Projets:perso:2013:machine outil parallele

Introduction

Voyons ce que dit wikipedia de ce type d'architecture:

Un robot parallèle est un mécanisme dont l'architecture lui confère des propriétés remarquables.

La définition scientifique est : « Mécanisme en chaîne cinématique fermée dont l'organe terminal est relié à la base par plusieurs chaînes cinématiques indépendantes  » Le plus répandu parmi les mécanismes parallèles est connu sous des dénominations comme «hexapode», «plate-forme de Gough-Stewart», «plateforme synergistique». Il peut se présenter sous différentes formes mais comporte en général 6 actionneurs identiques dont le couplage assure les qualités du système : 6 degrés de liberté dans les déplacements c’est-à-dire x, y, z, tangage, lacet et roulis.

Il existe toutefois des robots de ce type avec de 2 à 5 degrés de liberté.

Ce type de robot présente les avantages suivants par rapport à leur homologue de type série :

• possibilité d'embarquer des charges très lourdes (par exemple pour les simulateurs de vol)
• haute précision (la géométrie de la mécanique rend moins sensibles les mouvements de la plate-forme aux erreurs de mesure des capteurs qui en permettent le contrôle)
• plus grande rigidité (des travaux sont en cours pour présenter des machines d'usinage utilisant ce concept)
• possibilité de déplacements à très haute vitesse (les robots les plus rapides du monde sont des robots parallèles)
• fonctionnement à des échelles de taille allant du très grand (les simulateurs de vol, certaines machines de parc d'attractions) au très petit (des micro-robots utilisables en microchirurgie)

Leurs inconvénients majeurs sont un espace de travail relativement réduit et une plus grande complexité de conception et de commande en raison de leur comportement hautement non linéaire.

Proposition

Bon, après plusieurs jours d'essais, je renonce à dessiner une esquisse avec Sketchup, vous devrez vous contenter d'une description.

- La table. Elle tourne (fonction tour vrtical) et donc est ronde. La surface supérieure est plane et dotée de rainures de fixation. La surface inférieure est conique et ceinturée d'une bande de caoutchouc. En effet, comme c'est la pièce la plus lourde il peut être intéressant de la faire rouler lors des déplacements. Elle se fixe à l'extrémité d'un tube qui lui sert d'axe. Elle peut être montée avec n'importe laquelle de ses deux faces sur le dessus pour permettre son usinage sur la machine elle-même. Cela évitera de chercher un tour capable d'usuner une pièce d'un mètre de diamètre (ou plus selon les versions). Ce tube entre lui-même dans un autre tube (appelé plus loin tube support) qui le supporte grâce à deux paliers, un à double roulement oblique en haut et un à roulement axial en bas. Sur ce tube est monté l'entrainement en rotation, présenté plus loin.

- La structure en treillis. Trois barres forment un triangle ABC qui entoure le tube support. Six barres relient le triangle ABC au haut du tube support qui comporte trois fixations doubles espacées de 120 degrés sur un même plan horizontal. Chaque sommet A, B, C est donc relié en deux points de façon à encaisser le couple d'entrainement du plateau. De plus, chaque sommet A, B, C est relié au bas du tube support par une barre, ce qui maintient l'axe verticalement. La structure est posée sur trois pieds, chacun relié à deux des sommets A, B, C par deux barres. Il est aussi directement relié au haut du tube support par une autre barre, c'est donc un sommet d'un tétraèdre. Nous obtenons ainsi un treillis indéformable, aux tractions et compressions sur les barres près.

- La tête porte-outils. La tête est aussi universelle que possible. Elle sert donc de support à divers porte-outils, tournants ou non. Pour ce faire, elle permet un positionnement précis et automatique du porte-outil sélectionné et l'alimente en puissance et en signaus de commande. Une connexion réseau serait intéressante par son caractère universel et la possibilité de faire passer des informations dans les deux sens. Parmi les porte-outils possibles, nous pourrions trouver une broche de fraisage, une broche de rectification, un support d'outil de tour, une pince de préhension, des capteurs, une buse d'impression 3D, etc... La tête est dotée de six points de fixation, deux sur chacun des axes cartésiens. Ces points sont reliés deux par deux par des barres à trois points mobiles de déplacement, ce qui constitue trois structures en triangle. Chacun de ces triangles comporte trois sommets, a, b, c, a et b étant fixés sur la tête, c étant fixé sur le point mobile de déplacement. ac est une barre de longueur fixe tandis que bc est doté d'un actionneur (vérin ou vis à billes) pour faire varier sa longueur ce qui entraine la rotation de la tête (+-50°). Le point mobile c correspond à un sommet d'un autre triangle dont les deux autres sommets sont deux des points A, B, C du triangle autour du plateau. Ce triangle tourne autour de sa base, le côté du triangle ABC. Le point c est aussi relié par une barre à un point d lui-même relié aux deux mêmes sommets du triangle ABC ce qui nous donne un tétraèdre mobile autour d'un côté de ABC. Et le point d est relié par un actionneur aun pied situé au-dessous de lui, son mouvement entrainant d, donc c, donc a et b c'est à dire la tête porte-outils. Vous aurez remarqué que tous les câbles et tubes destinés à la tête porte-outils peuvent suivre des chemins où on ne trouve aucune variation de longueur, uniquement des rotations partielles.