FR3119786A1 - SCARA-type robot joint, with smooth shaft - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une articulation (1) pour bras robotisé comprenant : - une première partie (10) recevant une deuxième partie (20) du bras robotisé avec capacité de rotation autour d'un axe général (0) de l’articulation en étant entrainée par un premier moteur (11) ;- une troisième partie (30) insérée dans la deuxième partie (20) et entrainée en translation selon l’axe général (0) au moyen d’un deuxième moteur (21) et d’une liaison hélicoïdale (40) ; la troisième partie (30) comprenant un arbre (32) dont une extrémité libre (33) est destinée à recevoir un outil, l’arbre (32) étant destiné à rentrer et à sortir de l’articulation (1) selon la translation entre les deuxième et troisième parties (20, 30). Selon l’invention, la première partie (10) définit un volume interne fermé recevant intégralement la deuxième partie (20) et les premier et deuxième moteurs (11, 21), et une surface externe d’une portion de l’arbre (32) qui sort de la première partie (10) est lisse et traverse un joint d’étanchéité (14) monté sur la première partie (10). Figure pour l’abrégé : Fig. 2The invention relates to a joint (1) for a robotic arm comprising: - a first part (10) receiving a second part (20) of the robotic arm with the ability to rotate around a general axis (0) of the joint by being driven by a first motor (11);- a third part (30) inserted into the second part (20) and driven in translation along the general axis (0) by means of a second motor (21) and a helical link (40); the third part (30) comprising a shaft (32) of which a free end (33) is intended to receive a tool, the shaft (32) being intended to enter and leave the articulation (1) according to the translation between the second and third parts (20, 30). According to the invention, the first part (10) defines a closed internal volume fully receiving the second part (20) and the first and second motors (11, 21), and an external surface of a portion of the shaft (32 ) coming out of the first part (10) is smooth and passes through a seal (14) mounted on the first part (10). Figure for abstract: Fig. 2
Description
L’invention se rapporte au domaine technique des bras robotisés, et en particulier des bras manipulateurs désignés par l’acronyme SCARA signifiant en anglais « Selective Compliance Articulated Robot Arm ».The invention relates to the technical field of robotic arms, and in particular manipulator arms designated by the acronym SCARA meaning in English “Selective Compliance Articulated Robot Arm”.
Art antérieurPrior art
Il est connu de l’art antérieur de réaliser des manipulations d’objets avec des bras robotisés de type SCARA, c’est-à-dire des bras robotisés comprenant un premier bras relié à un support par une liaison pivot, un deuxième bras relié au premier bras par une seconde liaison pivot parallèle à la première, et un troisième bras guidé en translation par rapport au deuxième bras selon un axe parallèle aux deux liaisons pivots. Un outil est ensuite placé à l’extrémité du troisième bras, en fonction des opérations que doit effectuer le bras robotisé.It is known from the prior art to carry out manipulations of objects with robotic arms of the SCARA type, that is to say robotic arms comprising a first arm connected to a support by a pivot connection, a second arm connected to the first arm by a second pivot connection parallel to the first, and a third arm guided in translation relative to the second arm along an axis parallel to the two pivot connections. A tool is then placed at the end of the third arm, depending on the operations to be performed by the robotic arm.
Ce type de bras robotisé est particulièrement utilisé pour réaliser des opérations de placement d’objets, par exemple en attrapant des objets posés en vrac dans un premier contenant puis en les déposant de manière ordonnée dans un second contenant.This type of robotic arm is particularly used to perform object placement operations, for example by picking up loose objects in a first container and then depositing them in an orderly manner in a second container.
De manière classique, le mouvement de translation du troisième bras est assuré par une liaison hélicoïdale, dont une vis remplit le rôle de troisième bras. Ce troisième bras présente donc des stries correspondant aux filets de la liaison hélicoïdale.Conventionally, the translational movement of the third arm is ensured by a helical connection, one screw of which fulfills the role of third arm. This third arm therefore has grooves corresponding to the threads of the helical connection.
Au surplus, cette même vis est généralement utilisée pour réaliser le guidage en translation de la troisième partie, au moyen de stries longitudinales supplémentaires qui coopèrent avec une douille à bille.Moreover, this same screw is generally used to guide the third part in translation, by means of additional longitudinal grooves which cooperate with a ball socket.
