Brevet FR2612052A1 — publié le 19880916

"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 évidentes d'augmentation de productivité, et compte tenu de l'évolution des techniques, c'est vers une véritable "robotisation" de la fabrication des chaussures 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 en demi-cercle autour du bras-robot, des machines affectées à diverses opérations de fabrication des chaussures, ainsi que des moyens de stockage et/ou alimentation ou évacuation pour au moins une chaussure en cours de fabrication, dont au moins un moyen de stockage et/ou alimentation à l'extrémité d'entrée ou amont du demi-cercle et un moyen de stockage et/ou évacuation à l'extrémité de sortie, ou aval, de ce demi-cercle.Le bras-robot est associé à des moyens de commande programmables, qui sont aptes à piloter ses mouvements propres et ceux de ses moyens de préhension de manière à successivement prélever une "forme" positionnée sur le moyen de stockage et/ou alimentation amont, présenter la "forme" devant les différentes machines réparties le long de ce demi-cercle, 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 le moyen de stockage et/ou évacuation aval.Par ailleurs, chacune de ces machines est montée sur un poste, ou satellite d'usinage, qui peut tourner, sous pilotage manuel ou automatique et commandé par les moyens de commande programmables, autour d'un axe vertical pour venir remplacer en sa position de travail cette machine par une autre machine identique et également portée par ce poste. 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 sont fréquemment remplacés et 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, ainsi que de procéder aisément au remplacement périodique des outils usés sans arrêter l'installation. Les machines, en nombre plus ou moins élevé, sont toujours disposées en demi-cercle tout autour du ou de chaque bras-robot, qui dessert successivement toutes ces machines en pivotant autour de son axe central vertical. 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 avantageusement une mâchoire mobile actionnée au moyen d'un vérin commandant son rapprochemement ou son éloignement de la première mâchoire, les deux mâchoires coopérant respectivement avec deux crans opposés aménagés dans la tête d'une "forme". Les moyens de stockage comprennent, pour le ou chaque bras-robot et les -machines disposées autour en demi-cercle, au moins un premier râtelier amont 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 aval sur lequel les "formes" sont déposées par le bras-robot après passage aux différentes machines. Ces deux râteliers, amont et aval, sont placés respectivement à chacune des deux extrémités du demi-cercle.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-à-dire comprenant deux ou plusieurs unités similaires juxtaposées, chacune avec un bras-robot entouré en demi-cercle 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 bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques apparaîtront au cours 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, et dans lequel Figure 1 est une vue générale très schématique, en plan par dessus, d'une installation de fabrication de chaussures qui comporte deux unités en demi-cercle, ou cellules, successives Figure 2 est une vue partielle en perspective de cette installation, qui montre un bras-robot central, un ratelier de stockage, et un poste de travail ou satellite, comportant deux machines identiques ; sur cette figure, les positions relatives des divers éléments n'ont pas été respectées ; Figure 3 représente, en perspective simplifiée, 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 représentation schématique en perspective partielle d'un poste, ou satellite, d'usinage. La figure 1 montre une installation automatique complète de fabrication de chaussures qui se compose de deux unités de base 1 et 2 qui travaillent en série et sont placées d'un même côté de la chaîne de fabrication 3 sur laquelle arrivent et repartent les chaussures. Les formes, qui supportent chacune l'empeigne et la première d'une chaussure non encore usinée, sont acheminées vers l'installation par le convoyeur 3. Un ouvrier prend les formes sur la chaîne 3 en A, et les dépose manuellement une à une sur un râtelier de stockage et d'alimentation 5 qui est placé à l'entrée de la première unité 1. Chacune des unités 1 et 2 comporte un bras-robot tel que 4, qui est disposé au centre d'un ensemble de machines, ou "satellites", d'usinage 6 à 9 et de râteliers de stockage 5 et 10, le râtelier amont 5 servant de moyen d'alimentation pour l'unité 1 tandis que le râtelier aval 10 sert à la fois de moyen d'évacuation pour l'unité I et de moyen d'alimentation pour l'unité 2. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les éléments 5 à 10 sont disposés sensiblement en demi-cercle autour du bras-robot 4. Le râtelier 5 est disposé à l'extrémité d'entrée amont du demi-cercle, tandis que le râtelier 10 est disposé à l'autre extrémité, ou extrémité de sortie aval, de ce demi-cercle.Le râtelier d'entrée 5, quoique préférentiel, n'est pas vraiment obligatoire, car le bras-robot 4 peut aussi bien prendre les formes directement sur la chaîne 3 qui constitue alors le moyen d'alimentation. Il en est d'ailleurs de même du râtelier d'évacuation 10, en particulier si l'on fonctionne avec une seule unité 1, ou avec une unité 2 nettement séparée de l'unité I, de sorte que les formes effectuent un trajet sur le convoyeur 3 entre les unités 1 et 2. Le bras-robot 4, disposé au centre de l'unité 1 et visible aussi aux figures 2 et 3, est un bras de type connu en soi, pourvu de six axes d'articulation. Ce bras-robot 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 axe horizontal, à l'extrémité du premier tronçon de bras 14. A l'extrémité de ce second tronçon de bras 15 est monté tournant, autour d'un axe orienté selon la direction longitudinale du tronçon 15, un élément intermédiaire 16 sur lequel est montée pivotante autour d'un axe perpendiculaire au précédent, une pièce 17.Enfin, une pince de préhension 18 est montée pivotante sur la pièce 17, autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de pivotement de cette pièce 17. Les mouvements de rotation des divers éléments 13 à 18 du bras-robot 14, autour des axes mentionnés, sont commandés par des moyens moteurs non représentés, pilotés à partir d'une armoire de commande 19 permettant de faire décrire au bras tous mouvements désirés, selon un programme pré-établi. La pince 18 située à l'extrémité du bras-robot 4 est conçue pour saisir une chaussure 33 en cours. de fabrication, montée de façon classique sur une "forme" 20 (figure 3), possédant par exemple un corps en bois. 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 33. La pince 18 comporte, montées sur 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 la "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 4. La pince de préhension 18 est en outre pourvue d'un organe de lecture 35 apte à reconnaître des indications codées 34 portées par les têtes 21 des formes 20 et indiquant les caractéristiques particulières de ces formes. Ces indications sont transmises à l'armoire de commande logique programmée 19, qui pilote également les mouvements d'ouverture et de fermeture de la pince 18. Le code 34 est utilisé pour commander un logiciel qui est aussi piloté par un capteur d'efforts placé sur la pince 18, et non représenté au dessin. Dans le fonctionnement d'ensemble d'une unité, telle que l'unité 1, les chaussures 33 sont prélevées par le robot 4 sur le râtelier d'entrée 5, et sont déposées sur le râtelier de sortie 10 après passage sur les différentes machines, ou satellites, d'usinage 6 à 9. Chaque râtelier comprend essentiellement deux barres horizontales parallèles 29,30 pouvant supporter une série de chaussures en cours de fabrication, disposées côte à côte. La première barre 29 présente une série d'encoches en tssv 31, régulièrement espacées, dans lesquelles s'emboîtent exactement les têtes 21 des formes 20, un cran supplémentaire 32 étant aménagé à cet effet à l'arrière de chaque tête 21. Les parties avant des chaussures reposent simplement sur l'autre barre 20. Les formes 20 sont ainsi mises en attente dans des positions rigoureusement déterminées sur les râteliers de stockage, ce qui permet leur préhension par les mouvements programmés du bras-robot 4. Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, chaque poste, ou satellite d'usinage 6 à 9, comporte au moins deux machines d'usinage identiques, et ce satellite peut tourner autour d'un axe vertical pour venir remplacer, en sa position de travail, une première machine d'usinage par une autre machine d'usinage. La figure 4 représente, à titre d'exemple, un des satellites d'usinage 8 utilisé sur l'installation de la figure 1, ce satellite 8 étant également visible sur la figure 2. Ce satellite 8 comporte un bloc principal 36 en forme de T, qui peut tourner autour de son axe vertical 37. Les deux bras horizontaux supérieurs 38,39 du T portent chacun une machine d'usinage 40,41 qui est dans cet exemple une machine de dépoussiérage garnie d'un outil 42. Bien entendu, les machines 40 et 41 sont rigoureusement identiques ; elles sont disposées de manière symétrique par rapport à l'axe vertical 37. Les têtes d'usinage 42 sont montées de manière à être aisément interchangeables. Le bloc 36 est monté pivotant sur une couronne circulaire de rotation 43 fixée sur un socle 44. Le bloc 36 est verrouillé par un vérin électrique 45, dont la tige 46 est apte à s'enficher dans deux trous 47,48 du socle 44, symétriques par rapport à l'axe 37.Après avoir déverrouillé le bloc 36, sa rotation autour de l'axe vertical 37 est commandée par un moteur électrique 49 dont le stator est fixé au bloc 36 et dont l'arbre 50 est fixé au socle 44. Bien entendu, tous ces mouvements sont commandés à distance par l'armoire logique 19 selon la programmation sélectionnée par le code 34. Par exemple, pour un satellite déterminé et pour un type de chaussure déterminé, le bloc 36 est tourné de 180 degrés après 30 opérations de dépoussiérage, de sorte que la machine 4 par exemple vient remplacer en position de travail la machine 40, et qu'alors l'opérateur peut procéder au remplacement de l'outil usé 42 de la machine 40 ou à d'autres travaux d'entretien, sans pour celà interrompre le fonctionnement de l'installation. Sur le socle 44 est également fixé un boîtier de commande électrique manuelle 55. Dans l'exemple de la figure 1, l'installation comporte deux unités 1,2, en série et adjacentes. L'unité 1 comporte par exemple quatre satellites 6 à 9 qui effectuent respectivement les opérations suivantes satellite 6: verrage satellite 7 : cardage satellite 8 : dépoussiérage satellite 9: encollage L'unité 2 comporte aussi quatre satellites 51 à 54 qui effectuent dans cet exemple, successivement les opérations suivantes satellite 51: affichage satellite 52: lustrage satellite 53: déformage satellite 54: mise en boîte. En fonctionnement, le bras-robot 4, après avoir saisi sur le râtelier 5 une forme 20, amène la chaussure 33 correspondante successivement devant la première machine 6 pour subir une première opération, telle que verrage, devant la deuxième machine 7 pour subir une autre opération, telle que cardage, et ainsi de suite. A chaque poste, la "forme" 20 avec la chaussure 33 en cours de fabrication reste tenue par le bras-robot 4, et celui-ci lui fait décrire dans l'espace des mouvements convenables par rapport à l'outil 42 de la machine, outil qui reste fixe si l'on excepte le mouvement propre à son fonctionnement (outil à déplacement par exemple rotatif ou alternatif). Les mouvements que le bras-robot 4 imprime à la "forme" 20 devant l'outil 42 sont, bien entendu, fonction de la pointure et de la conformation de la chaussure 33 à fabriquer, ainsi que de son caractère droit ou gauche. La présence de deux machines identiques par satellite évite les "temps morts", en permettant l'entretien normal d'une de ces deux machines, par exemple les opérations de remplacement d'outils usés ou autres interventions pendant l'utilisation de l'autre machine. Après passage sur les quatre satellites 6 à 9, chaque chaussure en cours de fabrication est déposée par le bras-robot 4 sur l'autre râtelier 10. Les râteliers 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. Le deuxième bras-robot 4' peut alors reprendre les formes déposées sur le râtelier 10, qui réalise alors un stockage intermédiaire, pour les présenter devant d'autres satellites 51 à 54 qui effectuent les opérations suivantes de fabrication ; les chaussures sont alors déposées sur le râtelier de sortie 10', puis transférées manuellement sur la chaîne d'évacuation 3 en B. 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, toutes les unités étant alignées d'un même côté de la chaîne 3. Les mouvements du ou des bras-robots 4,4', 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. ces programmes sont alors intégrés au logiciel de commande générale de l'installation. 