (14) is a ramp (20) with which the roller (16) cooperates and it is so shaped that at each point of contact with the roller, the product of the value of the component part of the force (17) applied to the roller defined by the projection of the force at right angles to the tangent at the ramp at the point of contact of the roller with this ramp, following the perpendicular to the guide surface, and the distance between the between the axis of rotation (13) of the crank (11) and this component, are equal to a predetermined constant value. Use/Advantage - For use as a clamp operated by a jack in robotics used in welding operations where the clamping force is constant irrespective of the thickness of the workpiece.

Description

I.a présente invention concerne les dispositifs de serrage, plus particulièrement les dispositifs destinés à étre commandés dc I'açon automatique, par exemple par des vérins, et généralement associés à des robots, par exemple de soudage, ces dispositifs de serrage maintenant les pièces à assembler en exerçant une force pressante constante quelle que soit leur épaisseur. The present invention relates to clamping devices, more particularly devices intended to be controlled automatically, for example by jacks, and generally associated with robots, for example welding, these clamping devices holding the parts to be assembled by exerting a constant pressing force whatever their thickness.

Il est déjà connu de tels dispositifs de serrage. Ces dispositifs comportent généralement une bielle, des moyens pour monter la bielle rotative autour d'un axe de rotation, un bras de commande de la rotation de la bielle, une surface de guidage rectiligne fixe par rapport à l'axe de rotation, un galet, une came reliant le galet au bras de commande, et des moyens pour exercer une force sur le galet de façon qu'il puisse se translater au contact de la surface de guidage et transmettre au bras de commande une force sensiblement constante. It is already known such clamping devices. These devices generally comprise a connecting rod, means for mounting the rotary connecting rod around an axis of rotation, an arm for controlling the rotation of the connecting rod, a rectilinear guide surface fixed relative to the axis of rotation, a roller. , a cam connecting the roller to the control arm, and means for exerting a force on the roller so that it can translate in contact with the guide surface and transmit to the control arm a substantially constant force.

Ces dispositifs donnent satisfaction mais présentent malgré tout des inconvénients. Tout d'abord, ils ne donnent satisfaction, quant à l'intensité de la forcie de pression sur les pièces à maintenir, que pour des valeurs relativement faibles de l'angle de serrage, ce qui limite l'utilisation de chaque dispositif pour le serrage de pièces dont l'épaisseur se situe dans une plage de valeurs assez étroite et nécessite l'existence d'une gamme de dispositifs pour couvrir toutes les plages d'épaisseurs.Ils comportent en outrc un nombre relativement grand d'éléments, comme des cames ou analogues, montés en rotation sur des arbres de rotation qui, de façon connue, sont assez rapidement et inéluctablement le siège de jeux mécaniques nuisibles au bon fonctionnement des dispositifs, ce qui contribue à donner à ces dispositifs une durée de vie trop courte. These devices are satisfactory but nevertheless have drawbacks. First of all, they give satisfaction, as for the intensity of the pressure force on the parts to be maintained, only for relatively small values of the clamping angle, which limits the use of each device for the clamping of parts whose thickness is within a fairly narrow range of values and requires the existence of a range of devices to cover all the thickness ranges. They also include a relatively large number of elements, such as cams or the like, mounted in rotation on rotation shafts which, in known manner, are fairly quickly and inevitably the seat of mechanical play detrimental to the proper functioning of the devices, which contributes to giving these devices a too short lifespan.

