Brevet FR2620492A1 — publié le 19890317

La présente invention concerne les systèmes d'accouplement de au:: corps comme, par exemple, un chariot et un poste d'usinage tels que ceux que l'on trouve dans des endroits du type "atelier flexible". Afin d'augmenter la rentabilité dans les techniques modernes d'usinage, il a été réalisé des ateliers dits "flexibles" qui comportent schématiquement un ensemble de postes d'usinage répartis de façon prédéterminée selon les fonctions qui doivent y être accomplies et au moins un chariot qui peut se déplacer de façon autonome en étant guidé par différents moyens, par exemple optiques, magnétiques, électriques, etc, pour aller s'accoupler avec les postes d'usinage, pour les desbervir en produits ou outils nécessaires à leurs fonctions respectives. Pour qu'un tel chariot puisse parfaitement desservir un poste de travail, les systèmes d'accouplement selon l'art antérieur imposent qu'il soit parfaitement positionné par rapport à ce poste de 1i travail. La conception des moyens de guidage des chariots est donc alors très complexe et d'un prix de revient très élevé. De plus, ces moyens de guidage complexes sont sujets à des pannes relativement fréquentes, ce qui contribue i augmenter encore le coût de revient global de l'atelier flexible. La présente invention a pour but de réaliser un système d'accouplement de deux corps, comme un chariot et un poste d'usinage dans un atelier du type flexible, qui permette de relier l'un des corps à l'autre même si les deux corps ne sont pas parfaitement positionnés l'un par rapport à l'autre, qui soit d'une réalisation simple, d'une mise en oeuvre aisée et d'une très grande fiabilité, tout en contribuant à réduire le coût de revient de l'atelier flexible qu'il équipe. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système d'accouplement de deux corps pouvant avoir des mouvements relatifs l'un par rapport à l'autre d'une incertitude d'amplitude donnée, caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part sur un premier corps, une partie en saillie ayant une section d'extrémité de valeur déterminée et des moyens pour commander le déplacement de ladite partie en saillie par rapport à cedit premier corps, et d'autre part sur l'autre deuxième corps, une cavité ayant une ouverture d'entrée dont la section a des _ dimensions supérieures à celles de ladite extrémité de la partie er. saillie, la valeur de la différence entre les dimensions de ces deux sections étant au moins égale à celle de l'incertitude donnée, et des moyens pour exercer au moins un couple de forces de réaction entre ladite partie en saillie et la paroi intérieure de ladite cavité. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente, à titre d'exemple, un schéma de principe d'un atelier du type flexible auquel s'applique avantageusement un système d'accouplement selon l'invention. La figure 2 représente un mode de réalisation d'un système d'accouplement de deux corps selon l'invention. La figure 3 représente, sous forme schématique, la réalisation d'un détail d'un système d'accouplement perfectionné en accord avec la réalisation selon la figure 2, permettant de repositionner le système dans sa position origine. Les figures 4, 5 et 6 représentent respectivement trois schémas explicatifs du fonctionnement d'un système d'accouplement selon la réalisation illustrée sur la figure 2. La figure 1 représente, à titre d'exemple d'application du système d'accouplement, un atelier flexible 1 comprenant, par exemple, trois postes de travail 2, 3, 4 comme, par exemple, des machines outils d'usinage de pièces mécaniques telles que perceuses, décolleteuses, tours, etc. Ces postes comprennent respectivement une plate-forme d'entrée 5, 6, 7 par laquelle ils peuvent être alimentés automatiquement en pièces à traiter. Dans les ateliers modernes, ces postes de travail sont alimentés par des chariots sur lesquels sont placées les pièces à traiter. Dans l'exemple illustré, il n'a été représenté qu'un chariot 8. Ce chariot est guidé automatiquement au moyen de différents capteurs, par exemple de type optique, magnétique, mécanique, etc., et programmé pour suivre un certain chemin 9. Comme mentionné ci-dessus, avec les systèmes d'accouplement selon l'art antérieur, il est nécessaire que cette programmation permette au chariot de se placer d'une façon très précise par rapport au poste de travail. Par contre, avec le système d'accouplement tel qu'illustré sur les figures 2 à 6, il est possible d'utiliser un dispositif de guidage de chariots beaucoup moins élaboré. Ces figures illustrent un système d'accouplement de deux corps quelconques 11, 12 pouvant être effectivement le chariot et un poste de travail selon la figure 1 et pouvant avoir des mouvements relatifs l'un par rapport à l'autre avec une incertitude d'amplitude donnée. Le premier corps 11 comporte une partie en saillie 13 avantageusement de forme oblongue comme, par exemple, une tige 14 dont l'extrémité 15 a une section d'une valeur