Brevet FR2522629A1 — publié le 19830909

PROCEDE ET DISPOSITIF DD PREHENSION ET DE TRANSFERT INDIVIDUEL DE PIECES L'invention concerne un procédé e un dispositif de préhension et de transfert individuel de pièces. Elle s'applique plus particulièrement à des pièces métalliques et notamment à des ébauches ou pièces brutes de fonderie ou de forgeage. Dans l'industrie mécanique, les pièces brutes se présentent, à la sortie des ateliers de fonderie ou de forgeage, sous forme de vrac volumique, c'est-à-dire disposéesaléatoirement dans des conteneurs à trois dimensions. Un usinage automatisé impose que lesdites pièces soient amenées individuellement en position correcte vers les machines outils. La robotique actuelle permet, à partir d'un vrac planaire, (c'est-à-dire de pièces disposées individuellement au hasard sur un plan) de reconnaître la forme et la position des pièces et de les saisir pour alimenter correctement les postes d'usinage. Toutefois, est actuellement mal résolu pour certains types de pièces, le problème du passage du vrac volumique au vrac planaire, problème qui se pose nécessairement si l'on veut obtenir une automatisation complète d'une chaîne. Trois types essentiels de solutions sont actuellement connus pour résoudre ce problème. Le premier type consiste à assurer le transfert des pièces par vibrations (bol vibrant) mais cette solution est limitée à des pièces de dimensions et poids faibles et est inapplicable à des pièces plus lourdes ou plus encombrantes (au-delà de quelques centaines de grammes). Un autre type de solution consiste à utiliser un système à électro-aimant ; toutefois, la force disponible étant directement proportionnelle à la surface des pôles, l'obtention d'une certaine puissance de préhension s'accompagne nécessairement de risques importants de saisir plusieurs pièces simultanément et, en conséquence, ne permet pas d'obtenir de façon sûre un vrac planaire à partir d'un vrac volumique. Un autre type de solution consiste à utiliser un système de pinces articulées mais ce type de solution est également soumis à des risques de saisie simultanée de plusieurs pièces. En outre, les pinces articulées possèdent une puissance de préhension limitée qui en particulier est insuffisante pour opérer des transferts très rapides car les accélérations subies entraîneraient alors des pertes de pièces par inertie. De plus, la probabilité de ne saisir aucune pièce au cours d'une manipulation est relativement forte avec ces systèmes, ce qui réduit encore les cadences de transfert. La présente invention se propose de fournir une nouvelle solution au problème de formation d'un vrac planaire à partir d'un vrac volumique. Elle vise à permettre d'assurer une préhension individuelle de pièces se présentant en vrac dans un conteneur en vue de les transférer une à une vers un autre emplacement (tapis roulant, ou autre). Elle s'applique aux pièces métalliques au moins en surface et plus particulièrement aux pièces brutes métalliques, telle que pièces en acier ou fonte brutes de fonderie ou de forgeage, de poids moyen (de l'ordre de 1 kg à plusieurs dizaines de kg). Un objectif essentiel de l'invention est d'effectuer une préhension dans des conditions permettant, à la fois, d'une part, de garantir une saisie unitaire à chaque manipulation, d'autre part, de réaliser cette saisie dans des temps très courts,erfin de bénéficier d'une puissance élevée de préhension, autorisant des transferts à grande vitesse. A cet effet, le procédé conforme à l'invention consiste (a) à déplacer vers l'emplacement des pièces à saisir, une électrode de soudure électrique jusqu'à amener celle-ci au contact d'une des pièces, (b) à établir durant un court laps de temps une différence de potentiel entre ladite électrode et ladite pièce, dans des conditions adaptées pour générer un courant électrique apte à assurer un soudage de ladite pièce sur ladite électrode, (c) après interruption du courant électrique, à déplacer l'électrode vers l'emplacement récepteur où les pièces sont à transférer, (d) au niveau de cet emplacement, à établir une différence de potentiel entre l'électrode et la pièce soudée sur celle-ci, dans des conditions adaptées pour générer un courant électrique apte à assurer une