Brevet FR2658744A1 — publié le 19910830

i La présente invention se rapporte à un dispositif de manutention robotisé, à commande numérique, particulière- ment destiné à la manutention de tôles métalliques de diffé- rentes tailles à cintrer En particulier, la présente inven- tion se rapporieà un dispositif de manutention destiné à être utilisé comme partie intégrante d'une installation au- tomatisée à presse de cintrage de tôles métalliques et l'in- vention se rapporte également à l'installation de cintrage dans son ensemble. Tout ledispositifs de manutention connus à ce jour présentent une structure physique qui n'est que très faiblement adaptée à la manutention de tôles métalliques dont la taille varie dans des proportions considérables. La raison de cet état de fait est qi ces dispositifs com- prennent généralement un unique bras rotatif extensible sur lequel est monté un cadre ayant un certain nombre de dis- positifs de prise, ramassage ou levage, en général des dispositifs magnétiques (à aimants) ou pneumatiques, (à aspiration ou ventouses) Les dispositifs de manutention dui Ai précédemment mentionné présentent un certain nombre d'in- convénients: leursperformances sont limitées en raison de la présence dudit cadre; le dispositif lui-même est très encombrant; et l'organe de prise doit être changé pour la manutention de tôles de différentes tailles. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de manutention qui est d'une conception sim- ple, d'un faible coût de production, compact, et qui as- sure une manutention efficace de tôles de différentes tail- les, et permet d'utiliser des organes de prise mécaniques de diverses natures. A cet effet, conformément à la présente invention, on propose un dispositif de manutention robotisé, à comman- de numérique, comprenant un organe de prise destiné à coo- pérer avec une tôle métallique de telle sorte qu'elle soit coplanaire à un plan de prise, traversant ledit organe de pri- se, et des moyens destinés à déplacer sélectivement ledit organe de prise dans un certain nombre de positions diffé- rentes, en particulier pour cintrer automatiquement la tô- le métallique sur une presse de cintrage, caractérisé par le fait qu'il comprend une tête supportant ledit organe de prise et permettant la rotation de ce dernier autour de deux axes perpendiculaires, et des organes de support res- pectifs pour ladite tête, destinés à déplacer celle-ci, de manière commandée, et en relation avec un système de réfé- rence, le long de trois axes cartésiens,ladite tête compre- nant un premier élément motorisé supportant directement le- dit organe de prise et rigidement solidarisé à ce dernier, ledit premier élément étant monté en rotation autour d'un premier desdits axes perpendiculaires, et perpendiculaire audit plan de prise, et un second élément motorisé qui supporte, en rotation, ledit premier élément motorisé et qui est, lui-même, monté solidaire desdits organes de sup- port de façon à tourner autour d'un second desdits axes perpendiculaires et parallèle audit plan de prise, les- dits organes de support étant destinés à déplacer ledit second axe sans changement de sa position par rapport au- dit système de référence. Un mode réalisation non limitatif de la présen- te invention sera décrit à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La Figure représente une vue en perspective d'un dispositif de manutention conforme aux enseignements de la présente invention, et une installation de cintrage de tô- les métalliques incorporant un tel dispositif; les Figures 2 et 3 représentent des vues respecti- vement en élévation et en plan, à une plus grande échelle, et en partie en coupe, d'un détail du dispositif de la Fi- gure 1; la Figure 4 représente une vue de côté du dispo- sitif et de l'installation de la Figure 1, les Figures ô, 6, 7, 8 et 9 représentent schémati- quement des diagrammes de fonctionnement