FR2559283A1 - Articulation for a manipulator used for programming or control of a robot and articulated manipulator - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet une articulation utilisable pour la réalisation d-es articulations du tronc, de l'épaule, du coude, du poignet sur un manipulateur servant à programmer ou a commander un robot possédant des articulations motorisées en nombre égal. The subject of the invention is a joint which can be used for making the joints of the trunk, shoulder, elbow, wrist on a manipulator used to program or to control a robot having motorized joints in equal number.
Plus précisément, l'articulation de l'invention convient bien à la réalisation d'un manipulateur articulé portable, de dimensions réduites, utilisable comme maître pour la commande directe ou la programmation par apprentissage d'un ou de plusieurs robot, ou d'un bras-robot ou d'un poignet-robot esclaves. More precisely, the articulation of the invention is well suited to the production of a portable articulated manipulator, of reduced dimensions, usable as a master for direct control or programming by learning of one or more robots, or of a robot arm or wrist robot slaves.
L'invention concerne aussi un manipulateur maître muni d'une ou de plusieurs articulations selon l'invention. The invention also relates to a master manipulator provided with one or more articulations according to the invention.
La programmation par apprentissage des robots est très utilisée en milieu industriel. Malgré leexis- tence et le développement continu de langages symboliques de commande des robots, l'intérêt de la méthode par apprentissage est certain, soit qu'elle soit seule disponible pour des machines destinées à l'exécution de tâches simples, soit qu'elle soit utilisée en complément d'une commande principale par langage. La facilité d'emploi et les performances de la méthode par apprentissage sont directement fonction de la commande manuelle utilisée. On connaît la commande par manipulateur dite à "boîte à boutons", très répandue, mais peu commode, et la commande par manipulateur du type syntaxeur, bien plus efficace en particulier pour l'exécution de trajectoires continues.On désigne usuellement par syntaxeur un système mécanique articulé, manié par l'opérateur, réalisant une transposition entre ses propres mouvements et ceux du robot par l'intermédiaire d'un changeur de coordonnées mécanique, électronique ou informatique. On connaît ainsi des syntaxeurs de type poignée,
pantin, ou robot-maître.Programming by learning robots is widely used in industry. Despite the existence and continuous development of symbolic languages for controlling robots, the advantage of the learning method is certain, either that it is only available for machines intended for the execution of simple tasks, or that it be used in addition to a main command by language. The ease of use and the performance of the learning method depend directly on the manual control used. We know the command by manipulator known as "button box", very widespread, but not very convenient, and the command by manipulator of the syntax type, much more effective in particular for the execution of continuous trajectories. articulated mechanics, operated by the operator, realizing a transposition between his own movements and those of the robot via a mechanical, electronic or computerized coordinate changer. We thus know handle type syntaxers,
puppet, or robot master.
L'articulation de l'invention s'applique à la réalisation d'un syntaxeur de type robot-maltre, portable et de faible cotit, avec changeur de coordonnées de type informatique, très efficace car permettant une commande gestuelle dont l'exécution s 'avère particulièrement naturelle. The articulation of the invention applies to the realization of a syntax of robot-maltre type, portable and of low cost, with coordinate changer of computer type, very effective because allowing a gestural command whose execution is turns out to be particularly natural.
Un couplage entre un organe maître et un organe esclave a une souplesse bien plus grande quand il est possible de réaliser à volonté soit un couplage dit positionposition (P/P) grâce auquel l'organe esclave prend les mêmes positions-que l'organe martre, soit un couplage dit position-vitesse (P-V) grâce auquel tout écartement de l'organe maître par rapport à une position initiale quelconque, se traduit par un déplacement dans le même sens que l'organe esclave à une vitesse qui est fonction de l'importance de cet écartement. A coupling between a master organ and a slave organ has a much greater flexibility when it is possible to achieve at will either a so-called position positioning (P / P) coupling thanks to which the slave organ takes the same positions-as the marten organ , or a so-called position-speed (PV) coupling by which any separation of the master member from any initial position, results in a displacement in the same direction as the slave member at a speed which is a function of l importance of this spacing.
