Brevet FR2651457A1 — publié le 19910308

PROCEDE AUTOMATISE POUR L'ENTRETIEN ET LE CHANGEMENT D'ELECTRODES DE SOUDAGE ET DISPOSITIF ADAPTE A UN TEL PROCEDE. L'invention concerne un procédé d'entretien et de changement d'électrodes adapté pour améliorer le fonctionnement des pinces à souder par résistance. L'invention concerne également un dispositif d'entretien et de changement d'électrodes pour former, avec un robot de soudage, un système de soudage continu entierement automatisé. Le soudage est un mode d'assemblage couramment utilisé dans de nombreux secteurs industriels. Pour le secteur automobile par exemple, les carrosseries de véhicules automobiles sont actuellement constituées de tôles d'acier assemblées principalement par soudage par résistance par points. Les tôles utilisées pour véhicules automobiles sont de plus en plus traitées par la galvanisation et l'électrozingage pour la protection contre la corrosion. Les tôles trattées engendrent des problemes délicats de soudabilité dus essentiellement à la pollution rapide des faces actives des électrodes de soudage. Cette pollution engendre en outre des variations importantes du courant électrique et une dégradation rapide des faces actives de ces électrodes. Pour exemple, il a été constaté qu'avec une électrode à téton, le nombre de points de soudure réalisés sur des tôles traitées est en moyenne cent fois inférieur au nombre de ceux réalisés sur des tôles non traitées. Il est alors important de pouvoir assurer l'entretien et/ou le changement d'électrodes, lorsqu'il est nécessaire, pour ne pas perturber l'efficacité du soudage et la cadence de production. On connais par le brevet français 87 17 280, un dispositif de remise en état des surfaces actives des électrodes à tétons disposé au voisinage d'un robot de soudage. Ce dispositif comprend une fraise à double face permettant de ragréer les extrémités libres des électrodes maintenues par une pince à souder du robot. Le dispositif est entierement automatisé et synchronisé avec le robot, de sorte que l'entretien des électrodes soit automatisé sans interrompre la chaîne de montage sur laquelle le robot de soudage effectue son travail. Grâce à ce dispositif, le changement d'électrodes, fortement pénalisant sur un site robotisé, devient moins fréquent. On connaît en outre par la demande de brevet français 88 17 471, un dispositif pour lrextraction automatique d'électrodes de soudage montées sur une pince à souder du robot. Le dispositif d'extraction comprend un corps creux cylindrique, à l'intérieur duquel sont insérées axialement une multiplicité de clinquants équidistants dont les plans ne passent pas par l'axe du corps, de maniere à pouvoir emprisonner une électrode et transmettre un couple de torsion pour extraire cette électrode de la pince à souder. Grâce à ce dispositif d'extraction, la durée de l'arrêt de la chaîne de montage pour le changement d'électrodes est considérablement réduite, notamment pour la partie concernant l'extraction des électrodes de la pince à souder. A l'heure actuelle, il est indispensable d'effectuer un arrêt de la chaîne de montage pour un changement d'électrodes qui s'effectue manuellement. Cette opération nécessite l'intervention du personnel pendant une durée de l'ordre de quelques minutes par électrode. Si on tient compte du nombre de robots de soudage sur la chaîne de montage, le temps d'arrêt de la chaîne est relativement important pendant lequel de nombreux postes de travail dépendant de la chaîne restent en attente. La présente invention a pour objet de remédier aux problemes d'arrêt de la chaîne dus au changement des électrodes de soudage et d'augmenter de ce fait la productivité de la chaîne. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé d'entretien et de changement d'électrodes de soudage entierement automatisé et synchronisé avec le robot et la vitesse de déplacement de la chaîne de montage sans nécessiter un arrêt de cette derniere. L'invention a également pour objet un dispositif adapté pour la mise en place du procédé de l'invention. L'invention permet d'automatiser entierement l'entretien et le changement d'électrodes de soudage, et en conséquence de supprimer les arrêts de la chaîne dus au changement d'électrodes, de supprimer l'intervention du personnel pour le changement des électrodes et de synchroniser différents robots de soudage, les entretiens et changements respectifs d'électrodes pour ces robots, et l'avancement de la chaîne de montage. Le procédé d'entretien et de changement d'électrodes, selon l'invention, pour une pince de soudage embarquée par un robot utilisé notamment sur une chaîne d'assemblage de véhicules automobiles est muni de deux bras mobiles à plusieurs degrés de liberté dont les extrémités sont en regard l'une de l'autre et constituent chacune un support pour maintenir, de façon amovible, une électrode de soudage. Le procédé de l'invention consiste à déplacer, apres un nombre prédéterminé de points soudés, les bras de la pince de soudage d'un site de soudage jusqu a un moyen de remise en état d'électrodes; à ragréer, à l'aide du moyen de remise en état, les extrémités libres des électrodes pour réactiver les surfaces actives de soudage de ces dernieres; à déplacer les bras jusqu'au site de soudage et répéter les étapes précédentes jusqu a ce qutil devienne nécessaire de changer lesdites électrodes; à déplacer les bras, du site de soudage jusqu a un moyen d'extraction d'électrodes; à extraire les électrodes usées de leurs supports par un effort dynamique de torsion exercé par le moyen d'extraction sur les électrodes; à déplacer les bras sans électrodes jusqu a un moyen de rangement d'électrodes neuves; à recharger en électrodes neuves les bras de la pince sur le robot uniquement par un mouvement relatif des bras par rapport au moyen de rangement; et à déplacer les bras de pince jusqu'au site de soudage. Les étapes précédemment définies sont entièrement automatisées et synchronisées avec la vitesse de déplacement de la chaîne sans nécessiter un arrêt à cette dernière (travail en temps masqué). De préférence, le procédé comprend en outre une étape d'expulsion automatique des électrodes extraites du moyen d'extraction qui a lieu avantageusement pendant le rechargement en électrodes neuves des bras de la pince de soudage. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier de l'invention pris à titre nullement limitatif et illustré par des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente schématiquement un dispositif d'entretien et de changement d'électrodes de soudage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention; la figure 2 montre schématiquement ltextraction d'une électrode de soudage; la figure 3 montre schématiquement l'expulsion d'une électrode extraite d'un module d'extraction; et la figure 4 montre schématiquement le rechargement des électrodes neuves. Tel qu'il est illustré sur la figure 1, le dispositif d'entretien de changement d'électrodes de soudage, selon l'invention, comprend un module de remise en état 1 d'électrode, un module d'extraction 2 d'électrode, un module d'expulsion 3 d'électrode, et un module de rangement 4 d'électrodes neuves. Les modules étant synchronisés et entraînés par un moyen d'entraînement 5 qui est relié à un moyen de commande 6 par l'intermédiaire d'une connexion 7. Un robot de soudage 8 comportant une pince de soudage est également relié au moyen de commande 6 par l'intermédiaire d'une connexion 9. Le module de rangement 4 d'électrodes neuves peut comporter un plateau de rangement 10 dont la périphérie est pourvue d'une pluralité de plaquettes 11 uniformément réparties sur le pourtour du plateau 10 et séparées par des encoches 12. Sur le plateau horizontal 10 sont positionnées une pluralité d'électrodes neuves 13 selon par exemple un trajet circulaire concentrique au plateau 10. Les modules de mise en état 1, d'extraction 2 et d'expulsion 3 sont disposés tous au voisinage du module de rangement 4 et pilotés de façon synchronisée par le moyen de commande 6 et actionnés par le moyen d'entraînement 5. Le module de rangement 