Brevet FR2005784A1 — publié le 19691219

i 2005784 La présente invention concerne un développement nouveau du système général de fabrication exposé dans le brevet français N° 1 316 160, employant des palettes à monture, librement flottantes, pouvant être mises en place d'une manière précise, mobiles indé-5 pendamment le long d'une succession de postes de travail. L'invention appartient au domaine des systèmes ou chaînes de fabrication dont un exemple est fourni par les systèmes d'usinage , dans lesquels une suite d'opérations séparées d'usinage peut être nécessaire sur une succession de pièces individuelles. La présente 10 invention comprend aussi l'intégration d'un certain nombre de postes d'usinage individuels commandés numériquement dans une chaîne de fabrication à postes multiples commandée centralement, ayant les caractéristiques d'un écoulement par passages successifs de pièces à usiner d'un poste à l'autre, les pièces à usiner 15 étant dans cet écoulement indépendantes l'une de l'autre (à la différence de ce qui se passe dans les mouvements synchronisés, pas à pas, de pièces à usiner, entre les postes) et avec espace pour une accumulation variable, entre les postes, de pièces à usiner. 20 La technique ancienne comprend des systèmes de fabrication employant des chaînes d'usinage de transfert ayant des postes individuels pour l'exécution d'opération d'usinage successives sur une succession à grand débit de pièces de production. Normalement, de tels systèmes emploient un principe de transfert par mise en 25 position pas à pas synchronisée, qui limite notablement le nombre de postes qui peuvent être incorporés à une chaîne unique, ce qui _est dû à l'effet combiné des pertes de temps aux postes individuels sur le rendement total de la chaîne. La technique ancienne comprend aussi un système de fabrication tel que celui qui a été 30 exposé dans le brevet antérieur de la Bemanderesse et qui incorpore des palettes à monture, pouvant être mises en position de manière précise et qui sont mobiles indépendamment de poste àppffte® avec un espace pour un "flottement" variable de pièces à usiner servant à isoler toute interruption temporaire à un poste indivi-35 duel et l'empêcher ainsi d'avoir immédiatement une influence sur les opérations aux autres postes. La technique ancienne comprend en outre un grand développement dans les machines-outils individuelles commandées numériquement, avec des caractéristiques de changement automatique de l'outil et de mise en position 69 10661 2 2005784 automatique de la pièce. Ces dernières machines ont été très développées au cours de ces dix à douze dernières années pour fournir un grand degré de souplesse dans l'exécution d'un grand nombre d'opérations d'usinage successives, qui sont programmées 5 par l'intermédiaire d'une commande numérique automatique pour être exécutées successivement sans intervention humaine. Bien que ces machines-outils commandées numériquement aient trouvé une utilisation importante dans l'usinage d'un prototype unique ou de pièces d'outillage ou dans des séries de production limitées, 10 elles sont sévèrement limitées en ce qui concerne leur productivité par rapport aux frais entraînés par la nature complexe de leur construction, à l'importance du complément d'outillage inutile qui est présent pendant l'exécution de chaque opération individuelle d'usinage, au temps perdu pour les changements d'ou-15 tils et en partie pour une nouvelle orientation entre des opérations successives, en même temps qu'aux frais élevés qui sont inhérents aux commandes numériques automatiques complexes. Il n'est pas rare qu'une machine-outil automatique, commandée numériquement, complètement équipée avec un complément d'outillage 20 interchangeable nécessite un investissement d'un million de francs ou plus, en dépit du fait qu'à un moment quelconque elle peut avoir à exécuter uniquement une simple opération de perçage, de taraudage ou d'alésage. Par conséquent, le débit suivant lequel peut être traité un nombre total de pièces individuelles a 25 usiner est extrêmement faible par rapport à l'investissement de capital et il est prohibitivement coûteux même dans une utilisation pour une production d'un volume relativement faible. Conformément à la présente invention, un système de fabrication comprend une ligne de transporteur, plusieurs postes de 30 travail espacés le long de cette ligne et se trouvant directement