Brevet FR2585606A1 — publié le 19870206

Cette invention concerne un corps ou une pièce pouvant être orienté suivant des directions orthogonales définies par un support, tel qu'un plateau. La fabrication de composants et d'ensembles demande souvent le positionnement d'une pièce suivant des orientations prédéterminées à des postes de travail respectifs d'un système robotisé. S'il s'agit de pièces possédant une configuration géomé- trique simple et des faces de référence bien définies, on peut utiliser un appareil relativement simple pour positionner chacune des pièces successives à un poste de travail. Une carte à circuits imprimés est un exemple d'une telle pièce simple parce qu'elle est formée d'un matériau plan, possède des trous de positionnement bien définis et des faces permettant l'établissement aisé de rapports précis avec des éléments à mettre en place sur la carte. Par contre, des problèmes se posent Lorsqu'il s'agit de pièces faites d'un matériau permettant à des cotes de position- nement de varier, d'une pièce à t'autre, dans une plage trop étendue. La matière thermoplastique moulée est un exemple d'un tel matériau. Par suite du retrait et d'autres facteurs, Les pièces moulées en matière thermoplastique ont tendance à présenter des variations dimensionnelles considérables d'une pièce à l'autre. Le problème posé par ces écarts se rencontre notamment dans un système robotisé qui assemble des composants dans des coffrets moulés en matière thermoplastique de postes récepteurs de télévision. Dans un tel système, l'alignement du coffret dans la plage de tolérance désirée aux postes de travail est critique en raison de la nécessité de positionner et d'ajuster un grand nombre de compo- sants et ce sous de nombreuses orientations différentes, dans chacun des coffrets successifs. Le brevet des EUA n 4 390 172 décrit un mécanisme de positionnement à détachement rapide. Ce mécanisme utilise des ouvertures dièdres et trièdres qui sont complémentaires à des hémisphères placés à des points de positionnement désirés. Cepen- dant, la demanderesse considère que ce mécanisme présente un incon- vénient s'il s'agit de positionner une grande pièce moulée en matière thermoplastique telle que le coffret d'un téléviseur. Les ouvertures dièdres et trièdres décrites dans le brevet précité, formées dans la matière thermoplastique moulée, ont des tolérances dimensionnelles relativement grandes. Ces tolérances permettent notamment des écarts de la distance transversale entre les parois latérales des ouvertures dièdres et trièdres. Même si un tel écart est faible en valeur absolue, il produit une variation rela- tivement importante dans la profondeur de pénétration d'hémisphères dans les ouvertures venues de moulage. Or, une telle variation de la profondeur de pénétration est inacceptable sur les postes de travail d'un système robotisé. La présente invention est appliquée à un corps orientable, par exemple au coffret moulé en matière thermoplastique d'un récep- teur de télévision. Le corps doit être positionné par rapport à un système de positionnement, comprenant par exemple un plateau destiné à recevoir et à déplacer le coffret d'un poste à l'autre dans un système robotisé. Le corps comporte un élément, tel que le fond du coffret, qui est d'un seul tenant avec le reste du coffret, destiné à venir en contact avec des saillies qui s'étendent dans une direction donnée à partir d'un support du système de positionnement, à partir du plateau mentionné ci-dessus par exemple. Une première et une deuxième saillie de support déterminent un premier plan du système, lequel est parallèle à la direction donnée. Selon l'invention, l'élément comporte un premier et un second dispositif possédant des parois qui définissent une première et une deuxième cavité dont les formes déterminent un premier plan de référence du corps, les parois de ces dispositifs venant en contact avec les première et deuxième saillies du système de positionnement, lesquelles sont élastiquement déplaçables dans la direction donnée, par rapport au support, lorsqu'elles sont en contact avec les parois des dispositifs correspondants; et l'élé- ment présente, en plus, au moins trois faces de référence fixes qui sont mutuellement espacées et