Brevet FR2584634A1 — publié le 19870116

La présente invention concerne un procédé pour effectuer la manipulation automatique de tôles métalliques de différentes dimensions par des dispositifs manipulateurs comportant des éléments de maintien exclusivement mécani- ques. L'invention concerne en outre une installation auto- matique pour le pliage de tôles métalliques, qui met en pratique ledit procédé. Il est connu que le pliage de tôles métalliques au moyen de presses de pliage constitue une opération qui est difficile à automatiser à la fois à cause des mouvements complexes auxquels les tôles métalliques doivent être sou- mises, en particulier pendant la phase de pliage, et sur- tout à cause de la grande diversité de formes de tôles métalliques à plier.; si, en fait, des manipulateurs com- portant des éléments de préhension de type mécanique sont utilisés pour des tôles métalliques de petites dimensions, il est nécessaire, pour des tôles métalliques de grandes dimensions, qui s'infléchissent en cours de manutention si elles ne sont pas supportées de façon appropriée, d'em- ployer des outils particuliers comprenant des châssis com- portant une pluralité de points d'accrochage constitués par des aimants ou des ventouses; de tels outils, mis à part qu'ils sont d'un cot relativement élevé, sont sup- portés directement par des bras manipulateurs et, du fait de leur encombrement, ils limitent les mouvements des bras proprement dits; en outre, de tels outils ne peuvent pas toujours être utilisés par le fait que les tôles métalli- ques à travailler peuvent ne pas être formées de matériaux ferromagnétiques permettant d'utiliser des aimants, ou bien ont des formes complexes et sont perforés en rendant ainsi inefficace l'utilisation de ventouses. L'inconvénient principal consiste cependant dans la nécessité d'effectuer des changements fréquents des outils de manutention s'il est nécessaire d'opérer sur des tôles métalliques de dimen- sions différentes dans la même installation et cela, qui correspond à une opération qui ne peut pas être ef- fectuée automatiquement (tout au moins sans prévoir un autre robot manipulateur pour effectuer le changement d'outil, avec un doublement des coûts d'installation), limite fortement l'augmentation possible de productivité pouvant être obtenue par comparaison à une manutention manuelle traditionnelle des tôles métalliques par des ouvriers. L'objet de la présente invention consiste à créer un procédé permettant la manutention automatique de tôles métalliques de différentes dimensions par utilisation de bras manipulateurs pourvus d'éléments de préhension de type exclusivement mécanique. Un autre objet de l'invention est de créer une installation de pliage de tôles métalli- ques pouvant opérer sur des tôles métalliques de dimen- sions différentes d'une manière entièrement automatique et avec un faible coût. Lesdits objets sont réalisés par l'invention qui concerne un procédé pour effectuer la manipulation mécanique de tôles métalliques de différentes dimensions, en particulier pour alimenter une presse de pliage d'une manière automatique, caractérisé par le fait qu'il com- prend les étapes suivantes: - disposer sur un socle tournant, de manière qu'elle tourne avec lui, une table porteuse de dimensions semblables à, et de préférence inférieures, le long d'au moins un côté, celles des tôles métalliques à manipuler; - saisir la tôle métallique à manipuler au moyen d'une paire de pinces opposées capables, respectivement, de saisir les bords de ladite tôle métallique et de dépla- cer lesdites pinces le long de trois axes cartésiens de manière à positionner sélectivement ladite tôle métallique dans une pluralité de positions spatialement différentes, et - tourner ladite tôle métallique parallèlement à son propre plan en la déposant sur ladite table porteuse par déplacement desdites pinces, puis faire tourner ledit socle d'un angle désiré après que lesdites pinces ont relâché ladite tôle métallique. L'invention concerne également une installation pour effectuer le pliage automatique de tôles métalliques de dimensions différentes, comprenant au moins une presse de pliage, des moyens de déplacement desdites tôles métal- liques, et au moins un dispositif