Brevet FR2683476A1 — publié le 19930514

DISPOSITIF RAPIDE D'AMENAGE ET DE POSITIONNEMENT A COURSE HORIZONTALE FRACTIONNEE L'invention est relative à un système de production àdispositif rapide d'amenage et de positionnement de produits desservant des équipements automatiques placés en ligne entre un convoyeur amont d'alimentation, et un convoyeur aval d'évacuation, comportant: un support mobile, notamment en forme de règle, actionnée par un mécanisme engendrant un cycle rectangulaire à pas de pèlerin, un plan de travail sur lequel la règle est susceptible de déposer au cours du cycle des palettes servant de support à des produits à traiter, des stations ou modules de travail disposés en regard du plan de travail, ledit cycle de déplacement de la règle comprenant un premier mouvement vertical généré à partir d'une première cinématique à cames, et un deuxième mouvement horizontal assuré par une deuxième cinématique de conversion rotation/translation, notamment à courroie sans fin. Un tel système est décrit dans la demande de brevet français n 91 027028 du 05 03 91. Chacun des mouvements des deux cinématiques est actionné par un moteur, la synchronisation nécessaire étant assurée par des moyens électroniques Cette synchronisation est rendue particulièrement aisée si on utilise des moteurs de type pas à pas. Ce sytème permet d'obtenir des courses horizontales longues, notamment nécessaires quand une machine doit effectuer une opération dont la durée est incompatible avec la cadence de production demandée, et qu'il faut équiper la machine de plusieurs, à savoir N modules de travail fonctionnant en simultanéité pour effectuer cette opération Le produit à véhiculer étant placé sur des palettes, il faut alors que la règle mobile d'amenage et de positionnement prenne en charge N palettes simultanément et les déplace d'une course N x P, P étant le pas géométrique de la machine à "pas multiple". L'objet de l'invention consiste à perfectionner le cycle d'un dispositif d'amenage pour obtenir un mouvement horizontal à courses variables. Le fait de disposer de deux motorisations indépendantes pour les deux mouvements vertical et horizontal offre en effet cette possibilité. La flexibilité de la course horizontale est, mise à profit pour traiter des produits composés de plusieurs éléments disposés côte à côte dans le sens du déplacement, une même opération intéressant chacun de ces éléments, donc pouvant être répétée n fois s'il y a N éléments. Une machine monopas classique devrait, pour cette opération, être équipée de N modules de travail, chacun de ces modules étant dédié à un des N éléments Selon leur encombrement, les N modules peuvent être rassemblés sur la même station de travail de la machine, ou répartis sur plusieurs stations. Cette configuration s'impose si la durée de l'opération occupe normalement le temps disponible dans le cycle de la machine, déduction faite du temps de transfert Par contre, si le cycle de la machine, défini en fonction de la production visée, est suffisant pour loger deux ou plusieurs opérations successives, il peut être intéressant d'en profiter pour réduire le nombre de modules de travail, surtout si ces derniers sont coûteux. Supposons par exemple, que le produit comporte deux éléments sur lesquels une même opération est à effectuer, que la durée de cette opération est de 0,5 seconde, et que le cycle de la machine est de 2,4 secondes Au vu de ces chiffres, et des performances habituelles des cinématiques concernées, un seul module de travail peut facilement traiter les deux éléments du produit successivement Il suffit pour cela qu'au cours du cycle, chacun de ces éléments lui soit présenté pendant une durée minimale de 0,5 s On peut dès lors imaginer le cylce global suivant: situation initiale: élément A présenté en position de travail travail sur l'élément A = 0,5 s premier mouvement de transfert partiel = 0,7 s travail sur l'élément B = 0,5 s deuxième mouvement de transfert partiel = 0,7 s le total est alors de 2,4 s, (les temps de transfert incluant les montées et les descentes de la règle mobile). Si le pas géométrique de la machine est égal à P, et si les éléments A et B se déduisent l'un de l'autre par une translation de longueur a, le premier transfert partiel se fera avec une course égale à a, l'élément B venant prendre la place de l'élément A devant