Brevet FR2656857A1 — publié le 19910712

DISPOSITIF D'ALIMENTATION PAR BOL VIBRANT A DEUX NIVEAUX Dans les installations d'assemblage automatique, l'alimentation des pièces à insérer est le plus fréquemment réalisée à partir d'un bol vibrant dans lequel les pièces sont déversées en vrac, soit manuellement, soit à partir d'une trémie de stockage. Le bol vibrant, selon une technologie connue en soi, est monté sur un support genérant des vibrations qui impriment aux pieces un mouvement de rotation autour de l'axe vertical du système. Ce mouvement conduit les pièces à s'engager sur une rampe helicoidale placée sur la paroi latérale du bol, et à s'élever progressivement jusqu'au sommet de cette paroi. Au cours de cette progression, les pièces, initialement présentées dans une position aléatoire, rencontrent des obstacles dont la fonction est, soit de corriger cette position, soit de faire retomber au fond du bol les pie ces dont la position ne peut être corrigée, ou qui présentent une importante anomalie de forme. En fin de compte, et si tout s'est normalement déroulé, les pièces qui se présentent au sommet de la rampe helicoidale sont toutes correctement orientées. Elles peuvent alors s'engager sur un couloir d'alimentation qui peut entre, selon les cas, un rail vibrant, un convoyeur à courroie, un dispositif pneumatique, ou tout autre système approprié. Le couloir alimente en général un manipulateur d'insertion qui assure le transfert des pièces sur le produit auquel elles doivent être incorporées. Pour que le dispositif d'alimentation ne ralentisse pas la machine d'assemblage, il faut que les débits naturels du bol et du couloir soient'supérieurs à celui de la machine. I1 est alors recommandé de placer sur le couloir des capteurs d'accumulation dont l'un, placé le plus en amont possible, met le bol à l'arrêt quand le couloir est pratiquement plein, et le second, placé plus en aval, commande le redémarrage du bol. Le principal reproche qui est à faire à un tel dispositif est la fréquence des aléas auxquels il est sujet. Ces aléas proviennent rarement du dispositif lui-même, s'il a été correctement mis au point, mais plutôt du contenu du bol, dans lequel on peut rencontrer des pièces de géométrie imparfaite (déformations, bavures etc...) et des corps étrangers. Dans un certain nombre de cas, ces éléments défectueux vont provoquer des coincements en certains points particuliers, sur la rampe helicoidale ou plus fréquemment à l'entrée du couloir qui est généralement configurée pour éviter l'admission de ces éléments défectueux. Ceux-ci doivent alors être éliminés par intervention manuelle. La qualité des pièces pouvant difficilement être irréprochable dans un approvisionnement en vrac, ces situations de coincement sont fréquentes, et se traduisent par des arrêts-machine, dans la mesure où la longueur du couloir d'alimentation peut difficilement être suffisante pour en faire un stock-tampon valable. L'objet de la présente invention est de remédier dans une large mesure à cet inconvénient en utilisant un dispositif à deux niveaux, se présentant sous la forme de deux bols ou cuvettes superposés. Dans le flux des pièces, ces deux cuvettes travaillent en série, à savoir - la cuvette supérieure ou amont reçoit l'alimentation en pièces (manuellement ou par trémie) - les pièces délivrées par la cuvette supérieure sont envoyées dans la cuvette inférieure ou aval, après passage par un orifice calibré - la cuvette inférieure alimente enfin le couloir d'alimentation de la machine. Les deux cuvettes étant munies de rampes helicoidales identiques, la première joue un rôle de premier tri, ou déverminage, c'est-à-dire questil doit y avoir un coincement dû à une pièce défectueuse ou à un corps étranger, ce coincement se produira à la sortie de cette première cuvette. L'interruption qui stensuivera aura peu de risques de se répercuter jusqu'à la machine, dans la mesure où celle-ci continuera à être alimentée par la deuxième cuvette, dont le contenu joue le rôle d'un stock tampon.Quant aux perturbations pouvant survenir à la sortie de la deuxième cuvette, elles seront évidemment