Il est apparu qu'un fonctionnement satisfaisant de l'ensemble maltre-esclave s'obtient lorsque les articulations peuvent être mises dans trois états définis qui sont :
- l'état dit libre (L) dans lequel l'organe maître reste en équilibre indifférent quand on l'abandonne à lui-même ; cette condition nécessite un bon équilibrage des pièces constitutives de cet organe et un léger couple de frottement résiduel.It appeared that a satisfactory operation of the maltre-slave assembly is obtained when the joints can be put in three defined states which are:
- the so-called free state (L) in which the master organ remains in indifferent equilibrium when it is left to itself; this condition requires a good balancing of the constituent parts of this body and a slight residual friction torque.
Cet état libre est désirable pour le couplage position-position (P/P). This free state is desirable for position-position coupling (P / P).
- l'état dit de rappel élastique (RE) à une position de blocage quelconque dans lequel un couple de rappel, qui est réglable de préférence, remet l'articulation à une position initiale quelconque après un écartement par rapport à celle-ci de + 15 à 200. - the state called elastic return (RE) to any blocking position in which a return torque, which is preferably adjustable, returns the joint to any initial position after a distance from it of + 15 to 200.
- l'état dit de blocage (B) à une position quelconque dans lequel l'articulation est bloquée et ne fonctionne plus. - the so-called blocking state (B) at any position in which the joint is blocked and no longer works.
Ces deux derniers états sont désirables pour le couplage position-vitesse (P-V). These last two states are desirable for position-speed coupling (P-V).
L'invention a pour but principal d'apporter une articulation pouvant être montée au tronc, à l'épaule, au coude ou au poignet d'une structure maître et pouvant être mise à volonté dans l'un quelconque des trois états définis ci-dessus. The main purpose of the invention is to provide a joint which can be mounted on the trunk, shoulder, elbow or wrist of a master structure and which can be placed at will in any of the three states defined above. above.
Une articulation conforme à l'invention pour reunir un premier élément à un second élément comprend un corps creux ayant des faces intérieures transversales limi- tant un évidement à axe longitudinal et destiné à être fixé au premier élément, un arbre supporté libre en rotation dans ce corps creux coaxialement à l'axe longitudinal pour s'étendre dans ledit évidement et destiné à être rixe au second élément 2 cet arbre est pourvu d'une part, d'un éle ment de blocage s'étendant en regard d 'une première race interieure du corps creux, d'autre, d'un moyen de rappel élastique en rotation comprenant une première pièce s'appli- quand élastiquement contre 1 arbre et une seconde pièce s'étendant. en race dsune seconde ace intérieure du corps creux ;; au moins un piston est disposé autour de l'arbre dans l'évidement pour coulisser de manière étanche dans ce dernier et le long de l'arbre pour agir, à volonté, sur l'élément de blocage ou sur le moyen de rappel élastique
Selon une première variante de réalisation de l'invention, le piston est placé entre l'élément de blocage et le moyen de rappel élastique en rotation, 1 'ensemble composé de l'élément de blocage, du piston et du moyen de rappel élastique se trouvant entre deux faces intérieures de ' évidement, cependant que des canaux sont percés à travers la paroi du corps creux pour permettre l'arrivée ou l'éva- cuation de fluide hydraulique de part et d'autre du piston
Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, l'évidement est divisé par une cloison transversale partielle en deux volumes communicants, le moyen de rappel élastique et un premier piston sont montés dans un premier volume, l'élément de blocage et un deuxième piston sont montés dans un deuxième volume, des canaux sont percés à travers la paroi du corps creux pour permettre l'arrivée ou l'évacuation de fluide hydraulique pour les déplacements fonctionnels du premier et du deuxième piston.A joint according to the invention for joining a first element to a second element comprises a hollow body having transverse internal faces limiting a recess with a longitudinal axis and intended to be fixed to the first element, a shaft supported freely in rotation in this hollow body coaxially with the longitudinal axis to extend in said recess and intended to be fixed to the second element 2 this shaft is provided on the one hand, with a blocking element extending opposite a first race inside of the hollow body, on the other, of an elastic return means in rotation comprising a first part which is applied elastically against 1 shaft and a second extending part. in race with a second inner ace of the hollow body; at least one piston is arranged around the shaft in the recess to slide in leaktight manner in the latter and along the shaft to act, at will, on the locking element or on the elastic return means
According to a first alternative embodiment of the invention, the piston is placed between the blocking element and the elastic return means in rotation, the assembly consisting of the blocking element, the piston and the elastic return means located between two interior faces of the recess, however channels are drilled through the wall of the hollow body to allow the arrival or the evacuation of hydraulic fluid on either side of the piston
According to a second alternative embodiment of the invention, the recess is divided by a partial transverse partition into two communicating volumes, the elastic return means and a first piston are mounted in a first volume, the locking element and a second piston are mounted in a second volume, channels are drilled through the wall of the hollow body to allow the arrival or evacuation of hydraulic fluid for the functional movements of the first and second piston.