Les vis de l’art antérieur devant présenter de bonnes caractéristiques de dureté ou de résistance à l’usure, elle ne présentent généralement pas de bonnes caractéristiques de résistance à l’oxydation.The screws of the prior art having to have good characteristics of hardness or resistance to wear, they generally do not have good characteristics of resistance to oxidation.
Dans le domaine de l’agroalimentaire, de la pharmacie ou du nucléaire par exemple, il faut que le bras robotisé soit nettoyable, généralement au jet d’eau. Dans d’autres industries salissantes, il faut également prévenir toute insertion de particules ou de poussières à l’intérieur du robot. L’utilisation de robots de type SCARA est donc compliquée, dans certains domaines d’utilisation, par le fait qu’il est difficile de rendre un tel bras robotisé étanche, en particulier au niveau des stries de la vis.In the field of food, pharmaceuticals or nuclear, for example, the robotic arm must be cleanable, generally with a water jet. In other dirty industries, it is also necessary to prevent any insertion of particles or dust inside the robot. The use of SCARA-type robots is therefore complicated, in certain fields of use, by the fact that it is difficult to make such a robotic arm waterproof, in particular at the level of the grooves of the screw.
Il est connu, afin de protéger le bras robotisé d’insertion de saletés pouvant survenir au niveau des stries de la vis, de dissimuler la vis au moyen d’un soufflet reliant l’extrémité du deuxième bras et l’extrémité du troisième bras. Les soufflets préviennent aussi la sortie de lubrifiant ou de poussière d’usure des pièces vers l’environnement du robot.It is known, in order to protect the robotic insertion arm from dirt that may occur at the level of the grooves of the screw, to conceal the screw by means of a bellows connecting the end of the second arm and the end of the third arm. The bellows also prevent the escape of lubricant or wear dust from the parts into the environment of the robot.
Toutefois les soufflets sont fragiles et ont une durée de vie limitée. De plus, les soufflets présentent par nature de nombreux replis qu’il est difficile de nettoyer efficacement. Au surplus, la compression et la décompression des soufflets produit un effet de pompage qui tend à faire rentrer et sortir des poussières depuis l’environnement dans le bras robotisé, et inversement.However, the bellows are fragile and have a limited lifespan. In addition, the bellows by nature have many folds that are difficult to clean effectively. In addition, the compression and decompression of the bellows produces a pumping effect which tends to cause dust to enter and exit from the environment in the robotic arm, and vice versa.
Enfin, les soufflets ne résistent pas toujours aux jets d’eau à haute pression utilisés pour le nettoyage dans l’industrie agroalimentaire. D’autant plus, ils ne sont pas nettoyables par essuyage, ou frottis, comme il est d’usage dans le domaine du nucléaire.Finally, the bellows do not always resist the high-pressure water jets used for cleaning in the food industry. Moreover, they cannot be cleaned by wiping or smearing, as is customary in the nuclear field.
L’un des buts de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant une articulation pour robot, notamment de type SCARA, qui résiste aux pollutions de son environnement, et dont la durée de vie des solutions utilisées est améliorée.One of the aims of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art by proposing an articulation for a robot, in particular of the SCARA type, which resists pollution from its environment, and whose lifespan of the solutions used is improved. .
À cet effet, il a été mis au point une articulation pour bras robotisé comprenant :
- une première partie recevant une deuxième partie du bras robotisé avec capacité de rotation autour d'un axe général de l’articulation en étant entrainée par un premier moteur ;
- une troisième partie insérée dans la deuxième partie et entrainée en translation selon l’axe général au moyen d’un deuxième moteur et d’une liaison hélicoïdale ; la troisième partie comprenant un arbre dont une extrémité libre est destinée à recevoir un outil, l’arbre étant destiné à rentrer et à sortir de l’articulation selon la translation entre les deuxième et troisième parties.For this purpose, a joint for a robotic arm comprising:
- a first part receiving a second part of the robotic arm with the ability to rotate around a general axis of the joint while being driven by a first motor;
- a third part inserted in the second part and driven in translation along the general axis by means of a second motor and a helical connection; the third part comprising a shaft, one free end of which is intended to receive a tool, the shaft being intended to enter and exit the articulation according to the translation between the second and third parts.
