Brevet FR2586956A1 — publié le 19870313

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REPRISE EN CONTROLE D'UNE MACHINE A DEUX ORGANES MOBILES AU MOINS APRES-PERTE DU CONTROLE DE CES ORGANES L'invention a pour objet un procédé et un dispositif qui permettent de reprendre de manière automatique, et sans risque d'accident, le contrôle des mouvements d'une machine ayant deux organes mobiles au moins, après une perte du contrôle des mouvements de cette machine pour une raison quelconque. Les machines automatiques concernées par l'invention sont des machines qui ont un rôle ou une affectation quelconque, commue par exemple un centre d'usinage ou un robot de manipulation de pièces, avec deux et souvent plus de deux organes qui se déplacent automatiquement conformément à un pro gramme déterminé. Les mouvements successifs des organes d'une telle machine sont fréquem ment produits par un moteur à marche incrémentale com me le sont les moteurs pas à pas, ou tes vis et écrous à filetage ayant un pas déterminé, ou encore les moteurs associés à un codeur incremental qui leur impose en fait une marche analogue à celle d'un moteur pas à pas. Les moteurs à marche incrémentale sont capables de déplacer un organe d'une machine de manière précise à partir d'un point origine jusqu'a un autre point quelconque d'une trajectoire déterminée à la seule condition que la distance qui sépare les deux points soit un multiple entier de la valeur incrémentale. Toutefois, plusieurs raisons font qu'il est possible, et assez fréquent, qu'après l'exécution de plusieurs déplacements l'organe com mandé ne se trouve pas exactement à la place qu'il devrait occuper ; ces raisons peuvent être une mauvaise transmission des signaux de commande, ou la survenance d'un signal parasite. Il peut se faire aussi qu'à la suite d'une panne ou d'une défaillance d'un composant électronique, ou d'un autre événement quelconque, la position de l'organe devienne totale ment inconnu et qu'elle échappe alors à tout contrôle. La solution adoptée classiquement pour éliminer ces situations indésirables consiste à com mander l'organe au moyen d'une boucle fermée comportant l'envoi par un capteur associé à l'organe d'une information en retour jui fait connaitre à chaque instant sa position précise. Il est compréhensible que l'emploi d'une boucle fermée de commande par un signal émis et de contrôle par un signal en retour indépendant du signal émis complique la machine et augmente notablement son coût. Le but principal de l'invention est d'apporter un procédé et un dispositif qui permettent de com mander les organes d'une machine à l'aide de moteurs à marche incrémentale, en boucle ouverte, sans emploi de capteurs associés à ces organes pour en faire connaître en permanence La position, et permettant de reprendre rapidement et sans risque d'accident comme une collision avec une pièce ou un autre organe, le contrôle des mouvements de ces organes quand il arrive que ce contrôle soit perdu. Dans la structure d'une machine à deux organes au moins entraînés par des moteurs à marche incrementale, ayant chacun une course de travail entre deux points extrêmes comprenant un point origine et un point terminal dans une première direction et une direction opposée, selon le procédé de l'invention, on réserve dans la structure de la machine en relation avec un premier organe un volume de dégagement ayant une base dont la surface est constituée par l'ensemble des emplacements qu'occupe dans une direction pendant le fonctionnement ledit premier organe, ce volume étant limité par des lignes parallèles s'tendant à partir de cette base parallèle ment à la course de travail de cet organe dans la direction opposée ; ce velu m e est tenu libre de tout obstacle à tout moment du fonctionnement de la machine , on ménage sur la course de travail du premier organe ou sur son prolongement une position de référence où, lorsqu'il s'y trouve, le premier organe permet la course d'un second organe, on place sur la course de travail du premier organe ou sur son prolonge m ent à sa position de référence un capteur apte à signaler la présence de ce pre m ier organe à sa position de référence ; on réserve sur la course du deuxième organe une position de référence telle que lorsqu'il s'y trouve le deuxième organe permet la course d'un troisième organe, on place sur ladite course du deuxiéme organe à sa position de référence un capteur apte à signaler la présence de ce deuxième organe à sa position de référence ; on procède de la m ê m e façon pour la course des organes suivants de la machine s'il y a lieu. Dans une machine réalisée conformément au procédé de l'invention ayant des moyens de guidage disposés le long d'axes différents déterminés, des organes moabites montés respectivement sur ces moyens de guidage, des moteurs à marche incrémentale associés respectivement aux organes mobiles pour les déplacer sur les moyens de guidage le long d'une course de travail entre deux points extrêmes comprenant un point origine et un point terminal, il existe selon l'invention e.