fusion locale de l'électrode dans sa zone en contact avec la pièce, (e) à provoquer la séparation de l'électrode et de la pièce pendant que l'électrode est en fusion, (f) à déplacer l'électrode en vue de son retour vers l'emplacement des pièces à saisir et d'une réitération des opérations pour une autre pièce. L'on utilise avantageusement une électrode longiforme de faible section, du type fil ou tige de soudure, apte à réaliser une soudure par point à son extrémité, le déplacement de ladite électrode vers la pièce à saisir étant dirigé, au moins dans sa phase finale, parallèlement à la direction longitudinale de ladite électrode de façon que le point de contact so#it situé à l'extrémité de celle-ci. En particulier, l'on peut utiliser comme électrode un fil de soudure, connu en soi, maintenu par une buse guide-fil au voisinage de son extrémité et alimenté en pas à pas à chaque transfert. Ainsi, la saisie de chaque pièce s'effectue par une soudure ponctuelle sur chacune de celles-ci et la faible surface concernée par cette soudure garantit dans la plupart des applications une quasi-certitude de ne saisir qu'une pièce à la fois. La force de préhension fournie par une soudure est importante et permet des transferts de pièces de plusieurs kilogrammes, à des vitesses élevées. A titre d'exemple, un fil de soudure en acier plein de 1 mm de diamètre est apte à maintenir une charge de plusieurs dizaines de kilogrammes aucun autre système n'est apte, par un contact aussi ponctuel avec une pièce (garantissant une préhension individuelle), à développer une force de préhension aussi importante. Bien entendu, la section du fil et les paramètres du courant électrique produisant la soudure -intensité, tension, durée- seront adaptées à l'application envisagée et aux types de pièces à transférer ; ces paramètres pourront être réglés ppur réaliser a soudure en de très courts laps de temps /quelques centaines/ (de or ee e ue milli-secondes) ce qui permet de réaliser des manipulations et des transferts à cadences très élevées. Au cours de l'opération (b) tendant à souder l'électrode sur la pièce à saisir, un mode de mise en oeuvre du procédé,intéressant dans certaines applications, consiste à mesurer l'intensité du courant électrique traversant l'électrode de soudure et à ajuster, en fonction de cette intensité, le temps de passage du courant pour assurer une fusion locale appropriée de cette électrode. La différence de potentiel qui est établie au cours des opérations (b) et (d) entre l'électrode de soudure et la pièce à saisir peut être produite, en portant ladite pièce à un potentiel de masse au moyen d'une électrode de masse située à proximité de l'électrode de mesure, et en portant cette dernière à une tension appropriée par rapport audit potentiel de masse. Cette tension peut être continue ou alternative. On a pu constater toutefois que la fusion de la soudure pour séparer la pièce à l'issue de l'opération (d) est plus facile à obtenir avec une impulsion de courant çontinu Par ailleurs, l'électrode de soudure sera soumise, à l'aide de moyens d'entraînement appropriés, à des déplacements fonction de l'application envisagée et de ses impératifs. Dans le cas de pièces métalliques disposées en vrac dans un conteneur, un premier mode de mise en oeuvre consiste, à chaque retour (f) de ladite électrode, à disposer celle-ci au-dessus du conteneur dans une position différente par rapport à la position de la préhension précédente, de fa çon à réaliser un balayage systématique du conteneur au cours des va-et-vient successifs. Un programme de balayage approprié permet ainsi d'extraire la majeure partie des pièces du conteneur ce qui est suffisant en pratique car il est généralement un de vider entièrement celle-ci, Un nouveau inutile de vider entièrement celui-ci, avant/remplissage. Pour augmenter le taux d'extraction, le conteneur peut avoir une forme conique conditionnant le glissement des pièces vers une zone privilégiée au fur et à mesure des extractions. Il est également possible de réaliser un repérage des pièces dans le conteneur et de disposer, à chaque retour (f), l'électrode dans une position appropriée pour assurer la préhension d'une pièce repérée de caractéristique donnée. Ce