dans le trajet de cette dernière pour exécuter des opérations successives d'usinage et comprenant plasieurs postes de travail automatiques pour.l'exécution d'opérations automatiques d'usinage sur des pièces à usiner successives nécessitant une mise en posi-35 tion précise de la pièce à usiner aux postes de travail automatiques respectifs, plusieurs palettes porte-pièce à monture,mobiles le long de cette ligne de transporteur pour transporter des pièces à usiner individuelles directement jusqu'aux postes de travail successifs et pour leur faire franchir ces postes, des 69 10661 3 2005784 moyens conjugués de mise en regard pour une mise en position précise des palettes aux postes de travail automatiques respectifss des moyens pour arrêter et pour mettre en position précise des palettes individuelles aux postes de travail automatiques indi-5 viduels respectifs indépendamment du mouvement se- poursuivant et de l'arrêt d'autres palettes à d'autres postes de travail, et sans qu'il y ait entre les postes une perte quelconque de l'orientation de la pièce à usiner, l'espacement entre certains de ces postes de travail automatiques convenant pour contenir plusieurs 10 palettes entre ces postes, et des moyens pour arrêter des palettes successives rattrapant un ensemble précédent afin de fournir ainsi entre les palettes porte-pièce à l'intérieur de cet espacement un flottement variable capable d'isoler une interruption à un poste de travail automatique et de l'empêcher d'effectuer 15 immédiatement une interruption à l'autre poste de travail automatique, ce système de fabrication étant apte à exécuter plusieurs opérations de fabrication successives sur des quantités limitées de. pièces à usiner différentes ayant des besoins semblables de traitement ; ces postes de travail automatiques comprenant plu-20 sieurs postes de fabrication successifs à usages limités, chacun étant muni d'un équipement de fabrication pouvant être réglé pour exécuter seulement une fraction mineure des opérations totales de fabrication nécessaires disponibles dans le système pour une pièce à usiner donnée ; et des moyens pour régler ces postes afin de 25 satisfaire aux besoins des différentes pièces à usiner données. La présente invention a pour but de subdiviser les-opérations d'une machine-outil typique, tout à fait complexe, propre à des travaux de genres différents, commandée numériquement en une chaîne de production comprenant un certain nombre de postes d'usi-30 nage relativement plus simples, commandés numériquement, ayant chacun une fonction ou des fonctions plus spécialisées, capables d'être exécutées plus économiquement et plus promptement en termes d'investissement par heure d'utilisation de la machine. Il est envisagé qu'une telle chaîne puisse être conçue avec des 35 parties constituantes standard pour satisfaire â des paramètres généraux tels que la catégorie, la variété et le volume des différentes parties à traiter, et I une diversité d'opérations à exécuter de manière â obtenir une capacité de volume total proportionnelle dans l'ensemble au noBîbre des postes employés BAD original. 69 10661 * 2005784 conjointement avec une souplesse composite au moins égale à celle des machines plus complexes, commandées numériquement et avec une économie et un investissement de capital qui résultent de la construction ""de postes spécialisés simplifiés. Un autre but de 5 cette solution est délargir la catégorie de produits capables d'être traités économiquement sur un équipement contrôlé numériquement pour comprendre une production faible et à semi-volume et pour élargir encore ainsi les possibilités de subdivision des postes d'usinage spécialises avec des économies résultantes plus 10 grandes en termes de capacité par franc de capital investi. En exploitant cette idée jusqu'aux limites ultimes possibles., on peut s'approcher d'un système qui puisse traiter un mélange de produits presque aussi économiquement et dans un volume total presque aussi grand que les chaînes d'usinage hautement spëciali-15 sées qui ont été développées pour la production en série de pièces identiques. Il apparaîtra à ceux qui sont versés dans la technique que le système de fabrication envisagé ici peut être appliqué dans beaucoup de chaînes de fabrication différentes pour satisfaire aux 20 différents paramètres de bases, avec de nombreuses possibilités de modification des parties constituantes de poste et des commandes \ par exemple, des postes individuels peuvent être prévus avec 1, 2, 3, 4 ou 5 axes de réglage sous commande numérique et les têtes d'outil peuvent être prévues avec des positions fixes uniques ou 25 avec des positions multiples repérables. La mise en position relative des pièces à usiner et de la tête d'outil peut être obtenue par l'intermédiaire de glissières transversales ou bien dans certains cas, une mise en place linéaire peut être obtenue avec des butées réglables pour la palette à monture de la pièce à usiner. 