diminuant progressivement lui donnant une forme sensiblement conique. A cette partie en saillie, sont associés des moyens 16 pour commander son déplacement par rapport au premier corps 11. Le second corps 12 comporte une cavité 17 ayant une ouverture d'entrée 18 dont la section a une dimension supérieure à au moins celle de l'extrémité 15 de la partie en saillie 13, la valeur de la différence entre ces deux sections étant au moins égale à celle de l'incertitude de l'amplitude des mouvements relatifs des deux corps 11 et 12 mentionnée ci- dessus, lorsqu'ils doivent s'accoupler l'un à l'autre. Dans un mode avantageux de réalisation, la section intérieure la plus petite sur toute la longueur de la cavité 17 est supérieure à. la section la plus grande sur toute la longueur de la partie en saillie 13, la valeur de la différence entre ces deux sections étant également au moins égale à celle de l'incertitude donnée définie ci-dessus. Ainsi, la partie en saillie 13 pourra-t-elle pénétrer dans la cavité 17 sur une distance relativement importante, en assurant un accouplement sûr et efficace. Le système comprend en plus des moyens 19 pour exercer au moins un couple de forces de réaction entre la partie en saillie 13 et la paroi intérieure 20 de la cavité 17. Ces moyens peuvent être constitués par des vérins 60, par exemple de type classique à tige et cylindre et à commande électrique ou hydraulique, les cylindres 61 étant fixés à la partie en saillie 13, de préférence noyés dans sa masse, de sorte que seules les tiges 62 puissent émerger latéralement de cette partie en saillie. Les vérins 60 sont situés dans la portion de la partie en saillie apte à pénétrer dans la cavité 17 et les extrémités extérieures des tiges sont avantageusement munies de patins 63 dont la forme leur permet de s'escamoter dans la paroi latérale de la partie en saillie 13, lorsque les tiges des vérins sont rentrées, pour ne pas gêner le mouvement de translation de cette partie en saillie dont il est fait mention ci-après, et pour mieux s'adapter à la forme de la paroi intérieure 20 de la cavité 17. Dans une réalisation avantageuse, -le dispositif pourra comprendre trois vérins dont les tiges seront orientées pour se déplacer suivant des directions à cent vingt degrés les unes par rapport aux autres, comme représenté sur la figure 2. Avantageusement, la cavité 17 est réalisée dans une tête 21 montée sur le second corps 12 de façon qu'elle ait au moins un degré de liberté de déplacement. Dans l'exemple de réalisation illustré, la tête 21 est montée mobile autour de deux axes de rotation 22, 23. C'est ainsi qu'elle est liée à un arbre de rotation 24 qui lui permet de pivoter par rapport à un bâti 25 monté lui-même pivotant autour de l'axe 23 sur le second corps 12, ces deux axes formant entre eux un angle différent d'un angle plat, et avantageusement un angle droit, pour pouvoir orienter l'axe 26 de l'entrée de la cavité dans un cône solide ayant une valeur d'angle au somet fonction de l'incertitude donnée mentionnée ci-avant. Comme mentionné ci-dessus, l'axe 26 de l'entrée de la cavité peut être orienté dans un cône solide. Il en est de même pour l'axe de la partie en saillie 13, par les moyens 16. Ces moyens comprennent, dans une forme possible de réalisation, une embase 30 montée pivotante autour d'un axe 31 sur une platine 32 montée sur le premier corps 11, elle-même pivotante autour d'un autre axe 33, par exemple et avantageusement perpendiculaire à l'axe 31. Le système d'accouplement comprend aussi des moyens 34 pour monter la partie en saillie 13 en translation par rapport A l'embase 30. Un exemple de réalisation de ces moyens est illustré sur la figure 2. Ils sont constitués par un tiroir 36 monté sur des glissières de guidage 37, par exemple rectilignes, situées dans un logement 38 réalisé dans l'embase 30, la partie en saillie étant montée solidaire du tiroir 36. Le déplacement en translation du tiroir par rapport à l'embase est obtenu, par exemple, par un entratnement par tous moyens dont le mouvement alternatif est obtenu par un moteur (non représentés dans un souci de simplification du dessin), ou par un moyen équivalent tel qu'un vérin. Pour un fonctionnement correct et répétitif du système d'accouplement décrit ci-dessus, celui-ci comporte en outre des moyens pour ramener la partie en saillie 13 dans une position origine, de même que la cavité 17, ces positions étant, en fait, avantageusement des positions moyennes dans le volume de déplacement possible tel que défini ci-avant des deux corps 11 et 12 l'un par rapport à l'autre. Ces moyens peuvent ainsi coopérer entre, par exemple, la tête 21 et le bâti 25, entre le bâti 25 et le second corps 12, pour ramener la cavité 17 A une position origine, et aussi entre l'embase 30 et la platine 32, entre la platine 32 et le premier corps 11, pour ramener automatiquement la partie en sallie 13 à une position origine. La figure 3 représente un mode de réalisation possible pour de tels moyens 40. Ils comportent