l;a présente invention a ainsi pour but de réaliser un dispositif de serrage qui fonctionne sur une plage de valeurs de l'angle de serrage relativement importante en vue de limiter le nombre de ces dispositifs pour les industriels qui sont susceptibles de les utiliser, qui comporte un nombre d'éléments en rotation moins important que ceux de l'art antérieur du même type et qui soit donc moins onéreux que ces dispositifs antérieurs, aussi bien à la fabrication qu'à l'utilisation. The object of the present invention is thus to produce a clamping device which operates over a relatively large range of values of the clamping angle in order to limit the number of these devices for manufacturers who are likely to use them, who comprises a smaller number of rotating elements than those of the prior art of the same type and which is therefore less expensive than these prior devices, both in manufacturing and in use.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de serrage comportant:
une bielle,
des premiers moyens pour monter ladite bielle rotative autour d'un axe de rotation,
un bras de commande de la rotation de ladite bielle,
une surface de guidage fixe par rapport audit axe de rotation,
un galet, et
des seconds moyens pour exercer une force sur ledit galet de façon qu'il puisse se translater au contact de ladite surface de guidage, caractérisé par le fait que ledit bras de commande comporte une rampe et que ledit galet est monté en coopération avec ladite rampe et ladite surface de guidage de façon à être au contact de cette rampe et de cette surface de guidage, ladite rampe étant conformée pour que, en chaque point de contact avec ledit galet, le produit de la valeur de la composante de ladite force exercée sur ledit galet, dénie par la projection de ladite force sur la droite perpendiculaire à la tangente à la rampe au point de contact dudit galet avec cette rampe, suivant la perpendiculaire à ladite surface de guidage, et de la distance entre ledit axe de rotation de ladite bielle et cette composante, soit égal à une valeur constante prédéterminée.More specifically, the subject of the present invention is a clamping device comprising:
a connecting rod,
first means for mounting said rotary connecting rod around an axis of rotation,
an arm for controlling the rotation of said connecting rod,
a guide surface fixed relative to said axis of rotation,
a pebble, and
second means for exerting a force on said roller so that it can translate in contact with said guide surface, characterized in that said control arm comprises a ramp and that said roller is mounted in cooperation with said ramp and said guide surface so as to be in contact with this ramp and this guide surface, said ramp being shaped so that, at each point of contact with said roller, the product of the value of the component of said force exerted on said roller, denied by the projection of said force on the right perpendicular to the tangent to the ramp at the point of contact of said roller with this ramp, along the perpendicular to said guide surface, and the distance between said axis of rotation of said connecting rod and this component is equal to a predetermined constant value.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, la surface de guidage est plane. According to another characteristic of the present invention, the guide surface is planar.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, lesdits seconds moyens exercent sur ledit galet une force constante. According to another characteristic of the present invention, said second means exert on said roller a constant force.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels:
I a figure 1 représente une vue de côté d'un mode de réalisation d'un dispositif de serrage selon l'invention, et l a figure 2 représente un schéma permettant d'expliciter le fonctionnement du dispositif selon figure 1.Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the following description given with reference to the drawings annexed by way of illustration, but in no way limiting, in which:
FIG. 1 represents a side view of an embodiment of a tightening device according to the invention, and FIG. 2 represents a diagram making it possible to explain the operation of the device according to FIG. 1.

I..e dispositif de serrage 10 selon la figure 1 comporte une embase 100, une bielle 1.1, des moyens 12 pour monter cette bielle 11 rotative autour d'un axe de rotation 13 fixe par rapport à l'embase 100, un bras de commande 14 de la rotation de la bielle 11 constitué avantageusement par une partie en saillie solidaire de la bielle, une surface de guidage 15 fixe par rapport à l'axe de rotation 13 et à l'embase 100, un galet 16 ou analogue, et des moyens pour exercer sur ce galet 1G une force avantageusement constante schématisée par la flèche 17, de façon qu'il puisse se translater en étant guidé au contact de la surface de guidage 15. Cette force peut être donnée, par exemple, par un vérin dc tout type ou analogue qui est bien connu en lui-même et ne sera donc pas décrit ici. I..e clamping device 10 according to Figure 1 comprises a base 100, a connecting rod 1.1, means 12 for mounting this connecting rod 11 rotatable about a rotation axis 13 fixed relative to the base 100, an arm of control 14 of the rotation of the connecting rod 11 advantageously constituted by a projecting part integral with the connecting rod, a guide surface 15 fixed relative to the axis of rotation 13 and to the base 100, a roller 16 or the like, and means for exerting on this roller 1G an advantageously constant force shown diagrammatically by the arrow 17, so that it can translate while being guided in contact with the guide surface 15. This force can be given, for example, by a jack dc any type or analog which is well known in itself and will therefore not be described here.

Sur le bras de commande 14 est réalisée une rampe 20 et le galet 16 est monté en coopération avec le bras de commande et la surface de guidage 15 de façon qu'il soit au contact, à la fois, de la rampe 20 et de la surface de guidage 15. On the control arm 14 is made a ramp 20 and the roller 16 is mounted in cooperation with the control arm and the guide surface 15 so that it is in contact with both the ramp 20 and the guide surface 15.