repérage connu en soi peut en particulier consister en une détection ultrasonore. Par exemple, on peut réaliser un repérage de la pièce la plus haute du conteneur afin de disposer 1 'électrode au-dessus de celle-ci pour en assurer la préhension. On écourte ainsi les déplacements de l'électrode et on supprime les déplacements inutiles dans les zones dépour- vues de pièces. L'invention s'étend à un dispositif de préhension individuelle de pièces en vue de leur transfert ; ce dispositif comprend essentiellement une électrode de soudure électrique, une électrode de masse située à proximité de celleci, un support maintenant ces électrodes et préservant l'isolation de l'électrode de soudure, des moyens permettant un déplacement relatif de l'électrode de masse par rapport à l'électrode de soudure, des moyens de déplacement du support d'électrodes, des moyens de liaison électrique desdites électrodes avec les bornes d'un poste de soudure électrique, et des moyens de commande des impulsions de courant délivrées par celui-ci. Selon un mode de réalisation préféré, l'électrode de soudure est constituée par un fil de soudure ayant une extrémité de soudure guidée par une buse guide-fil. Le poste de soudure est dans ce cas d'un type connu en soi comportant un dévidoir de fil de soudure, adapté pour assurer une alimentation de celui-ci en pas à pas. De plus, les moyens de commande des impulsions de courant délivrés par ledit poste de soudure comprennent avantageusement des moyens de mesure de la résistance entre l'électrode de soudure et l'électrode de masse et des moyens de temporisation adaptés pour engendrer une mise sous tension de l'électrode de soudure en fonction de ladite résistance. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention se dégageront de la description qui suit, en référence aux dessins annexés lesquels présentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention~; sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description - la figure 1 est une vue en coupe axiale de ce dispositif, - les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f sont des vues schématiques illustrant le procédé de préhension. Le dispositif représenté à titre d'exemple aux figures est destiné à saisir des pièces métalliques contenues en vrac dans un conteneur et à les transférer vers un organe d'acheminement individuel, tel que tapis roulant. Ce dispositif comprend un support 1 qui est fixé par sa partie supérieure à la tige mobile d'un vérin 2 le corps de ce vérin est assujetti, en position verticale, sur le châssis d'un ensemble de transfert (non représenté) qui permet de lui faire subir une translation entre un premier emplacement où le vérin se trouve au-dessus du conteneur contenant les pièces en vrac, et un second emplacement où ledit vérin se trouve au-dessus du tapis roulant. Le support 1 est en l'exemple formé d'un plateau supérieur la doté d'une fente latérale, d'une cage lb également dotée d'une fente latérale et d'un corps cylindrique lc, ces éléments étant assemblés par des vis. Le corps lc fait office de moyens de guidage à l'égard d'une électrode tubulaire de masse 3 dont la partie haute est contenue dans celui-ci et peut se déplacer verticalement au contact dudit corps. Des moyens élastiques, tels que ressort 4, sollicitent l'électrode tubulaire 3 vers le bas (position de repos). La cage lb supporte un élément cylindrique en isolant 5, en particulier/polytétrafluoroéthylènetqui est bloqué en même temps qu'une bague 6 en même matière par un tube entretoise 7 ; ce dernier vient en appui contre le plateau supérieur la, avec interposition d'un disque isolant 8. Dans la bague isolante 6, est vissée une buse guide-fil 9 dirigée vers le bas et un raccord 10 dirigé vers le haut. Le raccord 10 sert à assujettir l'extrémité d'un tube coudé 11 d'amenée de fil 12, tube qui est extérieurement protégé par une gaine isolante . Ce tube 11 est raccordé à son autre extrémité, par un autre raccord 13 à une gaine souple isolante 14 qui guide le fil 12 depuis un poste de soudure jusqu'au tube 11. Le fil 12 dont le diamètre peut s'étendre depuis quelques dizièmes de millimètre jusqu a quelques millimètres, est appelé à former l'électrode de soudure du dispositif et est constitué