Brevet FR2652293A1 — publié le 19910329

i L'invention est relative à une machine de production du genre décrit dans le Brevet 87 03287 du 6/3/87 et ses additions 87 07975 du 5/6/87 et 88 01487 du 5/2/88 que nous désignerons ci-après par le "Brevet initial". Ce Brevet initial fait état notamment d'un dispositif d'amenage- positionnement à pas de pèlerin permettant de présenter des palettes successivement sur différents postes de travail. Le système est principalement orienté sur -l'assemblage automatique, les palettes servant de support au produit en cours d'élaboration, et chaque poste de travail correspondant à une opération du processus à effectuer (insertion, soudage, sertissage, contrôle etc...). A cette fin, chaque poste est équipé d'un dispositif approprié que nous désignerons ci-après par le nom générique de "module de travail". Une caractéristique essentielle du type de machine ainsi réalisée est un haut niveau de flexibilité, obtenu en équipant chaque module (module d'amenage-positionnement et modules de travail) d'une motorisation individuelle, la synchronisation étant effectuée par un pilotage électronique. Ce pilotage permet, en fonction des différentes situations rencontrées, de déclencher au niveau de chaque module des cycles de fonctionnement, lorsque ce fonctionnement est possible et nécessaire, et de laisser le module inactif dans le cas contraire. Une autre caractéristique de la machine réside dans sa configuration linéaire, qui la rend particulièrement apte à s'intégrer dans une ligne de production comprenant d'autres machines en amont et aval, la liaison entre les machines pouvant facilement être réalisée par des tronçons de convoyeurs servant éventuellement de stocks-tampons. - La souplesse de fonctionnement décrite au paragraphe précédent peut être utilement mise à profit: - au niveau du module d'amenage-positionnement pour subordonner son fonctionnement au fait que certaines conditions nécessaires soient correctement remplies: = alimentation amont (présence d'une palette en butée à l'entrée de la machine) = non blocage par l'aval (absence d'accumulation au delà d'un certain point critique sur le convoyeur aval) = aptitude des modules de travail sollicités à remplir leur fonction - au niveau des modules de travail, pour adapter la machine aux différentes variantes du produit à réaliser, en rendant tel ou tel module actif ou inactif en fonction de la variante qui se présente (celleci étant identifiée automatiquement par lecture d'un codage à l'entrée de la machine). Ainsi décrite par le Brevet initial, une telle machine est parfaitement adaptée pour être placée dans un système de configuration strictement linéaire, c'est-à-dire partant d'une palette vide sur laquelle s'élabore progressivement, par opérations successives, le produit à réaliser. En fin de processus, le produit terminé est retiré de la palette, celle-ci étant alors recyclée vers la machine de tête de ligne. En théorie pure, un tel système pourrait être réalisé par une machine unique présentant le nombre voulu de postes de travail. Dans la pratique, ce nombre est généralement tel que l'on est conduit à prévoir plusieurs machines en série en les reliant par des éléments de convoyeurs, ainsi qu'il est décrit plus haut. Un tel système linéaire peut être avantageusement utilisé toutes les fois que la gamme des opérations à effectuer s'y prête, ce qui n'est pas toujours le cas. On peut en effet, notamment dans le domaine de l'assemblage, rencontrer certaines contraintes que la configuration linéaire ne permet pas toujours de satisfaire: - Produit incorporant des sous-ensembles nettement individualisés, chaque sous-ensemble devant faire l'objet d'un processus bien particulier avant d'être incorporé au produit principal. La ligne de production devient alors arborescente (à l'image de la gamme) c'est-à-dire qu'elle se compose d'une ligne principale conduisant au produit fini, et d'une ou plusieurs lignes affluentes, chacune de ces lignes étant dédiée à un sous- ensemble donné. - Présence d'opérations qui, pour des raisons techniques, ne peuvent être effectuées sur les palettes véhiculant le produit principal (par exemple, opérations de formage ou de soudage devant se faire impérativement avant insertion dans le produit principal pour des raisons d'accessibilité ou de pollution). Le type de machine faisant l'objet de la présente invention a pour but de résoudre les problèmes signalés ci-dessus. Nous examinerons tout d'abord le premier, et verrons que le second n'en est qu'un cas particulier. Quand un sous-ensemble est élaboré sur une ligne affluente, celle-ci peut être équipée de machines classiques, en fonction des opérations à traiter. Mais elle se termine obligatoirement par une machine particulière, qui est commune avec la ligne principale, et a pour