Brevet FR2507515A1 — publié le 19821217

La présente invention a pour objet un dispositif d'arrêt de sécurité d'une machine automatique, telle que par exemple un robot de soudage électrique par points par résistance, en cas d'une rencontre accidentelle de sa tête mobile avec un obstacle métallique d'une certaine rigidité. Les dispositifs d'arrêt de sécurité connus utilisent à cet effet par exemple des fusibles mécaniques, des détecteurs de couples ou moments de flexion maximum, des détecteurs de cou'ant limite ou autres détecteurs. Tous ces dispositifs connus ont pour inconvénients majers qu'ils sont trop inertes et pas suffisamment sensibles dans leur action de préservation Ces appareils font trop souvent et inutilement appel à l'intervention de l'homme pour la remise en marchea l'inspection préalable de l'installation ou, au contraire,ne garantissent pas suffisamment la machi- ne de sa propre détérioration. En fait, en particulier dans le cas d'application à l'industrie automobile et de la réalisation en grandes séries des structures de véhicules composées d'éléments en tole d'acier embouti, il faut faire la distinction notamment entre deux types d'obstacles avec lesquels peut venir en contact la tête mobile d'un robot et l'outil qu'elle porte Il y a les obstacles rigides formés par exemple par le montage et le bâti de présentation des toles à assembler Etant donnéqeoes obstacles sont généralement immobiles et non renouvelables, le risque d'une rencontre de la tête mobile ou de l'outil avec un tel obstacle, après la mise au point du programme d'action du robot, est relativement faible, mais le risque d'une dé- térioration de la machine si une telle rencontre à lieu, est relativement grand Il y a ensuite des obstacles très flexi- bles que constituent par exemple les toles elles-mêmes Celles- ci formant l'élément principal de perturbation en cours de programme de fabrication du fait même de la dispersion de leur réalisation, de celle de leur centrage sur le bâti, de déformatiorsdans leur transport Les rencontres de ces toles avec la tête mobile et l'outil sont fréquentes, surtout si l'outil travaille de très pres, d'une intervention à l'autre, comme il en est souhaitable afin de gagner du temps de fabrication et/ou comme il en est nécessaire par exemple lorsqu'il s'agit d'un traitement par pulvérisation à courte distance Dans la majorité des cas, ces rencontres avec la tole sont fugitives et, du fait de son élasticité, sans conséquence nuisible pour la'tole et pour la tête mobile et l'outil du robot. Il ressort des remarques précédentes combien il serait avantageux de permettre au robot de faire la distinction entre les deux types d'obstacles et d'assurer par un arrêt la sécurité absolue de la machine dans le cas d'une rencontre avec un obstacle rigide du premier type et la continuation de marche ou sa remise en route automatique à la suite d'une rencontre avec un obstacle peu dangereux conztituantlatole Or, les dispositifs d'arrêt de sécurité connus sont incapables d'une telle distinction. La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif d'arrêt de sécurité d'une machine 9 qui pallie les inconvénients énoncés plus haut, des dispositifs d'arrêt connus Pour atteindre ce but, le dispositif d'arrêt de sécurité selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une source de tension électrique de fréquence élevée, qui est reliée à l'outil de la machine, et un détecteur de la tension de fréquence élevée appliquée à l'outil ainsi qu'un circuit de commande d'un arrêt de sécurité relié au détecteur et produisant un signal d'arrêt à la suite d'une disparition de la tension de fréquence élevée à l'entrée du détecteur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'outil précité est relié à la masse par un élément électrique tel qu'une inductance, présentant une faible impédance à l'léwnbaeue bassefréquienceduco rarntdfin Iation de l'outil et une impédance élevée à ladite fréquence élevée. gu Ti-sap kjnej-oe:qp un 1-a O jne Bjj To 9 o I Tnoi To un ejue 4 z HX ook op eapioll op aldmexe jed laouanbpjj 9:nvq OP 6 enb Tji:oa T 9 I - gnoz To un quep, qquon 199 1:-çqno&T'lailno u S gç IIH a O I -MO Tzgju T 9 aouelonpu T eun jed L essem el I 9 ue 9 T Iai %se ITI-nol 4 uo TI- ue Au Tj uole S 0 ( 139-MZ Itdwy 000 Ok OP 18-À i 7 OP O Ipaoil op eldvexe jed)pq Tsueq UT apuieis OP Ime-moo un jud nanooiud Ise Tç s Tunea T q-riej: Oç I.Ueme A Telea J Be UOTI Ulues Tluip uffluel. np 9 Ga Tiepuooeii Iigeme Tnoiuoi T ç 1-uemeqooa-çp 9-Tloa 199 ik gou Td el 41 Tnoil enuespi el jud eldmexe xad epuaoj:llzjiogap 40 04 TOA O eç OP 9-ld&e Xe Jj Bd UO-FEIUOI. 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Si l'outil 1 vient en contact avec un obstacle métallique tel que l'obstacle 14, l'inductance 8 se trouve court- circuitée du fait que l'obstacle 14 est relié à la masse, et le circuit détecteur 11 ne détecte plus aucune tension de haute fréquence à ses bornes d'entrée En réponse à cet état d'absence d'oscillation de haute fréquence sur le circuit 9, le photocoupleur 32 produit entre ses bornes une résis- tance de valeur élevée qui provoque, après un certain délai de temps, la diminution de la tension d'entrée du transis- tor 41 à une valeur insuffisante pour maintenir conducteur ce transistor Le changement d'état du transistor 41 provo- que à la borne de sortie 48 l'apparition d'un signal des- tiné à commander l'arrêt du robot. Comme il a été décrit ci-avant, le changement d'état du transistor 41 est commandé par deux moyens: d'une part le circuit détecteur 11 qui le fait