Brevet FR2590811A1 — publié le 19870605

Machine automatique de contrôle et de tri de nièces. en Particulier cylindriques. La présente invention est relative à une machine automatique de contrôle et de tri de pièces, en particulier cylindriques. Cette machine s'applique plus particulièrement au contrôle et-au tri automatiques de chemises cylindriques de moteurs usinées et rodées. On connaît par le brevet FR 2 493 514 un dispositif de contrôle dimensionnel automatique de pièces de révolution. Mais outre que ce dispositif ne permet d'effectuer qu'un simple contrôle dimensionnel, il ne permet de réaliser un tri que selon un seul critère, la pièce étant déclarée bonne ou mauvaise. Ainsi ce dispositif ne permet ni une évaluation qualitative ni une évaluation quantitative des différents défauts pouvant apparaître sur la pièce testée. Ceci interdit donc à la fois l'établissement de bilans automatiques des défauts observés, et la possible remise en conformité des pièces déclarées défectueuses mais pouvant être rectifiées. En effet, dans le dispositif décrit dans le brevet FR 2 493 514, les pièces déclarées défectueuses sont toutes évacuées par la même voie, quelles que soient l'ampleur et la nature du défaut. La demanderesse s'est donc posé le problème de créer une machine automatique assurant en particulier le contrôle de chemises cylindriques de moteurs selon plusieurs critères, transférant les chemises d'un poste de contrôle au suivant, et permettant d'effectuer un tri des chemises testées en fonction des différents critères de contrôle. La présente invention, qui résout ce problème, a donc pour objet une machine de contrôle et de tri de pièces, en particulier cylindriques, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'amenée des pièces à un dispositif de contrôle pourvu d'un certain nombre de postes de contrôle successifs en chacun desquels peut être mesuré un paramètre déterminé desdites pièces, des moyens d'évacuation à plusieurs pistes des pièces con trôlées, et des moyens sélectifs propres à diriger lesdites pièces contrôlées vers telle ou telle piste desdits moyens d'évacuation, en fonction de la valeur de chaque paramètre et des ordres correspondants fournis par un ordinateur de pilotage automatique de l'ensemble des moyens précités. Avantageusement, cette machine sera encore caractérisée en ce que ledit dispositif de contrôle comporte un carrousel pourvu, pour la réception desdites pièces à contrôler, d'un nombre de logements angulairement équidistants qui est égal au nombre desdits postes successifs, lesquels sont aussi répartis, autour du carrousel, en étant angulairement équidistants et sont portés par une structure fixe dudit dispositif, et en ce que ledit carrousel est accouplé à des moyens moteurs propres à l'entraîner pas à pas, de sorte à amener, lors de chaque pas de déplacement, chaque logement en regard d'un desdits postes de contrôle successifs dudit dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et qui est faite avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en plan d'une machine conforme à l'invention - la figure 2 est une vue schématique en plan à plus grande échelle du carrousel de contrôle de cette machine - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 2 - la figure 5 est une vue en coupe transversale selon la ligne V-V de la figure 2 - la figure 6 est une vue en coupe transversale selon la ligne VI-VI de la figure 3 ; et - la figure 7 est une vue en perspective d'une chemise à contrôler. Suivant la figure 1, la machine comporte sept parties principales, repérées par les lettres A à G. La référence A désigne un dispositif de contrôle dimensionnel automatique de la géométrie extérieure de chemises W. Il est constitué essentiellement d'un système pneumatique du type à mesure sans contact, contrôlant sur les chemises W les paramètres suivants tels qu'illustrés dans la figure 7 - hauteur totale H1 entre une face d'appui 1 et la base de la chemise W, - hauteur H2 de la saillie circulaire 2 qui s'étend entre les faces d'appui 1 et 3, - hauteur H3 d'une collerette 4 qui s'étend entre les faces d'appui 