Brevet FR2623481A1 — publié le 19890526

La présente invention concerne de façon générale les installations automatiques de montage, et plus précisément elle concerne une telle installation ou un tel appareil automatique de montage dans lequel des plateaux portant des pièces arrangées convenablement sont transportés à des emplacements proches d'un poste de travail, et les pièces sont automatiquement assemblées au poste de travail, par un robot qui exécute plusieurs opérations de montage. On a proposé l'utilisation de robots pour l'assem- blage automatique des platines mécaniques des magnétophones et des magnétoscopes. Dans les opérations existantes de montage automatique, un certain nombre de robots sont dis- posés le long d'une chaîne de fabrication afin qu'ils exécutent successivement les opérations nécessaires de montage. Ainsi, on connaît le montage des platines méca- niques des magnétophones et des magnétoscopes d'une manière pratiquement automatique ou sans surveillance. Cependant, lorsqu'un produit formé de nombreuses pièces, tel que des platines mécaniques de magnétophones et de magnétoscopes, sont montées d'une telle manière automa- tique, il faut un certain nombre de robots pour chaque chaîne de fabrication. Compte tenu de ce qui précède, chaque chaîne de fabrication est coûteuse et en conséquence les procédures existantes de montage automatique ne peuvent pas être appliquées de manière rentable à des produits fabriqués en quantité relativement faible. Bien que le nombre de robots nécessaires dans chaque chaîne de fabrication puisse être réduit au minimum par augmentation du nombre de pièces à assembler par chaque robot, les arrangements existants de distribution de pièces, par exemple les dispositifs à bol vibrant, les magasins et analogues permettant la transmission des pièces une par une au robot, présentent des restrictions relatives à la nature des pièces qui peuvent être traitées de cette manière. En d'autres termes, des pièces de divers types à monter par un robot ne peuvent pas lui être transmises une à une à partir d'un magasin ou analogue. D'autre part, lorsque les pièces à monter sont arrangées préalablement et transportées sur des plateaux qui sont eux-mêmes transpor- tés le long de la chaîne de fabrication, l'installation résultante de transmission de pièces peut avoir des carac- téristiques d'application universelle, c'est-à-dire qu'elle peut être utilisée pour la transmission pratiquement des pièces de tous les divers types qui peuvent être montées automatiquement par un robot. Cependant, le poste de sto- ckage destiné à loger un certain nombre de ces plateaux est coûteux et occupe un espace relativement grand. Il est donc difficile de réaliser un certain nombre de postes de sto- ckage de plateau portant les divers types de pièces à assembler, dans la zone de travail ou à portée d'un seul robot. En outre, la transmission des plateaux au poste respectif de stockage pose un problème et l'alignement nécessaire des pièces sur les plateaux, au poste respectif de stockage, est difficile et coûteux. L'invention concerne un appareil automatique perfec- tionné de montage qui ne pose pas les problèmes précités. Plus précisément, l'invention a pour objet un appa- reil automatique de montage dans lequel plusieurs opéra- tions de montage de pièces peuvent être effectuées automa- tiquement par un robot unique. L'invention concerne aussi un appareil automatique de montage tel que décrit précédemment, qui exécute effica- cement et de manière rentable des opérations de montage automatique même lorsqu'il s'agit d'une production en série relativement petite. Elle concerne aussi un appareil automatique de mon- tage du type décrit précédemment, qui permet une réduction du coût de chaque chaîne de fabrication réalisée de manière qu'elle assure automatique pratiquement toutes les opéra- tions de montage nécessaire, sur un produit, à l'aide d'un seul robot ou au plus d'un nombre limité de robots, si bien que la fabrication est profitable même en série relative- ment petite. Elle concerne aussi un appareil automatique de mon- tage qui comporte un premier transporteur de plateaux sur lesquels les diverses pièces à assembler sont arrangées, un second transporteur de palettes sur lesquelles les pièces doivent être montées et qui est disposé