du dispositif de la Figure 1. Sur les Figures 1 à 4, la référence 1 désigne une installation automatique de cintrage de tôles métalliques 2, en particulier, bien que non exclusivement, pour la produc- tion de boîtes 3 L'installation 1 comprend une presse de cintrage 4 de tout type connu, un dispositif de manutention robotisé 5, commandé par un dispositif électronique 6 de ty- pe connu, par exemple à microprocesseur, un poste de stocka- ge 7 des tôles 2, et un dispositif de déchargement et de transfert 8 des boîtes finies 3 La presse 4 comprend un poinçon 9 et une matrice 10, disposés en regard l'un de l'autre et parallèlement l'un à l'autre, et destinés à coo- pérer de telle sorte qu'ils cintrent une tôle 10 placée en- tre ledit poinçon 9 et ladite matrice 10 (Figures 6 et 7) le long d'un axe rectiligne C (Figure 5) parallèle à l'axe longitudinal de la presse 4, et désigné ci-dessous égale- ment comme étant "l'axe de cintrage" En arrière de l'axe de cintrage C par rapport au dispositif 5, et du côté oppo- sé au dispositif 5, la presse 4 présente également un ca- libre ou gabarit arrière 11 qui est mobile et à commande numérique, et de tout type convenable connu, commandé par le système 6 ou un dispositif similaire, et monté solidai- re de la presse 4 pour coopérer avec elle et déterminer la position de la tôle 2 Conformément à la présente invention, cependant, le gabarit arrière Il présente au moins une paire de transducteurs 12 de position linéaire, de tout type con- venable connu (potentiomètre, échelle optique, etc) ayant une plage de mesure relativement étendue (mesurable en centimètres) et destinés à coopérer avec la tôle 2 qui est en cours de manutention par le dispositif 5, pour dé- cecter la position de laditetôle 2 par rapport à l'axe de cintrage C, et en conséquence fournir au système d'ali- mentation 6, par exemple par la ligne de transmission de signaux 13, un signal de commande permettant au système de corriger la position de la tôle 2 en commandant de manière appropriée le dispositif 5 Selon la présente in- vention également, ledit dispositif 5 est monté directe- ment sur la presse 4 et intégré à cette dernière, en par- ticulier sur un élément 14 formant banc de cette presse, et parallèle à l'axe C, de façon à procurer la rigidité structurale nécessaire du dispositif 5 en tirant parti du poids propre de la presse 4 elle-même En fonction du type de la presse 4 (poinçon mobile ou matrice mobile), l'élément 14 peut former une partie du banc de la presse 4, auquel cas le dispositif 5 est fixe par rapport au poinçon 9, ou il peut former une partie d'une structure mobile supportant la matrice 10, auquel cas, pendant le fonctionnement de la presse 4, le dispositif 5 est levé, en même temps que l'lément 14 et que la matrice 10, vers le poinçon fixe 9. Le dispositif 5 est un dispositif à un bras comprenant un organe de prise 15, de tout type destiné à coopérer avec une unique tôle 2 pour disposer celle-ci de sorte qu'elle soit coplanaire à un plan de prise pas- sant au travers dudit organe de prise 15, et en contrai- gnant ainsi ladite tôle 2 à se déplacer en étant rigide- ment solidaire de l'organe de prise 15 et sensiblement coplanaire à ce dernier, une tête 16 supportant ledit organe de prise 15 en étant solidaire de ce dernier et permettant la rotation de ce dernier autour de deux axes perpendiculaires A et B (Figures 1, 2 et 3), et des orga- nes de support de la tête 16, destinés à déplacer celle- ci, par rapport à un système de référence dont les coor- données sont mémorisées dans le système 6 et qui est fi- xe par rapport à l'axe C, le long de trois axes carté- siens, en particulier le long d'un axe X parallèle à l'axe C et situé à une distance fixe donnée, de ce der- nier, et dans un plan perpendiculaire à l'axe X, dans l'exemple représenté, selon une référence polaire Y, Z. Lesdits organes supportant la tête 16 