Par ailleurs, la surface de guidage est avantageusement plane et la rampe 20 réalisée sur le bras 14 présente une forme telle que, en chaque point de contact avec le galet, le produit de la valeur de la composante Fz (figure 2) de la force 17 appliquée sur le galet 16, définie par la projection de cette force suivant la direction perpendiculaire à la surface de guidage 15, sur la droite perpendiculaire à la tangente à la rampe 20 au point de contact entre cette rampe et le galet 16, et de la valeur de la distance comprise entre l'axe de rotation 13 et cette composante, soit égal à une valeur constante prédéterminée. Furthermore, the guide surface is advantageously flat and the ramp 20 produced on the arm 14 has a shape such that, at each point of contact with the roller, the product of the value of the component Fz (FIG. 2) of the force 17 applied to the roller 16, defined by the projection of this force in the direction perpendicular to the guide surface 15, on the line perpendicular to the tangent to the ramp 20 at the point of contact between this ramp and the roller 16, and the value of the distance between the axis of rotation 13 and this component, being equal to a predetermined constant value.

En se reportant plus particulièrement à la figure 2, le galet 16 est schématisé par son point de contact 30 avec la rampe, ce point étant représenté dans trois positions différentes 301, 302 et 303. La rampe est schématisée en portant la référence 32 et est représentée en trois positions 321, 322 et 323 correspondant respectivement aux trois positions du point 30. Ia bielle 1 1 est schématisée par des traits interrompus en trois positions 331, 332 et 333. Referring more particularly to FIG. 2, the roller 16 is shown diagrammatically by its point of contact 30 with the ramp, this point being represented in three different positions 301, 302 and 303. The ramp is shown diagrammatically with the reference 32 and is represented in three positions 321, 322 and 323 corresponding respectively to the three positions of point 30. The connecting rod 1 1 is shown diagrammatically by broken lines in three positions 331, 332 and 333.

Du fait de la forme particulière de la rampe 20, les composantes 1;2.1, Il2.2 et 1:2.3 de la force 17 définies ci-avant, perpendiculaires aux tangentes à la rampe dans trois de ses différentes positions 321, 322 et 323, varient en fonction de la position du point de contact du galet 30 avec cette rampe, et donc de la distance d1, d2, d3 entre l'axe de rotation 13 de la bielle et chaque composante, de façon que, lorsque le galet parcourt la rampe, le moment de cette composante par rapport à l'axe de rotation 13, c'est-à-dire le produit entre l'intensité de la composante et sa distance à l'axe de rotation, soit égal à une constante "C" prédéterminée. De cette façon, lorsque la bielle 1 1 vient, par son extrémité opposée à celle qui est solidaire du bras de commande 14, au contact d'une pièce 50 à pincer, comme représenté schématiquement sur la figure 1, le moment de réaction, égal au moment de la force F2, engendré sur la pièce à pincer est, lui aussi, constant, quelle que soit l'épaisseur de cette pièce. Puisque la distance "D" séparant l'axe 13 et le point d'application 51 de la force F4 exercée par la bielle il sur cette pièce 50 est constante, I'intensité de la force 14 est constante puisqu'elle est égale au quotient C/D de deux termes constants, et ce, quelle que soit la position du bras de commande 14, et donc de la bielle 11, par rapport à la surface de guidage 15, et donc de l'épaisseur de la pièce 50. Due to the particular shape of the ramp 20, the components 1; 2.1, Il2.2 and 1: 2.3 of the force 17 defined above, perpendicular to the tangents to the ramp in three of its different positions 321, 322 and 323 , vary as a function of the position of the point of contact of the roller 30 with this ramp, and therefore of the distance d1, d2, d3 between the axis of rotation 13 of the connecting rod and each component, so that when the roller travels the ramp, the moment of this component with respect to the axis of rotation 13, that is to say the product between the intensity of the component and its distance from the axis of rotation, ie equal to a constant " C "predetermined. In this way, when the connecting rod 1 1 comes, by its end opposite to that which is integral with the control arm 14, in contact with a part 50 to be clamped, as shown diagrammatically in FIG. 1, the moment of reaction, equal at the time of the force F2, generated on the workpiece to be clamped, is also constant, whatever the thickness of this workpiece. Since the distance "D" separating the axis 13 and the point of application 51 of the force F4 exerted by the connecting rod il on this part 50 is constant, the intensity of the force 14 is constant since it is equal to the quotient C / D of two constant terms, regardless of the position of the control arm 14, and therefore of the connecting rod 11, relative to the guide surface 15, and therefore of the thickness of the part 50.