Selon l’invention, la première partie (10) définit un volume interne fermé recevant intégralement la deuxième partie (20) et les premier et deuxième moteurs (11, 21), et une surface externe d’une portion de l’arbre (32) qui sort de la première partie (10) est lisse et traverse un joint d’étanchéité (14) monté sur la première partie (10).According to the invention, the first part (10) defines a closed internal volume fully receiving the second part (20) and the first and second motors (11, 21), and an external surface of a portion of the shaft (32 ) coming out of the first part (10) is smooth and passes through a seal (14) mounted on the first part (10).
De cette manière, l’arbre ne présente plus les stries de vis de l’art antérieur permettant l’insertion de matériaux tels que des poussières ou de l’eau à l’intérieur du bras robotisé. Egalement, l’absence de stries évite que du lubrifiant contenu dans l’articulation ou des particules issues de l’usure des pièces de l’articulation puissent circuler via ces stries et tomber sur les objets manipulés. De plus, l’arbre étant lisse, il est possible d’utiliser des solutions d’étanchéité simples tels que des joints toriques ou des joints à lèvre. Enfin, cela permet d’adapter le choix du matériau de l’arbre pour ses propriétés inoxydables ou inertes, et d’adapter séparément le matériau de la vis pour ses propriétés de dureté et de résistance à l’usure.In this way, the shaft no longer has the screw ridges of the prior art allowing the insertion of materials such as dust or water inside the robotic arm. Also, the absence of grooves prevents the lubricant contained in the joint or particles resulting from the wear of the parts of the joint from circulating via these grooves and falling on the objects handled. In addition, the shaft being smooth, it is possible to use simple sealing solutions such as O-rings or lip seals. Finally, it allows to adapt the choice of the material of the shaft for its stainless or inert properties, and to adapt separately the material of the screw for its properties of hardness and resistance to wear.
Selon un mode de réalisation préféré, la liaison hélicoïdale comprend une vis reliée à la deuxième partie et un écrou relié à la troisième partie. De cette manière, la vis est fixe en hauteur par rapport à la deuxième partie, alors que l’écrou est mobile en translation avec la troisième partie. Cela permet de limiter la hauteur de l’articulation obtenue, et évite notamment d’avoir, comme pratiqué dans l’art antérieur, un capot au-dessus de l’articulation pour protéger la vis. De plus, cela permet d’encapsuler la vis au sein d’autres pièces mécaniques afin de constituer une réserve de lubrifiant et d’assurer la lubrification de la vis.According to a preferred embodiment, the helical connection comprises a screw connected to the second part and a nut connected to the third part. In this way, the screw is fixed in height relative to the second part, while the nut is movable in translation with the third part. This makes it possible to limit the height of the joint obtained, and in particular avoids having, as practiced in the prior art, a cover above the joint to protect the screw. In addition, this makes it possible to encapsulate the screw within other mechanical parts in order to constitute a reserve of lubricant and to ensure the lubrication of the screw.
Dans ce mode, le deuxième moteur comprend un stator accouplé à la première partie, et un rotor relié à la vis. Cela permet d’obtenir une articulation compacte, en ce que le deuxième moteur ne pivote pas avec la deuxième partie et reste donc immobile. La forme d’un capot de l’articulation est également simplifiée.In this mode, the second motor comprises a stator coupled to the first part, and a rotor connected to the screw. This achieves a compact joint, in that the second motor does not rotate with the second part and therefore remains stationary. The shape of a joint cover is also simplified.
Dans le but d’obtenir une liaison glissière rigide et performante, l’arbre et la deuxième partie sont reliés par l’intermédiaire de bagues lisses constituant une portée dont la longueur est au moins égale au diamètre externe de l’arbre. Une telle longueur de guidage permet de résister aux efforts auxquels peut être soumise l’articulation en bout d’arbre.In order to obtain a rigid and efficient sliding connection, the shaft and the second part are connected by means of plain rings constituting a bearing whose length is at least equal to the external diameter of the shaft. Such a guide length makes it possible to withstand the forces to which the articulation at the end of the shaft may be subjected.
Afin de réaliser le blocage en rotation du guidage en translation de manière simple, la deuxième partie présente au moins une rainure longitudinale et parallèle à l’axe général de l’articulation, dans laquelle s’insère une forme complémentaire de la troisième partie.In order to achieve the locking in rotation of the translation guide in a simple way, the second part has at least one longitudinal groove and parallel to the general axis of the joint, in which a complementary shape of the third part is inserted.
