Brevet FR2652292A2 — publié le 19910329

FR 2652292 A2 19910329 FR 8912295 A 19890913 La présente addition vise à apporter un développement complémentaire à l'invention, objet du brevet principal, dans le domaine de la flexibilité Le dispositif décrit dans le brevet principal se présente sous la forme d'un ensemble comprenant un dispositif d'amenage et de positionnement du type "pas de pélerin" permettant de présenter successivement le produit à traiter dans une ou plusieurs positions, et un ou plusieurs dispositifs de manipulation places en regard de la ou des positions définies par le dispositif d'amenage. Notons que, dans la présente addition comme dans le brevet principal, l'expression "dispositif de manipulation" est à prendre dans un sens général, et peut couvrir aussi bien des dispositifs à fonction d'insertion, (manipulation de composants) que des dispositifs liés à des procédés divers tels que soudage, vissage, rivetage, sertissage, marquage ...etc (manipulations d'outils) La synchronisation électrique entre le dispositif d'amenage et le ou les dispositifs de manipulation permet d'éviter l'obligation de faire fonctionner simultanément tous ces dispositifs de façon systématique. Cette propriété est mise à profit dans la présente addition pour réaliser un poste d'assemblage flexible. Le besoin de flexibilité se traduit par le fait que les palettes se présentant sur le convoyeur d'amenée peuvent porter des produits différents, ou des variantes différentes d'un produit, ce qui revient au même, et que le traitement doit être adapté au type de produit. Dans une précédente addition NO 87 07975 du 5/6/87, la solution proposée au problème de flexibilité concernant une opération donnée consistait à affecter à cette opération un nombre n de dispositifs de manipulation égal au nombre n de variantes -à traiter. Il suffit alors, en fonction de la variante qui se présente, identifiée par un capteur place à l'entrée de la machine, de rendre actif le dispositif de manipulation correspondant, et inactifs les autres, au moment où ils se trouvent respectivement intéressés. Cette solution est drune grande simplicité de principe, mais présente l'inconvénient de demander l'installation d'autant de postes de travail pour une opération donnée que cette opération comporte de variantes, ce qui peut devenir prohibitif si le nombre de variantes est élevé. Le but de la présente addition est d'échapper à cet inconvénient en ne prévoyant que 2 postes de travail, que nous désignerons ciaprès A et B, et en les utilisant en alternance : quand A est en opération, B est en préparation, et inversement. Ce principe, très simple et deja connu en soi nécessite toutefois pour être mis en oeuvre de façon satisfaisante, que certaines contraintes soient respectées, notamment - pendant une phase d'opération d'un poste de travail, disposer du temps suffisant pour preparer 1' autre poste pour la variante à venir, - être informé suffisamment à l'avance de l'identité de cette future variante, - faire en sorte que le travail de préparation sur un poste de travail ne soit pas incompatible avec le fait que le reste de la machine soit en fonctionnement. Les 2 premières contraintes relèvent essentiellement de la gestion du système de production. Elles supposent notamment l'existence d'un ordonnancement prévisionnel des variantes permettant de toujours connaltre avec suffisamment d'anticipation la variante qu'on va avoir à préparer. Dans la mesure du possible, cetordonnancementdoitfaireapparaltre des longueurs de séries suffisantes pour quel 'execution d'une série corespondant à une variante permette de dégager un temps suffisant pour la préparation de la série suivante. Dans certains cas, on peut néanmoins avoir à traiter une série très courte, dont le temps de passage sur un poste de travail sera très inférieur au temps de préparation de l'autre poste. Dans un tel cas, au lieu de placer cette série, que nous désignerons S, entre 2 séries normales S' et S'', il sera préférable de choisir une série S' de préférence assez longue, de la séparer en 2 parties S'1, Sl2, et d'intercaler la sérieS entre ces 2 parties. On aura alors la séquence de situations suivantes - exécution de S'1 sur poste A, et préparation du poste B pour S, - exécution de S sur poste B, le poste A restant en attente, - exécution de Sl2 sur poste A, et préparation du poste B pour une nouvelle série. Cette solution, qui suppose que la série S' soit assez longue pour supporter deux opérations de préparation, permet d'éviter la perte de temps due à la brièveté de la série S, dans la mesure où celle-ci se trouve intercalée entre 2 tâches qui font appel au même réglage de poste. Comme autre principe de gestion, on