De préférence, le premier piston est proche de la cloison transversale partielle d'un côté de celle-ci, l'élément de blocage est proche de la cloison transversale partielle de l'autre côté de celle-ci, cet élément de blocage est traversé par des trous dans sa partie dégagée de la cloison transversale partielle et le deuxième piston est repoussé par un ressort en direction de l'élément de blocage, les canaux percés à travers le corps étant situés pour que le fluide sous pression pousse les pistons en les éloignant de la cloison transversale partielle. Preferably, the first piston is close to the partial transverse partition on one side thereof, the blocking element is close to the partial transverse partition on the other side thereof, this blocking element is crossed by holes in its part released from the partial transverse partition and the second piston is pushed back by a spring in the direction of the blocking element, the channels drilled through the body being situated so that the fluid under pressure pushes the pistons in them away from the partial transverse bulkhead.
Avantageusement, dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément de blocage est un disque transversal à l'arbre qui est fixé à l'arbre ou qui en fait partie intégrante, disposé pour être serré par un piston contre une face intérieure du corps. Advantageously, in one embodiment of the invention, the locking element is a disc transverse to the shaft which is fixed to the shaft or which forms an integral part of it, arranged to be clamped by a piston against an internal face. from the body.
Le moyen de rappel élastique comprend une enveloppe cylindrique montée dans le corps et ayant une ouverture transversale à l'arbre, au moins un piston monté coulissant dans cette ouverture transversale, un ressort appuyé contre une butée à une extrémité de l'ouverture et repoussant le piston contre l'arbre ou contre une pièce fixée à ce dernier ; selon une première variante, l'extrémité du piston proche de l'arbre présente une face extrême en V et une pièce fixée à l'arbre est contenue dans cette face en V ; selon une deuxième variante l'arbre a deux méplats opposés parallèles et il existe deux pistons disposés en sens opposés pour s'appliquer chacun contre un méplat sous la poussée d'un ressort correspondant. The elastic return means comprises a cylindrical envelope mounted in the body and having an opening transverse to the shaft, at least one piston mounted sliding in this transverse opening, a spring pressed against a stop at one end of the opening and pushing the piston against the shaft or against a part fixed to the latter; according to a first variant, the end of the piston close to the shaft has an end V-shaped face and a part fixed to the shaft is contained in this V-shaped face; according to a second variant, the shaft has two opposite parallel flats and there are two pistons arranged in opposite directions to each apply against a flat under the thrust of a corresponding spring.
Une structure maître, conforme à l'invention, a une partie extrême comprenant trois articulations conformes à la première variante de réalisation et ces trois articula tions sont disposées avec leurs axes longitudinaux concourants. De préférence, cette structure comprend aussi, en des points assimilables à un coude, à une épaule et à un tronc, trois articulations conformes à la seconde variante de réalisation de l'invention. A master structure, in accordance with the invention, has an end part comprising three articulations in accordance with the first embodiment, and these three articulations are arranged with their concurrent longitudinal axes. Preferably, this structure also comprises, at points similar to an elbow, a shoulder and a trunk, three joints in accordance with the second embodiment of the invention.
La structure mécanique est complétée par des moyens électroniques et informatiques qui assurent deu fonctions principales : - permettre le dialogue entre l'opérateur et les structures
maître et esclave par l'intermédiaire dsun pupitre de
commande, par exemple un modèle du commerce à faible coût
possédant une liaison série standard ; - assurer la transmission vers la structure esclave et son
moyen de commande des informations relatives à la position
angulaire de chaque articulation et à l'état de celles-ci
(L, RE, B).The mechanical structure is completed by electronic and computer means which provide two main functions: - allowing dialogue between the operator and the structures
master and slave through a console
order, for example a low cost trade model
having a standard serial link; - ensure transmission to the slave structure and its
means for controlling position information
angularity of each joint and the state of these
(L, RE, B).
