Brevet FR2584633A1 — publié le 19870116

La présente invention concerne un procédé de pliage de précision de tôles métalliques d'une manière complètement automatique. La présente invention se rap- porte en outre à une installation de pliage pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est connu que le pliage de précision d'une tôle métallique est normalement effectué au moyen de presses de pliage équipées de façon particulière et con- duites par des opérateurs qui manipulent manuellement la1 tôle métallique à plier. La précision de positionnement de la tôle métallique à plier est obtenue en l'appliquant contre des butées de référence mobiles qui sont commandées par une commande numérique qui les positionnent de temps à autre d'une manière appropriée. De telles butées de référence mobiles et commandées numériquement, connues sous la désignation technique "calibres arrière" deviennent pratiquement surabondantes lorsqu'une manipulation de laftôle est effectuée d'une façon automatique à l'aide de robots. En fait, les robots constituent par eux-mêmes les dispo- sitifs à commande numérique; cependant, ils n'ont la pré- cision nécessaire de positionnement que pour des mouvements relativement petitset, en conséquence, il n'est pas couram- ment possible, lorsqu'on désire obtenir une grande précision de travail, d'opérer avec les dispositifs de positionnement auxiliaires et de faire appel uniquement aux robots mani- pulateurs pour assurer un positionnement correct de la tôle. D'autre part, l'utilisation de "calibres arrière" modifiés de manière qu'ils soient adaptés pour opérer avec un mani- pulateur robotisé ferait intervenir des installations de pliage automatique d'un coût élevé à cause du doublement des dispositifs à commande numérique (un pour les butées de référence mobiles et un pour les robots). L'invention a en conséquence pour but de créer un procédé permettant d'effectuer le pliage de précision de tôles métalliques d'une manière automatique par utilisation d'une presse de pliage de type connu et d'un dispositif manipulateur robotisé à commande numérique. Un autre ob- jet de l'invention est de créer une installation automa- tique de pliage de tôles métalliques d'un coût relative- ment réduit et d'une grande précision. Les objets précités sont réalisés conformément à l'invention au moyen d'un procédé permettant d'effectuer automatiquement le pliage de précision de tôles métalliques au moyen d'un dispositif manipulateur robotisé à commande numérique et d'une presse de pliage, procédé caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: - saisie d'une tôle métallique par ledit disposi- tif manipulateur; - positionnement de làdite tôle métallique,; au moyen dudit dispositif manipulateur, contre un épaulement de butée fixe placé en avant de ladite presse de pliage parallèlement à sa lame et à une distance connue et rela- tivement petite de ladite lame; - contrôle de l'alignement d'un bord avant de ladite tôle métallique avec ledit épaulement de butée et correc- tion possible de la position de ladite tôle métallique par actionnement dudit dispositif manipulateur; et - déplacement de ladite tôle métallique jusque dans la position depliage sous la lame au moyen dudit dispositif manipulateur, en utilisant les coordonnées dudit épaulement de butée comme coordonnées de référence. L'invention concerne en outre une installation pour effectuer un pliage automatique de tôles métalliques, comprenant au moins une presse de pliage et au moins un dispositif manipulateur robotisé à commande numérique pouvant opérer pour saisir et positionner sélectivement lesdites tôles métalliques, une à la fois, dans une plu- ralité de positions prédéterminées, o lesdites tôles mé- talliques doivent être mises en oeuvre par ladite presse de pliage, caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif de butée disposé frontalement devant ladite presse de pliage et relié à une unité centrale de commande dudit dispositif manipulateur, ledit dispositif de butée comprenant au moins un épaulement de butée disposé pa- rallèlement à une lame de ladite presse de pliage et à une distance prédéterminée et relativement