manipulateur robotisé à commande numérique pouvant opérer pour positionner sélec- tivement lesdites tôles métalliques, 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, caractérisée par le fait qu'elle comprend un socle rotatif disposé entre ledit dispositif manipulateur et ladite presse de pliage et une table porteuse pour lesdites tôles métalliques, pouvant être fixée sur ledit socle de manière à tourner avec lui, ce socle et ledit dispositif manipulateur étant commandés par une unité centrale de commande commune, et ladite table porteuse étant profilée de manière qu'elle puisse être saisie par ledit dispositif manipulateur en même temps qu'une tôle métallique placée sur elle et reliée rigidement à celle-ci. 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 référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente schématiquement, en vue latérale, une installation de pliage agencée conformément à l'invention; la Figure 2 représente une vue en perspective à échelle agrandie d'un détail de l'installation de la Figure 1; les Figures 3 à 7 et 9 et 10 représentent différentes étapes du procédé conforme à l'invention; la Figure 8 représente schématiquement à échelle agrandie un autre détail de l'installation de la Figure 1. Sur les Figures 1, 2 et 8, la référence numérique 1 désigne dans son ensemble une installation pour effectuer le pliage automatique de tôles métalliques 2 de dimensions différentes pouvant varier dans une large gamme au moyen d'une (ou plusieurs) presses de pliage 3 de type connu comprenant une lame 4 et une enclume ou matrice 5 dépla- çgable verticalement. L'installation 1 comporte évidemment, en plus de la plieuse 3, des moyens pour assurer le dépla- cement des tôles métalliques 2, ces moyens étant consti- tués par exemple par une bande transporteuse 6 de type connu pour la décharge des tôles métalliques pliées et par un magasin ou "palette" mobile 7 contenant les tôles métalliques 2 à mettre en oeuvre et déplaçable d'une manière connue au moyen d'un autre transporteur de type connu, non représenté pour simplifier le dessin, et au moins un dispositif manipulateur robotisé 8 à commande numérique, qui est commandé par une unité centrale de commande 9, par exemple un microprocesseur et qui est pourvu de deux pinces de préhension 10 portées par un ou plusieurs bras mobiles 11. Le dispositif 8, qui peut par exemple être composé d'une paire de robots manipula- teurs à bras unique de type connu, commandés par la même unité centrale de commande 9 et pourvus chacun d'une seule pince 10, ou bien il peut être constitué par un seul robot comportant deux bras, ou pourvu autrement des deux pinces 10, de manière à opérer sélectivement pour saisir les tôles métalliques 2 à raison d'une à la fois à partir du magasin 7 et pour les déplacer le long d'axes cartésiens de façon à positionner sélectivement les tôles métalliques 2 dans une pluralité de positions spatiales prédéterminées différentes qui sont mémorisées dans l'unité centrale de commande 9 ou bien qui sont calculées en fonction de paramètres appropriés définis par un opérateur de façon à permettre la mise en oeuvre des tôles métalliques 2 par la plieuse 3; les pinces 10 sont de type mécanique et com- prennent chacune une mâchoire inférieure fixe 11 et une machoire supérieure 12 mobile. d'une manière connue par rapport à la machoire 11; les mâchoires 11 et 12 sont fixées sur le dispositif 8 de façon à pouvoir tourner de 360 autour d'un axe parallèle au plan dans lequel elles sont placées et elles comportent chacune au moins deux côtés adjacents de préhension 13 et 4 (Figure 10) disposés sensiblement perpendiculairement entre eux et pouvant opérer pour saisir des bords périphériques res- pectifs des tôles métalliques 2. Le dispositif manipula- teur 8, quelle que soit sa structure, doit être capable, conformément à l'invention, de déplacer les pinces 10 l'une vers l'autre pour faire varier leur écartement en relation avec les dimensions de la tôle métallique 2 à saisir. Cela peut être réalisé d'une manière connue, non représentée pour simplifier, par exemple en utilisant un dispositif 8 dans lequel les pinces 10 ou les éléments qui les supportent sont montés de façon à pouvoir coulis- ser le long d'un