4 peut être entraîné en rotation autour d'un arbre 14 passant par le centre du plateau 10. Un moyen de contrôle 15 est associé au moyen de commande 6 pour contrôler notamment le module de rangement 4. Le robot de soudage 8 est disposé sur un site de soudage, par exemple le long d'une chaîne de montage de véhicules automobiles. Après un certain nombre de points de soudage réalisés, les électrodes maintenues par des bras de soudage de la pince ont besoin d'être rénovées. Le robot 8 déplace alors les bras depuis le site de soudage vers le module de remise en état 1 où les électrodes polluées sont traitées par une action mécanique de ragréage par exemple, pour enlever les couches polluées des surfaces actives des électrodes. Les électrodes ainsi rénovées sont de nouveau utilisables et le robot 8 ramène la pince de soudage au site de soudage. Après un certain nombre de cycles de soudage et de remise en état, les électrodes sont devenues trop usées, si bien qu'il est devenu nécessaire de les changer par des électrodes neuves. Le robot 8 déplace alors la pince de soudage vers le module d'extraction 2 où une électrode usée est extraite d'un bras de soudage de la pince du robot 8. Le bras, libéré de l'électrode usée, vient prendre une électrode neuve 13 sur le module de rangement 4 et revient au module d'extraction 2 pour extraire et remplacer la deuxième électrode usée. Le pince équipée d'électrodes neuves revient vers le site de soudage pour continuer à souder. Les électrodes usées extraites des bras de soudage du robot 8 sont en général bloquées dans le module d'extraction 2. Il devient nécessaire de les expulser à l'aide d'un moyen dynamique; tel est le rôle joué par le module d'expulsion 3. L'ensemble des opérations est contrôlé par le moyen de commande 6 pour coordonner et synchroniser l'ensemble des mouvements effectués par différents organes constitutifs du système. Les figures 2 à 4 montrent un mode de réalisation particulier du dispositif de l'invention. Les bras de soudage de la pince du robot 8 portent des références 16a et 16b sur la figure 4. Les extrémités libres des bras de pince de soudage 16a, 16b constituent des supports d'électrodes 17a, 17b qui s'emboîtent chacune avec la base d'une électrode. Sur la figure 2 est montré partiellement le module d'extraction 2 comprenant un corps creux circulaire 2a muni de clinquants 2b venant en prise avec la face latérale d'une électrode 18b. L'électrode à téton 18b, maintenue par le support 17b à l'extrémité d'un bras de pince de soudage 16b du robot 8, est introduit dans le module d'extraction- 2 depuis le bas vers le haut. Une plaquette 11 du module de rangement 4 est placée au-dessus du module d'extraction 2 permettant d'une part d'arrêter le mouvement ascendant de l'électrode 18b en ajustant la position de cette dernière par rapport au module d'extraction 2, et d'autre part d'éviter un contact mécanique de l'électrode 18b avec l'électrode 18a maintenue par le support 17a de l'autre bras de soudage 16a du robot 8. L'extraction de l'électrode 18b s'effectue par une rotation du module d'extraction 2 autour d'un axe vertical suivie d'un dégagement vers le bas du support 17b. Après l'opération d'extraction de l'électrode 18b, les bras 16a et 16b s'écartent du module d'extraction 2 pendant que le module de rangement 4 effectue une rotation autour de l'axe 14 d'un angle prédéterminé, de façon à ce qu'une encoche 12 se trouve au-dessus du corps creux du module d'extraction 2. Un bras 19 mobile du module d'expulsion 3 vient alors au-dessus de l'électrode 18b bloqué à l'intérieur du module d'extraction 2 par les clinquants 2b, et ensuite s'appuie sur l'extrémité usée de l'électrode 18b en exerçant un effort d'expulsion vers le bas chassant l'électrode 18b du module d'extraction 2. Ensuite, le bras de pince 16b vient au-dessus du plateau 10 pour prendre une électrode neuve 13 sur le support 17b. La pince de soudage effectue alors une rotation de 1800 autour d'un axe horizontal afin de pouvoir recommencer l'opération d'extraction, d'expulsion