petite de celle-ci, et une pluralité de paires de contacteurs de fin-de-course qui sont portés par ledit épaulement et qui peuvent être sélectivement actionnés par ladite unité centrale de commande, lesdites paires de contacteurs ayant leurs contacteurs disposés à des distances mutuelles différentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence, dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en ré- férence aux dessins annexes dans lesquels: la Figure 1 représente schématiquement une vue latérale d'une installation de pliage agencée conformément à l'invention; les Figures 2 et 5 représentent différentes étapes du procédé de pliage conforme à l'invention; et les Figures 3 et 4 montrent, à échelle agrandie, un détail de l'installation de la Figure 1. Sur les Figures 1, 3 et 4, la référence numérique 1 désigne dans son ensemble une installation de pliage de précision de tales métalliques 2 de différentes dimensions; l'installation 1 comprend une presse de pliage 3 de type connu comprenant une lame fixe 4, une enclume ou matrice déplaçable verticalement, un dispositif manipulateur robotisé 6 à commande numérique, et une unité centrale de commande 7 du dispositif 6; le dispositif 6 est d'un type connu et peut saisir les tôles métalliques 2, en les sortant d'un magasin mobile ou "palette" 8 et en les positionnant sélectivement, une à la fois, en vue d'un déplacement le long de trois axes cartésiens, dans une pluralité de positions différentes prédéterminées dans lesquelles les tôles métalliques 2 doivent être mises en oeuvre par la presse 3; ces positions sont mémorisées dans l'unité centrale de commande 7, qui est également d'un type connu, par exemple du type à microprocesseur, ou bien elles sont calculées par l'unité centrale de commande 7 sur la base de paramètres appropriés introduits dans ladite unité par un opérateur; l'unité centrale de commande 7 est reliée au dispositif 6 au moyen de lignes de commande respectives 10 et 11 et elle comprend un registre 7 dans lequel sont mémorisées les coordonnées de référence sur la base desquelles l'unité centrale de commande 7 détermine les déplacements que les éléments de préhension du dispositif 6 doivent effectuer; ces éléments de préhension sont de préférence constitués, conformément à l'invention, par une paire de pinces méca- niques 12 (Figure 4) comprenant chacune une paire de ma- choires 13 placées l'une en regard de l'autre et d'une forme appropriée pour saisir la tôle métallique 2 sur au moins deux côtés adjacents, l'ouverture et la fermeture des mâchoires pouvant être commandéesséparément pour chaque pince 12 par l'unité centrale de commande 7. Conformément à l'invention, l'installation 1 comprend en outre un dispositif de butée 15 placé en avant de la presse plieuse 3 et relié à l'unité centrale de com- mande 7 par des lignes appropriées 16 de transmission de signaux; le dispositif 15 comporte au moins un épaulement de butée fixe 18 disposé parallèlement à la lame 4 à une distance connue et prédéterminée D de celle-ci (Figure 2) ainsi qu'une pluralité de paires de contacteurs de fin de course 19 de type connu, constitués par exemple par des microcontacteurs ou par des contacteurs de proximité qui sont fixes rigidement sur l'épaulement 18 et qui peu- vent être actionnés sélectivement et séparément par l'unité centrale de commande 7 en fonction des dimensions de'la tôle métallique 2 en train d'être mise en oeuvre. La dis- tance D entre l'épaulement 18 et l'axe de la lame 4 doit, conformément à l'invention, être relativement petite par rapport à la distance de déplacement que doit effectuer la tôle métallique 2 au cours de sa mise en oeuvre et, par exemple, elle peut être de l'ordre de plusieurs dizaines de centimètres, et les microcontacteurs 19 de l'épaulement 18 sont de préférence tous placés dans des positions mu- tuellement adjacentes à la même hauteur; les paires de microcontacteurs 19, indiquées par des lettres diff&- rentes de l'alphabet sur la Figure 4, comportent chacune leurs microcontacteurs 19 disposés à des distances mu- tuellement différentes, équidistantes sur des icôtés oppo- sés de la ligne médiane de l'épaulement 