beaucoup moins fréquentes, dans la mesure où les éléments défectueux ayant occasionné des coincements à la sortie de la première cuvette auront été élimines, et ne viendront donc pas polluer le contenu de la deuxième. Celle-ci aura donc un débit naturel supérieur à la première. La régulation du système peut être effectuée par des capteurs de type classique, à savoir des détecteurs d'accumulation placés sur le couloir d'alimentation et des palpeurs installés sur les deux cuvettes et mesurant le niveau de remplissage de chacune d'elles. Selon un premier principe de mise en oeuvre de l'invention, les deux niveaux du dispositif peuvent être deux bols ou cuvettes vibrants totalement distincts, chacun d'eux étant muni de son propre support générateur de vibrations. Selon un deuxième principe de mise en oeuvre de l'invention, les deux cuvettes sont coaxiales et actionnées par le même générateur de vibrations. Ce deuxième principe conduit à un ensemble moins encombrant et plus économique, mais oblige à introduire certaines précautions dues au fait que les séquences de vibration sont obligatoirement les mêmes pour les deux cuvettes. Un perfectionnement complémentaire de 1 'invention peut conduire à améliorer sensiblement le débit de l'ensemble du dispositif de distribution. Un accroissement de performance dans ce domaine peut présenter un intérêt certain, dans la mesure où on tend à réaliser des machines à cadence de plus en plus élevée, et où la distribution peut se présenter alors comme un goulot d'etrangîement. Le perfectionnement envisageable porte sur certains cas de pièces à distribuer comportant un elément d'asymétrie. Fréquemment, des pièces de ce type font l'objet d'une première orientation ne tenant pas compte de ltélément d'asymétrie, ce qui les conduit à se présenter aléatoirement dans deux positions possibles a et b.Si la position a est la seule valable, il faut alors déceler les pièces qui sont dans la position b, et les faire retomber dans la cuvette, par exemple au moyen d'un déflecteur de forme appropriée. Le débit résultant de ce dernier tri est évidemment inférieur de moitie à celui qu'on aurait si on ne faisait pas ce tri (si on admet que les positions a et b sont équiprobables). Sur une installation comportant deux niveaux, on peut envisager de ne pas faire le tri entre a et b sur la cuvette du niveau amont, ce qui donne à cette cuvette un débit naturel beaucoup plus élevé.Etant donné que le goulot d'étranglement du dispositif se serait normalement situé à ce niveau, la performance de l'ensemble se trouve donc relevée à la hauteur de celle de la cuvette du niveau aval, qui doit bien entendu conserver le tri entre a et b, mais qui bénéficie de la dépollution introduite par la cuvette amont. Un autre perfectionnement de l'invention consiste à utiliser la sortie de la première cuvette pour y placer un dispositif de contrôle et d'élimination des pièces qui présentent un défaut ntentralnant pas de situation de coincement (une partie manquante par exemple) . Ces défauts sont en fait les plus graves, car, n'étant pas décelés, ils conduisent a envoyer sur la machine d'assemblage des pièces qui devraient normalement être éliminées. Un détecteur approprié peut donc etre placé à la sortie de la première cuvette et, en cas de pièce défectueuse, entraner l'actionnement d'un dispositif d'aiguillage mécanique permettant d'envoyer cette pièce au rebut, au lieu de l'admettre dans la deuxième cuvette.Le détecteur peut être de tout principe connu en soi, depuis un simple palpeur jusqu un dispositif de centrale par vision artificielle, comportant une caméra et un système informatique de traitement d'image. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés dans lesquels - La figure est une vue schématique en élévation-coupe d'un dispositif à deux bols vibrants distincts selon l'invention - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 illustrant une variante de réalisation, - les figures 3a et 3b, sont des vues de détail, - la figure 4 illustre une variante de réalisation équipée d'un dispositif de contrôle de pie ces - Sur la figure 1 le bol supérieur 1 est alimenté par la trémie 3 dont le fond est constitué par un tapis roulant 4. Les pièces issues du bol supérieur 1 après être montées le long de la rampe helicoidale 5, et être passées à travers l'orifice calibré 6, sont acheminées dans le bol 2 par la goulotte 7. Le bol 2 reproduit le processus du bol 1, à savoir acheminement des pièces le long de la rampe hélicoidale 8 et passage à travers l'orifice calibré 9. Les pièces débouchent alors dans le couloir d'alimentation 10, représenté ici sous la forme d'un rail vibrant, qui les amène jusqu'au manipulateur d'insertion (non représenté). Le capteur il régule le niveau de remplissage du bol supérieur 1 en pilotant l'actionnement du tapis roulant 4 qui alimente ce bol. Le capteur 12 joue le même rôle pour le bol inférieur 2 en pilotant la vibration du bol 1. Enfin, les capteurs 13 et 14 placés sur le couloir 10 régulent le contenu de celui-ci en pilotant la vibration du bol inférieur 2 (arrêt quand l'accumulation atteint le capteur 13, redémarrage quand elle revient au niveau du capteur 14). Le bol inférieur 2 constitue un stock tampon. - La figure 2 illustre une variante de réalisation constituée par un dispositif à deux bols ou cuvettes coaxiales 21, 22 reliees entre elles par une entretoise rigide 23, et supportées et actionnées par le même support-générateur de vibration 24. On retrouve dans ce dispositif les mêmes organes d'alimentation que dans le précédent, à savoir la trémie 43 et le tapis 44. On retrouve également - la rampe hélicoidale 25 équipant la cuvette 21, et débouchant sur l'orifice calibré 26 et la goulotte 27, - la rampe hélicoldale 28 équipant la cuvette 22, et débouchant sur l'orifice calibre 29 et le couloir 30, - les capteurs 31 et 32 régulant respectivement le niveau de remplissage des cuvettes 21 et 22, - les capteurs 33 et 34 placés sur le couloir 30 et régulant son contenu. Dans ce dispositif apparalt un problème particulier dû au fait que les deux cuvettes vibrent systématiquement ensemble. Or, du fait du déverminage effectué par la cuvette 21 et des interruptions qu' il occasionne dans le flux des pièces à travers l'orifice 26, le débit naturel de la cuvette 21 est inférieur à celui de la cuvette 22, qui bénéficie, elle, de pièces dépolluées. Comme le débit réel des deux cuvettes est forcément identique, il s'ensuit qu'on doit accepter un certain taux de recyclage à l'intérieur de la cuvette 22, c'est-à-dire un certain pourcentage de pièces qui, ayant progresse normalement le long de la rampe helicoidale 28, sont rejetées au fond de la cuvette 22. Il faut dont organiser ce recyclage, en fonction des signaux envoyés par les capteurs 32 d'une part, 33 et 34 d'autre part. Designons ces signaux comme suit: X = demande d'alimentation de la cuvette 22 Y = " " du couloir 30 X = demande de non alimentation de la cuvette 22 Y " " du couloir 30 Les différentes combinaisons possibles de ces signaux font apparaltre 4 types de situations = XY, XY, XY, XY. Dans tous les cas, le pilotage de l'alimentation de la cuvette 21 par le tapis 44 s'effectue par le capteur 31. Il reste donc à piloter la vibration du générateur 24 de façon à satisfaire simultanément à l'alimentation de la cuvette 22 et du couloir 30. Si on désigne par V et V respectivement les états de vibration et de repos du générateur 24, on peut envisager la logique suivante: xv V xv V kv V xv V Ce que l'on peut exprimer en disant que l'actionnement du générateur 24 est commandé soit par le besoin d'alimentation de la cuvette 22 (capteur 32), soit par le besoin d'alimentation du couloir 30 (capteur 34), soit par les deux simultanément.Le recyclage des pièces dans la cuvette 22 apparaît à l'occasion de la situation xv. Le couloir 30 étant alors plein, les pièces ne peuvent plus s'y engager et retombent donc naturellement dans la cuvette. Dans certains cas, ce processus peut être générateur de coincements. En effet, la situation XY est en fait une situation de blocage. Les pièces continuant à être sollicitées par la vibration vont donner lieu à une certaine accumulation à 1' amont de l'orifice 29. Selon la forme des pièces, cette accumulation