Brevet FR2587930A1 — publié le 19870403

La présente invention vise un dispositif des- tiné à recevoir des outils et plus particulièrement des unités de soudage par résistance dans des installations de soudage comprenant des lignes de robots commandant une série d'opérations telles que des soudures par points. Dans les installations existantes les unités de soudage sont portées, chacune, par un robot qui fait effectuer à l'unité qu'il porte une série de mouvements correspondant aux différents points de soudure à effectuer. Le robot comporte une installation qui permet de poser l'u- nité à un emplacement déterminé, de désaccoupler celle-ci et de s'accoupler avec une autre unité différente si, par exemple les travaux à effectuer sur la ligne sont diffé- rents. Les emplacements prévus pour recevoir et pré- lever les outils sont localisés dans une zone située en dehors de l'aire de travail du robot, mais situés dans une zone interdite à toute présence humaine pour des raisons de sécurité. L'accès d'une personne dans cette zone entra - nant l'arrêt total du fonctionnement de l'ensemble des ro- bots et les lignes comportent donc divers systèmes de sé- curité pour condamner l'accès de ces zones pendant le fonc- tionnement des robots. Une telle installation présente un certain nom- bre d'inconvénients. Un robot est caractérisé par la charge maximale qu'il peut mouvoir. L'intégration d'un système d'accouplement et de désaccouplement augmente d'une façon tangible la masse à déplacer ce qui entraîne une usure pré- maturée du robot. En cas de panne du robot, il devient très diffi- cile voire impossible de démonter l'outil. Le mécanisme d'accouplement et désaccouplement est actionné, le plus souvent, par un fluide sous pression et en cas de suppres- sion de celui-ci, il est difficile et souvent impossible de démonter l'outil. Enfin dans tous les cas, il est impossible d'in- tervenir manuellement sur les outils durant le fonction- nement du robot, même sur l'outil qui n'est pas en fonction- nement puisque celui-ci se trouve dans une zone interdite. On ne peut, par conséquent, pas envisager d'entretenir ou de remplacer un outil inutilisé durant le fonctionnement des robots. Comme ces entretiens, réparations, changements d'électrodes ou autres sont néanmoins nécessaires, on est donc obligé d'arrêter les robots ce qui, bien entendu, en- gendre une diminution de la productivité. On a également imaginé de prévoir dans les em- placements destinés à recevoir les outils des moyens qui permettent de désaccoupler ceux-ci du robot et des moyens permettant de les accoupler audit robot, ce qui a pour avan- tage de ne pas grever inutilement le poids du robot, mais une telle disposition présente néanmoins les divers incon- vénients ci-dessus énoncés. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un dispositif qui remédie aux divers inconvénients ci-dessus. Le dispositif, selon l'invention est plus par- ticulièrement destiné à être utilisé avec des unités de soudage par résistance portés par des robots programmés pour effectuer un certain nombre de mouvements et notamment poser l'outil à un endroit déterminé et est caractérisé en ce qu'il comprend un socle destiné à être fixé au sol au voisinage du robot et supportant un bâti vertical muni d'une série de support radiaux, des moyens pour entraîner en rotation autour d'un axe vertical ledit bâti vertical, des moyens pour arrêter le bâti vertical dans des positions angulaires dans lesquelles les supports radiaux sont disposés en regard de différents postes de travail, des moyens pour commander le désaccouplement de l'outil du robot et des moyens pour commander l'accouplement d'un outil audit robot. Grâce à cette disposition, le poids que porte le robot est diminué puisque les organes d'accouplement et de désaccouplement sont prévus sur le dispositif. Les supports peuvent amener les outils désaccouplés du robot en dehors de la zone interdite au personnel de sorte qu'on peut excercer toutes interventions utiles en cas de panne, réparation etc... sans arrêter la chaine, la fabrication, la ligne de