Avantageusement, l’articulation comprend des réseaux, tels qu’un réseau d’alimentation, un réseau de commande du moteur. Les réseaux traversent intérieurement l’articulation depuis la première partie du bras robotisé jusqu’à la troisième partie. Les réseaux sont ainsi protégés des agressions liées au milieu dans lequel évolue le bras robotisé. Leur dissimulation représente également une diminution des zones de rétentions dans lesquelles peuvent se développer des germes, ce qui est un point important dans le domaine de l’agro-alimentaire.Advantageously, the joint comprises networks, such as a power supply network, a motor control network. The networks cross the joint internally from the first part of the robotic arm to the third part. The networks are thus protected from attacks related to the environment in which the robotic arm operates. Their concealment also represents a reduction in the retention zones in which germs can develop, which is an important point in the field of the food industry.
De préférence, l’arbre est traversé par un conduit configuré pour recevoir des réseaux, ce qui permet de les protéger jusqu’au niveau de l’outil que porte le bras robotisé.Preferably, the shaft is crossed by a conduit configured to receive networks, which makes it possible to protect them up to the level of the tool carried by the robotic arm.
Afin de permettre le libre mouvement et l’expansion des réseaux lors des mouvements relatifs des première, deuxième et troisième parties les unes par rapport aux autres, au moins l’un des réseaux comprend une portion spiralée autour de la deuxième partie en passant dans une chambre définie entre la première partie et ladite deuxième partie.In order to allow the free movement and the expansion of the gratings during the relative movements of the first, second and third parts with respect to each other, at least one of the gratings comprises a spiral portion around the second part by passing through a chamber defined between the first part and said second part.
De manière à simplifier le câblage du bras robotisé, la première partie comprend intérieurement au moins une carte électronique destinée à piloter le premier moteur et/ou le deuxième moteur. Il est ainsi possible d’éviter des allers-retours de câbles entre les moteurs et un coffret électrique qui serait installé à l’extérieur du bras robotisé. De plus, les cartes électroniques sont protégées à l’intérieur du robot.In order to simplify the wiring of the robotic arm, the first part internally comprises at least one electronic card intended to control the first motor and/or the second motor. It is thus possible to avoid running cables back and forth between the motors and an electrical box that would be installed outside the robotic arm. In addition, the electronic cards are protected inside the robot.
Afin de pouvoir assurer des fonctions de sécurisation du bras robotisé, l’extrémité libre de l’arbre comprend des capteurs, tels que des capteurs de forces et/ou des capteurs de présence. Ainsi, le bras robotisé est apte à détecter une éventuelle collision et à se mettre en sécurité.In order to be able to provide security functions for the robotic arm, the free end of the shaft includes sensors, such as force sensors and/or presence sensors. Thus, the robotic arm is able to detect a possible collision and to get to safety.
Selon le mode de réalisation préféré, la première partie définit un volume interne recevant intégralement la deuxième partie, les premier et deuxième moteurs, les réseaux et la carte électronique. La troisième partie est destinée à traverser un joint d’étanchéité monté sur la première partie. Le bras robotisé obtenu est simple, compact et étanche.According to the preferred embodiment, the first part defines an internal volume fully receiving the second part, the first and second motors, the networks and the electronic card. The third part is intended to pass through a seal mounted on the first part. The resulting robotic arm is simple, compact and waterproof.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
En référence aux figures 2 à 4 qui illustrent un mode de réalisation préféré de l’articulation (1), on constate que celle-ci comprend trois groupes cinématiques, à l’instar des robots de type SCARA de l’art antérieur :
- une première partie (10), destinée à être fixée à l’extrémité libre du bras robotisé ;
- une deuxième partie (20) montée en liaison pivot avec la première partie (10) selon un axe général (0) de l’articulation, et apte à pivoter de part et d’autre d’une position médiane illustrée
- une troisième partie (30) entrainée en translation selon l’axe général (0) par rapport à la deuxième partie (20), et destinée à recevoir à une extrémité libre (33) un outil non représenté.Referring to Figures 2 to 4 which illustrate a preferred embodiment of the joint (1), it can be seen that the latter comprises three kinematic groups, like the SCARA-type robots of the prior art:
- a first part (10), intended to be fixed to the free end of the robotic arm;
- a second part (20) mounted in pivot connection with the first part (10) along a general axis (0) of the joint, and able to pivot on either side of a median position shown
- A third part (30) driven in translation along the general axis (0) with respect to the second part (20), and intended to receive at a free end (33) a tool (not shown).