18, et chaque contacteur est relié d'une manière connue, non représentée pour simplifier, avec les lignes 16. De préférence, le dispositif 15 comporte en outre un support de référence pour un bord avant 21 de la tôle métallique 2 en train d'être mise en oeuvre, ce support étant dirigé vers la presse plieuse 3, et un organe de fixation 22 relié rigidement à l'épaulement 18 et au support 20 et fixé sur l'avant de la presse plieuse 3 contre une sur- face frontale 23 de celle-ci immédiatement au-dessus de la lame 4. L'organe 22 est disposé de façon à faire saillie de la surface 23 en vue de maintenir l'épaulement 18 espacé de la surface 23 d'une distance prédéterminée afin de permettre le libre déplacement de la tôle métal- lique 2 en cours de pliage, cette distance étant par exemple suffisante pour la réception d'une partie pré- cédemment pliée 24 (Figure 3) du bord 21, et le support est disposé perpendiculairement et en saillie sur l'avant de l'épaulement 18 et immédiatement en dessous de celui-ci de façon à pouvoir supporter et guider la tôle métallique 2. Dans une variante possible, représentée par des lignes en traits interrompus sur la Figure 3, le dispo- sitif 15 peut comprendre un autre épaulement 18 placé immédiatement en dessous du support 20 et comportant un bord aligné avec l'épaulement supérieur 18, en étant pourvu, comme ce dernier, de paires de contacteurs de fin de course 19 de façon que le bord 21 d'une tôle 2 déjà partiellement pliée puisse être supporté contre ledit épaulement supplémentaire 18 si la partie pliée 24 est tournée vers le bas. En outre, pour permettre l'ali- gnement latéral de la tôle métallique 2 appliquée (Fig.4), le support 20 peut être pourvu, en correspondance à ou aux épaulements 18 d'une pluralité de cellules photo- électriques 26 ou d'autres dispositifs détecteurs équi- valents qui sont reliés d'une manière connue, non repré- sentée, avec l'unité centrale de commande 7 par l'inter- médiaire des lignes 16 afin de pouvoir indiquer à cette unité la position des bords latéraux de la tôle métal- lique 2 en train d'être mise en oeuvre. En référence maintenant aux Figures 2 et 5, le programme mémorisé dans l'unité centrale de commande 7 fait en sorte que les pinces 12 effectuent une manipula- tion automatique de chaque tôle 2 appliquée au moyen d'une succession d'opérations comprenant, dans chaque cas, au moins quatre étapes fondamentales, à savoir: - extraction d'une tôle métallique 2 hors du ma- gasin 8 par les pinces 12; _ positionnement de la tôle métallique 2 contre l'épaulement 18 par actionnement du dispositif manipula- teur 6 guidé par l'unité centrale de commande 7; - contrôle de l'alignement du bord 21 avec l'épau- lement 18, effectué au moyen des microcontacteurs 19, et correction possible de la position de la tôle 2 par un autre actionnement du dispositif 6; - déplacement de la tôle 2 jusque dans la position de pliage sous la lame 4 au moyen du manipulateur 6, o 2584633 en utilisant comme coordonnées de référence celles de l'épaulement 18 qui sont connues, celui-ci étant fixe, à la place des coordonnées de référence précédemment utilisées pour la saisie de la tôle métallique 2 et pour son positionnement contre l'épaulement 18 propre- ment dit. En particulier, en fonction des coordonnées de référence mémorisées dans le registre 5 et des autres informations mémorisées dans celui-ci, l'unité centrale ]0 de commande 7 guide le dispositif 6 d'abord vers le ma- gasin 8 et ensuite, après qu'une tôle métallique 2 a été saisie et a été disposée horizontalement, en direction de la presse plieuse 3, et en particulier en direction du dispositif 15; du fait des limites de précision du dis- positif 6 sur de grandes distances (pluieurs mètres), la tôle métallique 2 n'est pas correctement positionnée sur le dispositif 15 par l'unité centrale de commande 7 uniquement sur la base de la connaissance des coordonnées de ce dispositif et en conséquence, l'unité centrale de commande 7 utilise les microcontacteurs 12 de la manière suivante: Une des paires de microcontacteurs 19, par exemple la paire désignée par C, est actionnée par l'unité centrale de commande 7 alors que