parallèlement au premier transporteur, un poste de stockage placé entre le premier et le second transporteur et auquel plusieurs plateaux peuvent être disposés, un dispositif de déplace- ment de plateau du premier transporteur au poste de sto- ckage, ce dispositif étant par exemple sous forme d'un bras de poussée, un poste de travail adjacent au second trans- porteur; des postes de distribution de pièces adjacents au poste de travail, et un robot monté entre le premier et le second transporteur et destiné à transporter les plateaux du poste de stockage au poste respectif de distribution de pièces et destiné à monter, sur des palettes transportées vers le poste de travail et à partir de celui-ci, par le second transporteur, des pièces retirées par le robot des plateaux disposés avec précision aux postes de distribution de pièces. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective d'un appareil ou d'une installation automatique de montage selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en plan d'une partie de l'appareil automatique de montage de la figure 1; et la figure 3 est une perspective agrandie d'un robot incorporé à l'appareil automatique de montage des figures 1 et 2. On considère d'abord les figures 1 et 2 qui indi- quent qu'une installation ou un appareil automatique de montage selon l'invention comporte de façon générale un ou plusieurs robots de montage 10A et 10B, placés entre un premier et un second transporteur 11 et 12 qui sont paral- lèles l'un à l'autre. Le premier transporteur 11 est desti- né à transporter des plateaux 18 sur lesquels sont arran- gées des pièces à monter, et le second transporteur 12 est destiné à transporter des palettes 23 sur lesquelles se trouvent les pièces à monter par les robots-10A et lOB. Des dispositifs 13 de détection de plateaux (figure 2) sont placés à des positions prédéterminées sous le premier transporteur 11 afin qu'ils détectent la présence de plateaux 18 sur le transporteur, aux positions respec- tives. Un bras 14 de poussée est placé à chacune des posi- tions, le long du premier transporteur 11, qui a un dispo- sitif 13 de détection de plateaux, ces derniers, lorsqu'ils arrivent successivement à cette positiondevant être reti- rés du premier transporteur 11 et transférés à un poste 19 de stockage associé à l'un des robots 10A et 10B. Le poste 19 de stockage est délimité par des rails parallèles 19a de guidage placés entre les transporteurs 11 et 12 à un niveau nettement supérieur à celui du premier transporteur 11. Les rails 19a de guidage qui sont sensi- blement perpendiculaires au trajet le long des transpor- teurs 11 et 12, sont séparés mutuellement de manière que des plateaux 18, déposés un par un sur les rails 19a de guidage à leurs extrémités-proches du transporteur 11, puissent être propulsés successivement par coulissement le long des rails 19a de guidage vers le second transporteur 12. Les rails 19a de guidage ont des dimensions longitudi- nales telles que le poste de stockage 19 qu'ils délimitent peut loger un nombre suffisant de plateaux, par exemple six plateaux 18 qui sont alignés. Un organe 17 de soulèvement (figure 2) est normale- ment placé au-dessous du niveau du premier transporteur 11, en face de chaque poste 19 de stockage, et, lorsque le dispositif associé 13 de détection de plateaux détecte qu'un plateau 18 se trouve au-dessus, il provoque le soulè- vement du plateau détecté 18 au niveau des rails 19a de guidage formant le poste 19 de stockage. Le bras 14 de poussée est normalement placé du côté du premier transpor- teur 11 opposé au second transporteur 12, à un niveau correspondant à celui du poste 19 de stockage. Le bras 11 de poussée dépasse d'un dispositif 15 d'entraînement mobile le long d'une tige 16 qui est parallèle aux rails 19a de guidage du poste de stockage. lorsque le dispositif 15 d'entraînement est manoeuvré, le bras 14 de poussée est déplacé de la position représentée en trait plein sur la figure 2 latéralement par rapport au transporteur 11 afin qu'un plateau 18 soit chassé de l'organe 17 de soulèvement qui est en position haute, sur les rails 19a du poste de stockage 19. Comme noté précédemment, le poste 19 de sto- ckage peut contenir six plateaux 18 qui sont en attente à ce poste de stockage, avec les pièces respectives qui y sont