par un fil de soudure de type classique. La buse guide-fil 9 possède un canal axial de diamètre égal (au jeu près) à celui de ce fil et est réalisée en un métal à point de fusion plus élevée que celui du fil de soudure 12 qu'elle guide. Dans la position de repos représentée à la figure 1, l'électrode tubulaire de masse 3 contient entièrement le fil de soudure 12 disposé selon l'axe de celle-ci, l'extré- mité du fil se trouvant donc en retrait à l'intérieur de cette électrode tubulaire 3. Cette électrode peut s'escamoter, par compression du ressort 4, pour permettre au fil de soudure 12 de faire saillie par rapport à celle-ci. Toutefois, sa course est limitée de façon que l'extrémité de la buse 9 reste toujours protégée par ladite électrode. Le-poste de soudure associé au dispositif est du type classique, notamment à courant continu, et comporte un dévidoir de fil 12 réalisant une alimentation de celui-ci en pas à pas après chaque transfert. On ne décrira pas en détail ces moyens qui sont classiques en eux-mêmes. Le fil de soudure 12 est relié au niveau du poste de soudure à l'ensemble électrique de celui-ci en vue de permettre de le porter à un potentiel déterminé ; de plus l'électrode tubulaire 3, qui est réalisééen un métal à point de fusion supérieur à celui du fil de soudure 12, est reliée par un conducteur gainé 15 à la masse du poste de soudure, de façon à se trouver constamment au potentiel de masse. Les figures 2a et 2f illustrent le procédé de préhension et de transfert, mis en oeuvre au moyen du dispositif ci-dessus décrit. Le dispositif est supposé se trouver initialement au-dessus du conteneur C rempli de pièces métalliques P en vrac, qui peuvent être des ébauches ou des pièces brutes de fonderie ou forgeage (figure 2a). Le conteneur est de préférence tronconique pour amener les pièces à glisser vers sa partie centrale. Le vérin 2 est actionné de façon à descendre le support 1 et l'ensemble des organes portés par celui-ci, dans le conteneur. L'électrode tubulaire de masse 3 est la première à venir en contact avec une pièce P (figure 2b). Elle sert d'amortisseur en fin de descente et porte au poten tiel de masse la pièce P qu'elle rencontre. Cette électrode 3 s'escamote dans la pha se suivante de la descente jusqu'à ce que le fil de soudure 12 entre à son tour en contact avec la pièce (figure 2c). L'arrêt du vérin 2 qui engendre le mouvement de descente peut être obtenu par plusieurs processus en fonction de l applica- tion envisagée : mesure de l'effort de compression du ressort 4 ou de sa longueur d'écrasement et commande de l'arrêt du vérin après étalonnage à partir d'une valeur de compression correspondant à l'obtention d'une soudure correcte, mesure de la résistance de contact entre l'électrode 3 et la pièce et arrêt à partir d'une valeur dE résistance correspondant à l'obtention d'une soudure correcte, système d'amortissement ultrasonore disposé sur l'électrode 3 pour détecter un arrêt ou ralentissement de celle-ci et commander avec une temporisation appropriée l'arrêt du vérin 2 etc... Le contact entre le fil de soudure 12 etla pièce est quasi-ponctuel et, pour des pièces de volume moyen, il n'affecte qu'une seule pièce avec une probabilité proche de la certitude. La mise au potentiel positif du fil crée alors une impulsion de courant qui provoque une fusion locale de l'extrémité de celui-ci. Les moyens de commande électrique du poste de soudure sont temporisés pour créer une impulsion de courant appropriée pour obtenir une soudure ponctuelle convenable entre le fil et la pièce. La mise en tension du fil de soudure peut notamment être commandée lorsque la résistance entre ce fil et l'électrode de masse s'abaisse au-dessous d'un seuil déterminé. La mesure de cette résistance peut être poursuivie au cours de la soudure afin d'asservir le temps de soudure et éventuellement la tension d'alimentation du fil, de façon à garantir l'obtention d'une bonne soudure. L'alimentation électrique du fil de soudure est ensuite interrompue de façon que celui-ci revienne au potentiel de masse et, après un court instant de refroidissement, le vérin 2 est actionné dans le sens du soulève ment (figure 2d). La pièce P soudée se trouve alors saisie et soulevée avec le