Brevet FR2510933A1 — publié le 19830211

-1- Dispositif et procédé de pose automatique d'un élément de vitrage, d'une garniture de pavillon ou analogue La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de pose automatique d'un élément de vitrage tel un pare-brise, une lunette arrière ou une garniture de pavillon ou analogue. On connaît déjà des automatismes de manutention dans lesquels un outil de préhension saisit un objet disposé dans une position de chargement pour le transporter à une position de dépose. Une telle opération nécessite une bonne précision de la localisation dans l'espace du point de chargement et de celui de dépose. Sur une chaîne de montage de véhicules automobiles, ces conditions ne sont jamais remplies, notamment en ce qui concerne le point de dépose soit et leur satisfaction risque de se traduire/par une baisse inaccep- table de la cadence de production, soit par l'installation de nombreux automatismes de manutention impliquant des investissements lourds. La présente invention a pour but de remedier à ces inconvénients en proposant notamment un dispositif qui,au contraire augmente la pro- ductivité en permettant le montage automatique d'un élément de vitrage ou d'une garniture de pavillon, notamment sur la caisse d'un véhicule disposée sur un support lié à une chaîne de convoyage, caractérisé en -e qu'il comporte un outil de pose mobile muni d'une part de moyens de retenue dudit élément et d'autre part de capteurs détectant la proximité de la caisse et notamment de l'encadrement destiné à recevoir ledit élément et délivrant,éventuellement à tra- vers des moyens de traitementdes signaux de commande à des moyens d'entraînement dudit outil pour le positionner correctement par rap- port à la caisse sur laquelle il vient prendre appui grâce à des moyens d'accrochage pour effectuer l'opération de pose. Ainsi, en dotant L'outil de préhension ou ide pose de moyens de "per- ception" de l'objet à saisir ou du support destiné à recevoir l'objet, on réalise un automatismsu capable de fonctionner à l'intérieur d'une sphère d'incertitude 10933 -2- Selon une caractéristique de l'invention, l'outil de pose est monté sur un chariot suspendu coopérant avec les moyens d'entraînement lui permettant de se déplacer soit parallèlement soit transversalement à la chaîne. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'outil est disposé à l'extrémité d'un cadre susceptible d'un débattement vertical grâce à un vérin monté sur le chariot précité. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'outil com- porte des capteurs qui délivrent des signaux de positions relatives "outil-caisse" de préférence selon trois directions orthogonales liées à cette dernière. L'invention concerne également un procédé de recherche automatique de références notamment pour le montage automatique d'un élément de vitrage, d'une garniture de pavillon ou analogue sur la caisse d'un véhicule disposée sur un support lié à une chaîne de convoyage, caractérisé en ce qu'il consiste à munir un outil de pose mobile d'une part de moyens de retenue dudit élément et d'autre part de capteurs de détection de la proximité de la caisse et notamment de l'encadrement destiné à recevoir ce dernier, à traiter les signaux délivrés par lesdits capteurs, a positionner ledit outil par rapport à la caisse grâce à des moyens d'entraînement commandés par les signaux ainsi traités à assurer la coopération mécanique de la caisse et de l'outil, à opérer la pose de l'élément de vitrage dans l'encadrement précité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la suite de la description d'un mode d'exécution donné uniquement à titre d'exemple et représenté aux dessins annexés dans lesquels la figure -I représente un schéma de principe du procédé de recher- che automatique de référence applique à titre d'exemple au montage automatique d'un élément de vitrage sur une caisse de véhicule; -3 - la figure 2 représente en perspective un outil de préhension et de pose d'un élément de vitrage; la figure 3 représente, vu de face, le dispositif de pose automa- tique d'un élément de vitrage en poursuite sur une chaîne de montage; la figure 4 représente partiellement