comprennent une base rectiligne 18, de préférence de section en forme de U et fixée à l'élément 14 de manière à lui être solidai- re, de sorte que son axe longitudinal soit parallèle et coïncide avec ledit axe X, un type connu de chariot moto- risé 19, par exemple motorisé par un premier moteur pas-à- pas 20, comportant un codeur ou tout autre transducteur de position similaire, et destiné à se déplacer le long de la base 18 dans la direction de l'axe X; une colonne rectili- gne 21 supportée sur un second chariot motorisé 22 desti- né à se dêplacersur ledit chariot 19, le long d'un pignon en segment denté 23, sur une trajectoire courbe Y perpendi- culaire à la direction de déplacement du chariot 19 par le fait qu'il s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe X, et un bras rectiligne 24 fixé en travers du sommet de la colonne 21, perpendiculairement à la base 18 et à l'axe X correspondant à la direction de déplacement du chariot 19. Le chariot 22 est motorisé, par exemple, par un moteur 25 pas-à-pas ayantun codeur propre, et la colonne 21, à son tour, est motorisée,par exemple, par un autre moteur pas-à- pas 26 ayant un codeur propre, et cette colonne se dépla- ce le long de son axe longitudinal sur le chariot 22, dans la direction Z perpendiculaire à la direction Y et s'éten- dant dans le même plan que celle-ci, et en conséquence également perpendiculaire audit axe X et à la direction de déplacement du chariot 19. Le bras 24 présente un autre ensemble à deux moteurs et transducteurs de position 27 et 28, pour la tête 16 et une chape d'extrémité 30 supportant ladite tête 16 Conformément à la présente invention, la tête 16 comprend un premier élément 31 supportant directement l'organe 15 et rigidement solidaire de ce dernier ainsi qu'un second élément 32 supportant directement l'élément 31, mais non lié à l'organe 15 et, à son tour, supporté sur la chape d'extrémité 30 à l'intérieur de la- quelle il est logé en même temps que le reste de la tête 16 L'élément 31 est motorisé de manière connue (non re- présentée) par un moteur 27, et monté sur l'élément 32 de façon à tourner autour de l'axe A, tandis que l'élément 32 est motorisé de manière connue (non représentée) par un moteur 28, et monté sur la chape d'extrémité 30 de façon à tourner autour de l'axe B Conformément à la présente invention, les éléments 31 et 32 sont montés transversa- lement l'un par rapport à l'autre et l'un dans l'autre avec leurs axes respectifs de rotation A et B qui se cou- pent, lesdits axes A et B, avec Lesquels les éléments 31 et 32 tournent coaxialement, étant agences respectivement perpendiculaire et parallèle audit plan de prise de la tôle 2 En d'autres termes, la tête 16 est construite de telle sorte que l'axe A soit perpendiculaire au plan de l'organe de prise 15 et à la tôle 2 qui est fixée à cet organe, tandis que l'axe B est parallèle à ladite tôle 2 et sensiblement coplanaire à elle L'axe de rotation B de l'élément 32 est également disposé parallèlement à l'axe X, et strictement parallèle au poinçon 9 et, en conséquence, également à l'axe C En conséquence de la- dite structure des organes supportant la tête 16, il en découle également que, quelque soit la façon dont le dis- positif 5 fonctionne, c'est-à-dire avec les chariots mo- biles 19 et 22 et la colonne 21 déplacés chacun indépen- damment des autres ou ensemble, dans toute direction, l'axe B se déplace en même temps que la tête 16, sans changement de sa position par rapport audit système de référence enregistré dans le système 6 et fixe par rap- port à l'axe C Ceci signifie que l'axe B reste toujours parallèle à l'axe de cintrage C sur la presse 4 à laquel- le le dispositif de manutention 5 est relié. Conformément à la présente invention, l'organe de prise 15 consiste en une pince mécanique comprenant une paire de mâchoires parallèles et opposées 33 et 34, ayant une coupe horizontale