dispositif ; l'ensemble de transfert peut entrer en action pour acheminer l'ensemble vers l'emplacement du tapis roulant T. Lorsque le dispositif arrive au-dessus de celui-ci, le fil de soudure 12 est à nouveau porté au potentiel positif èt une nouvelle impulsion de courant provoque la fusion de la soudure réalisée (figure 2e). La pièce P se sépare alors du fil par effet de la gravité, et également par l'effet de la pression exercée par l'électrode tubulaire 3. Elle tombe sur le tapis T qui l'achemine individuellement vers le poste suivant. Le retour du dispositif est alors commandé en vue de réaliser la saisie et le transfert d'une nouvelle pièce. A chaque transfert, les moyens d'alimentation associés au dévidoir de fil de soudure engendrent l'avance de celui-ci sur une longueur correspondant au raccourcissement provoqué par la soudure précédente. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description précédente mais en comprend toutes les variantes. REVENDICATIONS 1/ - Procédé de préhension et de transfert individuel de pièces métalliques au moins en surface, en vue de les transporter individuellement d'un emplacement à un autre, caractérisé en ce qu'il consiste (a) à déplacer vers l'emplacement des pièces à saisir, une etectrode de soudure électrique (12) jusqu'à amener celle-ci au contact d'une des pièces, (b) à établir durant un court laps de temps une différence de potentiel entre ladite électrode (12) et ladite pièce, dans des conditions adaptées pour générer un courant électrique apte à assurer un soudage de ladite pièce sur ladite électrode, (c) après interruption du courant électrique, à déplacer l'électrode (12) vers l'emplacement récepteur où les pièces sont à transférer, (d) au niveau de cet emplacement, à établir une différence de potentiel entre l'électrode (12) et la pièce soudée sur celle-ci dans des conditions adaptées pour générer un courant électrique apte à assurer une fusion locale de l'-électrode dans sa zone en contact avec la pièce, (e) à provoquer la séparation de l'électrode (12) et de la pièce pendant que l'électrode est en fusion, (f) à déplacer l'électrode (12) en vue de son retour vers l'emplacement des pièces à saisir et d'une réitéra- tion des opérations pour une autre pièce. 2/ - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une électrode (12) longiforme de faible section, du type fil ou tige.ae soudure, apte à réaliser un point de soudure à son extrémité, le déplacement (a) de ladite électrode vers la pièce à saisir étant, au moins dans sa phase finale, dirigée parallèlement à la direction longitudinale de ladite électrode. 3/ - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise, comme électr9o)de, un fil de soudure (12), maintenu par une buse guide-fil/au voisinage de son extrémité et alimenté en pas à pas à chaque transfert de pièce. 4/ - Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que, pour réaliser le soudage de la pièce (b),l'on établit une différence de potentiel entre l'électrode de soudure (12) et la pièce à souder avant le contact de l'électrode et de la pièce, en portant ladite pièce au potentiel de masse d'un poste à soudure, et en mettant électriquement en liaison ladite électrode avec l'autre borne dudit poste, durant un laps de temps déterminé à partir de l'instant du contact entre cette électrode et la pièce. 5/ - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans l'opération (b), la pièce est portée au potentiel de masse en amenant une électrode de masse (3) située à proximité de l'électrode de soudure (12) à venir au contact de ladite pièce, préalablement à la mise en contact de ladite électrode de soudure avec ladite pièce. 6/ - Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que, au cours de l'opération (b), l'on mesure l'intensité du courant électrique traversant l'électrode de soudure (12) et l'on ajuste en fonction de cette intensité le temps de passage du courant pour assurer une fusion locale appropriée de celle-ci. 7/ - Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que, pour réaliser une fusion locale de l'électrode (d) en vue de sa séparation avec la pièce, l'on établit une différence de potentiel entre l'électrode (12) et la pièce en portant ladite pièce au potentiel de masse d'un poste à soudure, au moyen d'une électrode de masse (3) disposée au contact de ladite pièce, et, au niveau de l'emplacement récepteur où les pièces sont à transférer, en mettant électriquement en liaison l'électrode de soudure (12) avec l'autre borne dudit poste. 