On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description de deux exemples de réalisation en se reportera au dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une structure maître à 6 axes de rotation utilisant l'articulation de l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe par un plan passant par l'axe, selon II-II de la figure 3, d'un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue an coupe selon III-III de la figure 2,
- la figure 4 est une vue en coupe par un plan passant par l'axe, selon IV-IV de la figure 5 d'un second mode de réalisation de l'invention,
- la figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 4,
- la figure 6 est une vue en coupe analogue à la figure 5 montrant une variante d'exécution du moyen de rappel élastique de l'invention.We will now give, without limiting intention and without excluding any variant, a description of two embodiments with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a schematic representation of a master structure with 6 axes of rotation using the articulation of the invention,
FIG. 2 is a view in section through a plane passing through the axis, along II-II of FIG. 3, of a first embodiment of the invention,
FIG. 3 is a sectional view along III-III of FIG. 2,
FIG. 4 is a sectional view through a plane passing through the axis, according to IV-IV of FIG. 5 of a second embodiment of the invention,
FIG. 5 is a sectional view along VV of FIG. 4,
- Figure 6 is a sectional view similar to Figure 5 showing an alternative embodiment of the elastic return means of the invention.
La structure représentée sur la figure 1 comprend les deux modes de réalisation de l'invention, le mode le plus simple des figures 2 et 3 pour constituer des articulations dites de poignet désignées par la référence générale P et le mode le plus perfectionné des figures 3 et 4 pour constituer des articulations dites de coude et de tronc désignées par la référence générale C. Dans cet exemple, il existe donc trois articulations de poignet P à la partie extrême du bras. L'articulation la plus extrême
P1 est montée sur une branche 1 d'une équerre 2 à 900 dont la seconde branche 3 porte une deuxième articulation P2.The structure represented in FIG. 1 comprises the two embodiments of the invention, the simplest mode of FIGS. 2 and 3 to form so-called wrist joints designated by the general reference P and the most improved mode of FIGS. 3 and 4 to constitute so-called elbow and trunk joints designated by the general reference C. In this example, there are therefore three wrist joints P at the extreme part of the arm. The most extreme joint
P1 is mounted on a branch 1 of a bracket 2 to 900, the second branch 3 of which carries a second articulation P2.
Celle-ci est réunie aussi à une branche 4 d'une équerre 5 à 900 dont la seconde branche 6 est réunie à la troisième articulation P3. De cette façon, les équerres 2 et 5 ayant leurs branches situées dans des plans parallèles, avec leurs angles disposés en opposition; les axes de rotation des arbres de l'articulation la plus extrême P1, de la deuxième articulation P2 et de la troisième articulation P3 sont concourants.This is also joined to a branch 4 of a bracket 5 to 900, the second branch 6 of which is joined to the third articulation P3. In this way, the brackets 2 and 5 having their branches located in parallel planes, with their angles arranged in opposition; the axes of rotation of the shafts of the most extreme joint P1, of the second joint P2 and of the third joint P3 are concurrent.
La troisième articulation P3 est réunie à une branche 7 d'une équerre 8 à 900 dont la seconde branche 9 est réunie dans la région du coude par l'intermédiaire de la première articulation C1 à l'extrémité d'un bras 10. Ce dernier est articulé dans la région de l'épaule au sommet d'un tronc 11 par l'intermédiaire de la seconde articulation
C2. Le tronc 11 est lui-même monté tournant sur une base 12 grâce à une articulation de tronc C3.The third joint P3 is joined to a branch 7 of a bracket 8 to 900, the second branch 9 of which is joined in the region of the elbow via the first joint C1 at the end of an arm 10. The latter is articulated in the shoulder region at the top of a trunk 11 via the second articulation
C2. The trunk 11 is itself mounted to rotate on a base 12 thanks to a trunk joint C3.
Les articulations C et P de l'invention peuvent être utilisées autrement sur des poignets, des bras, des robots, ou des manipulateurs ayant une structure différente et un nombre identique ou différent d'axes d'articulation. The articulations C and P of the invention can be used otherwise on wrists, arms, robots, or manipulators having a different structure and an identical or different number of axes of articulation.
On se reportera bmaintenant plus spécialement aux figures 2 et 3 pour décrire le mode d'exécution le plus simple de l'invention. Reference will now be made more specifically to FIGS. 2 and 3 to describe the simplest embodiment of the invention.