robots etc.... Suivant une caractéristique constructive, le socle comporte des colonnes verticales supportant une pou- trelle horizontale sur laquelle sont montés les moyens pour désaccoupler le robot à l'outil, et les moyens pour accou- pler ledit robot à un outil. Lorsque l'outil est constitué par une unité de soudage par résistance comportant des électrodes, le dispositif comporte un poste de travail agencé pour roder les électrodes de ladite unité de soudage. Suivant une caractéristique constructive, le robot comporte une tête munie de moyens pour sa connexion à une extrémité correspondante de l'outil et des verrous mobiles destinés à coopérer avec des becs correspondants de l'extrémité dudit outil, lesdits verrous étant commandés par le coulissement d'une clavette logée dans un conduit de la tête du robot, les moyens pour commander l'accouple- ment de l'extrémité dudit outil à ladite tête comprenant un vérin porté par la poutrelle et dont la tige du piston est pourvue d'un poussoir destiné à s'engager dans le con- duit de la tête pour pousser la clavette dans le sens cor- respondant, tandis que les moyens pour commander le désac- couplement de la tête du robot et de l'extrémité de l'ou- til comprenant un second vérin porté par la poutrelle et dont la tige du piston est pourvue d'un poussoir destiné à s'engager dans le conduit de la clavette pour pousser celle-ci dans le sens opposé correspondant. Suivant encore une autre caractéristique, la tête du robot comprend deux chariots disposés de part et d'autre de la clavette et susceptibles de coopérer, chacun, avec un verrou articulé sur la tête, chaque chariot présen- tant, sur sa face tournée en regard de la clavette, une échancrure dans laquelle s'insère un galet coopérant avec une rampe de ladite clavette de manière que le coulissement de la clavette dans un sens commande l'écartement des cha- riots et le coulissement dans le sens opposé le rapprochement desdits chariots. Afin que les moyens d'accouplement et de désac- couplement puissent être parfaitement positionnés le vérin que forment les moyens d'accouplement et de désaccouplement de l'outil à la tête du robot sont portés par des éléments mobiles sur la poutrelle. Le poste de travail agencé pour roder les élec- trodes peut comprendre un vérin muni d'une tête destinée à coopérer avec l'extrémité de l'outil et qui comporte des moyens pour commander le rapprochement des électrodes, deux fraises entraînées par un moteur et destinées à être insérées entre les électrodes. Enfin, afin que le rodage des électrodes puisse être effectué sur différents types d'unités de soudage, le moteur entraînant les fraises de rodage des électrodes est porté par un support relié à des moyens pour modifier sa position angulaire. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple seulement et repré- sentés aux dessins annexés, dans lesquels: Figure 1 est une vue en élévation d'un dispo- sitif selon l'invention, Figure 2 est une vue en plan du dispositif de la figure 1, Figure 3 est une vue en élévation de côté du dispositif selon l'invention, Figure 4 montre à plus grande échelle partiel- lement en coupe l'accouplement du robot et de l'unité, Figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4, Figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 4, Figure 6a est une vue similaire à la figure 6 en position déverrouillée, Figure 7 est une vue en perspective qui montre le fonctionnement du dispositif d'accouplement du robot, Figure 8 montre en plan une partie du robot, Figure 9 et figure 10 montrent en élévation de face et de côté l'organe de commande de l'accouplement et du désaccouplement de l'unité sur le robot, Figure 11 est une vue en coupe d'un raccord, Figure 12 est une vue en coupe d'un accouple- ment électrique suivant la ligne XII-XII de la figure 8. A la figure 1, on a représenté un robot 1 qui est monté sur un portique 2 et dont la tête 3 supporte une unité de soudage par résistance 5 qui comprend deux élec- trodes de soudage 6 et 7. L'unité 5 doit réaliser sur une pièce 10 une série de points de soudure et le robot 