et de remplacement pour l'électrode 18a du bras de pince 16a. Il n'est pas difficile d'envisager un module d'extraction permettant d'extraire simultanément les deux électrodes à tétons 18a, 18b usées ainsi qu un plateau de rangement d'électrodes neuves avec des électrodes neuves disposées sur les deux faces, ainsi, les opérations d'extraction et de rechargement seront encore de plus courte durée. REVENDICATIONS 1. Procédé d'entretien et de changement d'électrodes pour une pince de soudage embarquée par un robot (8) utilisé notamment sur une chaîne d'assemblage de véhicules automobiles et munie de deux bras (16a, 16b) mobiles à plusieurs degrés de liberté dont les extrémités libres (17a, 17b) constituent chacune un support pour maintenir de façon amovible une électrode de soudage (18a, 18b, 13), caractérisé par le fait qu'il consiste - à déplacer, après un nombre prédéterminé de points soudés, les bras de soudage (16a, 16b) depuis un site de soudage jusqu'à un moyen de remise en état (1) d'électrodes; - à ragréer, à l'aide du moyen de remise en état, les extrémités libres des électrodes pour réactiver les surfaces actives de soudage de ces dernières;; - à déplacer les bras jusqu'au site de soudage et répéter les étapes précédentes jusqu a ce qu'il devienne nécessaire de changer lesdites électrodes (18a, 18b); - à déplacer les bras du site de soudage jusqu a un moyen d'extraction (2) d'électrodes; - à extraire les électrodes (18a, 18b) de leur support (17a, 17b) par un effort dynamique de torsion exercé par le moyen d'extraction sur les électrodes; - à déplacer les bras sans électrodes jusqu a un moyen de rangement (4) d'électrodes neuves (13); - à recharger en électrodes neuves les bras de la pince sur le robot (8) uniquement par un mouvement relatif des bras par rapport au moyen de rangement; et - à déplacer les bras de pince jusqu'au site de soudage, les étapes pécédemment définies étant entièrement automatisées et synchronisées avec la vitesse de déplacement de la chaîne de montage sans nécessité un arrêt de cette dernière. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qutil il comprend en outre une étape d'expulsion automatique des électrodes extraites du moyen d'extraction (2). 3. Dispositif d'entretien et de changement d'électrodes pour une pince de soudage embarquée par un robot (8) utilisé notamment sur une chaîne d'assemblage de véhicules automobiles et muni de deux bras mobiles (16a, 16b) à plusieurs degrés de liberté dont les extrémités libres (17a, 17b) constituent chacune un support pour maintenir de façon amovible une électrode de soudage (18a, 18b, 13), caractérisé par le fait qu'il comprend un module de mise en état (1) d'électrodes, un module d'extraction (2) d'électrodes, un module de rangement (4) d'électrodes neuves (13), un module d'expulsion (3) d'électrodes, un moyen d'entraînement (5) desdits modules, l'ensemble des modules est entraîné de façon synchronisée et automatisée par le moyen d'entraînement commandé par un moyen de commande (6) relié également au robot de soudage (8). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le module de rangement (4) d'électrodes neuves (13) comprend un plateau de stockage (10) sur lequel sont positionnées une pluralité d'électrodes neuves (13), et une pluralité de plaquettes (11) disposées uniformément sur le plateau (10) et séparées par des encoches (12). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le module de rangement (4) est entraîné par le moyen d'entraînement (5) autour d'un axe (14) situé au centre du plateau (10) et que chaque rotation du module de rangement (4) correspond à un décalage angulaire déterminé en relation avec les largeurs respectives des plaquettes (11) et des encoches (12). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que le module d'extraction (2) est disposé de telle sorte que pendant la phase d'extraction, une des plaquettes (11) se trouve au-dessus du module d'extraction et que pendant la phase d'expulsion, le module d'extraction se trouve en dessous d'une encoche (12).