déterminent un second plan de référence du corps, lequel est normal au premier plan de référence du corps, les faces de référence venant en contact avec des faces situées sur des saillies de support respectives et déterminant un second plan du système, qui est normal au premier plan du système. :3 Le corps réalisé selon l'invention peut être positionné, par rapport au système de positionnement, de manière que les plans du corps soient alignés avec les plans correspondants du système, bien-que des écarts dimensionnels de parois des dispositifs puissent permettre, sans l'agencement selon l'invention, aux saillies de support élastiquement déplaçables de pénétrer dans les cavités respectives sur des distances qui diffèrent d'un corps à l'autre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue éclatée, en perspective, d'un système d'orientation selon un mode de réalisation de l'inven- tion; - la figure 2 est la vue en plan d'un plateau de support et de positionnement utilisé dans ce système; - la figure 3 est une vue de côté du système de la figure I avec un téléviseur posé sur Le plateau; - la figure 4 est une vue frontale partielle du système de la figure 3; - la figure 5 est la vue en plan d'un des organes de positionnement du système de La figure I; - la figure 6 est une vue de côté de cet organe, prise suivant la ligne 6-6; - la figure 7 est une coupe axiale de l'organe de posi- tionnement de la figure 5, prise suivant la ligne 7-7; - la figure 8 est une coupe axiale, semblable à celle de la figure 7, d'un second organe de positionnement du système; - la figure 9 est une coupe axiale partielle illustrant la pénétration d'un organe de positionnement dans une cavité du fond du coffret du téléviseur de la figure 3; - la figure 10 est une vue en plan prise suivant la ligne 10-10 de la figure 9; - la figure 11 est une coupe semblable à celle de la figure 9 et illustrant la pénétration d'un second organe de posi- tionnement dans une deuxième cavité de positionnement du fond du coffret du téléviseur de la figure 3; - - la figure 12 est une vue en plan prise suivant la ligne 12-12 de La figure 11; et - les figures 13 et 14 sont des représentations schéma- tiques servant à expliquer les principes de L'invention. La figure 1 montre un téléviseur 10 qui est incliné vers le haut par rapport à son orientation horizontale normale pour simplifier la représentation. Le téléviseur 10 doit être fixé de façon amovible à un plateau 12, lui-même attaché à une plaque support 14 d'un système de transfert robotisé ou autre, représenté par les symboles 14', servant à l'assemblage. Le téléviseur est aligné sur le plateau 12 et est maintenu en place sur celui-ci sous l'effet de son propre poids. Il est supposé, dans l'ensemble visible sur la figure 1, que le système de transfert 14' maintient le plateau 12 exactement à un emplacement de référence prédéterminé o chaque point du plateau présente la position désirée suivant trois directions orthogonales dans une tolérance de fabrication donnée. Le plateau 12 est destiné à recevoir et à positionner le téléviseur 10 à un emplacement de référence d'un poste de travail, déterminé par le système de transfert 14'. Le poste récepteur 10 comporte un châssis électronique interne (non représenté) fixé dans un coffret 16 moulé en matière plastique. Le fond 18 du coffret 16 porte des sailties rigides de positionnement 20, 21, 22, 23, 28 et 30 qui sont venues de moulage et sont mutuellement espacées suivant une disposition donnée. Les saillies 20-23, appelées également"boutons" dans ce qui va suivre, de même que les saillies 28 et 30, appelées également "pieds" ci- après, présentent des faces extrêmes de référence 20', 21', 22', 23', 28' et 30', qui sont situées à une position de référence fixe dans le sens vertical, suivant la double flèche 24', par rapport aux autres structures du coffret 16. Ces structures comprennent le capot arrière 17, voir la figure 3, le tube récep- teur de télévision et le châssis (non représentés), de même que différentes commandes et des équipements ou accessoires sur lesquels doit agir ou qui doivent être assemblés par Le système automatique robotisé (non représenté). Les faces extrêmes de référence 20', 21' et ainsi de suite définissent ou