30 Un changement automatique d'outil peut être incorporé aux pestes individuels. D'un autre côté, le système se prête à un changement efficace d'outil à la main, ce qui est dû au fonctionnement indépendant des postes respectifs et à la possibilité de flottement entre les postes pour s'adapter â des interruptions tempo-35 r-aires à des postes individuels sans que soit affectée pour autant la production aux autres postes. Le système de commande peut être plus ou moins complexe suivant les besoins et de nombreuses modifications sont possibles pour- e-e qui concerne la commande particulière. Pas? exeaiple, si un certain mélange de produits doit être BAD ORIGINÀl 69 10661 5 2005784 fabriqué en dimensions variables de lots, peut être en réponse directe à des ordres reçus, des instructions de commande permanentes pour chaque partie individuelle telles que des commandes par bande ou autres peuvent être emmagasinées aux postes indivi-5 duels ou centralement et elles peuvent être suivies en réponse à une identification se déplaçant avec la palette ou centralement suivantles économies comparées des systèmes de commande dont on dispose. D'un autre côté, si une chaîne d'usinage devait être prévue 10 principalement pour l'usinage d'un prototype seul de son espèce, un nouveau programme sur bande pourrait être prévu pour chaque nouvelle partie utilisant un système de commande centralisé qui permettrait les traitements successifs simultanés des parties différentes respectives. 15 II y a une application possible dans laquelle la commande numérique est fournie aux différents postes à partir d'un ordinateur qui répond d'une manière appropriée aux instructions de production sous la forme d'un programme de nombres de pièces. Il serait aussi approprié d'avoir un ordinateur exécutant une 20 -"fonction d'automatisation pour instruire numériquement les postes de sorte que le système pourrait fabriquer les pièces concernées sans nécessiter un traitement du ressort de l'ingénieur ou une programmation ou une préparation sur bande. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven-25 tion ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins, 30 les figures 1 et 1A constituent une vue en plan, sur deux feuilles d'une chaîne d'usinage comprenant un poste de chargement, cinq postes d'usinage et un poste de déchargement ; la figure 2 est une vue en élévation de bout, à plus grande échelle, du premier poste d'usinage, cette vue correspondant â 35 une coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en élévation de bout que montre, du côté gauche un poste à plateau revolver vertical constituant le second poste de la figure 1 et, du côté droit un poste analogue au plateau-revolver horizontal ; BAO ORIGINAL 69 10661 6 2005784 la figure 4 est une vue en élévation de bout qui montre, du côté droit, un poste à broches multiples horizontales, analogue au troisième ^poste représenté sur la figure 1 et correspondant à une coupe faite suivant la ligne 4-4 de la figure 1, et du côté 5 gauche un poste analogue à broches multiples vertical ; la figure 5 est une vue en élévation de bout qui montre du côté droit un poste d'alésage horizontal analogue à celui qui correspond à une coupe faite suivant la ligne 5-5 de la figure 1A et du côté gauche un poste analogue, mais pour âLésage vertical ; 10 la figure 6 est une vue à plus grande échelle, en coupe transversale partielle, d'une palette à monture à un poste d'usinage , cette vue correspondant à une coupe faite suivant la ligne 6-6 de la figure 1 ; la figure 7 est une vue en élévation latérale, avec coupes 15 partielles, du mécanisme d'alignement et de maintien de la palette, cette vue correspondant à une coupe faite suivant la ligne 7~7 de la figure 8 ; la figure 8 est une vue en coupe de ce mécanisme, cette coupe étant faite suivant la ligne 8-8 de la figure 7 j 20 la figure 9 est une coupe