en forme de T, et un action- neur linéaire 35 de type connu, préférence un vérin hy- draulique ou pneumatique, destiné à déplacer les mâchoi- D res 33 et 34 perpendiculairement à leurs plans respectifs et le long de son propre axe de symétrie L'actionneur est agencé de sorte que son axe coïncide avec l'axe de rotation A et, pour des raisons de taille est de préféren- ce constitué par une paire de vérins pneumatiques dispo- sés en série La mâchoire 33 est montée solidaire de l'élément 31, qui consiste en un manchon cylindrique monté à l'intérieur de l'élément 32, de façon à tourner autour de l'axe A sur des paliers 36 La mâchoire 34, d'autre part, est montée solidaire d'une tige 37 de l'actionneur 35, laquelle tige 37 est, à son tour, montée librement et coaxialement à l'intérieur du manchon 31. Pour empêcher une rotation accidentelle, les mâchoires 33 et 34 sont articulées l'une sur l'autre, sur les bords de l'extrémité opposée de l'organe de prise, par une paire cd be 11 da liaison 42 articulée àpivotement l'une sur l'autre et sur lesdites mâchoires 33 et 34 L'élément 32 est, à son tour, articulé à pivotement coaxialement autour de l'axe B, sur le bras 24, au moyen de tourillons 44 montés librement dans des paliers correspondants 45. Le bras 24 est sensiblement de forme parallélipipédique et symétrique par rapport à un axe D (Figure 3) qui cou- pe les axes A et B au même point, de façon à permettre à l'élément 31, ainsi qu'à l'organe de prise 15 qui Mi et so- lidaire, de tourner sur un arc de cercle symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de cintrage C et, en particulier, symétrique par rapport à l'axe D Con- formément à la présente invention, pour permettre une ma- nutention des tôles 2 qui soit efficace et sans interférence, l'élément 32 doit être autorisé à tourner autour de l'axe B sur arc minimum de 2350, tandis que simultanément, l'élé- ment 31 doit être autorisé à tourner autour de l'axe A sur un arc supérieur à 1800 Ceci est permis en conformant le bras 24 de sorte qu'il soit convergeant à proximité de la chape d'extrémité 30 qui, dans le plan perpendiculaire à S l'axe A, est délimitée par des cavités opposées 30 a (Figu- re 2) destinées à recevoir l'organe de prise 15 dans ses deux positions extrêmes autour de l'axe B et comme repré- senté par les hâchures sur la Figure 2 De plus, la colon- ne 21 est réalisée de sorte qu'elle soit plus étroite que le bras 24, et l'ensemble du dispositif 5 est réalisé de telle sorte qu'il soit plus petit, au moins sur un côté, que la largeur du bras 24 mesurée perpendiculairement à l'axe D Inversement, les mâchoires 33 et 34, en forme de T symétrique, sont réalisées de telle sorte que, lors- qu'elles sont regardées horizontalement dans un plan per- pendiculaire à l'axe A (Figure 3), l'extrémité la plus large présentant le bord de prise 40 est séparée de l'axe de rotation A par une distance "m" plus grande que la moitié de la largeur du bras 24 mesurée transver- salement par rapport à l'axe D, de sorte que ladite ex- trémité soit en saillie latéralement par rapport au bras 34 lorsque l'organe de prise 15 est tourné perpendicu- lairement à l'axe D, ce qui empêche toute interférence avec le bras 24, indépendamment du fait que l'organe de prise 15 soit chargé ou non La tôle 2 peut ainsi être librement tournée sur 180 , en faisant tourner l'organe de prise 15 autour de l'axe B, avec l'organe de prise agencé perpendiculairement à l'axe D (à la suite d'une rotation de 900 autour de l'axe A). Le dispositif de manutention 5 comprend égale- ment optionnellement au moins un organe de prise auxi- liaire 50, identique à l'organe 15 et monté solidaire de l'extrémité 51 de la base 18, dans une position donnée, pour agripper et soutenir la tôle 2 maintenue par l'orga- ne de prise 15 A proximité duditorgane de prise auxiliai- re 50, il est également prévu un calibre ou gabarit latéral