Un corps creux 14 est destiné à être fixé à un premier élément à articuler, par exemple une branche d'une équerre 2,5, 8. Il a des faces intérieures 15 qui limitent un évidement 16 à axe géométrique longitudinal 17. A hollow body 14 is intended to be fixed to a first element to be articulated, for example a branch of a square 2,5, 8. It has internal faces 15 which limit a recess 16 with a longitudinal geometric axis 17.
Un arbre 18 est supporté dans le corps creux 14 coaxialement à l'axe géométrique longitudinal 17. Il est saillant par une extrémité pour être fixé à un second élément à articuler, par exemple une autre branche d'une équerre 2, 5, 8. Cet arbre 18 traverse l'évidement 16 et à l'intérieur de celuici il est pourvu d'un élément de blocage constitué par un disque 19 fixe en position transversale à l'arbre 18 et placé, au moins en partie, en regard d'une face intérieure 15 de l'évidement 16.A shaft 18 is supported in the hollow body 14 coaxial with the longitudinal geometric axis 17. It projects at one end to be fixed to a second element to be articulated, for example another branch of a bracket 2, 5, 8. This shaft 18 passes through the recess 16 and inside it is provided with a blocking element constituted by a disc 19 fixed in transverse position to the shaft 18 and placed, at least in part, opposite an inner face 15 of the recess 16.
Un piston 20 est renté dans l'évidement 16, autour de l'arbre 18 pollr pouvoir coulisser de façon étanche dans le sens de l'axe géométrique 17. Ce piston 20 a une face latérale 20E voisine du disque 19 par laquelle il peut être applique contre ce dernier afin de l'immobiliser contre la face interne du corps 14. Dans cette situation l'articulation est à l'état de blocage (B) puisque l'arbre 18 est immobilisé par rapport au corps 14. A piston 20 is inserted into the recess 16, around the shaft 18, pollr being able to slide in a sealed manner in the direction of the geometric axis 17. This piston 20 has a lateral face 20E adjacent to the disc 19 by which it can be applies against the latter in order to immobilize it against the internal face of the body 14. In this situation the articulation is in the blocking state (B) since the shaft 18 is immobilized with respect to the body 14.
Du côté de la face opposée 20 B du piston 20 est ménagée dans l'évidement 16. une chambre 21 d'alimentation en fluide sous pression mise en communication avec un canal d'alimentation 22. Cette chambre 21 contient un moyen de rappel élastique en rotation désigné par la référence générale 23, mieux visible sur la figure 3. Dans cet exemple, ce moyen de rappel élastique 23 comprend une enveloppe cylindrique 24 dans laquelle est prévue une ouverture transversale et diamétrale 25 qui contient deux pisons 26 coulissant en sens radial, de part et d'autre de 11 arbre 18. Entre ces deux pistons 26, cet arbre 18 est réduit en grosseur à l'intérieur de l'enveloppe 24 pour présenter deux méplats opposés parallèles 18A contre lesquelles les deux pistons 26 viennent s'appliquer.Ces derniers sont poussés en direction des méplats 18A par deux ressorts 27 dont l'extrémité opposée est en appui contre une butée 28 vissée dans l'enveloppe cylindrique 24. On the side of the opposite face 20 B of the piston 20 is formed in the recess 16. a chamber 21 for supplying pressurized fluid placed in communication with a supply channel 22. This chamber 21 contains an elastic return means in rotation designated by the general reference 23, better visible in FIG. 3. In this example, this elastic return means 23 comprises a cylindrical envelope 24 in which is provided a transverse and diametral opening 25 which contains two pison 26 sliding in the radial direction, on either side of 11 shaft 18. Between these two pistons 26, this shaft 18 is reduced in size inside the casing 24 to present two opposite parallel flats 18A against which the two pistons 26 are applied .The latter are pushed towards the flats 18A by two springs 27, the opposite end of which bears against a stop 28 screwed into the cylindrical casing 24.
Quand l'enveloppe cylindrique 24 est laissée libre dans la chambre 21, l'ensemble du moyen de rappel élastique tourne avec l'arbre 18 à l'intérieur du corps 14. When the cylindrical envelope 24 is left free in the chamber 21, the assembly of the elastic return means rotates with the shaft 18 inside the body 14.
