Brevet FR2613336A1 — publié le 19881007

POSTE D'ASSEMBLAGE A SYSTEME DE DISTRIBUTION A HAUTE CADENCE. L'invention est relative à un poste d'assemblage automatique comprenant un dispositif d'amenagge et de positionnement d'un produit, en un point prédéterminé, un manipulateur à organe de préhension de composants pour tranférer et déposer ces derniers audit point prédéterminé et un dispositif d'alimentation pour présenter les composants audit manipulateur. Les ateliers d'assemblage automatique sont de plus en plus confrontés à un problème d'accroissement des cadences. les postes classiques, sur lesquels la génération des mouvements se fait le plus souvent par des moyens pneumatiques, dépassent difficilement des cadences de 1000 à 1200 cycles / heure, alors que certains niveaux de production actuels demanderaient deux ou trois fois plus. Un poste d'assemblage automatique classique se compose de trois parties - Un dispositif d'amenage et de positionnement, dont le rôle est de placer dans la position adéquate le produit sur lequel on travaille. - Un dispositif de distribution, dont le rôle est de présenter avec précision le composant à insérer, généralement à partir d'une alimentation en vrac. - Un dispositif de manipulation, comprenant un appareil capable de prendre le composant au point où il est présenté par le dispositif de distribution et de venir le placer sur le produit positionné par le dispositif d'amenage et de positionnement. Pour obtenir une cadence donnée, il faut évidemment que chacun des trois dispositifs soit capable de cette cadence, et que la synchronisation entre eux soit assurée. La présente invention concerne plus particulièrement la fonction distribution. De façon très répandue, cette fonction est assurée par des bols vibrants. Ce dispositif bien connu se compose 1) D'une cuve circulaire dans laquelle on déverse périodiquement une certaine quantité de composants en vrac. 2) D'un générateur mécanique imprimant à la cuve une vibration se traduisant par l'apparition d'un mouvement de rotation de l'ensemble des composants contenus dans celle-ci 3) D'une rampe hélicoidale placée sur la paroi latérale de la cuve, et dont le pas est prévu de telle sorte que les composants, du fait de leurs mouvements de rotation, ont tendance à monter le long de cette rampe et à gagner le bord de la cuve. Au cours de leurs déplacements le long de la rampe, les composants rencontrent un certain nombre d'obstacles ou de pièges mécaniques destinés soit à modifier leur orientation, soit à faire retomber dans le fond de la cuve ceux qui ne se présentent pas correctement. On obtient ainsi à l'extrémité supérieure de la cuve des composants correctement orientés. 4) D'une piste linéaire venant en prolongement de la rampe hélicoidale . Le long de cette piste, les composants circulent en étant guidés de façon à ne pas perdre leur orientation. Le rôle de cette piste est d'une part, d'amener les composants au point de préhension par le manipulateur et d'autre part , de fournir un tampon d'accumulation permettant d'assurer une alimentation régulière du manipulateur, à partir d'un débit du bol qui est, lui; très irrégulier. La piste linéaire est généralement pourvue d'une source d'énergie autonome, notamment un générateur de vibrations ou d'air comprimé, assurant la progression des composants. La figure 1 présente un tel dispositif désigné par le repère général 6, sur lequel on reconnait la cuve 1, mise en vibration par le générateur mécanique 2. Les composants 5 cheminent dans le sens de la flèche le long de la rampe hélicoïdale 3, puis le long de la piste linéaire 4. Le débit assuré par un tel dispositif dépend étroitement de la taille et de la forme des composants à distribuer. Si ceux-ci sont petits et de forme simple, ce débit peut être très élevé. Par contre, s'ils sont de grande dimension et de forme complexe, il diminue fortement, et peut devenir très insuffisant par rapport au besoin. Le but de la présente invention est de permettre une multiplication du débit naturel d'une distribution par un facteur entier. La description sera faite avec un facteur 2, mais des facteurs plus importants sont également réalisables. Dans la pratique, un doublement du débit naturel est toutefois suffisant dans la plupart des cas. Le poste d'assemblage selon la présente invention est caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation comporte au moins deux pistes parallèles de déplacement des composants vers le manipulateur susceptible de coopérer sélectivement ou alternativement avec les dites deux pistes pour prendre les composants et les déposer audit point prédéterminé et que le débit global des deux pistes est au