3 et 5, - hauteur H4 d'un corps cylindrique 6 s'étendant entre les faces d'appui 5 et 7, - hauteur H5 d'une collerette -8 qui s'étend entre les faces d'appui 7 et 9, diamètre extérieur des collerettes 4 et 8, - ovalisation de la chemise W, - planéité des faces d'appui 1, 3, 5 et 7, etc. La référence B désigne un convoyeur à bande de type connu, qui constitue les moyens d'amenée mentionnés plus haut. Il prend en charge les chemises W sortant du dispositif de contrôle pneumatique A et les transfère en position verticale, saillie circulaire 2 orientée vers le haut, vers un dispositif C d'orientation des méplats 10 de la chemise W en position verticale. Ce dispositif C consiste en un plateau tournant, sur lequel la chemise est posée verticalement, un détecteur de position des méplats 10, fixé au niveau de la saillie circulaire, arrêtant la rotation du plateau tournant lorsqu'un méplat 10 est correctement orienté. L'orientation des méplats de la chemise est indispensable pour l'admission de celle-ci par le dispositif de contrôle E décrit un peu plus loin. La référence D désigne un robot à bras télescopique pivotant et préhenseur 12. D'une part, il assure le transfert des chemises orientées par le dispositif C vers le carrousel E, et d'autre part il transfère les chemises contrôlées sortant du carrousel E vers des convoyeurs F. et G. La référence E désigne un dispositif de contrôle de chemises W appelé "carrousel". Selon le mode de réalisation représenté aux figures 2 à 6, il est constitué d'une structure supérieure 13, sensiblement hexagonale, d'axe YY. Selon le sens de rotation des aiguilles d'une montre, chaque face de la structure hexagonale 13 est affectée à un poste d'opération particulier repéré El à E6 - El : poste de chargement et de déchargement des chemises par le robot D - E2 : poste de contrôle pneumatique de la porosité des chemises composé d'un vérin 14 actionnant un chariot 15 coulissant verticalement sur une glissière 16 solidaire de la structure supérieure 13 et terminé par un obturateur 17 étanche - E3 : poste libre - E4 : poste de contrôle par courants de Foucault constitué d'une sonde 18 mobile en rotation autour d'un axe de révolution ZZ grâce à un moto-réducteur 19 porté par un chariot 20 coulissant verticalement sur une glissière 21 solidaire de la structure supérieure 13. La sonde 18 est donc mobile en rotation et en translation axiale. - E5 : poste de classement des alésages par sonde pneumatique. Le poste E5 présente une butée fixe 22 en forme de L solidaire de la structure supérieure 13, cette butée 22 étant munie d'une nervure de renforcement 23, et la partie basse de la butée présentant une face plane perpendiculaire à la face de la structure supérieure 13. - E6 : poste de marquage des chemises composé d'un chariot porte-outils 24 coulissant verticalement sur une glissière 25 solidaire de la structure supérieure 13. Le chariot porte-outils 24 porte un moteur 26 actionnant en rotation un jeu de fraises 27 portées par un arbre d'entraînement d'axe de rotation perpendiculaire à l'axe YY de la structure supérieure 13. L'arbre portant le groupe de fraises 27 est déplaçable axialement pour permettre, en combinaison avec le mouvement vertical du chariot porte-outils 24, le marquage du rebord extérieur et supérieur de la chemise ayant subi précédemment le test de classement des alésages par voie pneumatique au poste E5. Ainsi le nombre de traits de fraises définit la classe de la chemise. On peut voir, par exemple à la figure 7, deux traits de fraises 28 sur la chemise W. En dessous de la structure supérieure 13, le carrousel comporte une structure inférieure 29 solidaire de la structure supérieure 13. Suivant les figures 3 et 6, la structure inférieure 29 est munie, à l'extérieur, d'un moteur 30 d'axe de rotation perpendiculaire à l'axe YY. Suivant la figure 4 (poste E2), à la verticale et dans le prolongement du vérin 14, la structure inférieure 29 est munie, à l'extérieur, d'un vérin 31 de commande d'un chariot 32 coulissant verticalement sur une glissière 33 solidaire de ladite structure inférieure 29. Le chariot 32 