fixe 53 ayant au moins un cransducteur linéaire 54 similai- re aux transducteurs 12 Le transducteur 54 est également relié, par une ligne de transmission de signaux 55, au sys- tème 6, puis lui transmettre un signal de commande permet- tant de régler la position du dispositif 5 Lorsqu'il est en fonctionnement, le dispositif 5 retire les tôles 2 une par une du poste de stockage 7 en les saisissant par l'organe de prise 15, et les déplace sélectivement dans un certain nombre de différentes positions de travail par rapport à l'axe C En particulier, lorsqu'on demande à l'organe de prise 15 de saisir l'un des longs côtés de la tôle rectan- gulaire 2, pour empêcher une flexion non souhaitée, les pe- tits côtés de la tôle 2 sur l'organe de prise 15 sont tout d'abord cintrés comme représenté sur les Figures 6 et 8 En faisant tourner l'organe de prise 15 autour de l'axe A, la tôle 2 est ensuite tournéperpendiculairement à son plan, de façon à présenter le grand côté opposé à celui qui est saisi par l'organe de prise 15 entre le poinçon 9 et la ma- trice 10 Tandis que ledit grand côté est pincé entre le- dit poinçon 9 et la matrice 10 (Figures 7 et 9), l'organe de prise 15 peut être ouvert et tourné à nouveau de façon à saisir la tôle 2 partiellement cintrée, par l'un de ses petits côtés, en libérant ainsi le dernier côté pour le cin- trage Lorsque ceci n'est pas possible, Enraison de la pe- tite taille de la tôle 2, ceci est assuré automatiquement par le dispositif 5 en utilisant l'organe de prise auxiliai- re 50, surlequel la tôle 2 est pincée pendant le déplace- ment de l'organe de prise 15 Pendant le déplacement de l'organe de prise 15, la précision du positionnement est maintenue par le dispositif 5 qui ajuste la tôle 2 repin- cée par l'organe de prise 15, contre le gabarit latéral 53 et le transducteur 54 et, ensuite, contre le gabarit arrière 11 et le transducteur 12, qui, par l'intermédiai- re du système 6, fournissent des signaux de commande pour repositionner correctement la tôle 2, c'est-à-dire en fai- sant tourner l'organe de prise 15 autour de l'axe A et en déplaçant le chariot 22 et la colonne 21 De plus, pendant chaque opération de cintrage, l'organe de prise 15 assure le support de la tôle 2 tout en suivant simultanément le mouvement oblique de celle-ci induit par le poinçon 9 et la matrice 10, en s'ouvrant et tournant au- tour de l'axe B parallèle à l'axe de cintrage C En faisant tourner l'organe de prise 15 autour de l'axe A jusqu'à l'une ou l'autre de ses positions limites ou extrêmes re- présentées dans la vue en plan de la Figure 5, et ensuite autour de l'axe B, la tôle 2 peut également être tournée sur 1800 comme déjà décrit. Les avantages de la présente invention découlent clairement de la description donnée ci-dessus Tout d'abord et principalement, elle permet un positionnement très pré- cis de la tôle 2, grâce au déplacement à contrôle numérique du dispositif 5 et à l'utilisation des transducteurs 12 et 54 Deuxièmement, le dispositif 5 est moins coûteux et plus léger que les dispositifs connus, par le fait qu'il est sup- porté en partie par la presse elle-même Troisièmement, il permet de réduire l'encombrement au sol, et facilite le transport et la mise en place de l'installation de cintra- ge dans son ensemble Finalement, graâe au fait qu'elle est munie d'un gabarit arrière 11, la presse d'une telle installation peut être également actionnée manuellement, de la manière habituelle, en déplaçant simplement le cha- riot 19 jusqu'à une extrémité de la base 18, de façon à dé- gager la face frontale de la presse. il REVENDICATIONS 1 Installation à presse de cintrage, comprenant: une presse de cintrage ( 4) munie d'un poinçon ( 9) et d'une matrice ( 10) s'étendant selon une première direction, le poinçon ( 9) et la matrice ( 10) coopérant l'un avec l'autre pour réaliser une opération de cintrage sur une tôle formant pièce