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. REVENDICATIONS 1. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures, caractérisée en ce qu'elle comporte : - au moins un bras-robot (4) équipé à son extrémité de moyens (18) de préhension pour une forme (20) recevant une chaussure à fabriquer (33), - disposés en demi-cercle autour de ce bras-robot : des machines (40) affectées à diverses opérations de fabrication des chaussures, ainsi que des moyens d'alimentation ou évacuation (3 et/ou 5 ; 3 et/ou 10,10') et/ou de stockage (3,10,10') pour au moins une chaussure (33) en cours de fabrication, dont, au moins, un moyen de stockage et/ou alimentation (3 et/ou 5) à l'extrémité d'entrée amont du demi-cercle et un moyen de stockage et/ou évacuation (10 et/ou 3) à l'extrémité de sortie aval de ce demi-cercle, - des moyens (34,19) de commande programmables, associés à ce bras-robot (4) et aptes à piloter ses mouvements propres et ceux de ses moyens de préhension (18) pour successivement prélever une forme positionnée sur le moyen de stockage et/ou alimentation amont (5), présenter la forme devant les différentes machines (6 à 9) réparties le long de ce demi-cercle en lui faisant décrire des mouvements relativement aux outils (42) de ces machines en fonction des opérations à effectuer et des caractéristiques des chaussures, et déposer la forme (20) avec la chaussure (33) partiellement ou totalement achevée, sur le moyen de stockage (10) et/ou évacuation aval, et en ce que chacune de ces machines (40,41) est montée sur un poste, ou satellite, d'usinage (8) qui peut tourner autour d'un axe vertical (37) pour venir remplacer, en sa position de travail, cette machine (40)par une autre machine (41) identique et également montée sur ce poste (8). 2. Installation selon la revendication I, caractérisée en ce que chaque satellite d'usinage (8) comporte un corps (36) en forme de T, qui peut tourner autour de son axe vertical (37) et dont les deux branches supérieures portent chacune une machine d'usinage (respectivement 40 et 41). 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que chaque satellite d'usinage (8) comporte des moyens automatiques (45,49) et commandables à distance pour faire tourner ce satellite et le verrouiller en position de travail, ces moyens étant commandés par les moyens de commande programmable de l'installation (35,34,19). 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs unités (1,2) placées en série et comportant chacune un bras-robot (4,4') demi-entouré par des satellites (6 - 9, 51 - 54) et des moyens de stockage et/ou alimentation ou évacuation (3 et/ou 5, 10,10' et/ou 3). 5. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de stockage comprennent au moins un râtelier (5,10) apte à supporter une pluralité de "formes" (20) en assurant leur positionnement précis. 6. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque râtelier (5,10) 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). 7. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de stockage comprennent, pour le ou chaque bras-robot (4) et les machines (6 à 9) disposées autour en demi-cercle, au moins un premier râtelier (5) sur lequel les "formes" (20) sont mises en attente et prélevées successivement par le bras-robot (4), pour être ensuite présentées aux diverses machines, et au moins un second râtelier (10) sur lequel les "formes" (20) sont déposées par le bras-robot (4), après passage aux différentes machines. 8. Installation pour la fabrication automatisée 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) 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). 9. Installation pour la fabrication automatisée des chaussures selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 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 (34) 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 (4) adapté à ces caractéristiques. 10. Installation selon l'une des revendications 4 à 9, comportant plusieurs unités (1,1') en série, caractérisée en ce que ces unités sont toutes placées d'un même côté de la chaîne (3) de fabrication (3) sur laquelle arrivent et repartent les chaussures.