fonction essentielle d'assurer le transfert du sous-ensemble terminé sur le produit principal en cours d'élaboration. Une telle machine sera désignée ci-après "station de convergence". Sur la ligne principale, elle occupe une position quelconque (généralement en cours de ligne, mais il n'est pas exclu qu'elle soit en tête ou en fin de ligne dans certains cas). Sur la ligne affluente, elle occupe obligatoirement la position de fin de ligne, c'est- à-dire que les palettes correspondantes en sortent vides et sont recyclées vers la machine de tête de la ligne affluente. Selon un premier mode de l'invention, une station de convergence est caractérisée par la présence de deux dispositifs d'amenage- positionnement à pas de pèlerin disposés parallèlement l'un à l'autre et fonctionnant en opposition (quand l'un prend vers l'amont, l'autre dépose vers l'aval, et inversement). Les deux dispositifs sont donc mécaniquement distincts, au niveau de la cinématique à cames, la motorisation pouvant, elle, être unique, si on y trouve un avantage de simplicité. L'un des dispositifs étant incorporé dans la ligne principale, et l'autre dans la ligne affluente, nous les désignerons respectivement par "piste principale" et "piste affluente". La machine doit bien entendu être complétée par un manipulateur de transfert disposé transversalement aux dispositifs d'amenage, et fonctionnant à la même cadence. Ce manipulateur, de type Pick and Place, prend le sous-ensemble sur une palette de la piste affluente, et va le déposer sur le produit principal, lui-même porté par une palette de la piste principale. La synchronisation de l'ensemble doit être telle que les opérations 'Pick" et "Place" interviennent bien au moment voulu des cycles des deux pas de pèlerin. C'est d'ailleurs ce qui impose que ces cycles soient en opposition. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les deux dispositifs à pas de pèlerin ne fonctionnent plus en opposition, mais en phase. Cette particularité introduit une simplification importante, dans la mesure o on peut se contenter d'un mécanisme unique pour l'ensemble. En contrepartie, on rencontre un problème au niveau du manipulateur de transfert. En effet, comme les deux pistes sont en phase, lorsque le manipulateur a effectué l'opération "Pick", il doit attendre un cycle complet du dispositif d'amenage avant d'effectuer l'opération 'Place" (au lieu d'un demi cycle dans le cas précédent). Il s'ensuit que ce manipulateur doit fonctionner à une cadence moitié de celle du dispositif d'amenage. Comme le débit de transfert des sous- ensembles doit être assuré, on se trouve en conséquence dans l'obligation de disposer 2 postes de transfert consécutifs fonctionnant en parallèle, soit en disposant 2 manipulateurs, soit, plus simplement, un seul manipulateur muni de 2 têtes de préhension. Les machines que nous venons de décrire se limitent à la fonction transfert, qui est la fonction essentielle d'une station de convergence. Or, le transfert proprement dit n'occupant qu'un encombrement longitudinal réduit, il est évident- qu'on peut, selon les besoins, compléter une telle machine pour d'autres opérations du process. Sur la piste principale, ces opérations peuvent être placées en amont ou en aval du transfert. Sur la piste affluente, elles sont obligatoirement en amont. On peut ainsi faire apparaître un cas limite de station de convergence: celui o la ligne affluente se réduit à la piste affluente de la machine elle-même. Il n'y a alors pas de machine affluente en amont, et la recirculation des palettes vides se fait directement entre l'amont et l'aval de la piste affluente. Une telle machine sera dénommée simplement "machine double", et non station de convergence. Elle est indiquée lorsqu'on a à réaliser un sousensemble ne nécessitant que peu d'opérations, mais celles-ci devant obligatoirement être effectuées en dehors du produit principal. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnas à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique d'une ligne de fabrication à structure arborescente, comportant une ligne affluente, une station de convergence, et une machine double; - la figure 2 est une vue en plan d'une station de convergence fonctionnant selon le principe des 2 pas de pèlerin en opposition; - la figure 3 est une vue en plan d'une station de convergence fonctionnant selon le principe des 2 pas de pèlerin en phase; - la figure 4 est un diagramme cinématique illustrant le fonctionnement de la machine décrite par la figure 3; - la figure 5 est un ensemble de schémas montrant les positions successives des palettes à l'occasion d'un démarrage sur le même type de machine; - la figure 6 est une vue en plan d'une machine double montrant un principe de recirculation des palettes; - la figure 7 est une vue en élévation d'une