moins égal à celui du manipulateur, le débit d'une seule piste étant inférieur à celui du manipulateur. L'idée de base consiste à remplacer la piste linéaire par deux pistes adjacentes . Dans un premier mode de réalisation de l'invention, ces pistes peuvent faire l'objet d'un léger déplacement transversal permettant à leurs extrémités aval de venir se présenter en alternance à l'emplacement du point de préhension du manipulateur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les pistes sont fixes, et c'est la tête du manipulateur qui comporte un élément mobile par translation ou rotation, permettant à l'organe de préhension de se présenter en alternance ou sélectivement en face de chacune des pistes. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est une vue en plan d'un bol vibrant connu, pour le poste d'assemblage selon l'invention; - La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - La figure 3 est une vue schématique en plan d'un poste d'assemblage selon l'invention; - La figure 4 est une vue schématique en plan d'une variante de réalisation selon l'invention d'un organe de préhension du manipulateur; - la figure 5 est un tableau de fonctionnement de l'organe de préhension selon la figure 4; - Les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en plan de deux variantes d'alimentation des pistes selon la figure 3. Le fonctionnement du bol vibrant selon les figures1 1 et 2 ressort de la description précédente. Sur la figure 3 on voit, en vue de dessus, deux bols vibrants 6',6" dont les sorties en forme de pistes 4 sont prolongées par des pistes 4',4" sur lesquelles cheminent les composants 5 dans le sens de la flèche . Les pistes 4',4" peuvent pivoter d'un petit angle autour des points d'articulation fixes 8',8". Elles sont d'autre part reliées par une biellette 9 avec laquelle elles constituent les articulations 10',10". L'ensemble d'articulations 8',8",10',10" constitue un parallélogramme permettant aux pistes 4',4" de changer de position sous l'action du verin 12 relayé par la biellette 11. Sur la figure 3, le système est poussé vers la gauche par le vérin 12, de façon que ce soit l'extrémité de la piste 4"qui se présente au point de préhension P du bras 13 d'un manipulateur 14. Dans l'autre position, cet emplacement est occupé par l'extrémité de la piste 4'. Si l'alimentation du vérin 12 est synchronisée avec le mouvement du manipulateur 14, il est facile de faire en sorte que chaque piste 4' ,4" se présente en alternance au point P, les déplacements se faisant pendant que le manipulateur 14 va déposer le composant 5 qu'il vient de saisir. Pour la clarté de la figure, le bras 13 du manipulateur a été interrompu au dessus de la zône d'extremité des pistes 4',4". Il est évident que le débit en composants 5 fournis au manipulateur 14 se partage entre les deux pistes 4',4", chacune d'elles n'ayant à assurer que la moitié de ce débit. La cinématique du système doit être organisée de telle sorte que le composant 5 arrivé en bout de piste 4',4" se présente exactement dans la même position, qu'il s'agisse de la piste 4' ou de la piste 4". Dans ce but, les extrémités des pistes peuvent être légèrement divergentes de manière à compenser le mouvement de rotation du parallélogramme. Les dispositions constructives peuvent évidemment être différentes sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, l'actionnement par vérin peut être remplacé par tout autre moyen approprié tel qu'un moteur électrique ou un électro-aimant. Le manipulateur 14, qui peut être d'un type quelconque transfère automatiquement le composant5 prélevé à l'emplacement P vers un point prédéterminé M où un dispositif d' amenage 15, notamment un convoyeur, a amené un produit 16 sur lequel doit être monté le composant 5. Le manipulateur 14 effectue l'opération d'assemblage avant de revenir à la position initiale à l'emplacement P pour un nouveau cycle. Entre temps, le produit 16 quitte le point M et le produit suivant 16 est avancé au point M. Un autre composant 5 de la piste 4' ou 4" est amené au point P. Il est inutile de décrire ces opérations de transfert et de montage bien connues des spécialistes. En se reférant à la figure 4 on voit une variante de réalisation dans laquelle le manipulateur 14 coopère avec deux pistes linéaires 17',17" fixes disposées cote à côte. La tête 18 du manipulateur se compose essentiellement d'un bloc à glissière 19 fixé au bout du bras mobile 13. Sur le bloc 19 se déplace en translation un coulisseau 20 portant le dispositif de préhension 21, d'un type connu en soi, tel qu'une pince pneumatique ou électromagnétique. Le coulisseau 20 est actionné par un vérin 22 qui lui permet de