8/ - Procédé selon l'une des revendications 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que l'on porte l'électrode de soudure (12) à un potentiel continu par rapport au potentiel de masse de façon à engendrer une impulsion de courant continu. 9/ - Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que la séparation de l'électrode de soudure (12) et de la pièce est provoquée par gravité lors de la fusion locale de ladite électrode, en amenant ladite électrode et la pièce au-dessus de l'emplacement récepteur en vue d'engendrer une chute de ladite pièce. 10/ - Procédé selon l'une des revendications 1, , 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, pour la préhension et le transfert individuel de pièces métalliques disposées en vrac dans un conteneur, caractérisé en ce que, à chaque retour de l'électrode (f), celle-ci est disposée dans une position différente par rapport à la préhension précédentedefaçon à réaliser un balayage systèmatique du conteneuraucours des va-et-vient successifs. 11/ - Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9 pour la préhension et le transfert individuel de pièces métalliques disposées en vrac dans un conteneur, caractérisé en ce que l'on réalise un repérage des pièces dans ledit conteneur et l'on dispose, à chaque retour (f) l'électrode (12) dans une position appropriée pour assurer la préhension d'une pièce repérée de caractéristique donnée. 12/ - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que, a chaque retour (f), l'on réalise un repérage de la pièce la plus haute du conteneur et en ce que l'on dispose l'électrode (12) au-dessus de cette pièce pour en assurer la préhension. 13/ - Dispositif de préhension individuelle de pièces en vue de leur transfert, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode de soudure électrique (12), une électrode de masse (3) située à proximité de celle-ci, un support maintenant ces électrodes et préservant l'isolation de l'électrode de soudure, des moyens permettant un déplacement relatif de l'électrode de masse par rapport à l'électrode de soudure, des moyens (2) de déplacement du support d'électrodes, des moyens de liaison électrique desdites électrodes avec les bornes d'un poste de soudure électrique, et des moyens de commande des impulsions de courant délivrées par celui-ci. 14/ - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'électrode de masse (3) est constituée par un tube conducteur situé autour de l'électrode de soudure (12). 15/ - Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'électrode de soudure (12) s'étend selon l'axe de l'électrode de masse tubulaire (3), cette dernière étant maintenue par des moyens de guidage (1) adaptés pour permettre son déplacement le long de cet axe entre deux positions extrêmes, l'une dite de repos, pour laquelle l'électrode de masse (3) contient entièrement l'électrode de soudure (12) qui se trouve en retrait à l'intérieur de celle-ci, l'autre pour laquelle l'électrode de soudure (12) fait saillie par rapport à l'électrode de masse (3), des moyens élastiques (4) étant associés à l'électrode de masse (3) en vue de la solliciter vers la position de repos. 16/ - Dispositif selon l'une des revendications 13, 14 ou 15, caractérisé en ce que l'électrode de soudure est constituée par un fil de soudure (12) ayant une extremité de soudure guidée par une buse guide-fil (9). 17/ - Dispositif selon la revendication 16, dans lequel le poste de soudure comporte un dévidoir de fil de soudure (12), adapté pour assurer une alimentation de celui-ci en pas à pas. 18/ - Dispositif selon l'une des revendications 13, 14, 15, 16 ou 17, dans lequel les moyens de commande des impulsions de courant délivrées par le poste de soudure comprennent des moyens de mesure de la résistance entre l'électrode de soudure et l'électrode de masse et des moyens de tem -porisation adaptés pour engendrer une mise sous tension de l'électrode de soudure en fonction de ladite résistance.