le dispositif de la figure 3 vu de côté les figures 5 à 7 représentent les schémas des différents asservis- sements assurant la recherche de références et la pose automatique. La figure 1 représente schématiquement une caisse 50 de véhicule auto- mobile par exemple posée sur une plate-forme 52 d'une chaîne de con- voyage, évoluant à une vitesse V 1 mesurée par une dynamo tachymé- trique, et sur laquelle est destiné à être monté, en poursuite, un élément de vitrage tel un pare-brise 51. Selon l'invention, l'outil de pose mobile 53, représenté en perspec- tive à la figure 2, comporte un ensemble de capteurs de positionne- ment relatif comprenant au moins deux capteurs de proximité EC, ED sensiblement horizontaux disposés sur les côtés transversaux 49 de l'ou- til et destinés à mesurer -sa distance selon un axe vertical zz par rapport à la caisse, et particulièrementparrapport àlaportionde celle-ci délimitant l'encadrement 55 deréceptiondel'élément de vitrage, une paire (EA, EE) ou si nécessaire deux paires de capteurs (EA, EE) et (EB, EF) de portées différentes/ montens sur les côtés longitudinaux 48 /e f Po il de manière à ce que la face active de chacun desdits cap- teurs soit légèrement inclinée par rapport au plan de l'outil et sensiblement parallèle aux montants 54 délimitant l'encadrement. Les différents signaux délivrés par les capteurs et qui seront dési- gnés par la suite par la même référence que celle du capteur dont ils émanent font l'objet d'un traitement au moyen de circuits decal- cul analogiques ou numériques,non représentés, de manière à donner les positions relatives de l'outil et de la caisse par rapport à un référentiel oxyz lié à cette dernière. 10933 C'est ainsi que l'élaboration du signal EC+ED réalise la mesure de la position relative moyenne suivant l'axe vertical zz, celle de (EA + EE) et (EB + EF) la position relative moyenne en approche et 2 2 en position respectivement selon l'axe longitudinal yy; tandis que les signaux (EA-EE) et (EB-EF) donnent selon l'axe transversal xx l'erreur de centrage en approche et en position respectivement. Comme nous le verrons le déplacement de l'outil selon chacun des axes précités est assuré par des moyens d'entraînement comprenant un-moteur commandé par les signauxpréalablement traités, fournis par les capteurs de détection du déplacement relatif outil-caisse dans la direction considérée. Les figures 3 et 4 représentent un dispositif de préhension et de pose selon l'invention comprenant l'outil mobile 53 muni de ses capteurs et rendu solidaire d'un support 56 situé à l'extrémité inférieure d'un cadre 58 dont l'extrémité supérieure est articulée autour de deux axes horizontaux 60 solidaires d'un chariot 62 sur lequel est monté un vérin 63 dont la/ to u 6,4 est reli&audit cadre pour en assurer le débattement dans la direction verticale entre deux positions extrêmes définies par des détecteurs de proxi- mité M et B. Le chariot est monté sur des roues 66 entraînées par des moyens comprenant un moteur Mx et un réducteur Rx, sur les rails d'unber- ceau transversal 68 lui permettant de venir se placer ou de s'écar- ter de l'axe longitudinal YY de la chaîne faisant partie d'un réfé- rentiel absolu XYZ,/ df berceau eytant suspendu au moyen de galets sur des rails longitudinaux 72 le long desquels il est suscep- tible de se déplacer parallèlement à la chaîne de convoyage grâceà des moyens d'entraînement comprenant un moteur My et un réducteur Ry, lesdits moteurs Mx, My étant de préférence des moteurs à cou- rant continu à système de commande à vitesse variable. Le montage automatique d'un élément de vitrage par exemple s'effec- tue selon la séquence suivante. 