alors un ergot 41 lié à un premier 42 des éléments cités ci-dessus et des moyens 43 pour exercer sur cet ergot 41 deux forces élastiques de sens contraires, ces moyens pouvant être constitués par deux ressorts 44, 45 de traction ou de poussée, une de leurs extrémités 46, 47 étant reliée respectivement par des poussoirs 48, 49 A l'ergot 41, leurs deux autres extrémités 50, 51 étant respectivement reliées A l'autre second élément 52 par rapport auquel doit être repositionné le premier élément 42. Ainsi, quand un effort est exercé sur un des deux éléments 42 ou 52, l'ergot le transmet par l'un des poussoirs 48, 49 A l'un des deux ressorts 44, 45 qui se comprime et qui augmente ainsi sa force de réaction pour tendre A compenser celle de l'effort, tandis que l'autre ressort n'exerce aucune action. Quand l'effort sur l'élément s'annule, le ressort n'étant plus soumis A une contreforce, il se détend pour tendre A faire revenir le poussoir A sa position d'arrêt contre une butée interne 54, 55. Comme l'extrémité des poussoirs agit sur l'ergot 41, celui-ci est ramené A sa position origine prédéterminée, ainsi que l'élément 42 auquel il est associé qui peut alors participer à un nouvel accouplement. Le système décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante, cette description étant explicitée plus particulièrement en regard des figures 4 A 6. Il est tout d'abord précisé que le premier corps 11, par exemple un chariot, peut venir se positionner, avec une certaine incertitude dans son placement, en regard du second corps 12, par exemple un poste de travail, cette incertitude étant définie, par exemple, par la valeur de la distance maximale pouvant séparer deux points appartenant respectivement aux deux corps 11, 12, sans pour autant que l'on puisse connaître avec précision la position relative de reç deux points. La figure 4 représente les deux corps 11, 12 approximativement en regard l'un de l'autre, positionnés cependant pour que la partie en saillie 13 soit contenue dans la projection de la section d'entrée 18 de la cavité 17. Cette condition est une conséquence des valeurs respectives des sections définies ci-avant. Il est précisé que les deux éléments, en l'occurrence la partie en saillie 13 et la cavité 17, sont disposés dans leur position origine par rapport à leur corps respectif, grâce aux moyens de remise en position origine 40 décrits ci-dessus. Quand les deux corps sont dans la position telle que représentée sur la figure 4, la partie en saillie 13 est commandée en translation sur les glissières 37 pour que l'extrémité conique 15 pénètre dans la cavité 17, ceci étant possible puisque la section de cette extrémité est plus petite que celle de l'entrée 18 de la cavité 17. Quand cette partie en saillie a pénétré dans la cavité, il arrive que son extrémité vienne buter contre la paroi intérieure 20 de la cavité et la force de réaction entre ces deux éléments oblige les deux éléments à s'orienter l'un par rapport à l'autre, et d'autant mieux s'ils ont des structures telles que décrites en regard de la figure 2, sachant que cette réaction s'effectue en opposition de celle donnée par les moyens de remise en position origine 40. Par contre, il est aussi possible que cette partie en saillie pénètre directement dans la cavité sans venir au contact de sa paroi intérieure 20, comme plus précisément illustré sur la figure 5. Dans l'un ou l'autre cas, lorsque la partie en saillie est suffisamment rentrée dans la cavité, les vérins 19 sont commandés dans le sens de leur allongement pour que leurs têtes viennent se plaquer contre la paroi interne 20 de la cavité. Par le simple effet du couple de forces opposées, d'une part les axes de la partie en saillie et de la cavité se trouvent parfaitement alignés et, d'autre part, les deux éléments sont solidarisés, figure 6. Puisque la tête 21 et l'embase 30 sont bien alignées, les pièces à traiter qui sont sur le premier corps 11 peuvent passer automatiquement sur la tête 21 du second corps 12, en prenant l'exemple d'application donné ci-avant. Pour ce faire, l'embase 30 et la tête 21 7 2620492 peuvent comporter des chaînes d'entraînement, respectivement 39 et 59, qui peuvent être couplées A des plateaux-supports sur lesquels peuvent être disposés les pièces A traiter ou les pièces usinées. Quand une telle opération est terminée, les vérins 19 sont rétractés, la partie en saillie est rentrée dans le logement 38 et les différents éléments sont remis en position origine grace aux moyens de remise en position origine 40. Les deux éléments 13 et 21 sont prêts à recommencer une telle opération d'accouplement, pour les deux mêmes corps ou pour un autre chariot avec le même poste de travail, ou pour le mgme chariot avec un autre poste, sachant que des systèmes d'accouplement tous identiques A celui décrit ci-dessus peuvent équiper tous les corps d'un même atelier. Il est apparent qu'un tel dispositif d'accouplement ne présente pas de difficulté majeure de mise en oeuvre et qu'il