- relation avec un premier organe un volume de dégagement englobant la totalité des positions que peut occuper ce premier organe, ce volume de dégagement étant constamment libre de tout obstacle et comprenant pour ledit premier organe sur le moyen de guidage de celui-ci une position de référence ;; un détecteur de présence est installé à cette position de référence ; en relation avec un second organe ou avec chacun des autres organes il existe sur leurs moyens de guidage une position de référence déterminée à chacune desquelles est installé un détecteur de position de l'organe correspondant. De préférence, la position de référence du premier organe au moins est au-delå des points extrêmes, en dehors de la course de travail dudit organe. Pour bien faire comprendre l'invention on donnera maintenant une description d'une machine réalisée conformément à l'invention, on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale en perspective de cette machine, - la figure 2 est une vue en élévation schématique de la machine de la figure 1. La machine décrite ici en exemple est un robot de chargement dont le rôle est de prendre une à une des pièces P sur un plateau 1 où elles sont rangées, de les transférer jusqu a une broche 2 d'une machine d'usinage et de les introduire en partie dans un mandrin (non représente dont est munie cette broche. Ce robot comprend un bâti général 3 auquel est fixé un moyen de guidage 4, allongé horizontalement, le long duquel peut se déplacer en translation un organe coulissant 5 ;les déplacements de ce dernier ont lieu sous l'action d'un moteur pas à pas 6 monté à une extrémité du moyen de guidage 4 et, accouplé à une vis qui est engagée avec l'organe coulissant 5. A ce dernier est fixé un moyen de guidage 7, allongé verticalement, le long duquel peut se déplacer en translation un organe coulissant 8 , les déplacements de ce dernier ont lieu sous l'action d'un moteur pas à pas 9 monté à l'extrémité supérieure du moyen de guidage 7 et accouplé à une vis qui est engagée avec l'organe coulissant 8. A l'extrémité inférieure de ce dernier est monté un arbre horizontal 10 qui porte en avant de l'organe coulissant 8 un organe tournant 11 équipé de deux pinces opposées 12A, 12B qui peuvent etre mises dans un plan vertical, com me représenté sur la figure 1, ou dans un plan horizontal par suite d'une rotation de l'organe tournant 11. Les mouvements de ce dernier ont lieu sous l'action d'un moteur pas à pas 13 , celui-ci est porté par l'organe coulissant 8 au-dessus de l'arbre 10 et un moyen de trans mission sans glissement réunit cet arbre 10 et le moteur 13. Le moyen de guidage 4 de l'organe coulissant 5 matérialise un axe T le long duquel cet organe 5 est déplaçable sur une course de travail li mitée par un point extrême origine 01 et un point extrême terminal T1, comme indiqué sur la figure 2. Le moyen de guidage 7 de l'organe coulissant 8 matérialise un axe S le long duquel cet organe 7 est déplaçable sur une course de travail li mitée par un point extrême origine 02 et un point extrême terminal T2. L'arbre 10 de l'organe tournant 11 matérialise un axe R autour duquel cet organe 11 peut tourner sur une course de travail quelconque qui, lorsqu'elle est de 180l, est limitée par deux points opposés 03, T3. Les mouvements exécutés par les organes robot sont commandés en boucle ouverte, sans information en retour ; ils se succèdent de la façon suivante, sur la trajectoire qui est propre à chacun d'eux. Quand l'organe coulissant horizontale ment 5 est à proximité de la broche 2, au point extrême T1 de sa course, l'organe coulissant verticalement 8 est descendu devant cette broche à son point extrême T2 et les pinces 12A, 128 sont dans un plan vertical pour l'introduction d'une pièce P dans le mandrin de la broche. Sur la figure 1, l'organe coulissant horizontalement 5 n'est pas encore arrivé à son point extrême T1. Après mise en place de la pièce P, l'organe coulissant verticalement 