La deuxième partie (20) est mise en mouvement par rapport à la première partie (10) par un système de poulies et de courroies entraîné par un rotor (111) d’un premier moteur (11), dont un stator (110) est fixé à la première partie (10).The second part (20) is moved relative to the first part (10) by a system of pulleys and belts driven by a rotor (111) of a first motor (11), a stator (110) of which is fixed to the first part (10).
Selon l’invention, la première partie (10) définit un volume interne fermé recevant intégralement la deuxième partie (20) et les premier et deuxième moteurs (11, 21), et la troisième partie (30) comprend un arbre (32) remarquable en ce que sa portion destinée à rentrer et à sortir de l’articulation (1) a une surface externe lisse. Avantageusement, cela permet de monter des solutions d’étanchéité plus simples que dans l’art antérieur, et en particulier de simples joints. De préférence il s’agit de joints à lèvre, qui ont un bon comportement lorsque les pièces qu’ils relient ont des mouvements combinés de rotation et de translation.According to the invention, the first part (10) defines a closed internal volume fully receiving the second part (20) and the first and second motors (11, 21), and the third part (30) comprises a remarkable shaft (32) in that its portion intended to enter and exit the joint (1) has a smooth outer surface. Advantageously, this makes it possible to mount simpler sealing solutions than in the prior art, and in particular simple seals. Preferably, these are lip seals, which behave well when the parts they connect have combined rotational and translational movements.
Au surplus, la conception de l’articulation (1) présentant désormais une majorité de surfaces lisses, son nettoyage par essuyage, ou par frottis, est possible, ce qui le rend compatible avec les applications dans le domaine du nucléaire.Moreover, the design of the joint (1) now having a majority of smooth surfaces, its cleaning by wiping, or by smearing, is possible, which makes it compatible with applications in the nuclear field.
En particulier, le matériau de l’arbre (32) est choisi pour ses propriétés inoxydables ou inertes, et peut être par exemple du titane.In particular, the material of the shaft (32) is chosen for its stainless or inert properties, and may for example be titanium.
La troisième partie (30) est mise en mouvement par rapport à la deuxième partie (20) par une liaison hélicoïdale (40) comprenant une vis (41) et un écrou (42), par exemple une vis (41) et un écrou (42) à billes. Cette troisième partie (30) est également remarquable en ce que, contrairement à ce qui est pratiqué dans l’art antérieur, elle porte l’écrou (42) et non la vis (41). Cette conception permet d’obtenir une troisième partie (30) courte puisque la longueur de la course de la vis (41) chevauche la longueur de la course de l’arbre (32).The third part (30) is moved relative to the second part (20) by a helical connection (40) comprising a screw (41) and a nut (42), for example a screw (41) and a nut ( 42) with balls. This third part (30) is also remarkable in that, contrary to what is practiced in the prior art, it carries the nut (42) and not the screw (41). This design results in a short third part (30) since the length of the screw (41) stroke overlaps the length of the shaft (32) stroke.
A cet effet, la vis (41) est fixe en translation et mue en rotation par un deuxième moteur (21), dont un stator (210) est fixé sur la première partie (10) et un rotor (211) entraîne un système de poulies et de courroie relié à la vis (41).To this end, the screw (41) is fixed in translation and moved in rotation by a second motor (21), of which a stator (210) is fixed on the first part (10) and a rotor (211) drives a system of pulleys and belt connected to the screw (41).
La vis (41) quant à elle doit présenter une importante résistance à l’usure, ce que ne permettent généralement pas les matériaux présentant une bonne inoxydabilité. La vis (41) est réalisée par exemple en acier cémenté et trempé, tel que du 100C6.The screw (41) for its part must have a high resistance to wear, which is generally not possible with materials having good stainless properties. The screw (41) is made for example of hardened and tempered steel, such as 100C6.
La liaison cinématique entre la première partie (10) et la deuxième partie (20) est réalisée par des moyens de guidage adaptés, tels que des roulements à billes ou aiguilles.The kinematic connection between the first part (10) and the second part (20) is achieved by suitable guide means, such as ball bearings or needle bearings.