1 est par conséquent programmé pour amener l'unité 5 dans les différentes positions pour réaliser ces soudures. Le portique 2 est supporté par des montants 8 et 9 et la totalité du volume délimité par ces montants est interdite pour éviter tous les risques d'accidents. Au voisinage des montants 9 et, à un emplace- ment correspondant à la course maximum du robot 1, est dis- posé le dispositif, selon l'invention, et qui porte la ré- férence générale 11. Le dispositif comprend un socle 12 scellé au sol et qui supporte un moteur 13 qui entraîne en rotation par pas de 90 et, par l'intermédiaire d'un réducteur, un bâti vertical 14 comportant quatre supports 15, 16, 17 et 18 décalés angulairement de 90 . Chaque support 15 à 18 comprend deux bras 20 avec des encoches 21 destinées à recevoir des doigts 22 prévus sur l'unité 5 et à la partie supérieure des tétons 23 destinés à pénétrer dans des trous correspondants de l'unité 5. Ainsi, lorsqu'une unité 5 est placée sur un sup- port. 15 à 18, elle est cale et maintenue dans une position déterminée. Le socle 12 supporte deux colonnes 24 sur les- quelles repose une poutrelle 25 sur laquelle sont montés deux organes, 26 et 27, l'un commandant le désaccouplement de l'unité 5 avec le robot 1 et l'autre l'accouplement. L'organe 26 (voir figures 9 et 10) comprend une platine 28 fixée sur le côté latéral de la poutrelle tourné du côté du robot 1 et pourvue de deux joues 29 supportant un axe 30 sur lequel est monté un manchon 31 solidaire de deux barrettes 32 dont les extrémités libres sont solidaire d'une plaque 43 supportant le corps 33 d'un vérin pneumatique. Sur la plaque 43 est fixée une patte 35 qui est traversée par un axe 41 qui traverse les ailes d'une chape 36 fixée à l'extrémité libre d'une tige 37 d'un pis- ton d'un vérin 38. Les joues 29 comportent des butées 44 contre lesquelles portent des butées correspondantes 45 prévues sur les barrettes 32. L'organe 27 est identique à l'organe 26 et on a reporté sur celui-ci les références correspondantes pour désigner les éléments identiques. Les vérins 33 sont des vérins à double effet et la tige du piston 46 de ceux-ci est pourvue, à son ex- trémité libre, d'un poussoir 47. Le robot 1 comporte une tête 49 qui componte les raccordements des différents éléments permettant d'ali- menter l'unité 5 et également des moyens pour être solidari- sés avec celle-ci et désaccouplés. La tête 49, (voir figure 8) présente, sur sa face destinée à être tournée en regard de l'extrémité su- périeure 48 de l'unité de soudage 5, une prise 50 avec une série de fiches mâles 51 reliées par un cordon 52 à une source de courant électrique. Les fiches mâles 51 coopèrent avec des organes femelles correspondants de l'extrémité supérieure 48 de l'unité 5 et reliées à différents circuits de commande et de contrôle. Il est prévu une seconde prise électrique 53 pourvue de fiches mâles 54 reliées électri- quement à un câble d'alimentation 55, les fiches mâles 54 étant destinées à coopérer avec des organes femelles 56 prévues sur l'extrémité supérieure 48 de l'unité 5, les organes femelles étant reliés électriquement au primaire du transformateur de ladite unité 5 (voir figure 12). Comme de telles unités doivent être reliées à un circuit d'eau de refroidissement et également à un cir- cuit d'air comprimé pour commander un vérin pneumatique pour rapprocher ou éloigner les électrodes, la tête 49 com- porte des raccords 57 reliés à un circuit d'eau sous pres- sion et des raccords 58 reliés à un circuit d'air sous pres- sion, ces raccords sont d'un type mâle destiné à coopérer avec des raccords femelles 59 (voir figure 11) prévus sur la partie supérieure 48 de l'unité 5 et agencés de manière que, lorsqu'ils sont accouplés, ils permettent le passage d'un fluide et, lorsqu'ils sont séparés, la partie mâle soit obturée. Chaque partie mâle 57 ou 58 comprend intérieu- rement un siège 60 pour une soupape 61 qui est poussée dans sa position de fermeture par un ressort 62, la tige 63 de ladite soupape étant guidée dans un trou 64 d'une barrette radiale 65 solidaire de l'intérieur