les autres microcontac- teurs sont laissés au repos, la paire de microcontacteurs à actionner étant choisie sur la base des dimensions de la tôle métallique 2 à mettre en oeuvre, d'une manière telle que la distance entre les deux microcontacteurs 19 de la paire actionnée soit sensiblement égale ou infé- rieure à la largeur de la tôle 2 qui est en train d'être positionnée; ensuite, l'unité centrale de commande 7 posi- tionne les pinces 12 de façon à placer la tôle 2 sur le support 20 et elle fait ensuite avancer les pinces 12 en direction de l'épaulement 18; puisque la tôle métallique 2 n'est normalement pas alignée, un autre avancement du bord 21 l'amène en contact avec seulement un des contacteurs de fin de course 19 de la paire de microcontacteurs C (Figure 5), en produisant l'émission d'un signal à l'unité centrale de commande 7 par l'intermédiaire des lignes 16; en fonction du signal reçu, l'unité centrale de commande 7 commande l'ouverture des mâchoires 13 de la pince 12 qui est située sur le côté du microcontacteur 19 qui a été actionné par le bord 21 et elle assure un autre avan- cement des pinces 12. De cette manière, la tôle métallique 2, qui est maintenue par une seule pince 12, peut tourner en conséquence de l'avancement des pinces 12 en prenant appui sur le microcontacteur poussé par le bord 21 jus- qu'à ce que l'autre microcontacteur 19 de la paire C soit également atteint par le bord 21. Lorsque l'unité centrale de commande 7 détecte que les deux microcontac- teurs 19 de la paire C sont actionnés, cela signifie que le bord 21 est correctement aligné avec la butée 18 et, en conséquence, les pinces 12 sont arrêtées (Figure 2) et le registre R est ramené à l'état initial par intro- duction dans celui-ci d'une valeur nulle ou bien de la valeur des coordonnées de l'épaulement 18 en relation avec le principe de fonctionnement de l'unité centrale de commande 7. La remise à zéro du registre R informe l'unité centrale de commande 7 que le bord 21 est cor- rectement aligné avec la lame 4 et se trouve espacé de celle-ci de la distance relativement petite et connue qui est égale à la distance D séparant la lame 4 de l'épaulement 18 et qui a été précédemment mémorisée dans l'unité de commande 7; à ce moment par conséquent, l'unité de commande 7 actionne le dispositif 6 de manière que la tôle métallique 2 effectue le mouvement indiqué par des lignes en traits interrompus sur la Figure 2 en obtenant le positionnement du bord 21 en dessous de la lame 4 dans la position de pliage, à une distance F en arrière de la lame 4, c'est-à-dire une distance qui est égale en toute certitude à la distance correcte établie par le programme par le fait que, lors du déplacement de la tôle 2 par le dispositif 15 en dessous de la lame 4, le manipulateur 6 effectue des mouvements d'une ampli- tude relativement petite étant donné la proximité entre l'épaulement 18 et la lame 4, ce qui permet par consé- quent le positionnement du bord 21 avec un degré de précision satisfaisant. Dans le cas o le manipulateur 6 est pourvu d'une seule pince 12 (par exemple dans le cas d'installations destinées à opérer sur des tôles de pe- tites dimensions), il est nécessaire qu'il soit pourvu d'un axe commandé numériquement en addition à celui né- cessaire dans le cas plus général décrit ci-dessus; en particulier, il est nécessaire que la pince, unique 12 puisse tourner parallèlement au plan dans lequel elle est placée sous la commande de l'unité centrale de com- mande 7; dans ce cas, en fait, lorsque le bord mésalignô 21 touche un des microcontacteurs 19 de la paire actionnée en produisant l'émission d'un signal vers l'unité centrale de commande 7, cela peut provoquer une rotation de la pince 12 vers le côté o est situé le contacteur actionné jusqu'à ce que l'autre contacteur de la paire sollicitée soit atteint par le bord 21 proprement dit. A ce moment, le bord 21, comme ce qui a été décrit ci-dessus, est aligné et la rotation de la pince 12 peut par conséquent être arrêtée, et le registre R est remis à zéro. Finalement, lorsqu'il est également nécessaire d'aligner la tôle latéralement avec précision, par exemple dans le cas de la