rail transversal. Conformément à l'invention, l'installation 1 comprend en outre une base ou socle rotatif 16 disposé entre le dispositif manipulateur 8.et la presse plieuse 3 et au moins une table porteuse rigide 18 pour les tôles métalliques 2, qui peut être fixée de façon à tourner avec le socle 16 au moyen d'un dispositif de fixation à centrage automatique 19 de type connu, comprenant par exemple deux machoires 20 portées par la partie supérieure du socle 16 et entre lesquelles peut être inséré un bloc de positionnement 21, qui peut par exemple avoir une forme triangulaire et qui est placé sur une face inférieure de la table 18; cette dernière est de préférence formée d'un matériau composite à structure en nids d'abeille en un seul panneau, ou bien dans une variante 18a (Figure 2), en une pluralité de panneaux 22 de petites dimensions qui sont montées de façon coulissante et qui sont séparés l'un de l'autre par des entretoises 23 de manière à assurer un support optimal de la tôle métallique 2 à mettre en oeuvre même quand celle-ci a déjà été pliée. La table porteuse 18 qui est utilisée doit avoir des dimensions semblables, et de préférence inférieuresà, au moins le long d'un côté, celles de la tôle métallique à mettre en oeuvre, de manière que les bords périphériques de cette tôle qui doivent être pliés fassent saillie de la table 18; puisque l'installa- tion I doit être capable de mettre en oeuvre des tôles métalliques 2 de dimensions très différentes, elle est pourvue avantageusement de plusieurs tables porteuses 18 de dimensions différentes, mais comportant toutes un bloc de fixation identique 21 qui, lorsqu'elles ne sont pas utilisées, est rangé dans un magasin 25 placé dans une position adjacente au socle 16; le dispositif 19 garantit l'interchangeabilité des tables différentes 18 sur le socle 16 et ces dernières sont profilées de manière à pouvoir être saisies par les pinces 10; le dispositif manipulateur 8 est par conséquent capable de saisir non seulement les tôles métalliques 2, mais également les tables 18, qui sont sélectivement prises ainsi en fonction du programme introduit dans l'unité centrale de commande 9 et qui sont disposées sur le socle 16 en relation avec les dimensions de la tôle métallique 2 à mettre en oeuvre. Comme cela sera décrit de façon plus détaillée dans la suite, les tables 18 servent à simplifier la manutention des tôles métalliques 2 et, dans de but, elles doivent pouvoir être saisies, en même temps que la tôle 2 à mettre en oeuvre, par les pinces 10 et être ainsi retenues indépendamment de la tôle métallique 2 proprement dite. Conformément à l'invention, chaque table porteuse 2 comprend par conséquent (Figure 8) un bord périphérique 26 pourvu d'une rainure continue 27 ayant une section profilée en forme de V, et les mâchoires 11 de la pince 10 sont pour- vues de blocs ou tampons 28 en matière élastomère qui sont rectilignes et qui peuvent s'engager dans les rai- nures 27 des différentes tables 18; il est clair que, en plaçant les pinces 10 pourvues des tampons 28, qui sont de préférence formés de caoutchouc, sur des côtés opposés de la table 18 et qui viennent s'engager dans les sections opposées de la rainure 27, la table 18 est saisie entre les deux pinces 10 du dispositif 8 sans obstruer l'ouverture des machoires 12, et qu'elle peut être manutentionnée par le dispositif 8 séparément ou en même temps qu'une tôle métallique 2 en train d'être mise en oeuvre, et de toute manière indépendamment de cette dernière. Il est par conséquent possible au dispo- sitif 8 de mettre en place la table 18 sur le socle 16, ou de l'enlever de celui-ci, simplement par un mouvement vertical de descente ou de montée; par positionnement des pinces 10 de façon à comprimer légèrement les tampons 28, il est en outre possible au dispositif 8 de disposer la table 8 dans toute position spatiale, même inclinée, dans laquelle la table 18 reste maintenue par friction entre les tampons 28 des pinces 10, en éliminant ainsi tout risque de glissement accidentel. Conformément à l'invention, le sens et l'angle de rotation du socle 16 sont commandés par l'unité cen- trale de commande 9 en fonction des mouvements des pinces , du fait que l'unité centrale de commande 9 