arrangées. L'appareil automatique de montage selon l'invention comporte en outre six postes 20 de distribution de pièces placés sur le côté du second transporteur 12 tourné vers le premier transporteur 11 à proximité d'un poste de travail 22A ou 22B délimité sur le second transporteur 12 à un emplacement qui correspond à celui de chaque robot 10A, 10B. Chacun des postes 20 de distribution de pièces est représenté avec un organe ou bloc 21 de positionnement de plateau qui lui est adapté afin qu'il pénètre dans une cavité de forme correspondante formée dans un plateau 18 si bien que ce dernier est positionné avec précision par rapport au poste respectif 20 de distribution de pièces. Le second transporteur 12 est représenté sur la figure 1 et il a pour rôle de transporter une série de palettes 23 en translation par rapport aux postes de tra- vail 22A et 22B auxquels les diverses parties sont montées sur chaque palette 23 par utilisation des robots associés l0A, 0lB. Comme le représente en particulier la figure 3, chacun des robots 10A, 10B de montage comporte un socle 24 fixé entre les transporteurs 11 et 12 et aligné sensible- ment sur le poste respectif 22A, 22B de travail. Un en- semble 25 formant un bras qui peut être allongé horizonta- lement, comporte un bras interne 26 monté sous forme arti- culée, à une première extrémité, sur le socle 24 afin qu'il puisse pivoter autour de l'axe vertical de celui-ci, et il est aussi articulé, à son autre extrémité en 26a, sur un bras externe 27. Une tête 28 à tourelle est suspendue à l'extrémité externe libre du bras 27 et peut tourner par rapport à celui-ci sous la commande de pignons 29 et 30 qui sont en prise et qui sont destinés à assurer sélectivement le positionnement ou l'échange d'un certain nombre de mains ou outils 31 munis de mandrins, fixés à la tête 28 à tou- relle. Comme représenté sur la figure 2, lorsque le bras interne 26 tourne autour de l'axe vertical du socle 24, et lorsque le bras externe 27 tourne par rapport au bras interne 26, la tête 28 à tourelle peut venir entourer une zone 35 de travail délimitée en trait mixte et qui recouvre pratiquement les six plateaux 18 de support de pièces qui peuvent être logés au poste 19 de stockage, les six postes de distribution de pièces, le poste respectif de travail 22A ou 22B et le premier transporteur 11. En outre, comme représenté sur la figure 1, les dispositifs 34 d'arrangement de pièces occupent des empla- cements convenables à proximité du premier transporteur 11. Chacun des dispositifs 34 d'arrangement de pièces peut être du type décrit en détail dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 07/050 553, déposée le 18 mai 1987 et cédée à la Demanderesse. Les dispositifs 34 d'arrange- ment de pièces n'entrent pas dans le cadre de l'invention et on ne les décrit donc pas en détail. Cependant, il faut noter que chaque dispositif 34 d'arrangement de pièces est destiné à retirer des plateaux 18 du premier transporteur adjacent 11, afin que des pièces choisies provenant d'un magasin 34a soient arrangées sur chaque plateau 18, le plateau étant alors renvoyé, avec les pièces choisies for- mant un arrangement sur lui, vers le premier transporteur 11. Lorsque le dispositif 13 de détection qui est adja- cent au bras 14 de poussée (figure 2) proche du robot 10A, détecte l'arrivée à la position respective, d'un plateau 18 portant des pièces choisies, l'organe 17 de soulèvement est commandé afin qu'il soulève le plateau 18 au-dessus du premier transporteur 11, au niveau du poste 19 de stockage. Le dispositif 15 d'entraînement est alors commandé afin qu'il se déplace le long de la tige 16 et provoque ainsi le déplacement du plateau 18 hors de l'organe 17 de soulève- ment sous la commande du bras 14 de poussée, si bien que le plateau est ensuite aligné au poste de stockage 19. Comme les plateaux 18 portant divers types de pièces se trouvent tous dans la zone 35 de travail du robot 10 lorsque les plateaux 18 se trouvent au poste 19 de stockage, l'un quelconque des plateaux 18 se trouvant au poste de stockage peut en être retiré par le robot 10A et transporté par celui-ci à un poste respectif 20 de distribution de pièces. Il faut noter que le robot 1OA qui est convenablement commandé par un ordinateur, mémorise préalablement les types de pièces