permet de compenser les incertitudes de positionnement des deux corps. Il permet ainsi de pouvoir utiliser des chariots munis de moyens de conduite parfois peu performants, contribuant ainsi A réduire encore le coût de l'instal- lation d'un atelier flexible. REV E N D I C A T I 0 NS 1. Système d'accouplement de deux corps (11,12) pouvant avoir des mouvements relatifs l'un par rapport à l'autre d'une incertitude d'amplitude donnée, caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part sur un premier corps (11), une partie en saillie (13) ayant une section d'extrémité (15) de valeur déterminée et des moyens (16) pour commander le déplacement de ladite partie en saillie par rapport audit premier corps, et, d'autre part sur l'autre deuxième corps (12) une cavité ouverte (17) ayant une ouverture d'entrée (18) dont la section a des dimensions supérieures à celles de ladite extrémité de la partie en saillie, la valeur de la différence entre ces deux sections étant au moins égale à celle de ladite incertitude donnée, et des moyens (19) pour exercer au moins un couple de forces de réaction entre ladite partie en saillie (13) et la paroi intérieure (20) de ladite cavité (17). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite cavité (17) est réalisée dans une tête (21), et qu'il comporte des moyens pour monter ladite tête sur ledit second corps avec au moins un degré de liberté de déplacement. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour monter ladite tête (21) sur ledit second corps (12) avec au moins un degré de liberté de déplacement comportent au moins un premier arbre de rotation (24) et des moyens pour lier ledit premier arbre audit second corps, ladite tête étant montée en coopération avec ledit arbre. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour lier ledit premier arbre (24) au second corps (12) comportent un bâti (25) monté en rotation autour d'un deuxième arbre sur ledit second corps, ledit premier arbre étant situé sur ledit bâti, la direction des.axes de rotation (22,23) des deux dits premier et deuxième arbres formant entre eux un angle différent d'un angle plat. 9 2620492 5. Système selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour commander le déplacement de ladite partie en saillie (13) par rapport audit premier corps (11) comportent une embase (30), des moyens pour monter ladite embase pivotante sur C5 ledit premier corps, et des moyens pour monter ladite partie en saillie en translation (34,37) sur ladite embase. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour monter ladite embase (30) rotative sur ledit premier corps comportent une platine (32) montée pivotante autour d'un troisième arbre de rotation sur ledit premier corps, ladite embase étant montée pivotante autour d'un quatrième arbre de rotation sur ladite platine, les directions des axes de rotation (33,31) des deux dits troisième et quatrième arbres formant entre elles un angle pouvant être égal à un angle droit. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (40) pour tendre à ramener ladite partie en saillie (13) dans une première position origine. 8. Système selon l'une des revendications 2 i 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour tendr e. ramener ladite tête (21) dans une deuxième position origine. 9. Système selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour tendre à ramener l'un des deux éléments constitués par ladite partie en saillie (13) et ladite tête (21) comportent un ergot (41) lié audit élément (42) et des moyens pour exercer sur ledit ergot (41) deux forces élastiques de sens contraires. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les moyens pour exercer sur ledit ergot deux forces élastiques de sens contraires sont constitués de deux ressorts (44,45), une de leurs extrémités (46,47) étant reliée par des moyens de liaison (48,49) audit ergot (41), les autres extrémités (50,51) desdits ressorts étant reliées à un repère (52) par rapport auquel est déplaçable ledit élément. 11. Système selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de butée (54,55) pour limiter le déplacement des moyens de liaison, les moyens pour exercer les deux forces élastiques de sens x5 contraires n'ayant chacun pour rôle que de ramener l'ergot (41) d'une position décalée par rapport à sa position origine vers cette dite position origine. 12. Système selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les moyens (19) pour exercer au moins un couple de forces de réaction entre la partie en saillie (13) et la paroi intérieure (20) de la cavité (17) sont constitués par un vérin (60) du type à tige (62) et cylindre (61), l'un des deux étant fixé à la partie en saillie, de sorte que l'autre puisse émerger latéralement de cette partie en saillie. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'extrémité émergente de l'un des deux, tige et cylindre, comporte un patin (63), ledit patin ayant une forme apte à s'adapter à la paroi intérieure (20) de la cavité (17).