fragmentaire analogue à la figure 6 et montrant une variante de construction de la palette à monture. Suivant les figures 1 et 1A le déplacement du transporteur, pour les opérations de fabrication s'effectue de la gauche vers la droite et il y a par en-dessous un brin de retour pour les 25 palettes qui s'effectue de la droite vers la gauche. Les postes pour les opérations particulières comprennent un poste 10 de chargement à la main, un poste 11 où s'effectuent en combinaison le fraisage et l'alésage de la face horizontale et de la face verticale, un poste 12 avec machine à percer rëvolver verticale, 30 un poste 13 à broches horizontales multiples, un poste 14 pour le fraisage spécial de rainures de clavette, un poste 15 à tête d'alésage horizontale et un poste 16 de déchargement à la main. Un transporteur qui s'étend en franchissant tous ces postes comprend une partie de tête 17, une partie de queue 18 avec une com-35 mande 19 par moteur pour une chaîne de transporteur 20 (figure 6) fonctionnant d'une manière continue et passant sur des roues à chaîne aériennes et de queue, non représentées. Chacun des postes d'usinage comprend un "arrêt automatique" 21 pour placer et serrer des palettes 22 à.monture (fig. 6) de pièce à usiner, montées ** * '• original. 69 10661 7 2005784 sur un chariot 23 ayant quatre roues 24, roulant sur deux chemins de roulement. 25 de transporteur, chaque ensemble de chariot et de palette étant entraîné par l'intermédiaire d'une roue à chaîne 26 attaquant la chaîne de commande 20 quand elle est embrayée 5 pour l'empêcher de tourner par un mécanisme 27 en réponse à la libération d'un bras de manoeuvre 28, destiné à attaquer la rampe de queue»29 d'une palette précédente, ou un élément similaire escamotable à un arrêt à main ou automatique pour dégager l'embrayage et libérer la roue à chaîne afin de lui permettre de tour-10 ner librement pendant que la palette demeure immobile et pour que cette roue à chaîne soit attaquée de nouveau automatiquement lors du mouvement de la palette précédente ou du retrait des éléments d'arrêt à main ou automatiques (non représentés) d!une manière correspondant à l'exposé ci-dessus. 15 D'après la description générale qui précède, on se rend compte que les palettes revenant du côté inférieur du transporteur s'arrêtent au poste 10 pour être chargées à la main.- Cela fait, un élément manuel d'arrêt est ramené en arrière, ce qui permet au bras 28 d'attaquer l'embrayage 27, en empêchant la roue à chaîne 20 2$ d'exécuter une rotation commandée par la chaîne 20 pour déplacer la palette fixée avec la pièee à usiner vers le premier poste d'usinage où une opération doit être exécutée et où un élément automatique d'arrêt attaquera le bras 28 pour libérer l'embrayage, ce qui permet à la roue à chaîne 26 de tourner librement tandis 25 que la palette est au poste d'usinage. S'il arrive qu'une palette précédente obstrue le chemin, sa rampe de queue 29 faisant saillie vers l'arrière actionne le bras 28 pour libérer l'embrayage 27, ce qui permet à la roue à chaîne 26 de tourner librement jusqu'à ce que la palette obstruant le chemin se déplace, 30 attaquant de nouveau automatiquement l'embrayage et la commande potcr.^ la palette suivante. Quand une palette atteint un arrêt automatique à un poste d'usinage, des goujons effilés 30 sont actionnés pour orienter avec précision la palette par rapport au poste d'usinage et des brides de ser-rage 31 sont actionnées pour 35 serrer rigidement la palette contre des tampons fixes 32 de mise en position qui sont montés sur une pièce moulée lourde 33 formant une base î'ixe rigide pour l'arrêt automatique qui est fixé avec précision à la base du poste d'usinage de manière à intégrer en fait la relation de dimensions entre uiie palette â monture donnée 40 et chacun des postes sUusisage,; BAD ORIGINAL 69 10661 8 2005784 Le mécanisme au moyen duquel les goujons effilés 3& et les brides de maintien 31 sont actionnés est représenté en partieu*» lier sur les figures 6, 7 et 8 et son action résulte de 1 * action composite d'ane liaison actionnée par un cylindre unique 35, une 5 tige de piston 36, une bielle 37, un étrier 38 calé sur un arbre 39 qui est supporté dans des paliers espacés 40 portés par la pièce moulée 33. à ciiacuue des extrémités de l'arbre 39 sont calés des bras de manoeuvre 4l ayant des bielles 42 qui sont reliées aux goujons 30 diagonalement eupaeêp, dont l'une