peut être sans inconvénient, ou au contraire se traduire par des coincements irréversibles, par exemple à la suite de chevauchements. I1 y a alors enrayage, et le couloir ne sera-plus alimenté quand il recommencera à se vider, ce qui se traduira rapidement par un arrêt machine. Un autre mode de mise en oeuvre peut permettre d'éviter cet inconvénient. Il consiste à placer sur la rampe hélicoïdale 28, à proximité de l'orifice 29, un volet mobile 35 actionnable par tout moyen approprié, par exemple un vérin pneumatique. Ce volet, en temps normal, n'introduit aucune discontinuité sur la rampe 28. I1 est alors "passant" (symbole P). S'il est actionné, il agit alors en trappe d'évacuation ou en déflecteur, et renvoie les pièces qui se présentent au fond de la cuvette 22. I1 est alors "non passant" (symbole P) Le volet 35 doit être inséré dans la logique de pilotage du système, qui devient la suivante xv + V P xv - > V P XY V P xv V P Contrairement au cas précédent, on voit que la situation XY n' entraîne pas d'accumulation à l'entrée du couloir 30, car, des que cette situation est détectée, elle place le volet 35 en position P. Les pièces sont alors renvoyées au fond de la cuvette 22.Seules celles qui se trouvaient éventuellement entre le volet 35 et l'orifice 29 vont aller s'accumuler à l'amont du capteur 33. C'est ce qui explique l'intérêt de placer le volet 35 le plus près possible de l'orifice 29, et aussi de laisser un petit intervalle entre l'orifice 29 et le capteur 33. L'interêt de ce dispositif est évidemment basé sur le fait que les risques de coincement sont plus faibles dans le couloir 30 que sur la rampe 28, ce qui est en général le cas dans la pratique. Notons que, dans la situation kv, le volet a été placé dans la position P, alors qu'il pourrait aussi bien être dans la position P. L'intérêt de choisir P est de se mettre à l'avance dans la position qui sera nécessaire pour la séquence suivante. Or cette séquence ne peut être que du type XY, qui entraîne P. Dans tout ce qui précède, on a implicitement admis que le couloir 30 est en permanence actif. En effet, le fonctionnement du couloir n'est pas lié à celui du dispositif d'alimentation situé en amont, mais plutôt à celui de la machine placée en aval. Tant que cette machine réclame de l'alimentation, il est logique que le couloir soit maintenu actif. Les situations pour lesquelles il peut être arrêté sont celles où la machine est mise à l'arrêt pour une cause étrangère au dispositif d'alimentation concerne. - Les figures 3.a et 3.b représentent une pièce à distribuer présentant une asymétrie. Dans les deux cas, la pièce est supposée en cours de progression sur la rampe helicoidale 25. Si la position à éliminer est la position b, il est très facile de le faire au moyen d'un simple déflecteur 55 venant attaquer la pièce 51 au niveau des pattes pliées 52, et rejeter la pièce au fond de la cuvette. Avec une géométrie convenable, on voit clairement que ce déflecteur sera opérant pour la position b, et inopérant pour la position a. Selon l'invention, on peut n'installer le déflecteur que sur la cuvette aval, ce qui permet de disposer d'un débit doublé au niveau de la cuvette amont. Bien entendu, cette dernière continuera à jouer son rôle de deverminage, en supportant les situations de blocage engendrées par des pièces de forme anormale ou par des corps étrangers. Dans un tel cas, il est pratiquement certain que le débit naturel de la cuvette amont va devenir supérieur à celui de la cuvette aval. Avec un dispositif tel que celui décrit par la figure 1, cela ne pose aucun problème particulier de régulation. Il n'en est pas de meme avec le dispositif de la figure 2. En effet, il faut s'attendre alors à un remplissage surabondant de la cuvette 22. La solution pour s'en prémunir consisterait alors à placer le volet 35 sur la cuvette 21 et non sur la cuvette 22, et à rendre ce volet non passant lors des situations de type XY. La vibration étant alors maintenue, le couloir 30 sera correctement alimenté, mais la cuvette 22 ne le sera pas. - La figure 4 présente un système de contrôle intégré permettant d'éliminer