Brevet FR2586908A1 — publié le 19870313

"Installation pour la fabrication automatisée des chaussures" La présente invention concerne une installation destinée à la fabrication automatisée des chaussures. Pour les diverses opérations intervenant dans la fabrication des chaussures, il est généralement fait usage de "formes" en bois, qui reproduisent les diverses caractéristiques d'un pied: pointure et autres dimensions telles que largeur, pied gauche ou pied droit, ainsi que le type et l'aspect de la chaussure. C'est sur la "forme" que la tige et l'empeigne de la chaussure sont adaptées, puis que la "première" est mise en place par clouage (cramponnage), et qu'ultérieurement toutes les autres opérations de montage de la chaussure sont effectuées. Toutes ces opérations sont habituellement réalisées manuellement, la "forme" munie de sa tige de chaussure étant transportée manuellement d'une machine à une autre, par exemple: brocheuse, fraiseuse, verreuse, machine à coudre, etc.... L'automatisation de la fabrication des chaussures est de plus en plus souhaitée à l'heure actuelle pour des raisons evidentes d'augmentation de productivité, et compte tenu de l'évolution des techniques, c'est vers une véritable "robotisation" de la fabrication des chaussl res qu'il convient de se diriger.Il y a là un problème qui ne peut être résolu de façon immédiate et rationnelle en utilisant ou adaptant simplement du matériel disponible dans le commerce Ainsi, si l'on envisage une ligne de fabrication, dans laquelle les "formes" portant les chaussures en cours de fabrication seraient transférées automatiquement d'un poste de travail à un autre, le problème est seulement résolu partiellement, car il faut encore créer à chaque poste de travail le mouvement relatif de la "forme" et de l'outil, en fonction de la nature de l'opération à effectuer et des caractéristiques propres de la chaussure à fabriquer. Par ailleurs, on connaît des bras-robots possédant une pluralité d'articulations et des mouvements programmés. Toutefois, ces bras-robots ont actuellement des utilisations encore assez limitées: ou bien ils servent seulement de moyens de manutention, permettant d'amener une pièce à travailler depuis un magasin de stockage vers une machine qui reprend la pièce, ou bien ces bras-robots servent de supports d'outils (exemple: robots de peinture) et ne manipulent pas du tout les pièces ou objets à travailler. Pour automatiser la production des chaussures, il se pose en outre le problème de la préhension et de la tenue des "formes" sur lesquelles sont montées les chaussures, dont le positionnement doit être rigoureux notamment par rapport aux outils de travail. L'invention fournit une installation qui résoud de façon globale et universelle, par des moyens relativement simples et d'une grande souplesse, les problèmes posés par la recherche d'une fabrication automatisée des chaussures. A cet effet, l'invention a pour objet une installation pour la fabrication automatisée des chaussures qui comprend, en combinaison, au moins un bras-robot équipé à son extrémité de moyens de préhension pour une "forme" recevant une chaussure à fabriquer et, disposés autour du bras-robot, des machines affectées à diverses opérations de fabrication des chaussures, ainsi que des moyens de stockage pour au moins une chaussure en cours de fabrication, le bras-robot étant associé à des moyens de commande programmables aptes à piloter ses mouvements propres et ceux de ses moyens de préhension de manière à successivement prélever une "forme" positionnée sur les moyens de stockage, présenter la "forme" devant différentes machines entourant le bras-robot, en lui faisant décrire des mouvements relativement aux outils de ces machines en fonction des opérations à effectuer et des caractéristiques des chaussures, et déposer la "forme" avec la chaussure partiellement ou totalement achevée, sur les moyens de stockage. Ainsi, l'invention met en oeuvre un bras-robot non seulement pour prélever les "formes" une à une et les amener à une machine, mais encore pour leur faire décrire tous les mouvements convenables par rapport aux