FR2853273A1

FR2853273A1 - Dispositif d'actionnement, notamment pour un bras articule

Info

Publication number: FR2853273A1
Application number: FR0304200A
Authority: FR
Inventors: Florian Gosselin; Dominique Ponsort
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-10-08
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: EP1610930A2; JP2006522290A; WO2004089578A3; US20060207377A1; WO2004089578A2; FR2853273B1

Abstract

Un bras articulé de commande ou de robot comprend des articulations motorisées dont certaines au moins sont commandées à distance par des moteurs (15, 16) placés sur une embase (3) pour alléger le bras. Les moteurs (15 et 16) sont côte à côte et commandent des poulies coaxiales (12 et 13) grâce à des renflements (24, 25) étagés sur les arbres moteurs (17 et 18). Un encombrement faible est ainsi obtenu.

Description

DISPOSITIF D'ACTIONNEMENT, NOTAMMENT POUR UN BRAS ARTICULE

DESCRIPTION

Le sujet de cette invention est un agencement d'actionnement, notamment pour un bras articulé.

Il se rapporte plus précisément aux poulies 10 de transmission du mouvement d'une paire de moteurs commandant des degrés de liberté respectifs dans le bras.

Il est nécessaire en général de motoriser les articulations, ou les autres degrés de liberté du 15 bras, qui unissent les segments entre eux et à l'embase, pour arrêter le bras à une position stable entre deux déplacements, ou pour commander les déplacements s'il est un bras esclave. Une idée simple pour cela consiste à faire commander les articulations 20 directement par des moteurs coaxiaux à elles; mais elle est plutôt désavantageuse, puisque les moteurs exercent par leur poids un moment important de basculement sur le bras, qu'ils doivent eux-mêmes équilibrer. Il apparaît un conflit susceptible 25 d'embarrasser le concepteur du bras, entre le besoin d'alléger les moteurs et la nécessité 'de les prévoir assez puissants et donc pesants. La structure du bras doit elle- même être assez résistante.

C'est pourquoi on s'efforce souvent de 30 déplacer les moteurs vers des endroits du bras plus proches de l'embase, ou sur l'embase elle-même. Les moments de basculement qu'ils exercent sur le bras sont B 14275.3/JCI alors réduits. Des transmissions sont ajoutées entre les moteurs et les degrés de liberté qu'ils retiennent.

Tout en compliquant le bras, elles restent assez légères pour ne pas annihiler l'allègement redevable à la bonne position des moteurs.

Dans une conception particulière, deux moteurs sont placés sur une première pièce mobile par rapport à l'embase, et par laquelle commence le train de segments qui est articulé à l'embase. L'un commande 10 typiquement le deuxième segment du train, articulé au premier par son extrémité opposée à l'embase. L'autre moteur commande le troisième segment du train, articulé au deuxième. En utilisant sur ces deux segments une configuration de type parallélogramme et en motorisant 15 également le mouvement du premier segment par rapport à l'embase, on peut commander la position dans l'espace de l'extrémité du troisième segment.

Les arbres de sortie des moteurs sont en prise avec des poulies appartenant aux transmissions 20 menant aux articulations concernées et qui exercent une réduction importante du mouvement de rotation des moteurs. Les poulies sont très avantageusement coaxiales et l'une à côté de l'autre, afin de les monter sur un même axe et de simplifier ainsi le bras, 25 tout en économisant de l'espace sur l'embase.

Les deux moteurs peuvent être placés dans des directions opposées, chacun du côté de la poulie qu'il commande, mais l'agencement comprenant les deux moteurs alignés dans la direction de leurs arbres de 30 sortie, qui correspond à leur allongement principal, et les deux poulies, est très large. Il devient même inadmissible en pratique s'il doit être répété pour une B 14275.3/JCI autre portion du bras articulé et notamment une seconde branche menant à un même poignet.

Un autre agencement consiste à placer les moteurs côte à côte, les arbres de sortie dirigés dans 5 un même sens, et à commander des poulies de diamètres différents. La largeur de l'agencement est réduite puisqu'elle est sensiblement la somme des largeurs d'un seul moteur et des poulies. Toutefois, on regrette la différence de diamètre de ces dernières puisqu'elle 10 complique la conception du bras et sa commande.