8 remonte à l'extrémité opposée 02 de sa course ; l'organe coulissant horizontalement 5 revient à l'extrémité opposée 01 de sa course puis l'organe coulissant verticalement descend à nouveau à l'extrémité T2 de sa course pour la prise d'une pièce P sur le plateau 1. Le changement de plan des pinces 12A, 128 se fait par rotation de l'organe tournant 11 quand l'organe coulissant verticalement 8 est à l'extrémité 02 de sa course. On- admet que quand une pince 12A ou 128, est horizontale en vue de la saisie d'une pièce P l'organe tour nant 11 se trouve au point 03 de sa course. Pendant la conception et la construction du robot décrit ci-dessus on a appli qué le procédé de l'invention ; on a veillé à laisser libre de tout obstacle un volume V de dégagement indiqué par un trait mixte en perspective sur la figure 1 et en élévation sur la figure 2. Sur ces figures, ce volume V est représenté schématiquement, par commodité. On peut le définir psr une base qui est composée des plans, ou des surfaces courbes le cas échéant, contenant tous les emplacements que l'organe coulissant verticalement 8 qui est ici le premier organe au sens de l'invention occupe dans une direction pendant le fonctionnement du robot ; le périmètre de cette base est le lieu des points extrêmes qu'occupe dans cette base l'organe coulissant 8 pendant tous les déplacements qu'il subit.A partir de cette base, dans le sens de la direction opposée, des lignes parallèles au moyen de guidage 7, c'est-à-dire à la propre course de travail de cet organe, définissent la face latérale du volume. Ce dernier est limité en longueur par la surface comprenant l'ensemble des emplacements que ledit organe peut occuper quand il est parvenu à une position de référence que l'on décrira plus loin. Sur la figure 2, on peut voir que la base du volume de dégagement V comprend les plans de plus bas niveau B1 et 82 des emplacements que l'organe coulissant verticalement 8 occupe à proximité de la broche 2 et à proximité et au-dessus du plateau 1, ainsi que le plan 83 de plus haut niveau des emplacements que ce même organe occupe pendant qu'il est déplacé par l'organe coulissant horizontalement 5 entre la broche- et le plateau et inversement. On voit que lorsqu'il est dans la base, l'organe coulissant verticalement 8, ou premier organe au sens de l'invention, est à une position extrême de ses déplacements possibles pendant l'utilisation du robot, dans une direction. Ces positions sont parfois confondues avec sa position à l'extrémité T2 le long de sa propre course de travail, en 81 et 83, et sont parfois éloignées de cette position, en 82. A partir de la base définie ci-dessus, des lignes parallèles à la course de travail dudit organe 8 le long de son moyen de guidage 7, en direction oppo sées, définissent le volume V. Ce dernier est tenu, par construction, libre de tout obstacle susceptible de gêner l'organe coulissant verticalement 8 se déplaçant le long du moyen de guidage 7 jusqu'à sa position à l'extrémité opposée 02 de sa course. Cette position peut-être définie com me la position de référence de l'organe coulissant verticalement 8 à condition que, lorsqu'il occupe cette position de référence, cet organe 8 permette la course de l'organe coulissant horizontalement 7 jusqu a sa position à l'extrémité 01, sans rencontrer d'obstacle.Cette position à l'extrémité 01 de l'organe coulis- sant horizontalement 7 peut être prise comme sa position de référence, à condition que, lorsqu'il s'y trouve, ledit organe 8, qui est le deuxieme organe au sens de l'invention, permette la liberté des mouvements de l'organe tournant il jusqu'a sa position au point 03. Dans certaines circonstances, il peut être nécessaire de choisir la position de référence du premier organe et/ou d'autres organes en dehors de la course de travail, au-delå du point origine, pour que l'organe suivant puisse se déplacer librement. Des détecteurs de présence, non visibles sur les figures, d'un type quelconque approprié, sont placés aux positions de référence des divers organes pour signaler la présence ou l'absence de ces derniers. Si la position exacte d'un organe quelconque ou de plusieurs organes n'est plus connue avec exactitude, quelle que soit la position de l'ensemble des organes, il est toujours possible, sans risquer aucun endommagement quelconque, de commander à l'organe coulissant verticalement 8 de se déplacer jusqu'a sa position de référence 02. Ensuite, on peut déplacer successivement les autres organes jusqu'à leurs positions