de la partie mâle. La partie femelle 59 présente un alésage interne destiné à recevoir l'extrémité correspondante de la partie mâle et une bague élastique 66 destinée à coopérer avec un épaulement 69 pour retenir la partie mâle lorsqu'elle est engagée. Dans la partie femelle 59 est prévue un doigt 67 porté par des barrettes 68 solidaires de l'alésage 70 et destiné à porter contre l'extrémité libre de la tige 63 afin de pousser la soupape 61 afin de permettre le pas- sage du fluide lorsque les parties mâles et femelles sont accouplées. On conçoit, par contre que dès que les parties mâles et femelles sont séparées la soupape se fermera. L'extrémité supérieure 48 comporte des manchons 73 fixés par des vis 74 et dans lesquels peuvent s'insérer des doigts 75 fixés par des vis 76 sur la face inférieure de la tête 49. Les doigts 75 comportent des épaulements 78 qui limitent leur engagement dans les manchons 73. Les organes forment un guidage de manière que l'accouplement entre la tête 49 du robot et l'extrémité 48 s'effectue dans une position rigoureuse pour que les liaisons électriques, pneumatiques et hydrauliques soient exactes et sans risque de mauvaise connexion et d'endommagement. La tête 49 comporte un conduit transversal 79 dans lequel peut coulisser une clavette 80 qui comprend une fente longitudinale médiane 81 et sur ses parois laté- rales des échancrures 82. Dans la tête 49, transversalement au conduit 79 dans des logements 83 sont guidés deux chariots 84. Cha- que chariot 84 a une forme sensiblement en U avec deux bran- ches 85 et une âme 86. DU côté de la face interne de l'âme 86, dans des entailles 90, sont montés fous sur des axes 89 des galets 88. Les surfaces latérales des branches 85 sont guidées sur des surfaces d'appui 91 prévues dans les lo- gements 83. La tête 49 comporte deux verrous 92 montés bascu- lants sur des axes 93 et reliés par des ressorts de traction 94 tendant à les placer dans une position déverrouillée. Les chariots 84, par la face externe de leur âme 86 sont tournés du côté de la clavette 80 et présen- tent une échancrure 95 dans laquelle est logé, en partie, un galet 96 qui peut également venir se loger dans l'échan- crure correspondante 82 de la clavette 80. On remarquera que les échancrures 82 présentent une partie 82a en arc de cercle dont le rayon correspond sensiblement à celui des galets 96 et une partie 82b en forme de rampe raccordée aux parois latérales de la clavette. L'extrémité supérieure 48 de l'unité 5 est pour- vue de deux becs 97 qui sont disposés de manière à pouvoir s'ancrer avec les verrous 92. On conçoit, aisément, que lorsque la clavette sera disposée, de manière que les galets 96 coopèrent avec le fond des échancrures 82, que sous l'action des res- sorts 94 les verrous 92 tendront à s'écarter des becs 97 pour libérer ceux-ci. Au contraire, lorsque les galets 96 coopèrent avec les parois latérales de la clavette 80, les chariots 84 sont écartés l'un de l'autre et poussent par les galets 88 les verrous 92 qui en coopérant avec les becs 97 assurent le verrouillage de la tête 49 du robot 1 sur l'extrémité 48. Le socle 12 peut comporter un dispositif 99 destiné à roder les électrodes d'une unité 5. On sait en effet que les électrodes s'encrassent et qu'elles doivent, régulièrement être limées pour leur nettoyage jusqu'à un degré d'usure déterminé o elles doivent être changées. Le dispositif 99 comprend un axe fixe 100 supporté par un bâti 101 et sur lequel est monté tournant un manchon 102 pourvu d'une patte radiale 103 sur laquelle s'articule une chape 108 fixée à l'extrémité libre de la tige 109 d'un vérin 104 dont le corps est pourvu d'une patte 110 articulée sur un axe 111 du bâti 101. Le manchon 102 comporte un support latéral 105 pourvu d'une bride 112 pour la fixation d'un moteur 106 entrainant en rotation des fraises 107. Sur la poutrelle 25 est fixé un vérin 113 dont la tige du piston est solidaire d'une tête 114 destinée à être raccordée à l'extrémité supérieure 48 de l'unité 5. Cette tête 114 comporte des doigts de centrage 115 des- tinés à coopérer avec les