machine double montrant un autre principe de recirculation des palettes. Sur la figure 1 est représenté un système de fabrication comportant une ligne principale 1 et un ligne affluente 2 comportant chacune un certain nombre de machines simples. La jonction de ces deux lignes se fait au niveau de la station de convergence 3, sur laquelle on voit apparaître les 2 pistes principale et affluente, ainsi que la flèche transversale représentant le transfert du sous-ensemble issu de la ligne affluente. La machine 4, incorporée à la ligne principale, est une machine double, c'est-à-dire qu'elle comporte, en plus de sa piste principale, une piste affluente sur laquelle s'élabore un composant ou un sous-ensemble peu complexe, lequel est transféré sur la piste principale au poste repéré par la flèche transversale. La machine 5 étant la fin de ligne, la flèche transversale représente l'enlèvement du produit fini. Les circuits en pointillé 6, 7 et 8 représentent la recirculation des palettes vides respectivement de la ligne principale 1, de la ligne affluente 2, et entre l'aval et l'amont de la machine double 4. La figure 2 représente une station de convergence avec pas de pèlerin11 et 11', respectivement de la piste principale et de la piste affluente. Pour la clarté du dessin, ils sont limités à leur élément mobile, animé du cycle rectangulaire, et coopérant avec les convoyeurs d'alimentation et d'évacuation 12, 13, 12', 13'. Les palettes 14 sont prises sur les convoyeurs 12 et 12', et déposées sur les convoyeurs 13 et 13', après être passées par un certain nombre de postes de travail. Parmi ceux-ci, le poste 15 est équipé d'un manipulateur de transfert 16 agencé pour prendre le sous-ensemble de la ligne affluente au point 17', et le déposer sur la ligne principale au point 17. Le poste suivant 18 peut être utilement équipé d'un dispositif de contrôle vérifiant que le sous- ensemble a bien été mis en place et correctement positionné. Sur le plan du fonctionnement, on a vu que les 2 pas de pèlerin fonctionnent en opposition, ce que la figure 2 met en évidence en représentant le mobile 11 en position aval, et le mobile 11' en position amont. A partir de là, un cycle complet se déroulera comme suit: - Phase d'amenage sur la piste affluente et phase de retour du mobile 11 sur la piste principale. Pendant cette phase, les palettes 14 se trouvent disponibles sur cette piste pour opérations de travail. C'est donc à ce moment que le manipulateur 16 doit se présenter au point 17 pour effectuer la dépose d'un sous-ensemble. - Phase de mouvements verticaux au cours de laquelle le mobile 11 passe de la position basse à la position haute, et le mobile 11' de la position haute à la position basse. C'est approximativement pendant cette phase que le manipulateur 16 effectue sa course de retour du point 17 vers le point 17'. - Phase d'amenage sur la piste principale et phase de retour sur la piste affluente. Prise d'un sous-ensemble par le manipulateur au point 17'. - Phase d'inversion des positions verticales et de transfert du manipulateur du point 17, et retour à la station initiale. Pendant le cycle ainsi décrit, on voit que les 3 dispositifs (les 2 pas de pèlerin et le manipulateur) ont effectué chacun un cycle complet. Ils sont donc à synchroniser à la même cadence. L'ensemble fonctionne tant que l'alimentation est normalement assurée, c'est-à-dire tant qu'on détecte l'arrivée des palettes aux postes amont 19, 19', tant sur la piste principale que sur la piste affluente. Dès qu'on ne détecte plus de palettes sur une de ces pistes, l'ensemble s'immobilise dans une position d'attente permettant au pas de pèlerin correspondant d'attendre qu'une palette arrive. En plus du manipulateur de transfert 16, la machine peut être équipée d'autres modules de travail, tant sur la piste principale que sur la piste affluente. En fonction des besoins de la production, l'activation de ces modules peut être systématique ou non. Il en est d'ailleurs de même du module de transfert, qui peut être rendu inactif, ainsi que l'ensemble de la ligne affluente, si certaines variantes du produit à fabriquer ne comportent pas le sous-ensemble élaboré sur cette ligne. La figure 3 représente la seconde version de station de convergence, dans laquelle les 2 éléments mobiles de pas de pèlerin 21, 21' sont animés du même mouvement, et peuvent donc de ce fait être rendu mécaniquement solidaires. Les phases d'amenage de palettes et de retour étant alors synchrones, et le manipulateur 27 ne pouvant effectuer une opération sur une des pistes que pendant la phase de retour, celui-ci doit donc travailler en alternance en effectuant une opération "Pick" sur la piste affluente à l'occasion d'un cycle, et une opération "Place" sur la piste principale à l'occasion du cycle suivant. Sa cadence