agir immédiatement et donc tend à provoquer l'arrêt de la machine et d'autre part un circuit de masquage 12 invalidant l'action du circuit 11 pendant le soudage Cette invalidation est essentiellement maintenue pendant le temps de décharge du condensateur 37 à travers la résistance 38 L'introduction d'un tel retard est indispensable pour éviter que le système de sécurité se déclenche lorsque l'outil 1 formé par la pince de soudage travaille et est donc en contact avec la tôle Sans ce dis- positif le robot s'arrêterait précisément au moment d'agir, la tôle se comportant électriquement sous l'action de la soudure comme un obstacle puisque reliée à la masse 7 par son bâti (non représenté). Il est à noter qu'à la suite d'une rencontre de l'outil 1 avec l'obstacle flexible tel que de la tôle s'escammo- tant sous l'outil du robot sans l'endommager, l'inertie d'arrêt du robot autorisera momentanément la poursuite du parcours de la tête mobile portant l'outil Après franchissement de l'obstacle et même au cas o l'arrêt aurait eu finalement lieu la marche sera automatiquement réammorcée du fait même qu'il n'existe plus de liaison électrique entre l'outil et l'obstacle De la rencontre avec un obstacle rigide résultera au contraire la perma- nence de la liaison électrique et donc l'arrêt de sécurité. Une autre particularité intéressante est encore à remar- quer, qui augmente encore la sécurité et suivant laquelle le risque de voir la machine continuer à marcher à la suite d'une rencontre avec un obstacle rigide est écarté alors que la liaison haute fréquence aurait été rompue En effet, le détecteur 11 n'est pas alimenté directement par l'oscillateur 10, mais par un cablage passant par la pince 1 Dans ce cas, la rupture du câblage formée par le circuit 9, en amont ou en aval de la pince aura pour conséquence d'arrêter le robot, d'alerter le personnel d'entretien et de l'inciter à réparér le circuit défaillant. On donnera ci-après à titre d'exemple les valeurs des différentes composantes électriques du dispositif d'arrêt de sécurité qui vient d'être décrit en référence à la figure unique Il est évident que les valeurs pourraient être choisies différemment. gi 7 Z 17 oi 7 eç : qç çç oç pz i 7 Z t zz s 9 ? 5 x o ôx o 5 %T Z' z ? 5 x O cx m ? 5 x z'z Z 5 3 l' Z 5 x z & ? c 06 uxe L LW U ou la r( 9 q W ççio à r( J u Li 7 a U L 17 L LE 9 z 9 ? z H M M B 9: 9 gouel onpuj GOUBI On PUOD gano Tal 0919 squamglg sep elq BI SLSZOSZ R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1 Dispositif d'arrêt de sécurité d'une machine automatique telle que par exemple un robot de soudage électrique par résistance, lorsque l'outil de la machine rencontre accidentellement un obstacle métallique relié électriquement à la masse, 1 'outilétantlecaséchéaitalimité pr une source de puissance électrique à courant continu ou à faible fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend une source de tension électrique de fréquence élevée ( 10) qui est reliéeà l'outil ( 1) et un détecteur ( 11) de la tension de fréquence élevée appliquée à l'outil ( 1) ainsi qu'un circuit de commande ( 13) d'un arrêt de sécurité relié à la sortie du détecteur ( 11) et produisant un signal d'arrêt à la suite de la disparition de la tension de fréquence élevée à l'entrée du détecteur ( 11). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil ( 1) est relié à la masse ( 7) par un élément électrique tel qu'une inductance, présentant une faible impédance à la fréquence du courant d'alimentation de l'ou- til et une forte impédance à ladite fréquence élevée. 3 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit oscillateur ( 10) comprend un transistor ( 17) à couplage inductif ( 18) entre son colbcteur et sa base. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'invalisation ( 12) du circuit de commande ( 13) pendant une durée de temps prédéterminée, qui est adaptée pour masquer pendant cette durée de temps un signal de sortie du circuit détec- teur ( 11), représentatif de la disparition de la tension de fréquence élevée appliquée à l'outil ( 1). Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit détecteur ( 11) comprend un photocoupleur ( 32) dont le circuit de sortie est monté dans un diviseur de tension ( 33,40) relié à l'entrée ( 39) du circuit de commande ( 13), de façon à produire à l'entrée ( 39) un potentiel électrique qui est fonction de la détection par le détecteur ( 11) de la présence ou de l'absence àson entrée d'une tension de fréquence élevée. * 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit d'invalidation ( 12) comprend essentiellement un condensateur agencé pour être chargé lorsqu'une disparition de la tension de fréquence élevée à l'entrée du détecteur ( 11) est susceptible de se produire et pour se décharger à travers un chemin résistif comprenant la résistance ( 38) de polarisation de l'entrée du circuit de commande ( 13). 7 Dispositif selon la revendication 6 pour une machine dont l'outil est formé par une pince de soudage électrique, caractérisé en ce que l'entrée ( 34) du circuit d'invalida- tion ( 12) est reliée au circuit de commande des opérations de soudage et en ce que le condensateur ( 37) est chargé à travers une dode d'entrée ( 35). 8 Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'oscillateur de fréquence élevée a une fréquence supérieure à 1 k Hz, de préférence de l'ordre de 100 k Hz, et l'inductance 8 est inférieur ou égale à m H. 9 Machine automatique, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'arrêt de sécurité selon l'une des revendications précédentes.