peut également signaler l'intérêt d'harmoniser, dans la mesure du possible, les temps d'exécution et de préparation des séries : si une série présente un temps de préparation long, on cherchera à la faire précéder par une série longue. La 3ème contrainte se rencontre notamment quand la préparation d'un poste exige une intervention humaine directe. Il faut alors veiller à ce que cette intervention soit compatible avec les impératifs de sécurité du personnel et de la machine. La présente invention présente des solutions pour deux types d'opérations fréquemment rencontrées en assemblage automatique : insertion de composants et opération dite "à procédé". Dans le cas de l'insertion de composants, rappelons que ceux-ci sont généralement approvisionnés soit en vrac et dégroupés dans un bol vibrant, soit rangés en contenants (chargeurs ou plateaux) et dégroupés sur un dispositif de dépalettisation approprié. Ils sont ensuite acheminés par un couloir d'alimentation (tapis roulant ou rail vibrant) jusqu a un point de prise où ils sont saisis par le manipulateur qui va les placer sur le produit à fabriquer. Quand une série se termine, il n'est pas possible de faire en sorte que le dispositif soit vide. Selon les circonstances, il contient une quantité plus ou moins grande de composants. L'opération de préparation consiste donc à éliminer ces composants, et à les remplacer par ceux qui correspondent à la série en attente. Côté alimentation, l'accès ne pose généralement pas de problème, pour peu que l'implantation ait été correctement pensée. On peut ainsi éliminer le contenu résiduel du bol vibrant ou du système de dépalettisation, et effectuer le réapprovisionnement en nouveaux composants. Le problème est plus complexe au niveau du couloir d'alimentation. En effet, celui-ci doit pénétrer au coeur de la machine, dans un zone inaccessible, et de plus dangereuse, car en activité. Une solution simple consiste à effectuer la purge du couloir d'alimentation par le manipulateur dont la fonction normale est de prendre les composants à l'extrémité de ce couloir pour les insérer dans le produit fabriqué. Sur un poste de travail en cours de préparation, ce manipulateur se trouve bien entendu disponible. Il peut donc sans difficulté effectuer la prise des composants à l'extremite du couloir d'alimentation. Les difficultés apparaissent quand il faut libérer ces composants pour les évacuer. En effet, comme la machine est en activité, le cycle normal du manipulateur le conduit à présenter les composants sur le produit en cours de traitement, où ils n'ont évidemment rien à faire, puisque le produit doit pendant cette phase recevoir un autre type de composants. La solution proposée consiste à modifier le cycle du manipulateur, qui est normalement en U inverse, pour remplacer par un cycle en L inversé. On conserve la course verticale correspondant à l'opération "Pick" qui permet de prélever le composant à l'extremite du couloir d'alimentation. On conserve également la course horizontale, ou tout au moins une partie de celle-ci. Par contre, on supprime la course verticale correspondant à l'opération "Place" d'insertion du composant, et on libère celui-ci en haut de la course horizontale, c'est-àdire en position haute. Il suffit alors d'interposer entre cette position et la zone dans laquelle circule le produit véhiculé par le dispositif d'amenage un couloir d'évacuation sur lequel les composants à évacuer seront disposés, avant d'être envoyés dans un contenant de récupération. Le couloir d'évacuation peut etre réalisé par toute technologie adéquate (plan incliné, tapis roulant, rail vibrant...) son utilisation étant temporaire, il doit pouvoir être facilement mis en place et retiré. Le dispositif décrit ci-dessus permet de purger complètement le couloir d'alimentation. Il suffit ensuite de réapprovisionner le dispositif d'alimentation et de remplir à nouveau le couloir avec les nouveaux composants pour être prêt à redémarrer. Examinons maintenant le cas des opérations dites "à procédé" parmi lesquelles on rencontre tout ce qui n'est pas l'insertion pure et simple : soudage, sertissage, formage etc.... Ces opérations mettent en oeuvre des machines spécifiques pour lesquelles le passage d'un composant à un autre peut nécessiter une intervention physique : par exemple, changement des électrodes sur une tête de soudage. Comme précédemment la solution pourra être trouvée en prévoyant deux dispositifs A et B travaillant alternativement en opération et en préparation. La phase préparation imposant que le personnel d'intervention puisse accéder dans de bonnes conditions de commodité et de sécurité, il importe que chaque dispositif puisse être dégagé de la zone active de la machine. Une première solution consiste à monter chacun des dispositifs de travail sur un coulisseau pouvant se déplacer transversalement par rapport au dispositif d'amenage, la course de déplacement étant suffisante pour obtenir le dégagement nécessaire aux interventions de préparation. Une deuxième solution consiste à monter les deux dispositifs en position "tête-bèche" sur une structure rotative a 2 positions à 180 degrés, permettant de présenter alternativement chaque dispositif de travail en position active et en position de préparation. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe transversale pouvant être comparée à la figure 2 du brevet principal, et montrant un poste d'insertion en cours de travail normal; - la figure 2 est la même vue de ce même poste d'insertion, mais lors d'une séquence de purge du couloir d'alimentation, - la figure 3 est une vue en plan montrant l'organisation d'un double poste de travail dédié à une opération à procédé, où les dispositifs de travail sont montés sur des coulisseaux à mouvement transversal; - la figure 4 présente également un équipement dédié à une opération à procédé, où les dispositifs de travail sont montés sur une structure rotative. On retrouve sur la figure 1 certains éléments déjà décrits dans le brevet principal : le produit élaboré 1 posé sur une palette support 2, et sur lequel on vient insérer les composants 8. Le manipulateur d'insertion n'est représenté que pour sa pince de préhension 9, et un trait mixte représentant le cycle géométrique décrit par celle-ci. On remarque également le couloir d'alimentation 31 contenant des composants 8 en cours d'alimentation, le dernier d'entre eux étantlocalisédans une position précise 32 où il peut être saisi par la pince 9 du manipulateur. On retrouve sur la figure 2 les mêmes éléments, mais le cycle du manipulateur a été amputé de sa branche verticale située au droit du produit 1. Le composant 8 se trouve donc libéré par la pince 9 en position haute, et non en position basse. On note en plus la présence d'un dispositif d'évacuation constitué par un petit convoyeur 33 alimentant un contenant 34. L'ensemble de ce dispositif constitue un tout monobloc, léger, pouvant être rapidement mis en place et retiré. A cet effet il sera muni d'un système de fixation rapide, par exemple magnétique, non représenté sur le dessin. Notons que cette fixation ne nécessite pas une grande précision. Une solution plus simple consiste a remplacer le convoyeur 33 par un simple plan incline. Cette solution ne pourra toutefois pas toujours être employée, dans la mesure où elle demande un espace libre plus important entre la pince 9 et le produit circulant 1, ce qui est peu compatible avec les courses verticales généralement réduites des manipulateurs. Sur ce plan, l'organe de transport le moins encombrant serait un tronçon de couloir vibrant s'introduisant par une partie en porte à faux dans l'espace disponible. Concernant la modification de la cinématique du manipulateur, celle-ci ne pose pas de problème difficile. Le cas à priori le moins évident est celui du manipulateur comprenant une cinématique à came unique pour l'ensemble des 2 mouvements. Il peut être réglé en créant un cycle spécial qui, au lieu de se présenter comme une rotation d'arbre a cames de 3600, se présente comme une fraction de cette rotation, conduisant la pince 9 à partir de sa nouvelle position de libération du composant (audessus du convoyeur 33), et à y revenir après avoir décrit - la course horizontale de recul; - la double course verticale correspondant à la prise du composant; - la course horizontale d'avance. (La course horizontale pouvant être égale à celle du cycle normal, ou légèrement inférieure, pour gagner du temps). Quand on arrive à la fin de ce cycle réduit, il suffit alors d'inverser le sens de rotation du moteur pour repartir sur un nouveau cycle réduit, au lieu de rester sur le cycle normal. Les cycles réduits s'enchalnent donc en faisant tourner le moteur alternativement dans un sens et dans l'autre, ce qui peut facilement être réalisé au moyen d'un petit programme d'automatisation spécifique, totalement déconnecté du programme général de la machine. La figure 3 présente des dispositifs permettant d'effectuer une opération à procédé (par exemple des têtes de soudage) 41a, 41b. Ces dispositifs sont montés sur glissières de guidage 42a, 42b permettant de les présenter soit en position de travail T, soit en position de préparation P. Dans cette seconde position, le dégagement par rapport à la machine est suffisant pour permettre un accès commode et sans risque par le personnel d'exploitation. Quand le travail de préparation est terminé (sa durée