le module de travail, et le deuxième transfert partiel se fera avec une course P-a, correspondant à un changement de palette. Les deux mouvements de transferts partiels correspondent à des courses horizontales d'avance effectuées en position haute. Concernant la course de recul, celle-ci a avantage à être effectuée en totalité pendant une des phases de travail, par exemple sur l'élément B Pour le travail sur l'élément A, la règle mobile ne fait alors que déposer les palettes sur le plan de travail et les reprendre une fois l'opération effectuée, sans avoir effectué entre temps de mouvement horizontal. La course demandée au dispositif de transfert horizontal se limite au pas géométrique P de la machine, et non à un multiple de celui-ci Il est donc possible d'utiliser un dispositif à faible course. Une zone de travail comporte deux positions se déduisant l'une de l'autre par une translation a Chacune de ces positions est définie par des éléments de positionnement des palettes, par exemple des pions de centrage s'engageant dans des canons femelles installés sur la face inférieure des palettes Une autre solution consisterait à ne conserver qu'un jeu de pions de centrage sur la machine, et à doubler les canons femelles sur les palettes Cette dernière solution est citée à titre de variante, le nombre de palettes étant généralement très supérieur au nombre total de stations de travail sur une ligne. Les zones d'entrée et de sortie de la machine doivent être compatibles avec le fractionnement du transfert Si ces zones sont équipées de convoyeurs à double courroie, il faut que la plus grande des courses de transfert (a, ou plus vraisemblablement P-a) soit suffisante pour assurer le passage de la palette du convoyeur amont sur le plan de travail, et du plan de travail sur le convoyeur aval. L'exemple qui vient d'être décrit constitue le cas le plus simple On peut bien entendu généraliser à des configurations plus complexes, notamment si le produit se compose de N éléments, n étant supérieur à 2 Plusieurs cas sont alors possibles: Si on peut loger dans le cycle de la machine les N opérations et les N transferts inter-opérations, il suffira de prévoir un seul module de travail et de fractionner le transfert de façon à présenter successivement les N éléments devant ledit module. Dans le cas contraire, il faut augmenter le nombre de modules de travail, c'est à dire faire travailler q modules de travail en simultanéité, le nombre q étant évidemment minimisé pour des motifs de coût On testera donc successivement des valeurs croissantes de q, jusqu'à obtention d'une solution convenable. Si on arrive à une solution dans laquelle N est un multiple de q, le nombre S de séquences de travail nécessaires, donc de transferts élémentaires et de positions successives de la palette sera évidemment égal au rapport n/q, tous les modules de travail étant régulièrement sollicités. Si N n'est pas un multiple de q, le nombre S sera choisi tel que l'on ait S x q supérieur à n Lors d'une des séquences, on n'utilisera alors qu'une partie des qmodules Exemple: si n= 3 et q= 2, une séquence mettra en oeuvre les 2 modules, et la séquence suivante un seul L'un des modules ne sera donc utilisé qu'à 50 %, mais on est obligé de l'accepter, le nombre q devant obligatoirement être entier. Enfin, dans certains cas, l'utilisation simultanée de la technique multipas et de la course fractionnée permet une meilleure optimisation du nombre q. Exemple: Production visée = 1500 produits/heure, N = 3 temps pour une séquence de travail = ts = 1,5 s. Les chiffres ci-dessus montrent qu'à chaque séquence de travail il faut sortir au minimum 1,875 élément Ce chiffre étant supérieur à n/2, on ne peut donc pas fractionner Il faut traiter les 3 éléments simultanément, donc installer q= 3 modules actifs. Par contre, si on utilise une machine à double pas, travaillant sur 2 palettes simultanément on pourra se limiter à installer q= 2 modules actifs ( 1 par palette), et décomposer le cycle en trois séquences Chacune de ces séquences donnant lieu à la production de deux éléments, on atteindra bien l'objectif visé. L'utilisation simultanée de la technique multipas et de la course fractionnée ne pose aucun problème particulier, puisque la même cinématique permet de réaliser les deux objectifs. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une vue schématique en élévation d'une machine à course fractionnée selon l'invention. La figure ibis est une vue identique à la figure 1, après un déplacement horizontal de la règle mobile. La figure 2 montre un chronogramme du mouvement de la règle. La figure 3 représente les positions successives de deux palettes d'une variante de réalisation, comprenant une machine à double pas travaillant sur un produit à trois éléments. La machine selon les figures 1 et 1 bis comporte un plan de travail 1, une règle mobile 2, un convoyeur d'alimentation 3, un convoyeur d'évacuation 4, et deux modules de travail 5,5 '. Le produit 20 à traiter est supporté par des palettes 11,12,13,14, et se compose de deux éléments se déduisant l'un de l'autre par une translation a. Sur la figure 1, la règle 2 vient de déposer les palettes 12 et 13 sur le plan de travail 1, de telle sorte que les éléments A de droite des produits 20 portés par ces palettes soient présentés au droit des modules de travail 5,5 '. En même temps, la palette 14 vient d'être déposée sur le convoyeur d'évacuation 4, et une nouvelle palette 11 est en cours d'amenage par le convoyeur d'alimentation 3. Pendant la durée de l'opération effectuée par les modules 5,5 ', la règle 2 reste en attente dans la position de la figure 1 Elle remonte ensuite prendre en charge les palettes 12 et 13, mais pas la palette 14 qui a déjà été évacuée par le convoyeur d'évacuation 4. La règle 2 effectue alors un déplacement a et redépose les palettes 12 et 13 sur le plan de travail 1, ce qui conduit à la situation de la figure ibis, les éléments de produit 20 présentés sous les modules de travail 5,5 ' étant cette fois les éléments B de gauche. Pendant la durée de l'opération sur ces éléments, la règle 2 effectue sa course de retour égale à P correspondant au pas géométrique de la machine en position basse, ce qui l'amène dans la position représentée en trait interrompu (figure ibis) A ce moment là, la palette 11 a eu le temps de venir en engagement contre la butée 6. La règle 2 remonte alors pour prendre en charge les palettes 11,12,13 et effectue une course en translation égale à p-a, ce qui nous ramène à la situation de la figure 1, les palettes 11,12,13 occupant les places précédemment occupées par 12,13,14. Dans un but de simplicité, la machine présentée n'effectue que deux opérations, mais il est évident qu'on peut étendre le principe à un nombre quelconque d'opérations, en allongeant le plan de travail 1 On peut aussi imaginer qu'une ou plusieurs de ces opérations n'intéressent qu'un seul des éléments du produit Il suffit pour cela de rendre inactifs les modules de travail correspondants quand les autres éléments se présentent en face d'eux. Le positionnement précis des palettes 11 à 14 sur le plan de travail 1 est assuré par des pions de centrage coopérant avec des canons femelles fixés sur la face inférieure des palettes Sur la figure 1 ont été représentés les pions 7 et 8 qui assurent le positionnement de la palette 12 Quand cette même palette, après une translation a, est arrivée dans la position de la figure 1 bis, elle rencontre une nouvelle paire de pions 9 et 10 destinés à assurer son nouveau positionnement Chaque station de travail comporte deux paires de pions de centrage Lorsqu'un pion non utilisé se trouve néanmoins sous la palette, celle-ci doit comporter un dégagement pour lui permettre de se loger sans gêner la dépose C'est le cas des pions 9 sur la figure i et 8 et sur la figure ibis. On peut généraliser à un produit qui comporterait N éléments disposés longitudinalement Le cycle comporterait alors n translations al,a 2, an et P-(al+a 2 + an) et une course de retour toujours égale à P. Pour permettre un transfert correct des palettes, notamment entre le convoyeur amont et le plan de travail 1, l'une des courses de transfert doit être suffisante, le problème étant de faire passer une palette de la position d'attente contre la butée 6 (palette 11 sur la figure ibis) à la première position de travail (palette 12 sur la figure 1) Dans la plupart des cas, aucune des courses ala 21, an ne remplira cette condition Il faudra donc faire appel à la course P-(al+a 2 + an), qui pourra toujours être rendue suffisante, notamment en augmentant la course P si nécessaire Cette contrainte peut d'ailleurs déjà exister pour n= 2. La figure 2 représente