10933 -5 - Le chariot étant en position d'attente généralement à l'écart de la chaîne, on dépose, sur une table de retournement 74 munie d'un ensem- ble de butées, un pare-brise 51 dont la préhension est assurée par un cadre adjacent 76 monté rotatif autour d'un axe vertical 78 et sus- ceptible d'un basculement autour d'un axe horizontal 80 et permettant d'appréhender et de présenter face à l'outil le pare-brise grâce à un ensemble de ventouses 82 reliées à un circuit pneumatique (non repré- senté) piloté de manière à créer et maintenir une dépression tant que le pare-brise est sur ledit cadre. La position correcte du pare-brise sur le cadre 76 commande le dépla- cement du chariot qui quitte sa position d'attente, pour avancer paral- lèlement à l'axe YY de la chaîne et venir se placer, grâce à l'action d'un détecteur de position longitudinale (non représenté) placé sur le rail 72 et agissant sur le moteur My, à l'aplomb du poste de charge- ment, situé en bordure de chaîne et constitué par la table de retour- nement munie de son cadre précité qui comporte en plus des ventouses 82 un ensemble de butées métalliques 84, 84 ' réparties sur sa périphé- rie, et dont au moins deux 84 ' sont mobiles de manière à s'écarter lors de l'opération de chargement ou de déchargement du pare-brise, et venir au contact de son bord entre ces deux opérations. Le chariot dans cette position, l'outil amorce une descente rapide commandée par le vérin 63 suivie par un autocentrage longitudinal et latéral yrâce à l'interaction des capteurs de proximité définis précé- demment et des butées métalliques 84 et 84 ' e cela selon une séquence décrite plus loin en relation avec la pose du pare-brise dans l'enca- drement de la caisse; à la suite de quoi, l'outil, en positionnement correct, vient prendre le pare-brise au moyen d'un ensemble de ven- touses 86 réparties sur un cadre 88 mu par un ensemble de vérins 90 montés sur le corps de l'outil et reliés à un circuit pneumatique qui crée une dépression assurant le maintien de l'élément de vitrage jus- qu'à sa pose. L'outil est ensuitc animé d'un mouvement de montée rapide au moyen du vérin 63 suivi d'un mouvement dle dégagement longitudinal de retour à la position d'attentes -6 - Une cellule photoélectrique (FA, FB) placée sur la chaîne détecte l'approche d'une caisse 50 et commande le déplacement transversal du chariot qui vient se placer, grâce à la coopération d'un détecteur de proximité CA monté sur ledit chariot 62, et d'une came 83, dans l'axe YY de la chaîne, et avancer rapidement grâce au mcteur My en direction de la caisse précitée dont la proximité, détectée, par un premier moyen optique 92 lié à l'outil, déclenche l'arrêt du mouvement longi- tudinal de l'outil qui, grâce à un second moyen optique 92 ' détectant l'encadrement, part dans la direction opposée, eh vitesse relativement lente, légèrement inférieure à celle de la chaîne, lui permettant de s'approcher lentement de la caisse qui à un moment donné se trouve dans le champs d'un des détecteurs de proximité (EA,EE) ou (EB,EF) La vitesse de l'cutil est alors asservie à celle de la chaîne au moyen d'un circuit dont le bloc diagramme est représenté à la figure 5 et selon lequel le moteur de déplacement longitudinal My est piloté par un variateur de vitesse Vy lui-même commandé par un comparateur Cy dont une première entrée reçoit la mesure de la vitesse de la chaîne VI et une seconde entrée la correction de vitesse V 2 fonction du signal délivré par les capteurs analogiques de proximité EA et EE En même temps s'effectue le centrage relatif de positionnement vertical sous l'action du signal (EC + ED) de commande; 2 l'autovérin d'une part et de positionnement transversal en position et si nécessaire en approche sous l'action des signaux (EA-EE) et (EB-EF) de commande du moteur Mx d'autre part. La figure 6 représente le bloc diagramme de l'asservissement en position transversale du moteur à courant continu Mx qui déplace dans la direction correspondante l'outil monté sur le chariot, dont la position dans ladite direction est détectée soit par les détecteurs de proximité des références absolues tels CA et CA définissant l'axe de la chaîne et la position laté- rale de la table de retournement respectivement et dont les signaux sont délivrés à travers un bloc de commutation capteurs-détecteurs 94 à un com- parateur Cx qui à partir d'une valeur de consigne en position Px délivre un signal d'erreur de commande du variateur de vitesse Vx du moteur Mxpour amener le chariot à la position désirée par rapport à la chaîne de con- voyage, soit par les capteurs analogiques de position relative par rapport à la caisse montés sur l'outil tels que