outils de plusieurs machines, ce qui permet de réaliser une installation de fabrication automatisée des chaussures en conservant des machines de conception très simple, dont les outils ne décrivent pas d'autres déplacements que leurs mouvements propres, par exemple de va-et-vient ou de rotation; il convient seulement de positionner ces machines avec une grande précision par rapport au bras-robot, pour que les mouvements programmés de celui-ci déplacent les chaussures suivant la trajectoire exactement désirée par rapport aux outils "fixes". La programmation permet d'adapter ces mouvements à chaque pointure, forme, type, etc... de chaussure. Les machines, en nombre plus ou moins élevé, sont avantageusement disposées en cercle tout autour du ou de chaque bras-robot, qui dessert successivement toutes ces machines en pivotant autour de son axe central vertical. Bien que le nombre des machines puisse être limité strictement au nombre d'opérations distinctes à effectuer, on prévoit de préférence, autour du même bras-robot, deux séries identiques de machines utilisables alternativement; ceci rend à tout moment possible l'utilisation d'une machine de chaque type, alors que la machine correspondante appartenant à l'autre série peut être immobilisée pour son entretien ou en raison d'un incident de fonctionnement. Pour permettre le traitement. successif d'un certain nombre de chaussures en cours de fabrication, sans interruption de la séquence de fonctionnement ni "temps morts", les moyens de stockage comprennent au moins un râtelier apte à supporter une pluralité de "formes" en assurant leur positionnement précis. Dans une réalisation particulière, chaque râtelier comporte une barre horizontale présentant une série d'encoches régulièrement espacées, prévues chacune pour l'emboîtement d'un cran aménagé sur la tête d'une "forme". Les "formes" sont ainsi stockées dans des positions rigoureusement déterminées, pour que leur prélèvement soit possible par les mouvements programmés du bras-robot.Il est à noter, à ce sujet, que le positionnement des têtes des "formes" sur un râtelier est constant, et indépendant des caractéristiques particulières de ces formes, qui interviennent seulement dans les mouvements pour les opérations effectuées par les machines. Pour que les mouvements des "formes" devant les machines se fassent avec toute la précision souhaitée, ces "formes" doivent aussi occuper une position rigoureusement déterminée par rapport au bras-robot, et ceci dans toutes les directions de l'espace. A cet effet, les moyens de préhension montés à l'extrémité du bras-robot comprennent avantageusernent une mâchoire fixe et une mâchoire mobile actionnée au moyen d'un vérin commandant son rapprochement ou son éloignement de la première mâchoire, les deux mâchoires coopérant respectivement avec deux corans opposés aménagés dans la tête d'une "forme". Les moyens de stockage peuvent comprendre, pour le ou chaque bras-robot et les machines disposées tout autour, au moins un premier râtelier sur lequel les "formes" sont mises en attente et prélevées successivement par le bras-robot pour être ensuite présentées aux diverses machines, et au moins un second râtelier sur lequel les "formes" sont déposées par le bras-robot après passage aux différentes machines.Le second râtelier, avec les "formes" portant des chaussures arrivées à un certain stade de leur fabrication, peut servir de râtelier d'alimentation pour une unité automatique suivante comprenant un autre bras-robot et des machines supplémentaires effectuant des opérations ultérieures, ceci dans le cas d'une installation selon l'invention plus étendue, c'est-àdire comprenant deux ou plusieurs unités similaires juxtaposées, chacune avec un bras-robot entouré de machines, les "formes" déposées par le bras-robot d'une unité étant reprises par le bras-robot de l'unité suivante. Ainsi est réalisable un véritable atelier automatique de fabrication des chaussures. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de cette installation pour la fabrication automatisée de chaussures Figure 1 est une vue générale très schématique, en plan par dessus, d'une instaliation de fabrication de chaussures conforme à la présente invention Figure 2 est une vue en perspective, d'une telle installation, montrant notamment l'un des râteliers et le bras-robot saisissant une chaussure ; Figure 3 représente, en perspective, un râtelier de stockage portant une "forme" avec une chaussure en cours de fabrication, ainsi que l'extrémité du bras-robot venant prélever ou déposer la "forme";; Figure 4 est une autre vue en perspective, très partielle, montrant une chaussure tenue par le bras-robot et subissant une opération de fabrication sur !'une des machines de l'installation. La figure 1 montre une installation complète de fabrication de chaussures, ou une partie d'une installation plus étendue. Dans tous les cas, l'unité de base comprend un bras-robot désigné généralement par 1, qui est disposé au centre d'un ensemble de machines 2 à 7 positionnées sensiblement sur un cercle. Sur le même cercle sont aussi installés des râteliers de stockage 8 et 9, recevant les chaussures 10 avant et après que celles-ci subissent les opérations de fabrication réalisées sur les diverses machines 2 à 7. Le bras-robot 1, disposé au centre - de l'installation et visible aussi aux figures 2 à 4, est un bras d'un type connu en soi, pourvu de six axes d'articulation. Ce bras-robot 1 est supporté par un socle 11 surmonté d'une colonne 12. Au sommet de la colonne 12 est monté pivotant, autour d'un axe vertical, un carter 13 sur lequel est articulé, autour d'un axe horizontal, un premier tronçon de bras 14. Un second tronçon de bras 15 est articulé, autour d'un autre axe horizontal, à l'extrémité du premier tronçon de bras 14. A l'extrémité du second tronçon de bras 15 est monté tournant, autour d'un axe orienté suivant la direction longitudinale du tronçon 15, un élément intermédiaire 16 sur lequel est montée pivotante autour d'un axe perpendiculaire au précédent, une chape 17. Enfin, une pince de préhension 18 est montée tournante sur la chape 17, autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de pivotement de cette chape i7. Les mouvements de rotation des divers éléments 13 à 18 du bras-robot 1, autour des axes mentionnés, sont commandés par des moyens moteurs non représentés, pilotés à partir d'une armoire de commande séparée 19 permettant de faire décrire au bras tous mouvements désirés, selon un programme préétabli La pince 18 située à l'extrémité du bras-robot 1 est conçue pour saisir une chaussure 10 en cours de fabrication, montée de façon classique sur une "forme" 20, possédant par exemple un corps en boisvoir notamment la figure 3. La "forme" 20 est munie d'une tête de préhension métallique 21, présentant deux crans opposés 22,23, l'un tourné vers l'arrière et l'autre tourné vers l'avant de la chaussure 10.La pince 18 comporte, montées sous une platine 24, une mâchoire fixe 25 et une mâchoire mobile 26 actionnée au moyen d'un vérin 27, dont la tige 28 est liée à la mâchoire 26. Pour saisir une "forme" 20, les deux mâchoires 25,26 sont rapprochées, de telle sorte que la mâchoire fixe 25 s'introduit dans le premier cran 22 possédant une forme complémentaire, tandis que le second cran 23 s'encastre dans la mâchoire mobile 26 de forme complémentaire. La "forme" 20 est ainsi prise et maintenue dans une position rigoureusement déterminée par rapport au bras-robot 1. Les mouvements d'ouverture et de fermeture de la pince 18 sont, eux aussi, pilotés à partir de l'armoire de commande 19. Dans le fonctionnement d'ensemble de l'installation, les chaussures 10 sont prélevées sur le premier râtelier 8, et sont déposées sur le second râtelier 9 après passage sur les différentes machines 2 à 7. Chaque râtelier 8 ou 9 comprend essentiellement, comme le montre la figure 2, deux barres horizontales parallèles 29,30 pouvant supporter une série de chaussures en cours de fabrication, disposées ~ ôte à ~ôte. La première barre 29 présente une séried'encochsen"V 31, régulièrernent espacées, dans lesquelles s'emboîtent exactement les têtes 21 des "formes" 20, un cran supplémentaire 32 étant aménagé à cet effet a l'arrière de chaque tête 21. Les