déterminent d'une autreimanière l'orientation et l'emplacement d'un plan hori- zontal de référence 24 par rapport au coffret 16, en vue du positionnement du coffret à un emplacement de référence dans le sens vertical 24'. Dans la pratique, les faces extrêmes mentionnées peuvent être situéesdans des plans différents mais, du fait qu'elles sont relativement rigides, elles fixent l'orientation du coffret 16 donc aussi celle des composants internes dans le sens vertical 24'. Pour les besoins de la description, les faces extrêmes 28' et 30' des pieds 28 et 30 sont représentées comme définissant l'emplacement d'un plan de référence 24. Comme expliqué par la suite, L'orienta- tion du plan 24 autour d'un axe 60 défini par les faces 28' et 30' est fixée par les faces extrêmes 20'-23' des boutons. Les orienta- tions horizontales et verticales des différents plans et axes se réfèrent à leurorientationlorsque le coffret 16 est fixé sur le plateau 12 avec le plan 24 à l'horizontale. Lorsqu'on se reporte maintenant aux figures 9 et 10, on voit que le pied 28 est formé par un élément en U comprenant une base 32 et deux branches espacées 34 et 36 qui s'étendent à partir du fond 18. La branche 34 est constituée d'une nervure de renforcement 34' et d'une paroi 38 qui en est solidaire. La branche 36 est constituée de façon analogue d'une nervure 36' et d'une paroi 40. La paroi 38 présente une face latérale de posi- tionnement 38' qui est située en regard d'une face latérale de positionnement 40' de la paroi 40. Les faces 38' et 40' divergent dans le sens de l'éloignement du fond 18, définissant entre eux un espace dièdre tronqué 42. Les faces 38' et 40' définissent un plan vertical 44 qui est un plan bissecteur de l'espace 42 et est perpendiculaire au plan 24. L'axe 60 dont il a été question dans ce qui précède est défini par l'intersection des plans 24 et 44. Les figures 11 et 12 montrent que le pied 30 est formé de deux éléments en U qui sont chacun semblables à celui formant le pied 28 des figures 9 et 10 et dont les espaces dièdres sont disposés à angle droit l'un par rapport à l'autre, formant ainsi un espace tétraèdre tronqué 46. Les parois 48 et 49 forment un premier espace dièdre dont la bissectrice fixe (est située dans) le plan 44, voir figure 12, et Les parois 50 et 51 forment le second espace dièdre. Les faces 48', 49',respectivement 50', 51', dirigées l'une vers l'autre des parois citées divergent, à partir du fond 18, par rapport à l'axe 52, pour former l'espace tétraèdre 46. L'axe longitudinal 52 de cet espace coupe le plan 24 - auquel il est perpendiculaire - en un point 52" et est situé dans le plan 44. Les axes des boutons 20, 21, 22 et 23, voir la figure 1, sont parallèles au plan 44 et à l'axe 52. Les rapports des plans 24, 44 et de l'axe 52sontillustréssurla figure 14. Ces deux plans et cet axe situent le coffret 16 suivant trois directions ortho- gonales 24', 44' et 52'. Tout le coffret est ainsi orienté par rapport à un point de référence 52" de positionnement du coffret. Le plan 44 fixe la position angulaire du coffret par rapport à l'axe 52 et le plan 24 fixe la position angulaire du coffret autour de l'axe 60. L'expace dièdre 42 et l'espace tétraèdre 46, décrits en référence aux figures 9 et 11, définissent l'emplacement du plan 44 et de l'axe 52 suivant deux directions horizontales et orthogonales, 44' et 52', mais ils ne fournissent pas une position de référence précise dans le sens vertical indiqué par la double flèche 24'. La raison en sera expliquée ci- après en référence à La figure 13. Sur celle-ci, les lignes 64 et 66 représentent les faces internes 38', 40' du pied 28 avec l'espace dièdre 42 de la figure 9. Lorsqu'une saillie telle que le pied 28 est moultée en matière thermopLastique, le retrait et d'autres facteurs encore peuvent entraîner des différences, d'un coffret à l'autre, dans la dimension transversale 68, voir figure 13, perpendiculairement à l'axe médian 70 (qui correspond:à l'axe 52 sur la figure 14) de l'espace dièdre. Or, un petit écart dans la distance transversale entre les parois, comme indiqué schématiquement par les lignes 64' et 66', correspond à un décalage axial de la dimension transversale 68 d'une distance verticale y, jusqu'à la position de la