de référence respectives. On reprend alors, à partir de ces positions, le contrôle total des mouvements du robot. En pratique, il est préférable de com mander périodiquement un retour de l'ensemble des organes à leurs positions de référence afin d'éli miner toute erreur de position même non encore constatée. D'un autre point de vue, on peut dire que le volume de dégagement V englobe la totalité des positions que le premier organe mobile peut occuper dans l'espace, y compris sa position de référence, que celle-ci confondue avec une position extrême ou en dehors de la course de travail du premier organe. Dans ce volume de dégagement on distingue les positions que le premier organe occupe périodiquement pendant les cycles de travail de la machine ainsi que les positions que ce premier organe peut occuper en dehors des cycles de travail quand il est déplacé jusqu'à sa position de référence, ce qui peut se produire à partir de l'une quelconque de ses positions courantes pendant un cycle de travail. R E VE N DIC A TIO NS 1) Procédé de construction d'une machine à marche automatique ayant au moins deux organes mobiles entrainés chacun par un moteur à marche incrémentale, ayant chacun une course de travail entre deux points extrêmes comprenant un point origine et un point terminal, dans une première direction et dans une direction opposée, caractérisé en ce qu'on réserve dans cette machine, en relation avec un premier organe, un volume de dégagement ayant une base dont la surface est constituée par l'ensemble des emplacements occupés dans la première direction pendant le fonctionnement par ledit premier organe, ce volume étant défini à partir du périmètre de ladite base par des lignes parallèles à la course de travail du m-ê me organe dans la direction opposée, ce même volume de dégagement étant tenu libre par construction à tout moment de tout obstacle susceptible de gêner les mouvements dudit premier organe le long de sa course de travail, on ménage sur ladite course de travail ou sur son prolongement une position de référence telle que, quand ledit premier organe occupe cette position de référence, il permet le déplacement libre d'un second organe le long de sa course de travail, on ménage sur ladite course du second organe ou sur son prolongement une position de référence telle que lorsque ledit second organe s'y trouve il permet le deplacement libre d'un troisième organe le long de sa course de travail, et ainsi de suite pour les organes suivants, on prévoit à chaque position de référence un détecteur de présence capable de signaler la présence à cette position de l'organe correspondant. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on place la position de référence d'un organe mobile au moins en dehors de sa course de travail au-delå de l'un des points extrêmes de cette course. 3) Machine réalisée selon le procédé de la revendication 1 ayant des moyens de guidage (4,7,10) en relation avec des axes de déplacement (T,S,R), un organe mobile (5,8,11) monté sur chacun de ces moyens de guidage, un moteur à marche incrémentale (6,9,13) accouplé fonctionnellement respectivement avec chaque organe mobile pour déplacer ce dernier le long d'une course de travail entre un point origine (01,02,03) et un point -terminal tT1,TS,T3) dans une première direction et dans la direction opposée, caractérisé en ce qu'il existe sur cette machine, en relation avec un premier organe mobile (8) un volume de dégage ment (V) englobant la totalité des positions que peut occuper ledit organe mobile (8), ce volume de dégagement (V) étant constam ment libre de tout obstacle et comprenant sur le moyen de guidage (7) dudit organe mobile (8) une position de référence où ce même organe mobile (8) permet le déplacement libre d'un second organe mobile (5) le long de son moyen de guidage (4), une position de référence étant prévue aussi sur ce dernier moyen (4) pour ledit second organe mobile (5) ou ce second organe (5) permet le déplacement libre d'un troisième organe mobile (11) et ainsi de suite, un détecteur de présence étant installé à chacune desdites positions de référence. 4) Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que la position de référence de chaque organe mobile (5,8,11) est confondue avec sa position au point origine (01,02,03) de sa course de travail. 5)Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que la position de référence de l'un au moins des organes mobiles (5,8,11) est choisie en dehors de la course de travail dudit organe.