La liaison cinématique entre la deuxième partie (20) et la troisième partie (30) est réalisée par un guidage au moyen de bagues (37). Ces bagues (37) sont de tout type adapté, et sont de préférence des bagues autolubrifiantes, telles que réalisées en bronze fritté et chargé en lubrifiant.The kinematic connection between the second part (20) and the third part (30) is achieved by guiding by means of rings (37). These rings (37) are of any suitable type, and are preferably self-lubricating rings, such as made of sintered bronze and loaded with lubricant.
Avantageusement, une bague (37) supérieure est fixée sur l’arbre (32) et une bague (37) inférieure est fixée sur la deuxième partie (20). En référence à la
Plusieurs solutions techniques sont envisageables pour réaliser le blocage en rotation du guidage obtenu. De préférence, il s’agit de ménager au moins une rainure (22) longitudinale et parallèle à l’axe (0) dans la deuxième partie (20), et dans laquelle est insérée une forme complémentaire (34) de la troisième partie (30).Several technical solutions can be envisaged to achieve the rotational blocking of the guide obtained. Preferably, it is a question of providing at least one longitudinal groove (22) parallel to the axis (0) in the second part (20), and in which is inserted a complementary shape (34) of the third part ( 30).
Il peut par exemple s’agir d’une clavette disposée sur l’arbre (32), mais de préférence il s’agit de proéminences de l’arbre (32). Afin de garantir la longévité de ce guidage, des plaquettes non-représentées sont disposées à l’interface entre la forme complémentaire (34) et la rainure (22). Ces plaquettes sont avantageusement en matériau autolubrifiant, et de préférence réalisées en bronze fritté et chargé en lubrifiant.It may for example be a key arranged on the shaft (32), but preferably it is prominences of the shaft (32). In order to guarantee the longevity of this guide, plates not shown are placed at the interface between the complementary shape (34) and the groove (22). These pads are advantageously made of self-lubricating material, and preferably made of sintered bronze loaded with lubricant.
Le premier et le deuxième moteur (10, 20) étant chacun fixés sur la première partie (10), ils sont de préférence fixés l’un au-dessus de l’autre, ce qui permet d’obtenir une articulation (1) compacte, et ce qui permet également de simplifier le câblage puisqu’un seul faisceau de réseaux (50) arrive dans l’articulation (1) depuis le bras robotisé. Interpolation des mouvements.The first and the second motor (10, 20) being each fixed to the first part (10), they are preferably fixed one above the other, which makes it possible to obtain a compact joint (1) , and which also makes it possible to simplify the wiring since a single network bundle (50) arrives in the joint (1) from the robotic arm. Movement interpolation.
Les réseaux (50) comprennent l’alimentation électrique des premier et deuxième moteurs (10, 20), les réseaux de commande de ces moteurs (10, 20), et des réseaux d’alimentation et de contrôle de l’outil destiné à être porté par l’extrémité libre (33).The networks (50) include the power supply for the first and second motors (10, 20), the control networks for these motors (10, 20), and power supply and control networks for the tool intended to be carried by the free end (33).
Les réseaux (50) comprennent en outre l’alimentation et la connexion de capteurs (36) disposés au niveau de l’extrémité libre (33). Ces capteurs (36) sont de préférence des capteurs d’effort, tels que des jauges de contrainte, qui permettent de détecter si le bras robotisé est entré en collision avec un objet ou avec un opérateur. Ces capteurs (36) sont donc des éléments de sécurité venant compléter les détections d’appel de courant des moteurs généralement utilisées en robotique.The networks (50) further include the supply and connection of sensors (36) arranged at the free end (33). These sensors (36) are preferably force sensors, such as strain gauges, which make it possible to detect whether the robotic arm has collided with an object or with an operator. These sensors (36) are therefore safety elements complementing the current inrush detections of the motors generally used in robotics.
Certains des réseaux (50) sont connectés à une ou des cartes électroniques (13) qui sont disposées à l’intérieur de l’articulation (1). De préférence, il y a une carte électronique (13) pour chacun des premier et deuxième moteurs (10, 20). Ces cartes électroniques peuvent servir à redistribuer l’alimentation et à piloter l’outil destiné à être porté par l’articulation (1), et également à recevoir et à interpréter les données issues des capteurs (36).Some of the networks (50) are connected to one or more electronic cards (13) which are arranged inside the joint (1). Preferably, there is an electronic board (13) for each of the first and second motors (10, 20). These electronic cards can be used to redistribute the power supply and to control the tool intended to be carried by the joint (1), and also to receive and interpret the data coming from the sensors (36).