parties avant des chaussures 10 reposent simplement sur l'autre barre 30. Les "formes" 20 sont ainsi mises en attente dans des positions rigoureusement déterminées sur les râteliers de stockage 8,9, ce qui permet leur préhension par les mouvements programmés du bras-robot 1. Au cours du fonctionnement de l'installation, le bras-robot 1 prélève successivement toutes les "formes" 20 stockées sur le premier râtelier 8, et il les dépose sur le second râtelier 9, par exemple diamétralement opposé au premier.La capacité de stockage peut être augmentée en doublant ou triplant les râteliers, un râtelier supplémentaire 8' étant par exemple placé sous le râtelier 8, dans une position permettant au bras-robot 1 de saisir aussi par sa pince 18 les "formes" positionnées sur ce râtelier supplémentaire 8' - voir figure 2. L'ensemble des machines comprend, par exemple, deux séries identiques de trois machines 2,3,4 et 5,6,7 respectivement. Dans chaque série, la première machine 2 ou 5 peut être une brocheuse, la deuxième machine 3 ou 6 une fraiseuse, et la troisième machine 4 ou 7 une verreuse OU une cardeuse. Le bras-robot 1, après avoir saisi sur le râtelier 8 une forme 20, amène la chaussure 10 correspondante successivement devant la première machine 2 ou 5 pour subir une première opération, telle que brochage, devant la deuxième machine 3 ou 6 pour subir une autre opération, telle que fraisage, et devant la troisième machine 4 ou 7 pour subir ici une dernière opération telle que verrage ou cardage. A chaque poste, la "forme" 20 avec la chaussure 10 en cours de fabrication reste tenue par le bras-robot 1, et celui-ci lui fait décrire dans l'espace des mouvements convenables par rapport à l'outil 33 de la machine, telle que brocheuse 2, outil qui reste fixe si l'on excepte le mouvement propre à son fonctionnement (outil à déplacement par exemple alternatif, ou rotatif comme pour un autre type d'outil 34)- voir les figures 2 et 4. Les mouvements que le bras-robot I imprime à la "forme" 20 devant l'outil 33 ou 34 sont, bien entendu, fonction de la pointure et de la conformation de la chaussure 10 à fabriquer, ainsi que de son caractère droit ou gauche. Comme le montre la figure 3, la pince de préhension 1S est pourvue en outre d'un organe de lecture 35 apte à reconnaître des indications codées portées par les têtes 21 des "formes" 20 et indiquant les caractéristiques particulières de ces formes; ceci permet le choix et le déclenchement automatiques d'un programme de déplacement du bras-robot I adapté aux caractéristiques particulières de la "forme" concernée. La présence de deux séries identiques de machines évite les "temps morts", en permettant l'entretien normal d'une machine d'une série, par exemple les opérations de remplacement d'outils usés, ou les interventions en cas d'incident de fonctionnement, pendant l'utilisation de la machine identique appartenant à l'autre série. Après passage sur les trois machines considérées chaque chaussure 10 en cours de fabrication est déposée par le bras-robot 1 sur l'autre râtelier 9. Les râteliers 8 et 9 peuvent être réalisés sous la forme de chariots mobiles verrouillables permettant une amenée et une évacuation des chaussures par un opérateur, ainsi que les opérations manuelles de retouche ou de contrôle.Dans une installation plus étendue et fortement automatisée, un deuxième bras-robot 1' peut reprendre les formes déposées sur le râtelier 9, qui réalise alors un stockage intermédiaire, pour les présenter devant d'autres machines 36,37,38,39.... qui effectuent les opérations suivantes de fabrication, comme indiqué sommairement par le tracé en traits mixtes de la figure 1. Bien entendu, on peut envisager une installation composée d'un nombre plus ou moins élevé d'unités similaires, chacune avec un bras-robot entouré de machines. Les mouvements du ou des bras-robots 1,1', pour le prélevement des "formes" sur un râtelier, leur présentation devant les diverses machines, l'exécution des opérations successives de fabrication et leur dépose sur un autre râtelier, sont programmables par "apprentissage", en commandant d'abord manuellement ces mouvements et en les enregistrant au cours de cette manoeuvre préliminaire. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de cette installation pour la fabrication automatisée des chaussures qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant les mêmes principes, quel que soit notamment le nombre et la nature des machines intervenant dans l'installation. REVENIBICADNS 1. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures, caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison, au moins un brasrobot (I) équipé à son extrémité de moyens de préhension (18) pour une "forme" (20) recevant une chaussure à fabriquer (10) et, disposés autour du bras-robot (1), des machines (2 à 7) affectées à diverses opérations de fabrication des chaussures, ainsi que des moyens de stockage (8,9) pour au moins une chaussure en cours de fabrication, le bras-robot (1) étant associé à des moyens de commande programmables (19) aptes à piloter ses mouvements propres et ceux de ses moyens de préhension (18) de manière à successivement prélever une "forme" (20) positionnée sur les moyens de stockage (8), présenter la "forme" (20) devant les différentes machines (2 à 7) entourant le bras-robot (1), en lui faisant décrire des mouvements relativement aux outils(33,34) de ces machines en fonction des opérations à effectuer et des caractéristiques des chaussures, et déposer la "forme" (20), avec la chaussure (10) partiellement ou totalement achevée, sur les moyens de stockage (9). 2. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon la revendication 1, caractérisée en ce que les machines (2 à 7) sont disposées en cercle tout autour du ou de chaque bras-robot (1), pour être desservies successivement par ce bras-robot (1). 3. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon la revendication 2, caractérisée en ce que sont prévues, autour du même bras-robot (1), deux séries identiques de machines (2,3,4 et 5,6,7), utilisables alternativement. 4. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens de stockage comprennent au moins un râtelier 8,9 apte à supporter une pluralité de "formes" (20) en assurant leur positionnement précis. 5. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque râtelier (8,9) comporte une barre horizontale (29) présentant une série d'encoches (31) régulièrement espacées, prévues chacune pour l'emboîtement d'un cran (32) aménagé sur la tête (21) d'une "forme" (20). 6. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les moyens de stocka ge comprennent, pour le ou chaque bras-robot (1) et les machines (2 à 7) disposées tout autour, au moins un premier râtelier (8) sur lequel les "formes" (20) sont mises en attente et prélevées successivement par le bras-robot (1), pour être ensuite présentées aux diverses machines, et au moins un second râtelier (9) sur lequel les "formes" (20) sont déposées par le bras-robot (1), après passage aux différentes machines. /. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens de préhension (18) montés à l'extrémité du bras-robot (1) comprennent une mâchoire fixe (25) et une mâchoire mobile (26) actionnée au moyen d'un vérin (27) commandant son rapprochement ou son éloignement de la première mâchoire (25), les deux mâchoires (25,26) coopérant respectivement avec deux crans opposés (22,23) aménagés dans la tête (21) d'une "forme" (20). 8. Installation pour la fabrication automatisé#e des chaussures selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de préhension (18), montés à l'extrémité du bras-robot (1), sont pourvus en outre d'un organe de lecture (35) apte à reconnaître des indications codées portées par les têtes (21) des "formes" (20) et indiquant les caractéristiques particulières de ces formes, pour le déclenchement d'un programme de déplacement du bras-robot (1) adapté à ces caractéristiques. 9. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend deux ou plusieurs unités similaires juxtaposées, chacune avec un bras-robot (1,1') entouré de machines (2 à 7 ; 36 à 39), les "formes" (20) déposées par le bras-robot (1) d'une unité étant reprises par le brasrobot (I') de l'unité suivante.