est donc moitié de celle du pas de pèlerin, ce qui explique la nécessité de consacrer 2 postes de travail 25, 26 à la fonction transfert, et de faire fonctionner 2 préhenseurs en parallèle, pour prendre simultanément 2 sous-ensembles aux point 28', 29', et les déposer ensuite aux points 28, 29. Concernant la zone amont de la machine, on peut remarquer que les postes 30, 30' de prise en charge des palettes sur les convoyeurs d'alimentation 22, 22' ont été décalés d'un pas. Si on ne le faisait pas, lors d'une reprise après interruption, les deux premières palettes se présenteraient simultanément aux points 28, 28', ce qui permettrait de prélever le sousensemble à transférer en 28', mais ne permettrait pas de le déposer en 28. En effet, la dépose se faisant au cycle suivant, la palette intéressée ne se trouverait plus en 28, mais en 29, et ne recevrait donc pas de sousensemble. Le décalage précité permet d'éviter cet inconvénient, en présentant la première palette de la piste principale en 28 un cycle plus tard que l'on présente la première palette de la piste affluente en 28'. La même précaution permet également de gérer correctement les changements de variante du produit fabriqué qui intéressent les 2 pistes. La figure 4 illustre le fonctionnement cinématique de la machine décrite par la figure 3. Le diagramme supérieur est relatif au pas de pèlerin, et positionne dans le temps les 4 phases de celui- ci: amenage (A), descente (D), retour (R) et montée (M). Le diagramme inférieur est relatif au manipulateur 27, qui présente les phases de déplacement horizontal:transfert (T) et retour (R) entre lesquelles interviennent les opérations actives "Pick" et "Place". Ces opérations devant intervenir pendant les phases R du pas de pélerin, il est clair que le cycle du manipulateur (C2) doit être le double de celui du pas de pèlerin (Cl). Sur la figure 5, toujours relative au même type de machine, on présente 6 situations successives intervenant quand la machine d6marre à vide, et séparées chronologiquement par des intervalles correspondant à un cycle Cl. - Schéma a: la présence simultanée de palettes est détectée à l'entrée des pistes principale et affluente. Une palette est représentée par un disque clair; le sous-ensemble à transferer est représenté par un disque noir plus petit. On retrouve sur ce schéma la configuration de la figure 3: postes d'entrée 30, 30', postes de transfert 28, 29, 28'; 29' desservis par le manipulateur à 2 préhenseurs 27. - Schéma b: progression d'un pas - Schéma c: nouvelle progression d'un pas. Le manipulateur saisit un sous-ensemble en 28'. -Schéma d: le manipulateur est passé sur la piste principale. Il dépose le sous-ensemble précédemment pris en charge au poste 28, sur lequel se trouve à ce moment la première palette de la piste principale. - Schéma e: le manipulateur est revenu sur la piste affluente. Il y prend cette fois en charge 2 sous-ensembles aux postes 28',29'. - Schéma f: le manipulateur est de nouveau sur la piste principale o il dépose les 2 sous-ensembles en 28, 29, o se trouvent les 2ème et 3ème palette de la piste principale etc... Ce processus fait clairement apparaître le système de transfert des palettes, ainsi que le rôle joué par le décalage à l'entrée. il On pourait bâtir un scénario similaire en supposant qu'il ne s'agit pas d'un démarrage, mais d'un changement de variante du produit fabriqué. Le problème est alors d'éviter la fabrication d'un produit "hybride" incorporant un sous-ensemble d'une variante A dans un produit de base d'une variante B. Si on imagine que les palettes représentées sur la figure 5 appartiennent à la variante B, et qu'elles étaient précédées par des palettes de la variante A, on voit que ce type de mélange ne se produira pas, pourvu qu'il y ait concordance entre le nombre de palettes par variante qui se présentent sur les pistes principale et affluente. Si cela n'est pas le cas, il y aura à un moment donné discordance entre les variantes présentes aux postes d'entrée , 30', situation qu'il faut impérativement détecter par une scrutation appropriée, et à laquelle il faut remédier, par exemple en éliminant la ou les palettes qui peuvent se trouver en surplus sur l'une ou l'autre piste. Ce type de problème n'intervient bien entendu que si le changement de variante intéresse simultanément la ligne principale et affluente. La figure 6 représente un exemple de réalisation d'une machine double, laquelle, on l'a vu, est un cas limite o la ligne affluente se limite à la piste affluente de la station de convergence elle-même, sans aucune autre machine en amont. Le problème spécifique à ce type de machine est d'organiser la recirculation des palettes vides entre l'amont et l'aval de la machine. Cette recirculation doit se faire de préférence sans empiéter sur l'espace dévolu