dimension transversale indiquée par 68' sur la figure 13. On voit donc qu'un petit chagement de la distance transversale entre les parois 64 et 68 formant l'espace dièdre, tétraèdre ou d'une autre forme polyédrique se traduit par un décalage y considérable du point axial o une dimension transversale donnée existe entre les parois en question. Par exemple, un élément sphérique ayant la dimension transversale 68 donnée, lorsqu'il est disposé dans un espace poly- édrique en étant appliqué contre les faces définissant cet espace, fixera avec précision l'emplacement du centre de la sphère suivant les deux directions horizontales orthogonales 44' et 52', voir la figure 14, sur l'axe 70 de la figure 13. Cependant, la profondeur de pénétration de la sphère dans l'espace dièdre ou tétraèdre, le long de l'axe 70, ne peut pas être définie d'avance avec précision, en raison de la présence de l'erreur indéterminée que constitue le décalage y. Dans le mode de réalisation particulier décrit ici, utilisant un coffret moulé en matière thermoplastique, la dimension transversale correspondant à celle désignée par 68 sur la figure 13, peut différer d'un coffret à l'autre. Pour ces raisons, les pieds 28 et 30, voir également figure 1, sont pourvus de faces extrêmes 28' et 30' qui sont fixes dans le sens vertical 24', afin que le plan de référence 24 soit bien défini dans ce sens. Selon une variante par rapport aux structures saillantes représentées sur les figures 9, 10, 11 et 12, l'espace dièdre 42 et l'espace tétraèdre 46 peuvent être définis par des surfaces définissant des creux dans le fond 18. Lorsqu'on se reporte maintenant à la figure 1, le plateau 12 comporte comme pièce de base une plaque 91. A cette plaque sont fixés un organe de positionnement 72 qui est complé- mentaire au pied 30, un second organe de positionnement 74 qui est complémentaire au pied 28 et quatre colonnettes de soutien rigides 76, 78, 80 et 82. Les figures 3 et 4 montrent que les boutons 20-23 sur le fond 28 du coffret positionne celui-ci dans le sens vertical 24' en coopération avec les colonnettes 76 à 82 correspondantes. Les faces extrêmes de ces colonnettes peuvent être situées dans des plans différents: elles sont mutuellement espacées et elles viennent en contact, en les positionnant, avec les faces extrêmes 21', ', 23' et 22' des boutons correspondants 21, 20, 23 et 22 du coffret, chaque fois à une position de référence donnée dans le sens vertical 24', et en définissant la position du plan 24 par rapport à la plaque 91. Les colonnettes de soutien 76, 78, 80 et 82 sont utilisées pour positionner des points mutuellement espacés sur une structure de coffret relativement flexible. Sous l'effet du poids du coffret et de son contenu, les différents boutons du cabinet sont amenés en contact avec les colonnettes correspondantes du plateau 12, avec fléchissement du coffret si nécessaire, de sorte que tous les points du coffretoccupent leurs emplacements prévus à la conception, avec suppression de toute déformation. Les organes de positionnement 72 et 74 comprennent des éléments rigides, fixes, présentant des faces qui définissent une position de référence fixe dans le sens vertical 24', en vue du positionnement des faces extrêmes 30' et 28' des pieds 30 et 28. Les colonnettes 76, 78, 80 et 82 et les organes de positionnement 72 et 74, voir figure 1, définissent par conséquent la position d'un plan de référence pour le positionnement du plan 24 du coffret dans le sens vertical. Les organes 72 et 74 comprennent, en plus, des éléments élastiques qui définissent un plan vertical corres- pondant au plan 44, voir figure 1, et un point de référence corres- pondant au point 52", de manière qu'ils positionnent le coffret 16, par rapport à la plaque 91 du plateau, suivant les deux directions horizontales orthogonales 44' et 52'. Ainsi, le coffret est posi- tionné suivant trois directions orthogonales. Ceci deviendra plus clair au cours de la description détaillée qui va suivre. Ainsi que le montre la figure 8, l'organe de position- nement 72 comprend un support 86 possédant un alésage cylindrique circulaire 88 avec un axe longitudinal 90. Le support 86 est fixé à la plaque 91 par un collet 92. Un élément de positionnement 94 est fixé