Afin de faire circuler les réseaux de manière pratique jusqu’à l’extrémité libre (33), deux caractéristiques sont remarquables :
- une chambre d’expansion (12) est ménagée entre la première partie (10) et la seconde partie (20), de manière à ce qu’une portion spiralée (51) de réseaux (50) soit enroulée autour de la deuxième partie (20). Ainsi, la portion spiralée (51) peut s’expandre et/ou s’étendre librement selon les mouvements combinés des première, deuxième et troisième parties (10, 20, 30). Cette chambre d’expansion (12) peut être contenue dans un manchon (15) évitant que les câbles des réseaux (50) se déplacent de manière désordonnée au sein de l’articulation (1). Il peut par exemple être préférable que les réseaux (50) ne viennent pas en contact avec les cartes électroniques (13) ou les moteurs (10, 20) ;
- l’arbre (32) comporte un conduit (35) destiné à recevoir les réseaux (50) et à les maintenir jusqu’au niveau de l’extrémité libre (33). De préférence, le conduit (35) est un forage traversant l’arbre (32) sur sa longueur.In order to circulate the networks in a practical way to the free end (33), two characteristics are remarkable:
- an expansion chamber (12) is provided between the first part (10) and the second part (20), so that a spiral portion (51) of networks (50) is wound around the second part (20). Thus, the spiral portion (51) can expand and/or expand freely according to the combined movements of the first, second and third parts (10, 20, 30). This expansion chamber (12) can be contained in a sleeve (15) preventing the cables of the networks (50) from moving in a disorderly manner within the joint (1). It may for example be preferable that the networks (50) do not come into contact with the electronic cards (13) or the motors (10, 20);
- the shaft (32) comprises a duct (35) intended to receive the networks (50) and to hold them up to the level of the free end (33). Preferably, the conduit (35) is a bore passing through the shaft (32) along its length.
Les réseaux (50) peuvent également comprendre un réseau d’air comprimé destiné à alimenter l’outil. Dans ce cas, on peut imaginer qu’un deuxième conduit (35) soit réalisé dans l’arbre (32), et qu’un raccord pneumatique soit disposé à chaque extrémité de ce deuxième conduit (35). Ainsi, les réseaux (50) pneumatique pourrait être connecté en haut de l’arbre (32) pour l’alimenter en air comprimé, et un réseau (50) pneumatique secondaire serait connecté en bas de l’arbre (32), au niveau de son extrémité libre (33), afin d’alimenter l’outil.The networks (50) may also include a compressed air network to power the tool. In this case, one can imagine that a second conduit (35) is made in the shaft (32), and that a pneumatic connection is arranged at each end of this second conduit (35). Thus, the pneumatic networks (50) could be connected at the top of the shaft (32) to supply it with compressed air, and a secondary pneumatic network (50) would be connected at the bottom of the shaft (32), at the level from its free end (33), in order to supply the tool.
L’articulation (1) ainsi conçue, et en particulier dans son mode de réalisation préféré, est compacte, étanche, et ne présente pas de zones de rétention dans lesquelles pourraient s’accumuler des saletés ou se développer des germes.The joint (1) thus designed, and in particular in its preferred embodiment, is compact, sealed, and has no retention zones in which dirt could accumulate or germs develop.
En particulier, l’arbre (32) comprend une surface externe lisse et traverse un joint (14) monté dans un alésage de la première partie (10). Afin que le joint (14) puisse jouer pleinement son rôle, la bague de guidage (37) inférieure ainsi qu’une autre bague (38) sont disposées à proximité du joint (14) et alignent parfaitement les alésages des première, deuxième et troisième parties (10, 20, 30).In particular, the shaft (32) has a smooth outer surface and passes through a seal (14) mounted in a bore of the first part (10). So that the seal (14) can fully play its role, the lower guide ring (37) and another ring (38) are arranged close to the seal (14) and perfectly align the bores of the first, second and third games (10, 20, 30).