manchons 73 et des raccords tels que les raccords 58 de manière à alimenter le vérin de l'uni- té 5, afin que les électrodes soient serrées contre les fraises 107 pour être rodées. On peut modifier la position angulaire des frai- ses 107 en commandant le vérin 104 de manière que celles- ci puissent roder des électrodes de différents types d'uni- tés de soudage, comme celles représentées à la figure 3. Le moteur 13 est programmé de manière que le bâti 14 tourne angulairement par pas de 90 et il est ainsi déterminé quatre postes A, B, C, D. Le fonctionnement du dispositif, selon l'inven- tion, est le suivant: Le robot 1 est programmé pour pouvoir déposer, sur un support 15, 16, 17 ou 18 du bâti vertical 14 une unité 5, le support occupant la position correspondant au poste A (support 15, figure 2). Le robot 1 est, également, programmé pour pou- voir prendre une unité 5 disposée sur le support occupant le poste A. Comme on le voit aux figures 1 et 2 une inter- vention manuelle peut seulement avoir lieu au poste C, puis- que le poste B est occupé par le dispositif de rodage 99 des électrodes. L'autre poste D est un poste d'attente pour une unité de rechange et n'est pas accessible puisqu'il est situé au voisinage d'un montant 8. Lorsque le robot 1 dépose une unité 5 sur un support 15 ou 16, 17 ou 18, l'organe de désaccouplement 26 est alors actionné, c'est-à-dire que de l'air comprimé est envoyé dans le vérin 33 de celui-ci de manière que le poussoir 47 s'engage dans le conduit 79 bute contre la cla- vette 80 et pousse celle-ci dans le sens de la flèche f (figure 6), le galet 96 coopère alors avec la partie 82b pour venir se loger dans la partie 82a. Les chariots 84, sous l'action des ressorts 94, se rapprochent de la clavette 80 et les verrous 92 libèrent les becs 97. De l'air compri- mé est ensuite envoyé dans le vérin 33 du cÈté de la tige du piston pour ramener le poussoir 47 dans sa position ini- tiale. Le robot 1 étant ensuite déplacé, sa tête 49 s'écarte de l'extrémité 48 et les différents organes de connexions électriques, pneumatiques et hydrauliques se séparent, les circuits des fluides se fermant automatique- ment, grâce aux raccords 57, 58. Le dispositif selon l'invention est alors en- traîné de 90 dans le sens de la flèche g (voir figure 2) de manière que le support 15 soit amené dans la position B, les électrodes de l'unité 5 étant rodées tandis qu'une nouvelle unité montée sur le support 18 est amenée au poste A. Le robot 1 vient se mettre en position afin que sa tête 49 vienne se placer au droit de l'extrémité 48, les doigts 75 venant coopérer avec les manchons 73 de manière à assurer un parfait guidage de la tête 49 par rapport à l'extrémité 48, les raccords 57, 58 et 59 s'assemblant, tandis que les fiches mâles 51 et 54 viennent coopérer avec les organes femelles correspondants. Lorsque ces différen- tes connexions sont assurées c'est-à-dire que les butées 78 portent contre les extrémités libres des manchons 73, l'organe 27 est commandé de manière que son poussoir 47 pénètre dans le conduit 79 afin de pousser la clavette 80 dans le sens de la flèche h, les galets 96 viennent alors se placer contre les faces latérales de la clavette 80 après avoir coopéré avec les parties 82b. Les galets 96 poussent les chariots 84 qui ten- dent à s'écarter l'un de l'autre en poussant les verrous 92 qui viennent porter contre les becs 97 de sorte que la tête 49 est solidarisée de l'extrémité 48. Si l'unité 5 qui a été déposée par le robot 1 doit être réparée, ou que les électrodes doivent être changées, un ouvrier placé en regard du poste C peut effec- tuer des travaux en toute sécurité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés. On pourra y apporter de nombreuses modifica- tions de détail sans sortir pour cela du cadre de l'inven- tion. R E V E N D ICATIONS 1 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils et plus particulièrement d'unités de soudage par résis- tance portés par des robots programmés pour effectuer un certain nombre de mouvements et notamment poser l'outil à un endroit déterminé caractérisé