construction de bottes par pliage, l'unité centrale de commande 7 utilise les détecteurs optiques 26 de la manière suivante: au moyen du manipulateur 6 et après alignement du bord 21, la tôle 2 est déplacée par translation parallèlement à l'épaulement de butée 18 jusqu'à ce qu'un de ses bords latéraux atteigne un des détecteurs 26 en produisant l'envoi d'un signal à l'unité centrale de commande 7; celle-ci interrompt alors le mouvement de translation latérale et remet à zéro un registre sem- blable au registre R et dans lequel sont contenues les coordonnées de référence des mouvements latéraux, en pre- nant comme nouvelles coordonnées de référence les coor- données connues et rigoureusement exactes du détecteur 26 qui a été actionné sous l'effet du mouvement latéral de la tôle métallique 2. A ce moment, la position spatiale de la tôle 2 étant connue avec précision et celle-ci étant déjà placée à proximité étroite de la lame 4, il est possible à l'unité centrale de commande, comme pré- cédemment décrit, de déplacer la tôle 2 en dessous de la lame 4 jusque dans la position de pliage avec une précision suffisante uniquement au moyen du manipulateur 6. La description faite ci-dessus met en évidence les avantages obtenus grâce à l'invention; les dispositifs coûteux a "calibres arrière" sont remplacés par le dispo- sitif de butée 15 qui, du fait qu'il est simplement cons- titué par des détecteurs de fin de course classiques qui sont montés sur une butée fixe, est d'un coût réduit. Malgré tout, le dispositif 15 permet de positionner la tôle métallique à mettre en oeuvre avec une grande pré- cision à proximité étroite de la presse de pliage et contre la butée 18 et, grâce à la précision suffisante pouvant être obtenue avec les dispositifs manipulateurs connus à commande numérique de tout type approprié (pour de petits déplacements), il est possible par con- séquent de positionner la tôle en dessous de l'outil de la presse de pliage avec une précision suffisante, du fait qu'elle est placée à proximité de la butée 18. L'opération de pliage peut par conséquent être complètement automatisée sans altérer la précision de travail et au moyen d'une installation de coût réduit. REVENDICATIONS 1. Procédé pour effectuer un pliage automatique de précision de tôles métalliques au moyen d'un disposi- tif manipulateur robotisé (6) à commande numérique et d'une presse de pliage (3), caractérisé en ce qu'il com- prend les étapes suivantes: - saisie d'une tôle métallique (2) par ledit disposi- tif manipulateur (6); positionnement de ladite tôle métallique (2), au moyen dudit dispositif manipulateur (6), contre un épaule- ment de butée fixe (18) placé en avant de ladite presse de pliage (3) parallèlement à sa lame (4) et à une distance connue et relativement petite de ladite lame (4); contrôle de l'alignement d'un abord avant de la- dite tôle métallique avec ledit épaulement de butée (18) et correction possible de la position de ladite tôle mé- tallique (2) par actionnement dudit dispositif manipulateur (6); et déplacement de ladite tôle métallique (2) jusque dans la position de pliage sous la lame (4) au moyen dudit dispositif manipulateur (6), en utilisant les coordonnées dudit épaulement de butée (18) comme coordonnées de réfé- rence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de contrôle est effectuée par ac- tionnement d'une paire de contacteurs de fin de course (19) montés sur ledit épaulement de butée (18) avec un espace- ment sensiblement égal ou inférieur à la largeur de ladite tôle (2), en amenant ledit bord avant (21) de la tôle métallique (2) contre lesdits contacteurs de fin de course (19). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on utilise un dispositif manipulateur (6) comprenant une paire de pinces mécaniques de préhension (12) de ladite tôle métallique (2), caractérisé en ce que ladite cor- rection de la position de ladite tôle métallique (2) est obtenue par ouverture des mâchoires (13) de la pince (12) dudit dispositif manipulateur (6),qui est placée sur le côté du premier contacteur (19) de ladite paire de con- tacteurs de fin de course (19) avec lequel ledit bord avant (21) de la tôle métallique (2) entre en contact, et en continuant à déplacer lesdites pinces (12) en di- rection dudit épaulement de butée (18) jusqu'à ce que les deux contacteurs de fin de course (19) soient solli- cités par ledit bord avant (21). 