L'invention constitue un perfectionnement de ces essais antérieurs de commander ou de retenir un bras articulé par une paire de moteurs montés sur une pièce commune, et placés côte à côte. Elle concerne 15 ainsi un dispositif d'actionnement comprenant au moins deux moteurs placés côte à côte sur une même pièce, des arbres moteurs dirigés dans une même direction, au moins deux poulies au moins essentiellement coaxiales et actionnées par les moteurs, caractérisé en ce que 20 les poulies sont décalées le long des arbres moteurs et ceux-ci possèdent des portions de prise sur les poulies qui sont aussi décalées.

Elle concerne encore un bras articulé pourvu de ce dispositif et comprenant une embase, un 25 train de segments et des liaisons entre les segments et l'embase, ainsi que des dispositifs respectifs d'actionnement des liaisons, deux desdits dispositifs d'actionnement comprenant des moteurs fixés à l'embase côte à côte, des arbres moteurs dirigés dans une même 30 direction, des poulies au moins essentiellement coaxiales, et des transmissions mécaniques joignant les poulies aux liaisons actionnées par lesdits deux B 14275.3/JCI dispositifs d'actionnement, caractérisé en ce que les arbres moteurs sont soutenus par une armature fixée à l'embase, et les poulies sont décalées au long des arbres moteurs, et les arbres moteurs possèdent des 5 portions de prise sur les poulies qui sont aussi décalées; de préférence, les poulies sont parfaitement coaxiales, les portions de prise des arbres moteurs sur les poulies formant des renflements des arbres moteurs, et l'armature est uniqu.e et comprend une paire de 10 paliers, alignés perpendiculairement aux arbres moteurs, soutenant des extrémités des arbres moteurs.

L'invention sera maintenant décrite en liaison aux figures, dont la figure 1 représente, à titre non limitatif, une vue générale d'un bras équipé 15 (deux fois) de l'invention, et la figure 2 illustre l'invention proprement dite.

Un bras de commande est représenté à la figure 1. Il comprend deux branches 1 semblables entre elles et un poignet 2 qui unit les extrémités des 20 branches 1 qui sont opposées à une embase 3 fixe.

Chacune des branches 1 se compose d'un premier tronçon 4 vertical et pivotant autour de lui-même sur l'embase 3, un deuxième segment 5 articulé au précédent et pouvant tourner dans un plan vertical, et un troisième 25 segment 6 articulé au précédent et pouvant tourner également dans un plan vertical. Un joint universel 7 relie le poignet 2 au troisième segment 6, et l'utilisateur saisit une poignée 8 appartenant au poignet 2. Un mouvement de translation appliqué à la 30 poignée 8 déplace les segments 4, 5 et 6 à l'unisson pour les deux branches 1, et un basculement appliqué à la poignée les déplace par des mouvements différents B 14275.3/JCI des deux branches 1. Enfin, la poignée 8 peut être pivotante autour d'elle-même.

Le bras comprend, pour chacune des branches 1, une première articulation 29 (invisible à la figure 5 1) entre l'embase 3 et le premier segment 4, une deuxième articulation 9 entre les premier et deuxième segments 4 et 5, une troisième articulation 10 entre les deuxième et troisième segments 5 et 6, un triplet d'articulations dans le joint 7, et enfin une 10 articulation de pivotement 11 entre le poignet 2 et la poignée 8. La première articulation 29 et les articulations 9, 10 et il sont équipées de codeurs pour mesurer leurs mouvements et de moteur de retour d'effort pour les retenir, ce qui est classique. Sur ce 15 bras, l'invention s'applique à l'actionnement des articulations 9 et 10 aux extrémités du deuxième segment 5 et aux éléments qui leur sont fonctionnellement connexes. Ils ont été représentés sur les figures 1 et 2 et comprennent, pour chacune des 20 articulations de chacune des branches 1, un moteur de retour d'effort et une transmission comprenant une poulie commandée par le moteur.

Pour chacune des branches 1, les poulies sont placées sur un axe 31 coïncidant avec celui de la 25 deuxième articulation 9. L'une des poulies porte la référence 12 et commande directement la rotation autour de l'axe 31, et l'autre des poulies porte la référence 13 et commande la rotation du troisième segment 6 autour de la troisième articulation 10 par une 30 biellette 14. Les poulies 12 et 13 sont coaxiales, et de même diamètre. Elles sont commandées respectivement par des moteurs 15 et 16 pourvus classiquement d'un B 14275.3/JCI codeur et qui comprennent des arbres moteur ou arbres de sortie respectifs 17 et 18. Les moteurs 15 et 16 sont placés côte à côte, et les arbres moteurs 17 et 18 dans le même sens. En s'intéressant plus 5 particulièrement à la première figure, on voit que les moteurs 15 et 16 sont placés entre les branches 1 et leurs poulies 12 et 13, ceux d'une des branches 1 surplombant ceux de l'autre des branches 1: l'écart entre les deux branches 1 reste ainsi modéré et 10 l'encombrement de l'embase 3 est réduit dans toutes les directions puisque aucun des moteurs 15 et 16 n'est dans le prolongement d'un autre dans sa direction d' allongement principale.