Mais quand cette même enveloppe 24 est immobilisée par rapport au corps 14 pendant que les pistons 26 conservent leur liberté de coulissement en sens radial, l'arbre 18 peut tourner. Les méplats 18A se mettent en oblique par rapport aux pistons 26 en repoussant ces derniers contre l'effet des ressorts 27. Dans cette situation, tant que les pistons 26 restent en contact respectivement chacun avec des bords opposés longitudinaux des méplats 18A, ils exercent sur l'arbre 18 un couple de rappel qui tend à remettre cet arbre à sa position initiale visible sur la figure 3 dans laquelle les deux pistons sont appliqués chacun sur la totalité de la surface d'un méplat 18A. L'articulation est alors à l'état rappel élastique (RE).But when this same casing 24 is immobilized with respect to the body 14 while the pistons 26 retain their sliding freedom in the radial direction, the shaft 18 can rotate. The flats 18A are set obliquely to the pistons 26 by pushing the latter against the effect of the springs 27. In this situation, as long as the pistons 26 remain in contact respectively with opposite longitudinal edges of the flats 18A, they exert on the shaft 18 a return torque which tends to return this shaft to its initial position visible in FIG. 3 in which the two pistons are each applied to the entire surface of a flat 18A. The joint is then in the elastic return state (RE).
Le moyen de rappel élastique 23 est placé dans la chambre 21 entre une face interieure 15 du corps 14 et la face 20B du piston 20. Une autre chambre 29 qui communique avec un canal d'alimentation 30 est prévue du côte de la face 20A de ce piston 20. Le disque 19 se trouve dans cette autre chambre 29 et il est perforé pour être traversé par le fluide sous pression. Celui-ci repousse le piston 20 qui applique alors fermement l'enveloppe 24 contre la surface intérieure 15 du corps 14 et l'immobilise. Cette immobilisation se fait à toute position quelconque en rotation de l'arbre 18. Les deux pistons opposés 26 qui agissent sur les méplats 18A ont une dimension assez faible par rapport à celle de l'ouverture 25 dans laquelle ils sont logés pour ne pas être en contact avec le piston 20. The elastic return means 23 is placed in the chamber 21 between an inner face 15 of the body 14 and the face 20B of the piston 20. Another chamber 29 which communicates with a supply channel 30 is provided on the side of the face 20A of this piston 20. The disc 19 is located in this other chamber 29 and it is perforated to be traversed by the pressurized fluid. This pushes the piston 20 which then firmly applies the envelope 24 against the inner surface 15 of the body 14 and immobilizes it. This immobilization takes place at any rotational position of the shaft 18. The two opposite pistons 26 which act on the flats 18A have a fairly small dimension compared to that of the opening 25 in which they are housed so as not to be in contact with the piston 20.
Ainsi le rappel élastique expliqué ci-dessus se produit sans aucune entrave. Thus the elastic recall explained above occurs without any hindrance.
L'enveloppe 24 est également perforée dans le sens de l'axe 17, comme le disque 19 afin qu'elle soit traversée librement par le fluide sous pression que l'on peut envoyer dans la chambre 21. The envelope 24 is also perforated in the direction of the axis 17, like the disc 19 so that it is freely traversed by the pressurized fluid which can be sent into the chamber 21.
En l'absence de pression dans les deux chambres 21 et 29, le piston 20 n'immobilise pas le disque 19 ni l'enveloppe 24, de sorte que l'arbre 18 est libre en rota tion. In the absence of pressure in the two chambers 21 and 29, the piston 20 does not immobilize the disc 19 or the casing 24, so that the shaft 18 is free to rotate.
On rotera que dans cet exemple des figures 2, 3 d'une articulation P, le piston 20 est placé entre l'élément de blocage constitué par le disque 19 et le moyen de rappel élastique 23, à l'intérieur de l'évidement 16. It will be rotated that in this example of FIGS. 2, 3 of an articulation P, the piston 20 is placed between the blocking element constituted by the disc 19 and the elastic return means 23, inside the recess 16 .