aux modules de travail et à leur accès, ce qui interdit pratiquement la solution simple qui consisterait en une simple boucle horizontale. On reconnaît sur la figure 6 les pas de pèlerin 31, 31' respectivement de la piste principale et de la piste affluente, ainsi que les convoyeurs amont et aval 32, 32', 33, 33'. Sur la ligne principale, ces convoyeurs sont relayés par les convoyeurs classiques 34 et 35 qui appartiennent à la transitique inter- machines. Sur la ligne affluente, la recirculation des palettes se fait en passant sous la piste principale, l'accès à ce niveau inférieur se faisant par exemple par une simple glissière 36, les palettes étant ensuite reprises par un convoyeur de type à écailles 37 qui les ramène vers l'amont de la machine, puis les remonte au niveau du plan de travail pour les présenter à l'amont du convoyeur 32'. Dans un tel système, la quantité de palettes à mettre en service doit être suffisante pour occuper tous les postes de travail de la piste affluente, plus une petite quantité supplémentaire calculée pour qu'il n'y ait jamais d'attente de palettes à l'entrée de la piste affluente. Comme ces palettes reviennent a vide, donc dans un état banalisé, il n'y a pas de problème de concordance à l'entrée de la machine, donc pas de nécessité de prévoir un décalage entre les 2 pistes. Comme sur une station de convergence classique, on rencontre, en général vers l'aval, un manipulateur de transfert 38 qui assure le transfert de la pièce ou du sous-ensemble élaboré sur la piste affluente sur la piste principale. Sur la figure 6, il s'agit d'une machine à pas de pèlerin en phase, donc équipée d'un manipulateur à double préhenseur, mais on pourrait imaginer aussi bien qu'il s'agisse d'une machine à pas de pèlerin en opposition, auquel cas on aurait un manipulateur à préhenseur simple. La figure 7 illustre une autre variante de recirculation des palettes présentée selon une vue en élévation de la piste affluente. Dans cette variante, les palettes 42 sont articulées entre elles de façon à constituer une chaîne sans fin 43. Les articulations de cette chaîne doivent avoir la précision voulue, mais aussi une certaine liberté pour permettre le jeu normal de prise et de dépose par le pas de pèlerin 41'. A l'amont et à l'aval, les palettes sont guidées par des glissières profilées 44 et 45 qui assurent la transition entre la zone active et la zone de retour. Pour limiter les frottements, ces glissières peuvent être remplacées par des rampes à galets. REVENDICATIONS 1 - Machine de production équipée de deux dispositifs d'amenage- positionnement à pas de pèlerin (11,11',21,21',31,31') formant deux pistes parallèles (1,2), ainsi que d'un manipulateur (16,27,38) de transfert permettant de prendre une pièce ou sous- ensemble issu de l'une des pistes constituant une piste affluente (2) pour le déposer sur l'autre piste constituant une piste principale (1). 2 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux pas de pèlerin (11,11') fonctionnent en opposition et en ce que le manipulateur de transfert (16) est à simple préhenseur, et fonctionne à la même cadence que les pas de pél-erin. 3 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux pas de pélerin (21,21') fonctionnent en phase, et en ce que le manipulateur de transfert (27) est doublé ou muni d'un double préhenseur et fonctionne à la cadence moitié de celle des pas de pèlerin. 4 - Machine selon l'une des revendications précédentes, disposée au point de convergence d'une ligne principale (1) et d'une ligne affluente (2), caractérisée en ce que la fonction principale de la machine est de transférer la pièce ou le sous-ensemble élaboré sur la ligne affluente sur le produit véhiculé par la ligne principale. - Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte, en plus de sa fonction principale de transfert, des fonctions appartenant au processus de fabrication, soit sur la piste principale (1), soit sur la pistes affluente (2), soit sur les deux pistes. 6 - Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la pièceou le sous-ensemble issude la piste affluente (2) ne met en oeuvre aucune autre machine intégrée en amont, mais est entièrement élaboré sur ladite piste affluente, avant d'être transféré sur la piste principale, les palettes-supports correspondantes étant directement recyclées (8) de l'aval à l'amont de la machine. 7 - Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le recyclage des palettes (42) se fait en passant sous la zone de travail, par un jeu de glissière (36) et de convoyeur (37). 8 - Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les palettes (42) sont organisées selon une chaîne sans fin (43) permettant leur prise en charge par le pas de pélerin (41'), et assurant leur retour en passant sous celui-ci, dans le même plan vertical.