des pièces qui présenteraient un défaut de géométrie ou d'aspect n'entraSnant aucun coincement, ce système étant supposé intégré au dispositif présenté sur la figure 2, à la sortie de la cuvette amont 21. Les pièces ayant normalement progressé le long de la rampe hélicoidale 25 et étant normalement passées à travers l'orifice calibré 26, passent dans le champ d'une caméra 60 qui communique leur image à un dispositif de traitement 61. Le volet 62 se trouve normalement dans la position représentée, qui autorise les pièces à engager dans la goulotte 27 qui les envoie dans la cuvette aval 22. En cas d'anomalie décelée par le dispositif 61, celui-ci émet un ordre qui entrasse un changement de position du volet 62. La pièce défectueuse s'engage alors dans la goulotte 63 qui les envoie dans un bac de récupération des rebuts. Un tel système de contrôle pourrait s'envisager également à la sortie de la cuvette aval 22, ou même sur un dispositif classique à une seule cuvette. Mais il faudrait alors que le volet 62 intervienne au niveau du couloir d'alimentation 30, ce qui est toujours plus délicat surtout s'il s'agit d'un rail vibrant. Par contre, à la sortie de la cuvette amont 21, les pièces sont de toutes façons destinées à tomber dans la goulotte 27, et il est facile d'orienter leur chute dans une direction différente. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en pièces (51) d'une machine, du type bol vibrant caractérisé en ce qu'il comporte deux cuvettes (1,2;21,22) travaillant en série, ces deux cuvettes étant équipées de dispositifs similaires de tri, diorientation et d'amenée des pièces distribuées, la cuvette amont (1,21) ayant pour rôle d'éliminer les pièces défectueuses genératrices de coincements, et d'alimenter la cuvette aval (2,22) en pièces correctes entralnant peu d'aléas, et ladite cuvette aval (2,22) jouant le rôle d'un stock tampon permettant de régulariser l'alimentation du couloir d'alimentation (10,30) de la machine, en supprimant ou en limitant la répercussion des aléas intervenant au niveau de la cuvette amont (1,21). 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les deux cuvettes (1,2) appartiennent à des dispositifs vibrants mécaniquement distincts, et pouvant être actionnés indépendamment l'un de l'autre. 3. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les deux cuvettes (21,22) sont coaxiales, rigidement solidaires l'une de l'autre, et actionnées par le même support (24) générateur de vibrations. 4. Dispositif selon revendication 3, caractérisé en ce que les situations nécessitant l'alimentation de la cuvette aval (22), mais non celle du couloir d'alimentation (30), donnent lieu à une accumulation de pièces à 1' amont de la sortie de la cuvette aval (22). 5. Dispositif selon revendication 3, caractérisé en ce que ces mêmes situations n'entraînent pas d'accumulation de pièces (51) à la sortie de la cuvette aval (22), celle-ci étant munie d'un volet actionnable (35) permettant, quand ce type de situation intervient, de faire retomber les pièces dans la cuvette aval (22) évitant ainsi l'apparition du phénomène d'accumulation. 6. Dispositif selon la revendication 1, adapté à la distribution de pièces (51) présentant un élément d'asymétrie (52), et caractérisé en ce que la cuvette aval (2,22) comporte un organe (55) de sélection des pièces (51) en fonction de cette asymétrie (52) et que la cuvette amont (1,21) ne comporte pas un tel organe (51), permettant ainsi un accroissement du débit de ladite cuvette amont (1,21). 7. Dispositif selon les revendications 3 et 6, caracterisé par la présence d'un volet actionnable similaire au volet (35), mais placé en sortie de la cuvette amont (21) en vue d'éliminer les phénomènes d'accumulation excessive dans la cuvette aval (22). 8. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de contrôle (60) des pièces permettant de détecter des défauts non décelables par le reste du dispositif, ce système étant placé en sortie de la cuvette amont (1 , 21) et pilotant un volet orientable (62) permettant d'envoyer les pièces défectueuses au rebut au lieu de les envoyer dans la cuvette aval.