portées par les différents plateaux 18 occupant le poste 19 de stockage. Lorsque la réserve de pièces de l'un quelconque des postes 20 de distribution de pièces doit être renouvelée, le robot 10A peut sélectionner le plateau 18 ayant les pièces nécessaires afin qu'il soit transporté du poste 19 de stockage au poste respectif 20 de distribution de pièces. Comme indiqué précédemment, la zone de travail du robot 10 est aussi disposée au-dessus du premier transporteur 11 et, lorsque les pièces portées par le plateau 18 se trouvant à un poste respectif 20 de dis- tribution de pièces ont été épuisées, c'est-à-dire lorsque toutes les pièces portées par le plateau ont été incorpo- rées dans un ensemble monté par le robot 10A, ce dernier peut ramener le plateau vide 18 du poste respectif 20 de distribution de pièces au premier transporteur 11. Simultanément aux opérations décrites précédemment, destinées au transport des plateaux 18 portant les diffé- rents types de pièces à monter vers les postes 20 de dis- tribution de pièces, le transporteur 12 assure le transport d'une palette 23 vers le poste 22A de travail. Lorsqu'une palette 23 occupe le poste 22A, le robot 10A peut retirer les pièces à monter des plateaux respectifs 18 disposés aux postes 20 de distribution de pièces, et peut les monter à l'aide des diverses mains 31 à mandrins fixées à la tête à tourelle 28. Comme les mains à mandrins utilisées sont échangées par rotation de la tête 28 à tourelle, le robot unique 10A peut monter jusqu'à six types différents de pièces au poste respectif 22A de travail étant donné que six postes 20 de distribution de pièces logent des plateaux respectifs 18 portant des pièces de types différents. Après la fin des opérations de montage qui peuvent être exécutées par le robot O10A, la palette 23 sur laquelle les pièces sont montées est transportée par le second transporteur 12 vers le poste 22B de travail desservi par le robot suivant 0lB. Evidemment, le robot lOB a un fonctionnement analogue à celui du robot 10A et assure le montage, avec les pièces partiellement montées portées par la palette 23 transmise au poste 22B de travail, de pièces supplémentaires qui ont été transportées par des plateaux 18 vers le poste 19 de stockage, et vers les postes 20 de distribution de pièces associés au robot 0lB, de la manière décrite précédemment en référence au robot 10A. Bien que la figure 1 représente deux robots 10A et lOB associés à une seule chaîne de montage, il faut noter que, lorsque l'ensemble à fabriquer comporte au plus six types différents de pièces, un seul robot suffit. De toute manière, étant donné la possibilité de montage jusqu'à six types différents de pièces à l'aide de chaque robot, le nombre de robots peut être notablement réduit si bien que le coût de la chaîne de montage est réduit de manière correspondante et le coût de chaque produit ainsi monté est donc aussi réduit. De cette manière, même lorsqu'on prévoit une fabrication d'un produit en série relativement petite, un ou plusieurs robots peuvent être utilisés de manière rentable pour sa fabrication. Evidemment, lors du montage de dispositifs com- plexes, formés par assemblage d'un grand nombre de pièces différentes, une seule chaîne de montage ou de fabrication peut comporter par exemple vingt postes de travail auxquels sont disposées un nombre correspondant de robots. Dans tous les cas, les arrangements utilisés aux différents postes ne diffèrent les uns des autres que par les mains 31 à man- drins disposées sur la tourelle 28 de chaque robot et par les plateaux 18 portant les divers types de pièces. Ainsi, l'ordre des opérations de montage et le produit à monter peuvent être modifiés fondamentalement par simple remplace- ment des plateaux et des pièces qu'ils portent et par échange des mains 31 des différents robots. Ainsi, l'appa- reil de montage automatique selon l'invention présente une très grande souplesse d'adaptation au montage de divers dispositifs. De plus, les dispositifs associés à chacun des robots 10A et lOB sont relativement simples si bien que ces dispositifs ne risquent pas de présenter des pannes et l'entretien de l'appareil automatique de montage est faci- lité. Les avantages fonctionnels qui précèdent sont dus au moins en partie au fait que, dans l'appareil automatique de