un chronogramme du mouvement de la règle 2, sur lequel on retrouve les parties déjà décrites: Travail sur élément A du produit 20, la règle étant immobile en position basse Transfert sur la distance a pendant le cycle montée et redescente. Travail sur l'élément B du produit 20, pendant que la règle 2 effectue sa course de retour sur la distance P Transfert sur le distance P-a au cours du cycle montée et redescente. La figure 3 représente les positions successives de deux palettes 21,21 ' sur lesquelles travaillent en simultanéité les modules de travail représentés par les flèches 25,25 ' Nous sommes ici dans le cadre d'une machine à double pas travaillant sur un produit à trois éléments A,B,C, espacés de a Si la production visée est de 1500 produits/heure, et si la durée d'une séquence de travail complète (temps opératoire plus transfert) est de 1,5 secondes, le calcul présenté plus haut montre qu'il aurait fallu installer trois modules actifs en travaillant avec une machine monopas Dans l'exemple, les deux modules 25,25 ' suffisent En effet, en trois séquences 3 A,3 B,3 C, on aura bien traité respectivement les éléments de droite (A), les éléments centraux (B) et les éléments de gauche (C) On aura donc exécuté deux exemplaires du produit en 4,5 s, ce qui donne 1600 a l'heure. Les trois transferts successifs à exécuter sur une telle machine sont a, a et 2 P-2 a Au niveau des temps, deux des transferts seront donc sensiblement plus courts que le troisième, mais on peut considérer que la durée moyenne de 1,5 seconde pour une séquence n'en sera pas sensiblement affectée. Au plan constructif, chaque station de travail de la machine devra comporter trois jeux de pions de centrage se déduisant les uns des autres par translation de valeur a. 1 O REVENDICATIONS 1 Système de production à dispositif rapide d'amenage et de positionnement de produits desservant des équipements automatiques placés en ligne entre un convoyeur ( 3) amont d'alimentation, et un convoyeur ( 4) aval d'évacuation, comportant: un support mobile, notamment en forme de règle ( 2), actionnée par un mécanisme engendrant un cylce rectangulaire à pas de pèlerin, un plan de travail ( 1) sur lequel la règle ( 2) est susceptible de déposer au cours du cycle des palettes ( 11,12,13,14) servant de support à des produits ( 20) à traiter, des stations ou modules de travail ( 5,5 ') disposés en regard du plan de travail 1, ledit cycle de déplacement de la règle ( 2) comprenant un premier mouvement vertical généré à partir d'une première cinématique à cames, et un deuxième mouvement horizontal assuré par une deuxième cinématique de conversion rotation I translation, notamment à courroie sans fin, caractérisé en ce que chaque produit ( 20) à traiter comporte N éléments A,B,C disposés côte à côte dans le sens du déplacement, et que les deux cinématiques engendrant les premier et deuxième mouvements de la règle ( 2) sont actionnées par des motorisations indépendantes l'une de l'autre, de manière à réaliser N courses horizontales différentes au cours d'un cycle de travail sur les N éléments A,B,C, du produit 20 soumis à une même opération, les n-1 premières courses du deuxième mouvement horizontal étant destinées à présenter successivement les N éléments (A,B,C) du produit f 20) en position de travail, et la nème course 1 1 horizontale étant réservée au renouvellement du produit ( 20). 2 Système de production selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif est à pas simple, dans lequel le transfert des palettes ( 11,12,13,14) s'effectue individuellement au cours d'un cycle ayant un pas P égal à l'écartement des stations de travail ( 5,5 '), la somme des N courses de transfert étant égale au pas P. 3 Système de production selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif est à pas multiple dans lequel les palettes ( 11,12,13,14) sont transférées par groupes de N d'une distance N x P, la somme des N courses de transfert étant égale à N x P. 4 Système de production selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le plan de travail ( 1) est équipé de pions de centrage ( 7,8,9,10) destinés à coopérer avec des organes de positionnement de formes conjuguées, agencés sur la face inférieure de chaque palette ( 11,12,13,14), demanière à assurer son centrage par rapport à la station de travail ( 5,5 ' correspondante.