seulement est 10 représentée et qui.sont destinées I s'engager dans des manchons **3 prévus dans la palette. Lorsque l'arbre 39 tourne, des mandions de guidage allonges 44, montés rigidement dans la pièce moulée 33» servent à guider avec précision les goujons 30 et assurent un alignement étroit des manchons 43 de palette, avec un 15 écart minimal de tolérance. Sur l'arbre 39 est en outre êalé en 45 un excentrique central 46 qui est monté dans une plaque transversale 47 aux extrémités de laquelié sont engagés deux rails 48. Les extrémités de ces rails sont engagées à leur tour dans quatre montants de coin 49 munis d'entailles et montés de manière à pou-20 voir glisser à l'intérieur de la pièce moulée 33 pour actionner les brides de maintien 31» ?ar l'intermédiaire de ce mécanisme, le cylindre unique 35» qui agit par l'intermédiaire de la tige de piston 36, sert à faire tourner l'arbre 39 et à actionner successivement les goujons 30 et les brides de maintien 31, l'action-25 Eeraent de came centrale de la plaque transversale 37 et l'action-nement central de la plaque transversale 47 qui agit sur les rails 48 servant à égaliser la pression de serrage de maintien parmi leis quatre brides de maintien 31. On constate que l'ae-tionnement inverse du cylindre 35 et de l'arbre 39 fait tout 30 d'abord n:cnter les éléments de serrage 31 pour relâcher la pression de serrage et ensuite pour faire reculer les goujons 30. Une variante représentée sur la figure 9 montre une palette destinée à une mise en position pas à pas vers différentes positions autour d'un montant central 50 prévu sur le chariot 2.3a 35 muni de moyens d'arrêt S billes 5Î pour les différentes positions du déplacement pas â pas. Ge dispositif pour la mise en position de palettes pas à pas peut être employé avec la palette carrée de la figure 6 pour laquelle il est prévu une mise en position pas à pas, automatique ou à la main.» entre des postes, ou bien bad original 69 10661 9 2005784 la palette peut être circulaire comme le montre la figure 9 pour permettre un nombre queloonque de positions pas à pas, produites soit aux postes d'usinage, soit entre ces postes. A d'autres points de vue, le réglage destiné à tenir compte 5 des besoins pour les différentes pièces à usiner est obtenu du fait qu'il est prévu des glissières transversales pour les différentes têtes d'usinage représentées sur les figures 1 â 5« Sur la figure 2, on a représenté un poste où s'effectuent en combinaison le fraisage et l'alésage de la face horizontale et de la 10 face verticale, sur un banc 52 de poste sur lequel est montée la pièce moulée 54 à arrêt automatique, l'ensemble d'usinage horizontal étant muni de glissières à trois axes et les ensembles verticaux 54 étant munis de glissières à deux axes et d'un troisième axe pour l'avancement de la broche. Les postes d'usinage 15 supplémentaires représentés sur les figures 3 à 5 illustrent des dispositions de glissières ayant de préférence une têt© d'usinage unique à chaque poste, mais représentées en relations composites pour la commodité de l'indication de la relation entre postes alternatifs d'usinage horizontal et d'usinage vertical. 20 La figure 3 représente du côté gauche un ensemble d'usinage 55 comprenant un ensemble vertical automatique de perçage, de forage, d'alésage et de taraudage avec glissières à trois axes et un changeur d'outil à plateau-revolver, commandé numériquement. Sur le côté droit, on a représenté un ensemble analogue 56 à 25 plateau-revolver horizontal. La figure 4 illustre l'application possible d'une tête de perçage verticale ou horizontale, à broches multiples, réglée à la main qui pourrait être utilisée par exemple dans les cas où le même modèle creux est employé pour une famille de pièces à trai-30 ter de telle sorte que ce poste particulier ne nécessite ni un réglage automatique ni un mouvement composite de glissières, ou bien encore dans les cas où le déplacement de pièces ayant une dimension et un emplacement commun de trou est suffisant pour permettre un réglage à la main entre les déplacements. 