En élaborant une rampe d'une longueur suffisante, c'est-à-dire un bras de commande d'une longueur adaptée, on peut, avec un tel dispositif de serrage, venir emprisonner des pièces 50 dont l'épaisseur varie sur une large plage de valeurs. A la description structurelle donnée ci-avant, on constate de plus que le dispositif de serrage selon l'invention comporte un très petit nombre d'éléments constitutifs et que peu d'entre eux sont montés sur des arbres de rotation. la bielle 1 1 et le galet sont seuls dans ce cas, ce qui limite de façon très importante les jeux mécaniques, d'autant plus que le jeu du galet sur son arbre de rotation n'a pas d'influence sur la valeur du moment de force engendré par la bielle au niveau de la pièce à serrer, et donc sur la fiabilité du dispositif de serrage selon l'invention.  By developing a ramp of sufficient length, that is to say a control arm of a suitable length, it is possible, with such a clamping device, to trap parts 50 whose thickness varies over a wide range of values. In the structural description given above, it can also be seen that the tightening device according to the invention comprises a very small number of constituent elements and that few of them are mounted on rotation shafts. the rod 1 1 and the roller are alone in this case, which very significantly limits the mechanical games, especially since the play of the roller on its shaft of rotation has no influence on the value of the moment force generated by the connecting rod at the part to be clamped, and therefore on the reliability of the clamping device according to the invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1 - Dispositif de serrage comportant:1 - Clamping device comprising: une bielle (11), a connecting rod (11), des moyens (12) pour monter ladite bielle rotative autour d'un axe de rotation (13), means (12) for mounting said rotary connecting rod around an axis of rotation (13), un bras de commande (14) de la rotation de ladite bielle, a control arm (14) for the rotation of said connecting rod, une surface de guidage (15) fixe par rapport audit axe de rotation, a guide surface (15) fixed relative to said axis of rotation, un galet (1G), a roller (1G), des moyens pour appliquer sur ledit galet une force (17) de façon qu'il puisse se translater au contact de ladite surface de guidage, caractérisé par le fait que ledit bras de commande (14) comporte une rampe (20) et que ledit galet est monté en coopération avec ledit bras de commande et ladite surface de guidage de façon à être au contact de la rampe et de la surface de guidage, ladite rampe (20) étant conformée pour que, en chaque point de contact (301, 302, 303) avec ledit galet, le produit de la valeur de la composante (1; ;2) de ladite force (17) appliquée sur ledit galet, définie par la projection de ladite force sur la droite perpendiculaire à la tangente à la rampe au point de contact dudit galet avec cette rampe, suivant la perpendiculaire à ladite surface de guidage, et de la distance (d) entre ledit axe de rotation (13) de ladite bielle (1) et cette composante, soit égal à une valeur constante prédéterminée. means for applying a force (17) to said roller so that it can translate in contact with said guide surface, characterized in that said control arm (14) comprises a ramp (20) and that said roller is mounted in cooperation with said control arm and said guide surface so as to be in contact with the ramp and the guide surface, said ramp (20) being shaped so that, at each contact point (301, 302, 303) with said roller, the product of the value of the component (1;; 2) of said force (17) applied to said roller, defined by the projection of said force on the line perpendicular to the tangent to the ramp at the point of contact of said roller with this ramp, along the perpendicular to said guide surface, and of the distance (d) between said axis of rotation (13) of said connecting rod (1) and this component, is equal to a predetermined constant value. 2 - I)ispositiT selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface de guidage (15) est plane.2 - I) ispositiT according to claim 1, characterized in that the guide surface (15) is planar. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens exercent sur ledit galet (16) une force (17) constante. 3 - Device according to claim 2, characterized in that said second means exert on said roller (16) a force (17) constant.