de travail disposée entre les deux; des moyens ( 11) formant gabarit arrière disposés derrière le poinçon ( 9) et la matrice ( 10) pour détecter la position du bord arrière de ladite tôle formant pièce de travail, par rapport au poinçon ( 9) et à la matrice ( 10) selon une deuxième direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du poinçon ( 9) et de la matrice ( 10); et un dispositif de manutention robotisé ( 5) disposé en face du poinçon ( 9) et de la matrice ( 10), pour fournir la tôle formant pièce de travail entre le poinçon ( 9) et la matrice ( 10), ce dispositif de manutention robotisé ( 5) étant déplaçable selon la deuxième direction et positionnant la tôle formant pièce de travail par rapport au poinçon ( 9) et à la matrice ( 10) en fonction d'un signal des moyens formant gabarit arrière. 2 Installation à presse de cintrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens formant gabarit arrière ( 11) comprennent une pluralité de détecteurs disposés alignés sur l'axe longitudinal du poinçon ( 9) et de la matrice ( 10). 3 Installation à presse de cintrage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens formant gabarit arrière ( 11) sont adaptés pour émettre un signal de détection lorsqu'au moins deux des détecteurs détectent simultanément deux sections de la pièce de travail au niveau du bord arrière lorsque celui-ci est disposé selon des positions prédéterminées. 4 Installation à presse de cintrage selon la revendication 3, caractérisée en ce que les détecteurs détectent la position du bord arrière par contact avec le bord arrière de la tôle formant pièce de travail. Installation à presse de cintrage selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens formant gabarit arrière comprennent une paire de transducteurs ( 12) linéaires ayant une gamme de mesure relativement grande. 6 Installation à presse de cintrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens formant gabarit sont aptes à être mobiles pour aller vers ou s'écarter du poinçon ( 9) et de la matrice ( 10). 7 Installation à presse de cintrage comprenant: une presse de cintrage munie d'un poinçon ( 9) et d'une matrice ( 10) s'étendant selon la direction d'un axe X, le poinçon ( 9) et la matrice ( 10) coopérant l'un avec l'autre pour réaliser une opération de cintrage sur une tôle formant pièce de travail disposée entre eux; un dispositif de manutention robotisé ( 5) situé en face du poinçon et de la matrice, pour fournir la pièce de travail entre le poinçon ( 9) et la matrice ( 10), le dispositif de manutention robotisé étant adapté pour être mobile selon la direction de l'axe X lorsqu'il a en prise une tôle formant pièce de travail; des moyens formant gabarit latéral ( 53) disposés sur un châssis de la presse de cintrage, pour détecter le fait que la tôle formant pièce de travail est disposée selon une position prédéterminée selon la direction de l'axe X; des moyens pour détecter une distance dont le dispositif de manutention robotisé ( 5) est bougé selon la direction de l'axe X; et des moyens de commande reliés aux moyens formant gabarit latéral ( 53) et aux moyens de détection de la distance de déplacement, pour commander le mouvement du dispositif de manutention robotisé ( 5), les moyens de commande calculant la position de la pièce de travail selon la direction de l'axe X à partir des signaux des moyens formant gabarit latéral ( 53) 2658744 - et des moyens de détection de la distance de déplacement, et commandant le dispositif de manutention robotisé ( 5) de façon à positionner la tôle formant pièce de travail selon une position prédéterminée sur la direction de l'axe X, par rapport au poinçon ( 9) et à la matrice ( 10). 8 Installation à presse de cintrage selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens formant gabarit latéral ( 53) comprennent un transducteur linéaire ayant une gamme de mesure relativement grande.