comporte une équerre 34 dotée à sa partie supérieure d'un mandrin cylindrique creux 35, d'axe de révolution Z1-Z1 parallèle à l'axe YY, et possédant à sa base un moyen de raccordement 36 à une conduite d'alimentation d'air comprimé. Le diamètre externe du mandrin 35 est légèrement inférieur au diamètre interne d'une chemise W à contrôler et sa longueur est également légèrement inférieure à la longueur de cette chemise. Le mandrin 35 a pour but de réduire le volume des chemises W lors du test d'étanchéité de ces dernières, lequel consiste à contrôler une chute de pression dans le temps liée à d'éventuelles porosités.Cette opération est rendue possible lorsque le mandrin 35 est introduit à l'intérieur d'une chemise W alors que les extrémités de cette dernière sont rendues étanches, d'une part par l'obturateur 17 mobile, et d'autre part par un joint d'étanchéité 37 situé à la base du mandrin 35. Toujours suivant la figure 4 (poste E5), à la verticale de la butée fixe 22, la structure inférieure 29 est munie, extérieurement, d'un vérin 38 actionnant un chariot 39 coulissant verticalement sur une glissière 40 solidaire de ladite structure inférieure 29. Le chariot 39 comporte une équerre 41 dotée en sa partie supérieure d'une tête de contrôle 42 pneumatique, d'axe de révolution Z2-Z2, à buses multiples 43, réparties sur sa périphérie et étagées sur toute la hauteur de ladite tête de contrôle. Lorsque la tête de contrôle est introduite à l'intérieur d'une chemise W, celle-ci permet de mesurer, grâce à des ajutages 44, les informations suivantes - ovalisation de la chemise à plusieurs niveaux, - diamètre interne moyen de la chemise, - etc... - détermination de la classe de l'alésage par le calculateur en fonction des paramètres ci-dessus. Suivant les figures 2 à 6, le carrousel est entouré, entre les structures supérieure 13 et inférieure 29, d'un convoyeur annulaire 45 comportant six fourreaux 46 répartis régulièrement de façon symétrique par rapport à l'axe de révolution YY du carrousel. La géométrie intérieure des fourreaux 46 est adaptée au profil extérieur des chemises W dans leur position verticale, la face supérieure 47 du fourreau servant d'assise à une face d'appui 48 desdites chemises lorsque celles-ci sont introduites verticalement par le haut comme montré par une flèche 49 à la figure 3 (poste de chargement et déchargement El).La distance entre l'axe de révolution YY et chaque axe de révolution des fourreaux 46 est identique et est prévue pour permettre leur mise en coincidence axiale successive, par rotation du convoyeur annulaire 45, avec les axes ZZ de la sonde 18 (figure 3, poste E4), Z1-Z1 du mandrin 35 (figure 4, poste E2), Z2-Z2 de la tête de contrôle 42 (poste E5) et Z3-Z3 du vérin de commande du chariot porte-outils 24 (figure 5, poste E6). Suivant les figures 3 et 6, le convoyeur annulaire 45 est animé en rotation autour de l'axe YY du carrousel par une vis sans fin 50 en prise avec une couronne dentée 55 solidaire du convoyeur 45. L'axe de révolution de cette vis est perpendiculaire à l'axe YY et elle est reliée au moteur 30 par un moyen de transmission 51 constitué de poulies et courroie. Par une vue de dessus (figure 1, 2 et 6), le convoyeur annulaire 45 tourne suivant le sens des aiguilles d'une montre, c est-à-dire selon le sens indiqué par une flèche f. Comme cela est illustré à la figure 1, la référence F désigne un convoyeur circulaire à deux pistes 52 et 53 concentriques. Il sert à l'évacuation des chemises déclarées bonnes par l'ordinateur pilotant la machine, lequel les classe en deux catégories selon leur qualité définie lors des contrôles effectués sur le carrousel. Suivant leur catégorie, les chemises sont disposées sur l une ou l'autre des pistes 52 et 53 par le bras 11 du robot D. Les chemises W sont ainsi acheminées vers un poste de déchargement montré par une flèche 54 (zone hachurée). La référence G désigne un convoyeur linéaire à cinq pistes qui sert à l'évacuation des chemises déclarées défectueuses après leur passage sur le carrousel, par l'ordinateur contrôlant la machine. Les chemises défectueuses sont