Le tronçon 4 possède une armature 19 pour 15 soutenir les arbres moteurs 17 et 18, notamment par des paliers 20 et 21 situés aux extrémités libres de ceuxci. L'armature 19 entoure essentiellement les arbres moteurs 17 et 18 et comprend en particulier, outre des flasques recevant les paliers 20 et 21, des flasques 20 opposés recevant un autre palier 22 ou 23 pour chacun des arbres 17 et 18, et des parois de longeron joignant ces deux flasques. Les poulies 12 et 13 passent entre les flasques. Leurs bandages extérieurs sont parfaitement côte à côte puisqu'elles sont de même 25 diamètre, mais les arbres moteurs 17 et 18 présentent des portions de renflement 24 et 25 qui sont décalés latéralement, la première étant proche du palier 20 d'extrémité libre et la seconde en étant éloignée, et les moteurs 15 et 16 entraînent les poulies 12 et 13 30 auxquelles ils sont respectivement associés par des mécanismes de type cabestan à câbles associés eux-mêmes B 14275.3/JCI aux renflements 24 et 25, qui constituent des portions de prise, sans toucher l'autre des poulies.

Dans cette description, les deux moteurs

sont situés sur le premier tronçon mobile 4 et 5 actionnent les deuxième et troisième articulations 9 et 10. Ce dispositif est applicable à toute autre paire d'articulations. Les moteurs peuvent être disposés sur tout autre segment ou embase fixe, sous réserve que les moteurs 15, 16 et les poulies 12, 13 respectent les 10 dispositions générales illustrées en figure 2.

L'invention s'applique aussi au cas o plus de deux poulies sont actionnées par plus de deux moteurs, chacune comprenant un arbre de sortie présentant un renflement entraînant l'une des parties 15 par un mécanisme de type cabestan à câble.

Elle s'applique dans tous les cas o il est nécessaire d'actionner plusieurs pièces mobiles autour d'un même axe, ou d'axes parallèles par des renvois à biellettes par exemple.

B 14275.3/JCI

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'actionnement comprenant au moins deux moteurs (15,16) placés côte à côte sur une 5 même pièce (4), des arbres moteurs (17,18) dirigés dans une même direction, au moins deux poulies (12,13) au moins essentiellement coaxiales et actionnées par les moteurs, caractérisé en ce que les poulies (12,13) sont décalées le long des arbres moteurs et ceux-ci 10 possèdent des portions de prise (24,25) sur les poulies qui sont aussi décalées.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les poulies sont parfaitement coaxiales, les portions de prise des arbres moteurs sur 15 les poulies formant des renflements des arbres.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les arbres moteurs sont soutenus par une armature (19) fixée à la pièce (4), qui comprend une paire de paliers (20,21) alignés avec les 20 arbres moteurs et soutenant leurs extrémités libres.

4. Bras articulé comprenant une embase (3), un train de segments (4, 5, 6) et des liaisons (9, 10) entre les segments et l'embase, ainsi que des dispositifs respectifs d'actionnement des liaisons, 25 deux desdits dispositifs d'actionnement comprenant (15, 16) des moteurs fixés côte à côte sur un segment (4), des arbres moteurs (17, 18) dirigés dans une même direction, des poulies (12, 13) au moins essentiellement coaxiales, et des transmissions 30 mécaniques joignant les poulies aux liaisons (9, 10) actionnées par lesdits deux dispositifs d'actionnement, caractérisé en ce que les arbres moteurs sont soutenus B 14275.3/JCI par une armature (19) fixée au segment (4), les poulies (12, 13) sont décalées au long des arbres moteurs, et les arbres moteurs possèdent des portions de prise (24, 25) sur les poulies qui sont aussi décalées.

5. Bras articulé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les poulies sont parfaitement coaxiales, les portions de prise des arbres moteurs sur les poulies formant des renflements des arbres moteurs, et l'armature comprend une paire de paliers (20, 21), 10 alignées avec les arbres moteurs, soutenant des extrémités libres des arbres moteurs.

B 14275.3/JCI