prendre deux positions P', P", correspondant respectivement aux extrémités aval des pistes 17', 17". Quant à la position de dépose, elle peut correspondre à l'une de ces 2 positions du coulisseau 20, par exemple la position P'. Le cycle complet de fonctionnement est indiqué par le tableau de la figure 5. On voit que la dépose se fait toujours en P', alors que la prise se fait alternativement en P' et P". Les déplacements du coulisseau 20 sont - De P' à P" entre les phases 3 et 4 - De P" à P' entre les phases 4 et 1 Ces déplacements doivent être effectués en temps masqué pendant que la tête du manipulateur 1 4 se déplace entre les positions de préhension P et de dépose M. Les dispositions constructives peuvent être différentes sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, le déplacement par translation du dispositif de préhension 21 peut être remplacé par une rotation, et l'actionnement par vérin 22 peut être remplacé par un autre principe. En ce qui concerne la répartition du débit entre les 2 pistes 17',171', le résultat obtenu est évidemment le même qu'avec le principe précédent des pistes articulées 4',4". En vue d'un fonctionnement optimal, il est recommandé de disposer des capteurs 23',23" de présence permettant de contrôler en permanence la présence de composants 5 en extrémité des pistes 4',4" ou 17',17". Les capteurs sont représentés uniquement sur la figure 3 sous les repères 23',23". Grâce à leur utilisation judicieuse, on peut améliorer le fonctionnement général du système dans différents domaines. En premier lieu, on peut les utiliser pour piloter le déplacement des pistes 4',4" dans le cas du dispositif de la figure 3. Supposons en effet que l'on soit entrain de puiser dans la piste 4'. Il est possible de laisser cette piste en service tant que le capteur 23' ne détecte pas d'interruption dans l'arrivée des composants 5. Dès qu'unie interruption est détectée, on bascule sur la piste 4", qui a eu le temps d'accumuler un certain nombre de composants 5, et on y reste tant que ceux-ci n'ont pas été épuisés. On limite ainsi les déplacements des pistes 4',4", et la fatigue mécanique qui en résulte. On pourrait aussi obtenir partiellement cet avantage sans utiliser les capteurs 23',23", en programmant le système pour qu'il puise un certain nombre n de composants 5 dans la piste 4', puis le même nombre dans la piste 4", et ainsi de suite en alternance. La fréquence de déplacement des pistes est ainsi divisée par n. Avec le dispositif de la figure 4, ces améliorations sont également possibles, quoique moins intéressantes sur le plan mécanique, car elles n'apportent pas de diminution globale du nombre de mouvements que doit accomplir le coulisseau 20. En second lieu, l'utilisation des capteurs 23',23" permet une amélioration intéressante dans le domaine de la continuité du service. Il est en effet connu que les dispositifs de distribution ne sont pas d'une fiabilité parfaite, la présentation des composants 5 pouvant être interrompue, notamment par des phénomènes de coincement. Dans une distribution classique, ce phénomène se traduit par l'arrêt du poste de travail, avec perte de production correspondante. Dans un système à pistes multiples 4',4"ou 17',17", les conséquences d'un coincement peuvent être sensiblement réduites. Si le système comporte par exemple 2 pistes 4',4", et si nous admettons qu'il y a interruption d'alimentation de la piste 4', il est facile, dès que cette interruption est détectée , par le capteur correspondant, de modifier la séquence de fonctionnement du système pour faire en sorte que la piste 4" soit la seule utilisée jusqu'au rétablissement de l'alimentation de la piste 4'. Si nous sommes dans un mode de réalisation correspondant à la figure 3, il suffit de maintenir l'actionneur 12 en position "poussée" afin de laisser en permanence la piste 4" en regard du point de préhension P. Si c'est la piste 4"qui est en panne, l'actionneur 12 est maintenu en position "tirée" afin de ne laisser en service que la piste 4'. Si nous sommes dans un mode de réalisation correspondant à la figure 5, une panne de la piste 17' conduit à rendre systématiques les mouvements du coulisseau 20, afin de ne faire appel qu'à la piste 17". Si c'est cette dernière 17", qui est en panne, le coulissau 20 est au contraire maintenu en permanence en position P' afin de ne solliciter que la piste 17'. On peut ainsi maintenir le poste en activité, quoiqu' à cadence réduite. Notons toutefois que cette réduction se fera en général dans un rapport supérieur à 0,5, dans la mesure où, dans une installation correctement conçue, le débit naturel de la distribution doit être supérieur à celui du manipulateur 