classées par nature de défauts (une piste par nature de défaut). Le fonctionnement de la machine qui vient d'être décrite est le suivant Les chemises se succèdent depuis le dispositif de contrôle dimensionnel A jusqu'au poste de déchargement El du carrousel E. Toutes les opérations de tests, contrôles et marquage des chemises sont effectuées simultanément sur le carrousel. L'ensemble des séquences de fonctionnement de la machine est piloté par un ordinateur. Pour la compréhension du fonctionnement, on ne suivra qu'une seule chemise sur l'ensemble du parcours précité. Après le contrôle dimensionnel externe de la chemise W par le dispositif A, cette chemise W est transportée verticalement sur le convoyeur à bande B jusqu'à un dispositif d'orientation C pour le positionnement des méplats 10. Après orientation des méplats 10, la chemise W est saisie par le préhenseur 12 du robot D puis transportée et déposée au poste de chargement/déchargement El, à l'intérieur d'un fourreau 46 du carrousel (voir figure 3, poste E1). A la fin de son chargement la chemise W repose par sa face d'appui 48 sur la portée supérieure 47 du fourreau 46. Le convoyeur annulaire 45 est ensuite avancé de 1/6 de tour suivant la flèche f à l'aide du moteur 30 et de son dispositif de transmission 51 (figures 3 et 6). Lorsque l'axe de révolution de la chemise W arrive en coïncidence avec l'axe Z1-Z1 du mandrin cylindrique 35 (figures 2 et 4, poste E2), le mandrin est alors élevé et emboîté à l'intérieur de la chemise W jusqu'à ce que son joint 37 s'applique contre l'extrémité inférieure de ladite chemise, tandis que le vérin 14 vient appliquer l'obturateur 17 contre l'autre extrémité de la chemise. Le volume de la chemise ainsi réduit par le mandrin 35 est alors alimenté en air comprimé par le raccordement 36, puis isolé du réseau d'alimentation pendant la durée du test d'étanchéité de la chemise (contrôle de la porosité). Le test terminé, le volume réduit de la chemise est mis en équilibre avec l'atmosphère, puis l'obtura- teur est relevé tandis que le mandrin 35 est escamoté vers le bas. Le convoyeur annulaire 46 est ensuite avancé de 1/6 de tour x 2 (le poste E3 est un poste de réserve) jusqu'à mise en coïncidence de l'axe de révolution de la chemise W avec l'axe ZZ de la sonde 18 (poste E4, figures 2 et 3). La sonde 18 est alors mise en rotation autour de son axe de révolution au moyen du moteur 19 puis est descendue axialement à travers le corps de la chemise à l'aide du chariot 20. Le contrôle de l'état de surface par courants de Foucault étant terminé, la sonde est remontée dans sa position initiale. Le convoyeur annulaire 45 est de nouveau avancé de 1/6 de tour jusqu'à la mise en coïncidence axiale de la chemise W avec l'axe de révolution Z2-Z2 de la tête de contrôle 42 (figures 2 et 4, poste E5). La tête de contrôle 42 est ensuite élevée et emboîtée axialement à l intérieur de la chemise W au moyen du vérin 38. Les tests dimensionnels internes effectués (ovalisation, diamètre moyen, détermination de la classe de la chemise, etc...), la tête de contrôle est alors escamotée vers le bas puis ramenée à sa position initiale à l'inverse de l'opération précédente. Le convoyeur annulaire 47 est de nouveau avancé de 1/6 de tour jusqu'à mise en coîncidence axiale de l'axe de révolution de la chemise avec l'axe de révolution Z3-Z3 (figures 2 et 5, poste E6). Les fraises 27 mises en rotation par le moteur 26 sont alors abaissées vers le rebord extérieur et supérieur de la chemise W au moyen du chariot 4. Suivant la classe de la chemise définie par l'ordinateur en fonction des résultats du poste E5, lors du contrôle pneumatique des alésages par la tête de contrôle 42, le groupe de plusieurs fraises 27 est déplacé transversalement d'une valeur autorisant le marquage d'un ou plusieurs traits 28 (figure 7) correspondant aux catégories de classement des chemises. Le marquage de la chemise terminé, le chariot 24 est ramené à sa position initiale et le convoyeur circulaire 45 est avancé de 1/6 de tour jusqu'à sa position de départ au poste El de déchargement (figures 2 et 3). Là, le préhenseur 