en ce qu'il comprend un socle (12) destiné à être fixé au sol au voisinage du robot (1) et supportant un bâti vertical (14) muni d'une série de supports radiaux (15,16,17,18), des moyens (13) pour entraîner en rotation autour d'un axe vertical ledit bâti vertical (14), des moyens pour arrêter le bâti verti- cal (14) dans des positions angulaires dans lesquelles les supports radiaux (15,16,17,18) sont disposés en regard de différents postes de travail (A,B,C,D), des moyens pour com- mander le désaccouplement de l'outil (5) du robot (1) et des moyens pour commander l'accouplement d'un outil (5) audit robot (1). 2 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le socle (12) comporte des colonnes verticales (24) supportant une poutrelle horizontale (25) sur laquelle sont montés les moyens pour désaccoupler le robot (1) à l'outil, et les moyens pour accoupler ledit robot (1) à un outil (5). 3 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils, selon la revendication 1, dans lequel l'outil est constitué par une unité de soudage par résistance comportant des électrodes (6 et 7), caractérisé en ce qu'il comporte un poste de travail (99) agencé pour roder les électrodes de ladite unité de soudage. 4 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils, selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le robot (1) comporte une tête (49) munie de moyens pour sa connexion (54, 51, 58, 57) à une extrémité (48) correspondante de l'outil (5) et des verrous mobiles (92) destinés à coopérer avec des becs (97) correspondants de l'extrémité (48) dudit outil (5), lesdits verrous étant commandés par le coulissement d'une clavette (80) logée dans un conduit (79) de la tête (49) du robot (1), les moyens (27) pour commander l'accouplement de l'extrémité (48) du- dit outil (5) à ladite tête (49) comprenant un vérin (33) porté par la poutrelle (25) et dont la tige du piston est pourvue d'un poussoir (47) destiné à s'engager dans le con- duit (79) de la tête (49) pour pousser la clavette (80) dans le sens correspondant, tandis que les moyens (26) pour commander le désaccouplement de la tête (49) du robot (1) et de l'extrémité (48) de l'outil (5) comprenant un second vérin (33) portée par la poutrelle (25) et dont la tige du piston est pourvue d'un poussoir (47) destiné à s'enga- ger dans le conduit (79) de la clavette (80) pour pousser celle-ci dans le sens opposé correspondant. 5 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils, selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête (49) du robot (1) comprend deux chariots (84) disposés de part et d'autre de la clavette (80) et susceptibles de coopérer, chacun, avec un verrou (92) articulé sur la tête (49), chaque chariot (84) présentant, sur sa face tournée en regard de la clavette (80), une échancrure (95) dans laquelle s'insère un galet (96) coopérant avec une rampe (82b-82) de ladite clavette de manière que le coulissement de la clavette (80) dans un sens commande l'écartement des chariots (84) et le coulissement dans le sens opposé du rapprochement desdits chariots (84). 6 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils, selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que le vérin (33) que forment les moyens d'accouplement et de désaccouplement de l'outil (5) à la tête (49) du*ro- bot (1) sont portés par des éléments mobiles sur la pou- trelle (25). 7 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le poste de travail (99) agencé pour roder les électrodes com- prend un vérin (113) muni d'une tête (114) destinée à coo- pérer avec l'extrémité (48) de l'outil (5) et comportant des moyens pour commander le rapprochement des électrodes (6 et 7) deux fraises (107) entraînées par un moteur (106) et destinées à être insérées entre les électro- des (6 et 7). 8 - Dispositif de réception et de stockage d'ou- tils, selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moteur (106) entraînant les fraises (107) de rodage des électrodes (6 et 7) est porté par un support (105) relié a des moyens (104, 102,103) pour modifier sa position angu- *laire.