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on utilise un dispositif manipulateur (6) comprenant une seule pince mécanique de préhension (12) pour ladite tôle métallique (2), caractérisé en ce que ladite cor- rection de la position de ladite tôle métallique (2) est obtenue en faisant tourner ladite pince (12) dudit dispo- sitif manipulateur (6) vers le côté o est placé le premier contacteur (19) de ladite paire de contacteurs de fin de course (19), avec lequel ledit bord (21) de la tôle métallique (2) est entré en contact, et en continuant a faire tourner ladite pince (12) jusqu'à ce que les deux contacteurs de fin de course (19) soient sollicités par ledit bord avant (21). 5. Installation pour effectuer le pliage automatique de tôles métalliques (2), comprenant au moins une presse de pliage (3) et au moins un dispositif manipulateur robo- tisé (6) à commande numérique pouvant opérer pour saisir et positionner sélectivement lesdites tôles métalliques (2), une à la fois, dans une pluralité de positions prédéterminées dans lesquelles lesdites tôles métalliques doivent être mises en oeuvre par ladite presse de pliage (3), caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de butée (15) disposé frontalement en avant de ladite presse de pliage (3) et relié à une unité centrale de commande (7) dudit dispositif manipulateur (6), ledit dispositif de butée (15) comprenant au moins un épaulement de butée (18) disposé parallèlement à une lame (4) de ladite presse de pliage (3), à une distance prédéterminée et relativement petite de celle-ci, et une pluralité de paires de contacteurs de fin de course (19) portés par ledit épaulement (18) et pouvant être sélectivement actionnées par ladite unité centrale de commande (7), lesdits contacteurs desdites paires (19) étant placés à des espacements différents l'un de l'autre. 6. Installation selon la revendication 5, carac- térisée en ce que ledit dispositif de butée (15) comprend en outre un support de référence (20) pour un bord avant (21) desdites tôles métalliques (2), disposé perpendicu- lairement en saillie et en avant dudit épaulement de butée (18), et un organe de fixation (22) fixé sur l'avant de ladite presse de pliage (3) immédiatement au-dessus de ladite lame (4) et supportant rigidement ledit épaulement de butée (18) et ledit support de référence (20), ledit organe de fixation (22) étant disposé en saillie par rapport à une surface frontale (23) de ladite presse de pliage (3) de manière à maintenir ledit épaulement de butée (18) à une distance prédéterminée de ladite surface (23) afin de permettre le libre déplacement de ladite tôle métallique (2) en cours de pliage. 7. Installation selon la revendication 6, carac- térisée en ce que lesdits contacteurs de fin de course(19) sont disposés sur ledit épaulement de butée-(18) ou dans des positions mutuellement adjacentes et à la même hauteur, et en ce que ledit dispositif de butée (15) comprend deux épaulements de butée fixes (18) pourvus desdits contac- teurs de fin de course (19) qui sont respectivement en alignement mutuel et au-dessus et en dessous dudit sup- port de référence (20). 8. Installation selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisée en ce que ledit dispositif manipulateur robotisé (6) comprend une paire de pinces mécaniques (12) comportant des mâchoires (13) placées l'une en regard de l'autre et pouvant Atre commandées séparément. 9. Installation selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisée en ce que ledit dispositif manipulateur robotisé (6) comprend une seule pince méca- nique (12) pouvant tourner parallèlement au plan dans lequel elle est située. 10. Installation selon l'une quelconque es reven- dications 6 à 9, caractérisée en ce que ledit dispositif de butée (15) comprend une pluralité de détecteurs optiques (26), disposés sur ledit support de référence (20) et reliés à ladite unité centrale de commande (7).