12 du robot vient extraire la chemise testée et contrôlée selon le sens invers- de la flèche 49 (figure 3) et l'emporte soit vers l'une des deux pistes 52 et 53 du convoyeur circulaire F, soit sur l'une des cinq pistes du convoyeur linéaire G. L'orientation de la chemise W vers l'un ou l'-autre des convoyeurs F ou G est déterminée selon le résultat des tests effectués sur le carrousel de contrôle. Le convoyeur circulaire F définit deux qualités de chemises alors que le convoyeur G peut définir cinq types de défauts différents. Le calculateur qui gère le fonctionnement de toute la machine fait la synthèse de toutes les informations recueillies aux différents postes de contrôle (E2, E4, E5 et dispositif pneumatique A). En fonction des résultats obtenus, l'ordinateur décide des différents classements et guide en conséquence le bras 11 du robot D vers les différents convoyeurs. Il assure la commande et la synchronisation des différents organes de la machine. Il permet, en particulier, l'établissement de bilans quantitatifs et qualitatifs. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'utilisation et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Machine automatique de contrôle et de tri de pièces, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (B) d'amenée des pièces (W) à un dispositif (E) de contrôle pourvu d'un certain nombre de postes de contrôle successifs (El à E6) en chacun desquels peut être mesuré un paramètre déterminé desdites pièces (W), des moyens d'évacuation à plusieurs pistes (52 à 54 ; F ; G) des pièces (W) contrôlées, et des moyens sélectifs (D) propres à diriger lesdites pièces contrôlées vers telle ou telle piste desdits moyens d'évacuation, en fonction de la valeur de chaque paramètre et des ordres correspondants fournis par un ordinateur de pilotage automatique de l'ensemble des moyens précités. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif (E). de contrôle comporte un carrousel (45) pourvu, pour la réception desdites pièces à contrôler (W), d'un nombre de logements angulairement équidistants (46) qui est égal au nombre desdits postes successifs (El à E6), lesquels sont aussi répartis, autour du carrousel, en étant angulairement équidistants et sont portés par une structure fixe (13 29) dudit dispositif (E), et en ce que ledit carrousel (45) est accouplé à des moyens moteurs (30; 50,51 ; 55) propres à l'entraîner pas à pas, de sorte à amener, lors de chaque pas de déplacement, chaque logement (46) en regard d'un desdits postes de contrôle successifs (El à E6) dudit dispositif (E). 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens (B) d'amenée des pièces (W) au dispositif de contrôle (E) sont précédés et alimentés par un dispositif (A) de contrôle dimensionnel automatique de la géométrie extérieure desdites pièces (W) . 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte, entre lesdits moyens d'amenée (B) et le dispositif de contrôle (E), un dispositif d'orientation (C) desdites pièces (W). 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens sélectifs comprennent un robot (D) à bras télescopique et pivotant (11), ce robot étant adapté d'une part à transférer les pièces (W) entre le dispositif d'orientation (C) et le dispositif de contrôle (E), et d'autre part à transférer lesdites pièces, après leur contrôle, entre le dispositif de contrôle (E) et lesdits moyens d'évacuation à plusieurs pistes (52 à 54 ; F ; G). 6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens d'évacuation à plusieurs pistes comprennent d'une part un convoyeur circulaire (F) à premières pistes concentriques (52,53), propres à être alimentées, par lesdits moyens sélectifs (D), en pièce (W) déclarées bonnes par ledit ordinateur, et à amener ces pièces en un poste de déchargement (54), et d'autre part un convoyeur linéaire (G) à secondes pistes, propres à être alimentées, par lesdits moyens sélectifs (D), en pièces (W) déclarées défectueuses par ledit ordinateur, chaque première piste correspondant à un catégorie dépendant de la qualité des pièces, et chaque seconde piste à une nature de défauts des pièces.