au support 86 pour positionner l'organe 72 par rapport à la plaque support 14 dans le sens vertical (24'). Un plongeur 96 est ajusté dans l'alésage 88 pour pouvoir coulisser dans le sens vertical avec une mobilité transversale négligeable. Un ressort de compression 98-placé dans l'alésage 88 est en appui sur l'élément 94 et pousse le plongeur 96 élastiquement dans le sens de son éloi- gnement de la plaque 91, suivant la flèche 62'. A l'extrémité du plongeur 96 est fixée une sphère 100 dont le centre est situé sur l'axe 90 de l'alésage. La sphère 100 est donc déplaçable dans le sens vertical par rapport au support 86 et est poussée vers sa position d'éloignement maximal de la plaque 91, voir la figure 1. En haut, le support 86 comporte un prolongement sous forme d'une tubulure avec une face extrême 102 qui est située dans le plan de référence 104, en vue du positionnement dans ce plan de la face extrême 30' du pied 30 porté par le fond du coffret. Lorsque le pied 30 du coffret s'emboîte sur la sphère 100, voir la figure 11, la sphère vient en contact avec les faces 48'-51' définissant l'espace tétraèdre du pied 30, voir également la figure 12, ce qui place le centre de la sphère et l'axe 90 exac- tement sur l'axe 52 du pied 30. On a utilisé un espace tétraèdre parce que ses parois sont orientées suivant des directions orthogo- nales, ce qui est important pour le positionnement de l'axe 52 suivant les directions 44' et 52', voir la figure 14. Sous l'effet du poids du récepteur de télévision sur le plongeur 96 monté sur ressort, voir la figure 11, le coffret repousse le plongeur dans le sens de la flèche 62 dans l'alésage 88 du support 86, aligné suivant l'axe 90, figure 8. Le plongeur continue à descendre jusqu'à ce que la face extrême 30' du pied, située dans le plan 24, vienne buter contre la face extrême 102 du support 86, située dans le plan 104, voir figure 11. De cette manière, le point de réfé- rence 52" du pied 30, voir figure 14, est positionné exactement sur le point de référence correspondant 102' de l'organe 72, voir la figure 8, à l'intersection de l'axe 90 avec le plan 104, figure 9, au droit de la face extrême 102. Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 5, 6 et 7, l'organe de positionnement 74 comprend un support 106 possédant un alésage cylindrique circulaire 108 avec un axe longitudinal 110. Le support 106 est fixé à la plaque 91 par unicollet 112. Au support 106 est fixé un élément de positionnement 114 qui vient s'appliquer contre et qui positionne la plaque 91 dans le sens vertical (24') par rapport à la plaque support 14. Un plongeur 116 est monté coulissant dans le sens vertical dans l'alésage 108. Celui-ci contient également un ressort de compression 118 qui est en appui sur l'élément 114 et repousse élastiquement le plongeur 116 - situé sur l'axe 110 - dans le sens de son éloignement de la plaque 91, comme indiqué par la flèche 62'. L'extrémité supérieure du plon- geur 116 porte un taquet de positionnement 120 ayant la forme d'une partie de cylindre à axe horizontal. L'axe longitudinal 120' du taquet 120 coupe perpendiculairement l'axe 110 de l'alésage. Le plongeur 116 porte également une goupille de guidage 122 qui coulisse dans une fente 124 ménagée parallèlement à l'axe 110 dans la paroi du support 106. La goupille 122 reste en contact intime avec les flancs de la fente 124 pour assurer que l'axe longitudinal 120' du taquet 120 et l'axe 110 définissent un plan fixe 44", voir la figure 5, en vue du positionnement du plan 44 du pied 28, voir la figure 1, dans ce plan. En haut, le support 106 possède un prolongement sous forme d'une tubulure rigide de section circulaire, avec une face extrême 126, voir la figure 7. Cette face extrême est située dans le plan 104 dont elle fixe l'empla- cement relatif en coopération avec la face extrême 102 du support 86, figure 8. Lorsque le taquet 120 vient en contact avec les faces de l'espace dièdre dans le pied 28, la surface cylindrique circu- laire du taquet positionne automatiquement son plan de référence 44", voir figure 5, de manière à le faire coïncider avec le plan de référence 44 du pied 28. Le poids du coffret suffit pour faire descendre le taquet 120 jusqu'à ce que la face extrême 28' du pied 28 vienne