35 La figure 5 illustre les cas d'une disposition verticale et d'une disposition horizontale d'une tête d'alésage automatique avec glissières à trois axes commandées numériquement qui exécuteront des opérations de perçage, de fraisage spécial, de fraisage en bôttfc, de Suràléaage et des opératièns analogues de coupe par 40 outil tournant. BAD ORIGINAL 69 10661 10 2005784 Il est bien évident que les postes indiqués ci-dessus sont seulement des exemples d'une large variété de postes individuels et de combinaison de postes de fabrication qui fournissent au total une grande souplesse du procédé de fabrication applicable 5 à des familles de pièces à usiner, chaque poste représentant seulement une fraction-mineure de la capacité totale de la chaîne. Ces caractéristiques réglables des postes individuels seront dans la plj^part des cas commandées numériquement par l'intermédiaire d'éléments de commande et une commande centralisée par ordinateur 10 sera superposée pour régler les commandes des postes individueM... . Il est envisagé que dans les cas où la chaîne de fabrication doit être employée pour le traitement d'une famille de pièces ayant des exigences connues pour ce qui concerne leurs dimensions et leur traitement, l'ordinateur sera programmé pour effectuer la 15 succession correcte d'opérations aux postes respectifs le long de la chaîne de fabrication, et dans les cas où des options sont possibles pour amener un poste de chargement équilibré aussi é-troitement que possible en vue de l'obtention de la productivité optimale de la chaîne considérée dans son ensemble. 20 II va de soi que la présente invention n'a été décrite ci- dessus qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans sortir de son cadre. 69 10661 ii 2005784 REVENDICATIONS 1. Chaîne de fabrication caractérisée en ee qu'elle comprend une ligne de transporteur, plusieurs postes de travail espacés le long de cette ligne et se trouvant directement dans le trajet 5 de cette dernière pour exécuter des opérations successives d'usinage et comprenant plusieurs postes de travail automatiques pour l'exécution d'opérations automatiques d'usinage sur des pièces à usiner successives nécessitant une mise en position précise de la pièce à usiner aux postes de travail automatiques respectifs, 10 plusieurs palettes porte-pièce à monture, mobiles le long de cette ligne de transporteur pour transporter des pièces à usiner individuelles directement jusqu'aux postes de travail successifs et pour leur faire franchir ces postes, des moyens conjugués de mise en regard pour une mise en position précise des palettes aux 15 postes de travail automatiques respectifs, des moyens pour arrêter et pour mettre en position précise des palettes individuelles aux postes de travail automatiques individuels respectifs indépendamment du mouvement se poursuivant et de l'arrêt d'autres palettes à d'autres postes de travail, et sans qu'il y ait entre les 20 postes une perte quelconque de l'orientation de la pièce à usiner, l'espacement entre certains de ces postes de travail automatiques convenant pour contenir plusieurs palettes entre ces postes, et des moyens pour arrêter des palettes successives rattrapant un ensemble précédent afin de fournir ainsi entre les palettes porte-25 pièce à l'intérieur de cet espacement un flottement variable, bapable d'isoler une interruption â un poste de travail-automatique et de l'empêcher d'effectuer immédiatement une interruption à l'autre poste de travail automatique, ce système de fabrication étant apte à exécuter plusieurs opérations de fabrication succes-30 sives sur des quantités limitées de pièces à usiner différentes ayant des besoins semblables de traitement ; ces postes de travail automatiques comprenant plusieurs postes de fabrication successifs â usages limités, chacun étant muni d'un équipement de fabrication pouvant être réglé pour exécuter seulement une fraction mineure 35 des opérations totales de fabrication nécessaires disponibles dans le système pour une pièce à usiner donnée ; et des moyens pour régler ces postes afin de satisfaire aux besoins des différentes pièces à usiner données. 2. Chaîne de fabrication suivant la revendication 1, caractère risée en es qu'elle comprend des postes de fabrication . 10661 12 2005784 individuels, commandés numériquement. 3. Chaîne de fabrication suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée^ en ce qu'elle comprend un système de commande auto maiique centralisé pour la chaîne complète. 4. Chaîne de fabrication suivant l'une des revendications 1 2 ou 3, comprenant plusieurs postes d'usinage, chaque poste ayant une tête d'usinage capable d'exécuter seulement une fraction mineure des opérations totales d'usinage qui peuvent être exécutées sur la chaîne entière.