étant logiquement inférieure à la durée d'exécution de la série en cours) on peut ramener immédiatement le module correspondant (ici le 41b) dans sa position de travail. Le changement de série pourra donc être complètement instantané. Ce changement effectué, le module qui étant actif pourra être dégagé pour passer à son tour en préparation. La position de travail T doit s'accompagner d'un positionnement précis des dispositifs 41a, 41b. Par contre, aucun besoin particulier de précision n'est nécessaire une fois qu'on a quitté cette position. Il n'est pas non plus nécessaire de motoriser ou d'automatiser les mouvements des dispositifs 41 sur les glissières 42, dans la mesure où les mouvements ne sont pas très fréquents. Sur la figure 3, les 2 dispositifs 41a, 41b sont représentés en regard de 2 positions consécutives P1, P2 du dispositif d'amenage-positionnement. Si leur encombrement est trop important, il est bien entendu possible d'utiliser des positions non consécutives. Sur la figure 4, les dispositifs 41a, 41b sont montés sur la structure rotative 43 pouvant effectuer des rotations de 180 dégrés autour de l'axe 44. Quand un des dispositifs 41 est en position de travail T, l'autre est en position de préparation P, et inversement. Cette position P est particulièrement favorable, dans la mesure où elle procure un accès optimal. Un autre avantage de cette disposition est de rendre fixes l'un par rapport a l'autre les 2 dispositifs 41-, ce qui peut présenter des avantages importants si ces dispositifs peuvent avoir certains éléments en commun. C'est le cas par exemple si on a affaire à des têtes de soudage qui peuvent utiliser le même générateur, ce dernier pouvant être alors lui-même place sur la structure rotative, dans une position centrale permettant de limiter la longueur des connexions électriques de forte intensité. Comme inconvénient de cette solution, il faut évidemment retenir que le changement de série ne pourra être complètement instantané comme dans le cas précédent, puisqu' il y aura le temps mort correspondant à une rotation de la structure support 43. Cette opération doit pouvoir être rendue suffisamment rapide pour ne pas constituer une perte appréciable. REVENDICATIONS 1 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications du brevet principal, permettant le traitement de plusieurs variantes de produit (1) différentes, caractérisé par la présence de deux dispositifs de manipulation (9;41a;41b) pouvant être utilisés en alternance, ltun étant en opération sur une série en cours pendant que l'autre est en préparation pour la se rie a venir. 2 - Système de production incorporant un ou plusieurs dispositifs selon la revendication 1 et utilisant des principes de gestion permettant l'établissement d'un ordonnancement prévisionnel des séries à traiter, assurant l'harmonisation optimale des temps d'opération et des temps de préparation. 3 - Systeme de production selon la revendication 2 caracterise en ce que l'ordonnancement prévisionnel conduit à placer une série très courte au milieu d'une série longue. 4 - Dispositif selon la revendication 1 pourlequell'opérationà effectuer est une insertion de composants, caractérisé par l'existence d'un cycle réduit des dispositifs de manipulation (9) permettant la purge des couloirs d'alimentation (31) sans interrompre le fonctionnement du reste de la machine. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit -cycle réduit amène le composant (8) au dessus du point d'insertion (1) et qu'un dispositif d'évacuation (33) est intercalé entre le point d'amenée du composant et le point d'insertion pour évacuer le composant amené. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce ledit dispositif d'évacuation (33) comporte un convoyeur alimentant un contenant (34). 7 - Dispositif selon la revendication 1, pour lequelltopération à effectuer est une opération à procédé, caractérisé en ce que les 2 dispositifs opératoires (41a,41b) sont mobiles selon une direction perpendiculaire à la circulation du produit, afin de pouvoir passer d'une position de travail à une position de préparation, et inversement. 8 - Dispositif selon la revendication 1, également dédié à une opération à procédé, caractérisé en ce que les 2 dispositifs opératoires (41a,41b) sont montés tête-bèche sur une structure rotative (43) permettant des inversions à 180 dégrés faisant passer un dispositif de la position de travail (T) à la position de préparation (P), et inversement pour l'autre. 9 - Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'operation à effectuer est une soudure électrique, caractérisé en ce que le générateur de courant est unique et monté directement sur la structure rotative (43).