On decrira, maintenant, l'articulation illustrée par les figures 4 et 5. On utilisera les mêmes références numé@iques pour désigner les pièces identiques ou analogues ayant les mèmes fonctions. On insistera principalement sur les différences qui existent entre ces deux exemples de r@alisation. Le corps creux 14 est destiné à être fixé, par exemple, à la seconde branche 9 de l'équerre 8 ; ce corps 14 contient l'arbre 18 qui est destiné à être fixé au bras 10 (figure 1).Dans l'évidement 16 sont montés, autour de l'arbre 18 et de l'axe géométrique 17, à partir d'une face interne 15 de l'évidement 21, en premier lieu le moyen de rappel élastique 23, puis le piston 20 servant à immobiliser l'enveloppe 24 de ce moyen de rappel 23, enfin l'élément de blocage 19 également constitué ici par un disque 19 qui fait partie intégrante de l'arbre 18. We will now describe the articulation illustrated by FIGS. 4 and 5. We will use the same numerical references to designate identical or analogous parts having the same functions. We will mainly insist on the differences which exist between these two examples of realization. The hollow body 14 is intended to be fixed, for example, to the second branch 9 of the bracket 8; this body 14 contains the shaft 18 which is intended to be fixed to the arm 10 (FIG. 1). In the recess 16 are mounted, around the shaft 18 and the geometric axis 17, from a face internal 15 of the recess 21, firstly the elastic return means 23, then the piston 20 serving to immobilize the casing 24 of this return means 23, finally the locking element 19 also constituted here by a disc 19 which is an integral part of the tree 18.
La différence principale avec l'exemple précédent est que le piston 29 ne sert qu'à immobiliser l'enveloppe 24 du moyen de rappel élastique 23, quand il est repoussé jusqu'à venir an contact par sa face 20A avec cette enveloppe 24. Entre le piston 20 et le disque 19 il existe une cloison transversale partielle 31 qui est ouverte en son centre pour laisser passer l'arbre 18. Elle a des faces internes 15 et elle divise l'évidement 16 en deux -volumes Un premier volume contient le moyen de rappel élastique 23, le piston 20 et une chambre de fluide 32 qui communique avec un canal d'alimentation 33. Le second volume contient le disque 19 percé de trous 19A, une chambre de fluide 34 et un second piston 35.La chambre de fluide 34 communique par les trous 19A du disque 19 et par l'ouverture centrale de la cloison 31 avec la chambre de fluide 32. En outre, le second piston 35 et le corps creux 14 ont, en correspondance, des épaulements 36 qui limitent une chambre annulaire 37. Celle-ci communique avec un second canal d'alimenta- tion 38. Un ressort de rappel 39 est monté entre le second piston 35 et la paroi extrême voisine du corps creux 14 pour pousser ce second piston 35 vers le disque 19. The main difference with the previous example is that the piston 29 only serves to immobilize the envelope 24 of the elastic return means 23, when it is pushed back until it comes into contact by its face 20A with this envelope 24. Between the piston 20 and the disc 19 there is a partial transverse partition 31 which is open at its center to let the shaft pass through. It has internal faces 15 and it divides the recess 16 into two volumes. A first volume contains the elastic return means 23, the piston 20 and a fluid chamber 32 which communicates with a supply channel 33. The second volume contains the disc 19 pierced with holes 19A, a fluid chamber 34 and a second piston 35. of fluid 34 communicates through the holes 19A of the disc 19 and through the central opening of the partition 31 with the fluid chamber 32. In addition, the second piston 35 and the hollow body 14 have, in correspondence, shoulders 36 which limit an annular chamber 37. This communicates as with a second supply channel 38. A return spring 39 is mounted between the second piston 35 and the end wall adjacent to the hollow body 14 to push this second piston 35 towards the disc 19.
Le fonctionnement de cette articulation C est le suivant. The operation of this joint C is as follows.
En l'absence de pression dans les deux chambres 32 et 37, le moyen de rappel élastique 23 est libre et sans effet, le second piston 35 est poussé par le ressort 39 contre le disque 19 qu 8 ss 1 serre contre la cloison transversale 31, de sorte que l'articulation est bloquée, au moins jusqu'à une certaine valeur du couple que l'on peut déterminer à l'avance. L'articulation est à l'état de blocage (B). In the absence of pressure in the two chambers 32 and 37, the elastic return means 23 is free and without effect, the second piston 35 is pushed by the spring 39 against the disc 19 which 8 ss 1 clamps against the transverse partition 31 , so that the joint is blocked, at least up to a certain value of the torque which can be determined in advance. The joint is in the locked state (B).