est reliée à la fois au manipulateur 8 et au moteur d'entraînement du socle 16, non représenté pour simplifier. En référence aux Figures 3 à 5 et 9 et 10, le programme mémorisé dans l'unité centrale de commande 9 détermine la manipulation des tôles métalliques 2 à mettre en oeuvre au moyen d'une succession d'opérations comprenant, dans chaque cas, au moins trois étapes fondamentales consistant à: 1) disposer sur le socle 16 la table 18 de di- mensions appropriées par rapport à celles de la tôle mé- tallique à déplacer, après que cette table a été sortie du magasin 25 au moyen des pinces 10 déplacées par le dispositif manipulateur 8; 2) saisir la tôle métallique à déplacer par les pinces 10 et actionner le dispositif 8 par l'unité centrale de commande 9 de façon à amener la tôle métallique 2 dans une ou plusieurs positions successives qui sont établies par le programme ou qui sont calculées par l'unité cen- trale de commande 9 proprement dite en fonction de para- mètres introduits dans celle-ci par un opérateur; 3) effectuer la rotation de la tôle Métallique en train d'être mise en oeuvre, parallèlement au plan dans lequel elle est placée, cette opération étant absolument nécessaire pour un pliage successif de tous les bords de la tôle métallique dans le même sens, en appuyant la tôle métallique sur la table 18 qui a été précédemment position- née, puis libérer la tôle métallique des pinces 10 et faire tourner le socle 16,sous la commande de l'unité centrale 9, de l'angle désiré (usuellement de 90 ou de 180 ). En particulier, dans le cas de tôles métalliques de dimensions relativement grandes, chaque tôle 2 est sortie du magasin 7 avec les deux pinces 10 saisissant le même bord supérieur 30 et ensuite, par déplacement des pinces de façon à maintenir la tôle 2 constamment verticale, la tôle 2 est amenée au contact de la table 18 et, par un mouvement composite de rotation et d'avancement des pinces 10 (Figure 3), elle est déposée doucement sur la table 18; en utilisant la table 18 comme un support in- termédiaire, il est également possible, si nécessaire, de faire tourner la tôle de 180 en opérant comme illustré sur les Figures 4 et 5; en particulier, la tôle 2 précé- demment déposée sur la table 18 est saisie par les pinces 10 sur un bord 31 opposé au bord 30 et, par un mouvement composite de rotation et de déplacement des pinces 10, produit par le manipulateur 8 sous la commande de l'unité centrale 9, la tôle est amenée dans une position verticale (Figure 4); ensuite, le mouvement composite déjà effectué lors de la sortie de la tôle 2 à partir du magasin 7 est répétée, de manière à déposer ainsi la tôle 2 sur la table 18 (Fig.5) dans une position tournée de 180 par le fait que les positions des bords 30 et 31 sont inversées par rapport à celles de la Figure 4. Conformément à l'invention, une fois que la tôle 2 a été déposée sur la table 18 dans la position la mieux appropriée, les pinces 10 sont séparées (Figures 6 et 9) et la table 18 est tournée de manière à disposer le bord de la tôle 2 à plier en avant de la plieuse 3 et parallèle- ment à la lame 4; pendant cette étape, la tôle 2 peut être maintenue éventuellement en contact avec la table 18 au moyen de ventouses 35 de type connu qui sont prévues sur cette dernière et qui, du fait des petites contraintes se produisant en cours de marche, agissent efficacement même lors de la présence de trous ménagés dans la tôle 2. Finalement (Figure 7), les pinces 10 sont positionnées comme indiqué sur la Figure 8 de manière à saisir à la fois la table 18 (au moyen des tampons 28 engagés dans la rainure 27) et simultanément la tôle métallique placée sur la table (et dont les bords sont saisis entre les machoires 11 et 12), puis l'ensemble est relevé de manière à écarter la table 18 du socle 16; à ce moment, la table 18 et la tôle 2 reposant sur elle peuvent être déplacées ensemble par les pinces 10 sans qu'il se produise une flexion de la tôle 2, qui est soutenue par le support auxiliaire constitué par la table 18 et qui est maintenue par la plieuse 3, o le bord de la tôle 2 à plier est en contact avec la lame 4. Une fois que ces opérations de positionnement sont terminées, l'unité centrale de commande 9 enclenche la plieuse 3 