EA,EE de manière à annuler l'erreur de centrage selon une boucle similaire agissant sur le même variateur de vitesse pour commander le même moteur après la commutation, définie par la séquence, détecteurs-capteurs. -7- La figure 7 représente le bloc diagramme de l'asservissement dans la direction verticale au moyen de l'autovérin 63 à travers un variateur Vz et un comparateur Cz d'une consigne de position en hauteur Pz et du signal Pz 1 fonction de EC + ED. Une fois que le positionnement relatif correct, mesuré par les cap- teurs de l'outil, est atteint, des vérins pneumatiques 98 montés surce dernier viennent accrocher les montants avant de la caisse à la suite de quoi le pare-brise est appliqué dans l'encadrement par l'action- nement des quatre vérins 90 et maintenu dans cette position, du moins pour les pare-brises collés, pendant un temps T durant lequel une boucle d'asservissement en force chariot-caisse entre en action, et à l'expiration duquel la commande de la centrale pneumatique (non représentée) permet aux ventouses 86 de libérer le pare-brise. L'opération de montage étant ainsi achevée, la commande pneumatique assure d'une part le desserrage des montants et d'autre part le retrait des vérins de pose du pare-brise pour permettre à l'outil dereprendre par un mouvement rapide sa position d'attente initiale afin de redé- marrer le cycle décrit ci-dessus. Le centrage qui vient d'être décrit s'applique également à l'opéra- tion de préhension par l'outil du pare-brise disposé sur le cadre de la table de retournement, opération dont la séquence est simplifiée du fait que le poste de chargement est immobile. Bien entendu, le procédé et le dispositif selon l'invention ne sont nullement limités, au montage en poursuite d'un pare-brise, mais peuvent être appliqués au rontage sur une caisse ou tout autre pro- duit de n'importe quel élément présentant une symétrie par rapport à l'axe longitudinal de ce dernier tel par exemple une lunette arrière ou une garniture de pavillon,, Par ailleurs le procédé peut être étendu aux automatismes de manu- tentions avec recherches automatiques de références impliquant des rotations; en effet en remplacant les capteurs EC, ED par deux paires (EC, ED) (EC)', (ED)' disposées symétriquement par rapport au 8 - nlan longitudinal de l'outil de préhension il est possible d'obtenir par des moyens de traitement les valeurs: (EC ED) + ( (EC)' (ED)') (ED (ED)') + (EC (EC)') de l'erreur de rotation autour des axes transversal et longitudinal respectivement. Par ailleurs, la valeur (EA EE) donne, en cas de positionnement transversal correct, l'erreur de rotation autour de l'axe vertical. Ceci peut s'appliquer notamment à la pose des baguettes de toit par exemple qui nécessite une bonne orientation longitudinale de ces dernières En effet, l'utilisation de deux paires de capteurs (EB - EF) et (EA EE), disposées surles côtés longitudinaux de l'outil 1 permet grâce au calcul des valeurs: (EB EF) (EA EE) et (EB EF) + (EA EE) d'obtenir l'erreur de rotation autour de l'axe zz et l'erreur trans- versale selon xx respectivement. La séquence décrite précédemment peut être mise en oeuvre soit au moyen des techniques classiques mettant en oeuvre des relais ou soit de préférence au moyen d'un automate programmable, ou d'un calculateur. 9- REVENDICATIONS 1 Dispositif de montage automatique d'un élément de vitrage ou d'une garniture de pavillon, notamment sur la caisse d'un véhicule disposée sur un support lié à une chaîne de convoyage, caractérisé en ce qu'il comporte un outil de pose mobile ( 53) muni d'une part de moyens de retenue ( 86, 88) dudit élément ( 51), et d'autre part de capteurs (EC, ED) (EA, EE) détectant la proximité de la caisse ( 50) et notamment de l'encadrement ( 55) destiné à recevoir ledit élément et délivrant, éventuellement à travers des moyens de traitement, des signaux decom- mande à (les moyens d'entraînement (Mx, My) dudit outil pour le posi- tionner correctement par rapport à la caisse sur laquelle il vient prendre appui grâce à des moyens d'accrochage ( 98) pour effectuer l'opération de pose. 2 Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que l'outil de pose est monté sur un chariot suspendu coopérant avec des moyens d'entraînement lui permettant de se déplacer soit parallèlement, soit transversalement à la chaîne. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'outil est disposé à l'extrémité d'un cadre susceptible d'un débattement ver- tical grâce à un vérin monté sur le chariot précité. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'outil comporte des moyens de retenue de l'élément à poser cons- titués par un ensemble de ventouses reliés à un circuit pneumatique. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'outil comporte des capteurs qui délivrent des signaux de posi- tions relatives "outil-caisse" de préférence selon trois directions octhogonales liées à cette dernière. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens de traitement des signaux délivrés par les capteurs et qui calculent l'erreur de centrage transversal et/ou la mesure de la distance "outil-caisse" selon l'axe vertical et/ou longitudinal. 10933 - 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de traitement calculent les mesure et erreur précitées aussi bien en approche qu'en position. 8 Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des détecteurs de proximité placés en des points pré- déterminés sur le chemin de déplacement longitudinal ou transversal du chariot et/ou du déplacement vertical du-parallélogramme. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il com- porte une boucle d'asservissement en position transversale du chariot comprenant un moteur de déplacement transversal piloté par un varia- teur de vitesse commandé par un signal d'erreur élaboré à travers un commutateur soit à partir des signaux des capteurs analogiques portés par l'outil soit des détecteurs de proximité précités. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il com- porte une boucle d'asservissement de vitesse en poursuite longitudi- nale du chariot comprenant un moteur de déplacement longitudinal piloté par un variateur de vitesse commandé par un signal d'erreur résultant de la comparaison de la mesure de la vitesse de la chaine et d'une correction de vitesse élaborée à partir des capteurs de pro- ximité portés par l'outil. 11 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'outil comporte des vérins de serrage de l'encadrement des- tiné à recevoir l'élément à poser actionnés une fois le positionnement relatif correct atteint. 12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'ou- til comporte également des vérins de pose de l'élément dans l'enca- drement. 13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte une boucle d'asservissement en force du chariot-caisse lors de l'opération de pose. 10933 11 - 14 Dispositif selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que l'outil comporte des capteurs supplémentaires permettant d'ob- tenir à l'aide des moyens de traitement la mesure de l'erreur de rota- tion autour d'au moins l'un des trois axes octhogonaux liés à la caisse. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que les capteurs et les moyans de traitement permettent de posi- tionner l'outil par rapport à l'élément de vitrage ou la garniture de pavillon pour en assurer la préhension par ce dernier à un poste de chargement. 16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'élément à poser est disposé entre des butées métalliques dont l'une au moins est mobile. 17, Procédé de recherche automatique de référence notamment pour le montage automatique d'un élément de vitrage, d'une garniture de pavillon ou analogue sur la caisse d'un véhicule disposée sur un sup- port lié à une chaîne de convoyage, caractérisé en ce qu'il consiste à munir un outil de pose mobile d'une part des moyens de retenue du- dit élément et d'autre part de capteurs de détection de la proximité de la caisse et notamment de l'encadrement destiné à recevoir ce der- nier, à traiter les signaux délivrés par lesdits capteurs, à posi- tionner ledit outil par rapport à la caisse grâce à des moyens d'en- trannement commandés par les signaux ainsi traités à assurer la coo- pératiorn mécanique de la caisse et de l'outil, à opérer la pose de l'élément de vitrage dans l'encadrement précité.