montage selon l'invention, chacun des robots 10A et 0lB assure le transport des plateaux 18 portant les différents types de pièces du poste respectif 19 de stockage aux postes respectifs 20 de distribution de pièces à proximité du robot, et le même robot peut ensuite retirer les pièces choisies des plateaux 18 placés aux postes 20 de distribu- tion de pièces, et les monter sur une palette 23, au poste associé 22A, 22B de travail. A chaque poste 20 de distribu- tion de pièces, le plateau respectif 18 est positionné avec précision par l'organe 21 de positionnement afin que le robot IOA ou 10B puisse facilement positionner les pièces individuelles à monter et les prélever. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil automatique de montage, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier transporteur (11) destiné à transporter des plateaux (18) portant des pièces, le long d'un trajet prédéterminé, un second transporteur (12) destiné à transporter des palettes (23) sur lesquelles les pièces doivent être montées, suivant un trajet parallèle au trajet du premier transporteur, un dispositif (19) destiné à délimiter un poste de stockage entre le premier et le second transporteur, ce dispositif pouvant loger plusieurs plateaux, un dispositif (22) formant un poste de travail adja- ceht au second transporteur, un dispositif (14) de déplacement des plateaux du premier transporteur (11) au poste de stockage (19), un dispositif (20) destiné à former des postes de distribution de pièces adjacents au second transporteur (12) à proximité du poste de travail, et un robot (10A, lOB) monté entre le premier et le second transporteur et destiné à transporter les plateaux du poste de stockage aux postes de distribution de pièces, et à monter, sur les palettes transportées en translation par rapport au poste de travail par le second transporteur, les pièces provenant des plateaux disposés aux postes de distribution de pièces. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le robot (10A, lOB) a un bras (26, 27) qui est supporté, à une première extrémité, afin qu'il puisse tour- ner autour d'un axe vertical disposé entre le premier et le second transporteur (11, 12) et pouvant se déplier horizon- talement afin que l'autre extrémité puisse recouvrir le poste de stockage (19), le poste de travail (22) et les postes (20) de distribution de pièces, et un outillage (28) disposé sélectivement à l'autre extrémité et destiné à assurer le traitement des plateaux et des pièces. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (34) de distribution de pièces placé à proximité du premier transporteur (11) et destiné à transmettre des pièces aux plateaux (18) trans- portés par le premier transporteur. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (13) de détection des plateaux portés par le premier transporteur et de manoeuvre du dispositif de déplacement des plateaux du premier trans- porteur au poste de stockage. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (19) formant le poste de stockage loge plusieurs plateaux (18) alignés en direction sensiblement perpendiculaire au premier transporteur, depuis un côté du trajet du premier transporteur vers le second transporteur, et le dispositif de déplacement des plateaux du premier transporteur au poste de stockage comporte un bras de poussée (14) qui peut se déplacer en translation à partir d'une position de repos se trouvant de l'autre côté du trajet du transporteur, transversalement à celui-ci et dans la direction de l'alignement des plateaux. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le robot (O10A, 0lB) comporte un bras (26, 27) sup- porté à une première extrémité afin qu'il puisse tourner autour d'un axe vertical placé entre le premier et le second transporteur et pouvant être déplié horizontalement de manière que son autre extrémité puisse recouvrir le poste de stockage (19), le poste de travail (22), les postes (20) de distribution de pièces et le premier trans- porteur (11), et un outillage (28) placé sélectivement à l'autre extrémité du bras et destiné à assurer le traite- ment des plateaux et des pièces, le robot étant en outre destiné à ramener les plateaux du poste de distribution de pièces au premier transporteur lorsque les pièces d'un plateau ont été montées sur des palettes.