La première partie (10) reçoit en son intérieur tous les éléments de l’articulation (1), hormis l’arbre (32) qui coulisse et un éventuel porte-outil qui peut être disposé à son extrémité libre (33). La première partie (10) comprend donc un carter réalisé en plusieurs pièces, éventuellement reliées par des joints.The first part (10) receives in its interior all the elements of the articulation (1), except the shaft (32) which slides and a possible tool holder which can be arranged at its free end (33). The first part (10) therefore comprises a casing made in several parts, possibly connected by seals.
En particulier, le carter de la première partie (10) comprend des capots démontables en regard des cartes électroniques (13) ou des systèmes poulies et courroie des premier et deuxième moteurs (10, 20). Ces capots permettent d’avoir un accès aisé à ces éléments lors du montage et également pour la maintenance de l’articulation (1).In particular, the casing of the first part (10) comprises removable covers opposite the electronic cards (13) or the pulley and belt systems of the first and second motors (10, 20). These covers allow easy access to these elements during assembly and also for maintenance of the joint (1).
L’articulation (1) peut être conformée différemment des figures sans sortir du cadre de l’invention, qui est défini par les revendications. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d’entre elles, combinées entre elles. Ainsi, l’articulation (1) peut être adaptée en termes de coût, de fonctionnalités et de performance.The joint (1) can be shaped differently from the figures without departing from the scope of the invention, which is defined by the claims. In addition, the technical characteristics of the various embodiments and variants mentioned above can be, in whole or for some of them, combined with each other. Thus, the joint (1) can be adapted in terms of cost, functionality and performance.
Claims (9)
- une première partie (10) recevant une deuxième partie (20) du bras robotisé avec capacité de rotation autour d'un axe général (0) de l’articulation en étant entrainée par un premier moteur (11) ;
- une troisième partie (30) insérée dans la deuxième partie (20) et entrainée en translation selon l’axe général (0) au moyen d’un deuxième moteur (21) et d’une liaison hélicoïdale (40) ; la troisième partie (30) comprenant un arbre (32) dont une extrémité libre (33) est destinée à recevoir un outil, l’arbre (32) étant destiné à rentrer et à sortir de l’articulation (1) selon la translation entre les deuxième et troisième parties (20, 30) ;
caractérisée en ce que la première partie (10) définit un volume interne fermé recevant intégralement la deuxième partie (20) et les premier et deuxième moteurs (11, 21), et en ce qu’une surface externe d’une portion de l’arbre (32) qui sort de la première partie (10) est lisse et traverse un joint d’étanchéité (14) monté sur la première partie (10).Articulation (1) for robotic arm comprising:
- a first part (10) receiving a second part (20) of the robotic arm with the ability to rotate around a general axis (0) of the joint while being driven by a first motor (11);
- a third part (30) inserted into the second part (20) and driven in translation along the general axis (0) by means of a second motor (21) and a helical connection (40); the third part (30) comprising a shaft (32) of which a free end (33) is intended to receive a tool, the shaft (32) being intended to enter and leave the articulation (1) according to the translation between the second and third parts (20, 30);
characterized in that the first part (10) defines a closed internal volume fully receiving the second part (20) and the first and second motors (11, 21), and in that an outer surface of a portion of the shaft (32) which comes out of the first part (10) is smooth and passes through a seal (14) mounted on the first part (10).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR2101378A FR3119786B1 (en) | 2021-02-12 | 2021-02-12 | SCARA-type robot joint, with smooth shaft |
Applications Claiming Priority (2)
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FR3119786B1 FR3119786B1 (en) | 2023-01-06 |
Family
ID=76807688
Family Applications (1)
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FR2101378A Active FR3119786B1 (en) | 2021-02-12 | 2021-02-12 | SCARA-type robot joint, with smooth shaft |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JPH11221789A (en) * | 1998-02-06 | 1999-08-17 | Fanuc Ltd | Sealing structure of indutrial robot |
JP5792988B2 (en) * | 2011-04-25 | 2015-10-14 | ヤマハ発動機株式会社 | SCARA robot |
US20170036345A1 (en) * | 2015-08-03 | 2017-02-09 | Comau S.P.A. | Robot For Industrial Use |
-
2021
- 2021-02-12 FR FR2101378A patent/FR3119786B1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Publication date |
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FR3119786B1 (en) | 2023-01-06 |
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