et, pour favoriser le pliage correct de la tôle 2, elle déplace simultanément les pinces 10 en direction de l'enclume 5 en les faisant tourner en direc- tion de la plieuse 3 et elle ouvre les mâchoires 12; de cette manière la table 18 exécute une rotation dirigée F.l l pdntuelt1e2 en train d'être lée peut glisser librement sur la table 18 sous l'action de la force de gravité et des contraintes exercées par les outils de pliage, en simulant ainsi l'action d'un opéra- teur manipulant manuellement la tôle. Il est clair que, pour effectuer le pliage, il est cependant nécessaire que le bord à plier soit placé en saillie par rapport à la table 18; cela peut être obtenu en manoeuvrant de façon appropriée les pinces 10 lorsque la tôle 2 est déposée sur la table 18, ou bien autrement (Figure 10) après la rota- tion de la table 18 au moyen du socle 16, en poussant la tôle 2 au moyen des pinces 10 après que la tôle a été saisie en même temps que la table 18, afin de faire dépla- cer la tôle 2 sur la table 18 en direction de la plieuse 3. D'autre part, dans le cas de tôles de petites dimensions, celles-ci peuvent être saisies et déplacées en utilisant seulement les pinces 10 sans faire interve- nir la table 18, qui est employée exclusivement pour pro- duire des mouvements de rotation horizontale de la tôle à mettre en oeuvre (Figure 6). La description faite ci-dessus met en évidence les avantages obtenus grâce à la présente invention. Du fait de l'utilisation de la table amovible 18 et d'un socle tournant pour celle-ci, il est possible d'effectuer tous les mouvements nécessaires de la tôle avec des dis- positifs manipulateurs relativement simples, et surtout de petites dimensions et de coûts relativement réduits; en outre, la table 18 permet de manutentionner des tôles métalliques de dimensions très différentes avec les mêmes manipulateurs et sans avoir à effectuer aucun changement d'éléments de préhension, et elle permet ainsi d'obtenir des installations de haute productivité et de grande souplesse. Enfin, pendant l'étape de pliage proprement dite, la table 18 permet, en coopération avec les pinces parti- culières 10, de mieux simuler la saisie manuelle de la tôle, en permettant d'obtenir un travail de qualité opti- male. REVENDICATIONS 1. Procédé pour effectuer la manipulation mécanique de tôles métalliques de dimensions différentes, en parti- culier pour alimenter une presse de pliage automatiquement, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes consistant à: positionner sur un socle rotatif (16), de manière qu'elle tourne avec lui, une table porteuse (18) de dimen- sions semblables à, et de préférence inférieures, le long d'au moins un côté, celles des tôles métalliques (2) à manipuler; - saisir la tôle métallique (2) à manipuler au moyen d'une paire de pinces opposées (10) capables, respectivement, de saisir les bords de ladite tôle métallique (2) et de dé- placer lesdites pinces (10) le long de trois axes cartésiens de manière à positionner sélectivement ladite tôle métalli- que (2) dans une pluralité de positions spatialement dif- férentes, et - tourner ladite tôle métallique (2) parallèlement à son propre plan en la déposant sur ladit table porteuse (18) par déplacement desdites pinces (10), puis faire tourner ledit socle (16) d'un angle désiré après que lesdites pinces (10) ont relaché ladite tôle métallique (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite tôle métallique (2) à manutentionner est saisie par lesdites pinces (10) sur le même bord (30, 31), et est déplacée de manière à être maintenue constamment en position verticale, et est déposée sur ladite table porteuse (18) et est ensuite saisie par lesdites pinces (10) en même temps que ladite table porteuse (18) en étant déplacée sélectivement avec celle-ci jusque dans ladite pluralité de positions spatiales différentes après ledit socle rotatif (16). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite table porteuse (18) est disposée sur ledit socle rotatif (16) au moyen des- dites pinces (10) après avoir été sorti par lesdites pinces (10) hors d'un magasin (25) adjacent audit socle rotatif (16) et contenant une pluralité de tables porteuses (18) de dimensions différentes, qui peuvent être montées sur ledit socle rotatif (16) de manière à tourner avec lui au moyen d'un dispositif de fixation automatique à auto- centrage (19) de ce dernier. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un bord de ladite tôle métallique (2) à mettre en oeuvre est positionné en regard d'une machine de travail (3) par rotation de ladite table porteuse (18) après que ladite tôle (2) a été placée sur ladite table (18) et a été relâchée, et ence que ledit bord est disposé en saillie par rapport à ladite table porteuse (18) après ladite rotation, par déplacement de la tôle (2) sur ladite table porteuse (18) par poussée de ladite tôle (2) au moyen desdites pinces (10). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite machine de travail est une presse plieuse (3), caractérisé par le fait que, pour opérer sur ledit bord, la tôle (2) est rapprochée de ladite presse plieuse (3) par déplacement de cette tôle, en même temps que ladite table porteuse (18), au moyen desdites pinces (10) et par le fait que, pendant le pliage dudit bord, ladite tôle métallique (2) et ladite table porteuse (18) sont tournées vers le haut par lesdites pinces (10), en per- mettant un libre glissement de ladite tôle (2) sur ladite table porteuse (18). 6. Installation de pliage automatique de tôles mé- talliques (2) de dimensions différentes, comprenant au moins une presse de pliage (3), des moyens (6) de dépla- cement desdites tôles métalliques, et au moins un dispositif manipulateur robotisé (8) à commande numérique pouvant opérer pour positionner sélectivement lesdites tôles métalliques (2), une à la fois, dans une pluralité de positions prédéterminées, dans lesquelles lesdites tôles métalliques (2) doivent être mises en oeuvre par ladite presse de pliage (3), caractérisée par le fait qu'elle comprend un socle rotatif (16) disposé entre ledit dispositif manipulateur (8) et ladite presse de pliage (3) et une table porteuse (18) pour lesdites tôles métalliques (2), pouvant être fixée sur ledit socle (16) de manière à tourner avec lui, ce socle et ledit dispositif manipula- teur (8) étant commandés par une unité centrale de com- mande commune (9) et ladite table porteuse (18) étant profilée de manière qu'elle puisse être saisie par ledit dispositif manipulateur (8) en même temps qu'une tôle métallique (2) placée sur elle et reliée rigidement à celle-ci. 7. Installation selon la revendication 6, caracté- risée par le fait qu'elle comporte un magasin (25) placé dans une zone adjacente audit socle rotatif (16) et une pluralité de tables porteuses (18) qui peuvent être sé- lectivement fixées sur ledit socle (16) et qui ont des dimensions différentes, lesdites tables (18) étant logées dans ledit magasin (25) et ledit dispositif de manutention (8) pouvant opérer pour sortir sélectivement lesdites ta- bles (18) dudit magasin et pour les disposer sur ledit socle (16), qui est équipé d'un dispositif de fixation à auto-centrage (19) pour lesdites tables (18). 8. Installation selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée par le fait que ledit dispositif de manutention (8) à commande numérique comprend deux pinces mécaniques (10) qui peuvent être rapprochées ou écartées l'une de l'autre, qui peuvent tourner de 360 autour d'un axe parallèle au plan dans lequel elles sont placées, chacune desdites pinces (10) comprenant une paire de mâchoires (11, 12) comportant au moins deux côtés adjacents de pré- hension (13, 14) disposés sensiblement perpendiculaire- ment entre eux. 9. Installation selon la revendication 8, carac- térisée par le fait que lesdites pinces (10) comprennent des moyens (28) pour supporter ladite table porteuse (18) indépendamment d'une desdites tôles métalliques (2) pla- cées sur la table (18) et saisies par lesdites machoires (11, 12). 10. Installation selon la revendication 9, carac- térisée par le fait que ladite table porteuse (18) com- prend un bord périphérique (26) pourvu d'une rainure continue (27), lesdits moyens servant à supporter ladite table (18) comprenant des tampons respectifs (23) en ma- tière élastomère qui peuvent être actionnés pour s'engager dans ladite rainure (27) et qui sont supportés en saillie par rapport auxdites machoires inférieures (11) desdites pinces (10).