buter contre la face extrême 102 du support 106, positionnant ainsi le plan 24 du coffret et l'axe 60, voir figure 1, dans le plan 104. Le point de référence 52' du coffret 16, voir figure 14, est par conséquent situé sur le point de référence correspondant 102' de l'organe de positionnement 72, voir figure 8. L'emplacement du centre de gravité (CG) du téléviseur 10, figure 3, est défini suivant les directions orthogonales 24', 44' et 52', figure 14. La projection du centre de gravité dans le plan 104 est située dans la région délimitée par les colonnettes 76 et 78, ainsi que par les organes de positionnement 72 et 74, voir figure 1. Donc, la plus grande partie du poids du téléviseur 10 est supportée par les organes 72 et 74 et les colonnettes 76, 78. Cependant, la région du fond 18 du coffret située entre les boutons 20, 21 et 22, 23 peut fléchir par rapport à la région située entre les saillies 20, 21 et 28, 30 et porte une partie de La charge transmise par le châssis (non représenté). Les saillies 20-23, 28 et 30 sur le coffret et les organes 72, 74 avec les colonnettes 76, 78, 80, 82 supportent le poids du téléviseur 10 et positionnent tous les points du coffret à un emplacement de référence, dans le sens vertical, en vue de la flexibilité du fond 18. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, des colonnettes de soutien rigides 130 et 132 peuvent être prévues en plus sur la plaque 91 pour le positionnement de coffrets de téléviseurs ayant des dimensions qui diffèrent de celles du coffret représenté, pour que le plateau 12 puisse être utilisé de façon universelle pour des coffrets de téléviseurs de différentes tailles. Dans l'exemple représenté, les colonnettes 130 et 132 ne sont pas utilisées pour le positionnement du coffret 16. Si cela était le cas, les colon- nettes 130 et 132 pourraient être utilisées à la place des coLon- nettes 80 et 82 par exemple. REVENDICATIONS 1. Corps (16) à positionner par rapport à un système de positionnement (12, 14 et ainsi de suite), Le corps comportant un élément (18) destiné à venir en contact avec des saillies (72, 74 et ainsi de suite) qui s'étendent dans une direction donnée (24') à partir d'un support (12) du système de positionnement, une première et une deuxième saillie (72, 74) déterminant un premier plan (44) du système, qui est parallèle à la direction donnée, caractérisé en ce que l'élément comporte un premier et un second dispositif (28, 30) possédant des parois (38', 40'; 48', 49') qui définissent une première et une deuxième cavité (42, 46) dont les formes déterminent un premier plan de référence (44) du corps, les parois de ces dispositifs venant en contact avec les première et deuxième saillies du système de positionnement, lesquelles sont élastiquement déplaçables dans la direction donnée, par rapport au support, lorsqu'elles sont en contact avec les parois des dispositifs correspondants; et que l'élément présente, en plus, au moins trois faces de référence fixes (21', 28', 30' et ainsi de suite) qui sont mutuellement espacées et déterminent un second plan de référence (24) du corps, lequel est normal au premier plan de référence du corps, Les faces de référence venant en contact avec des faces (102, 126 et ainsi de suite) situées sur des saillies de support respectives et déterminant un second plan (104) du système, qui est normal au premier plan du système; de manière que le corps soit positionné avec ses premier et second plans (44, 24) alignés avec les premier et second plans du système. 2. Corps selon la revendication 1, o le second dispo- sitif (30) présente des parois supplémentaires (50', 51') dont la forme détermine, dans le premier plan de référence (44) du corps, un axe (52) qui coupe le second plan de référence (24) du corps, de sorte que lorsque le corps est positionné comme indiqué dans la revendication 1, Le corps soit également positionné par rapport à l'intersection (52") de cet axe avec lesecond plan de référence du système de positionnement. 3. Corps selon la revendication 1 ou 2, constitué par le coffret d'un poste récepteur de télévision (10), le coffret étant une pièce moulée en matière thermoplastique et ledit élément étant une partie du coffret dans laquelle sont formés lesdits dispositifs.