14. A titre d'exemple, si la cadence du manipulateur 14 est de 3000 cycles/heure, et si chaque piste est susceptible d'être alimentée à raison de 2000 composants/heure, à plein régime du bol vibrant 6, la cadence du poste ne baissera que dans un rapport de 1,5 en situation de blocage de l'une des pistes. On obtient ainsi une régularité de fonctionnement nettement améliorée, l'amélioration étant encore plus sensible si le nombre de pistes est plus élevé. Enfin, si, par un concours de circonstances, les deux pistes se trouvent en situation de blocage, l'information simultanée provenant des deux capteurs 23',23" doit entraîner l'arrêt immédiat du poste. L'alimentation des pistes 4',4",17',17" peut être réalisée à partir de dispositifs à bols vibrants 6, quoique d'autres principes d'alimentation soient également possibles sans sortir du cadre de l'invention. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 6 et 7, les pistes 4',4"sont alimentées par 2 bols vibrants 6 distincts. Ce principe ne pose pas de problème particulier, mais présente 1' inconvénient de multiplier par deux toute 1' infrastructure de distribution, ainsi que l'emprise au sol qui en résulte. Dans un autre mode de réalisation non représenté, on peut éviter cet inconvénient en alimentant les 2 pistes 4' et 4" à partir d'un bol vibrant unique équipé de deux rampes hélicoïdales débouchant en face de chacune des pistes 4',4", selon une technique connue en soi. REVENDICATIONS 1) Poste d'assemblage automatique comprenant un dispositif d'amenage et de positionnement d'un produit en un point prédéterminé (M), un manipulateur (14) à organe de préhension de composants (5) pour transférer et déposer ces derniers audit point déterminé et un dispositif d'alimentation pour présenter les composants audit manipulateur, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation comporte au moins deux pistes parallèles (4',4") de déplacement des composants vers le manipulateur susceptible de coopérer sélectivement ou alternativement avec les dites deux pistes pour prendre les composants et les déposer audit point prédéterminé et que le débit global des deux pistes est au moins égal à celui du manipulateur, le. débit d'une seule piste étant inférieure à celui du manipulateur. 2) Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manipulateur (14) comporte un emplacement unique (P) de préhension et que les extrémités aval des dites pistes (4' ,4") sont mobiles et susceptibles d'être déplacées pour venir sélectivement ou alternativement audit emplacement de préhension. 3) Poste selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque piste (4',4") comporte un tronçon dont une extrémité constitue la dite extrémité aval de la piste et dont l'autre extrémité est montée à pivotement, que les tronçons des différentes pistes s'étendent sensiblement parallèlement et sont reliés par une biellette de commande (9) pour pivoter ensemble sous l'action d'un organe de commande (12) pour alimenter le manipulateur (14) sélectivement par l'une ou l'autre des dites pistes. 4) Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dites pistes (17',17") sont fixes, et en ce que l'organe de préhension (21) du manipulateur est mobile par rapport au bras du manipulateur, afin de se présenter et de coopérer sélectivement ou alternativement avec chacune des dites pistes, la position de dépose audit point prédéterminé étant unique. 5) Poste selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque piste est alimentée par un dispositif d'alimentation particulier (6',6"), notamment à bol vibrant. 6) Poste selon la revendication 1,2,3 ou 4 caractérisé en ce que l'ensemble des pistes est alimenté par un dispositif d'alimentation unique. 7) Poste selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation est un bol vibrant muni d'autant de rampes hélicoïdales qu'il y a de pistes à alimenter. 8) Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la présence de composants (5) est détectée par des capteurs disposés à l'extrémité de chacune des pistes, et que le passage d'une piste à une autre se fait quand il y a epuisement de la piste en service. 9) Poste selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le basculement d'une piste (4',4") sur une autre est effectué de façon systématique, mais seulement après prélèvement d'une quantité donnée de composants sur une même piste. 10) Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la séquence du fonctionnement peut être modifiée automatiquement en cas de rupture d'alimentation de l'une des pistes (4',4"), le système continuant à fonctionner à cadence réduite en ne faisant plus appel qu'aux autres pistes restant alimentées