Quand on envoie du fluide sous pression dans la chambre 37 seule, le second piston 35 est écarté du disque 19. L'articulation est libre et se trouve à l'état (L). When fluid under pressure is sent to the chamber 37 alone, the second piston 35 is moved away from the disc 19. The articulation is free and is in the state (L).
Quand on envoie du fluide sous pression dans la chambre 32 seule, ce fluide arrive aussi dans la chambre 34, à travers le disque 19 et il agit à la fois sur les deux pistons 20 et 35 en les écartant de la cloison transversale 31. Le piston 20 immobilise l'enveloppe 14 du moyen de rappel élastique 23 comme on l'a expliqué plus haut ; le piston 35 est éloigné du disque 19 qu'il libère. L'articulation se trouve alors à l'état de rappel élastique (RE). When fluid under pressure is sent to the chamber 32 alone, this fluid also arrives in the chamber 34, through the disc 19 and it acts both on the two pistons 20 and 35 by moving them away from the transverse partition 31. The piston 20 immobilizes the casing 14 of the elastic return means 23 as explained above; the piston 35 is moved away from the disc 19 which it releases. The joint is then in the state of elastic return (RE).
En bref, la différence essentielle entre les deux articulations C et P est que, en l'absence de fluide sous pression, l'articulation C est bloquée par l'effet du ressort 39 tandis que l'articulation P est libre. In short, the essential difference between the two joints C and P is that, in the absence of pressurized fluid, the joint C is blocked by the effect of the spring 39 while the joint P is free.
Sur la figure 4, on peut voir que l'arbre 18 est prolongé en dehors du carter 14, à son extrémité opposée à celle où se trouve le bras 10, jusqu'à un capteur 40, de type potentiométrique par exemple, qui permet de mesurer la position angulaire de cet arbre. In FIG. 4, it can be seen that the shaft 18 is extended outside the casing 14, at its end opposite to that where the arm 10 is located, up to a sensor 40, of potentiometric type for example, which makes it possible to measure the angular position of this tree.
La figure 6 se rapporte à une variante de réalisation du moyen de rappel élastique 23 Dans cette variante, l'en=Jeloppe 24 montée à a l'intérieur du corps creux 14 a une ouverture transversale 25 qui ne contient qug un seul piston 26 ç ce dernier est poussé par un ressort 27 qui s'appuie contre une butée vissée 28. Le piston 26 a une face extrême libre 26A taillée en V. Dans cette face en V est contenu un ergot longitudinal 18B qui fait partie de l'arbre 18 et qui est excentré par rapport à l'axe géométrique 17.Tout déplacement angulaire de 1 arbre 18 qui écarte l'ergot 13B du plan de symétrie de la face 26A en
V provoque un rappel élastique vers sa position initiale visible sur la figure 6. Ceci se produit quand l'enveloppe 24 est immobilisée en rotation par rapport à arbre 18
Dans une variante de réalisation le bras 10 est prolonge au delà de son articulation avec le tronc Il et l'articulation C1 est montée à l'extrémité de la prolongation 10A représentée en trait mixte sur la figure 1.Figure 6 relates to an alternative embodiment of the elastic return means 23 In this variant, the en = Jeloppe 24 mounted inside the hollow body 14 has a transverse opening 25 which contains only a single piston 26 ç the latter is pushed by a spring 27 which bears against a screwed stop 28. The piston 26 has an end free face 26A cut in V. In this face V is contained a longitudinal lug 18B which is part of the shaft 18 and which is eccentric with respect to the geometric axis 17. Any angular displacement of 1 shaft 18 which separates the lug 13B from the plane of symmetry of the face 26A in
V causes an elastic return to its initial position visible in FIG. 6. This occurs when the casing 24 is immobilized in rotation relative to the shaft 18
In an alternative embodiment, the arm 10 is extended beyond its articulation with the trunk II and the articulation C1 is mounted at the end of the extension 10A shown in phantom in FIG. 1.
Une courroie crantée 1OB assure la transmission du mouve- ment de rotation de axe de coude, c'est-à-dire de l'équerre 8 à laquelle sont fixees les trois articulations du poignet P1 à P3. Ce montage permet d'obtenir une structure à équilibre indifférent autour de l'axe d'épaule. A toothed belt 1OB transmits the movement of rotation of the elbow axis, that is to say the bracket 8 to which the three wrist joints P1 to P3 are fixed. This arrangement makes it possible to obtain a structure with indifferent equilibrium around the shoulder axis.
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