Brevet FR2696664A1 — publié le 19940415

CELLULE DE RIVETAGE AUTOMATIQUE La présente invention a pour objet une cellule de rivetage automatique destinée à des sous ensembles mécaniques pré assemblés de dimensions réduites. Les petits sous-ensembles constituent une familles de pièces à contours variés, comprenant au moins une tôle principale recevant divers éléments de renfort ou de fixation: pattes, brides, cornières, etc.. Les sousensembles ou pièces sont pré-assemblés par des moyens quelconques tels que rivets provisoires, collage, épinglage, moyens qui maintiennent les pièces les unes sur les autres mais sans assurer la résistance définitive nécessaire qui ne résulte que du rivetage définitif. On sait qu'une structure rivetée, telle qu'un avion se compose de pièces de grandes dimensions (fuselage, ailes) et d'une pluralité de sous-ensembles de dimensions réduites. Comme la majorité des éléments, les pièces constituant ces sous-ensembles sont assemblées par rivetage. La pose des rivets est effectuée au moyen de machines spécialisées qui permettent : le serrage des pièces, le perçage (fraisurage), l'insertion et l'écrasement du rivet et le desserrage. Pour ce qui est des pièces de grandes dimensions, le positionnement des pièces est généralement réalisé au moyen d'un positionneur à commande numérique ou robot. Les pièces sont préassemblées sur une plate-forme spécifique installée sur le positionneur numérisé. Alors que les sousensembles de grandes dimensions comportant plusieurs milliers de rivets justifient des installations entièrement numérisées, il n'en va pas de même pour les petits sous- ensembles, plus nombreux et ne comportant que quelques dizaines de rivets. Alors que précédemment, le traitement des petits sous-ensembles se faisait "manuellement", les points de rivetage étant successivement présentés sous la tête de la riveteuse, par un opérateur ce qui nécessitait beaucoup de temps et donnait des résultats pouvant être aléatoires en fonction de l'habileté de celuici, la présente invention a pour objet une cellule de rivetage automatique permettant d'assembler des petits sous-ensembles dans des conditions de souplesse et d'économie. Selon la présente invention, le procédé d'assemblage par rivetage de pièces préassemblées est caractérisé en ce qu'il consiste à disposer les pièces sur des palettes, les références étant prises sur les pièces et transférées sur la commande numérique de la riveteuse.. Des points de référence sont déterminés sur les pièces par détermination des coordonnées d'éléments tels que rivets provisoires ou trous de fixation. Les références peuvent également être prises sur les contours ou les éléments à assembler. Les sous-ensembles sont marqués par un code pour permettre leur identification dans un premier temps par la console, puis ultérieurement, par la riveteuse automatique. La cellule comporte trois postes: un poste de chargement, un poste de mesure et un poste de rivetage. L'amenée des pièces pré-assemblées et le déchargement sont effectués, comme connu en soi, par des convoyeurs à bande ou à rouleaux. Sur le poste de chargement, les sous-ensembles pré-assemblés sont immobilisés sur des palettes ou supports mobiles qui seront décrites cidessous. Le poste de mesure est composé d'une unité de reconnaissance de forme à deux caméras vidéo destinées à vérifier le positionnement correct en sens et en orientation, d'une pièce sur une palette par rapport à une image mémorisée. En cas d'erreur, un signal d'alarme est émis et le montage du sous ensemble sur la palette est réeffectué. Le poste peut également être équipé d'un système de palpage permettant de contrôler la position précise de la pièce par rapport à des plots de centrage servant par ailleurs à centrer la palette dans une position de référence. Les coordonnées de la pièce sont mémorisées par l'unité de commande du système de mesure. Après mesure, la palette est poussée dans le poste de rivetage comprenant une table à trois axes et la palette est calée et bridée par rapport aux plots de centrage de la station précédente. Cette table permet le positionnement automatique programmé par rapport à l'axe de la machine de rivetage. Les coordonnées exactes de la pièce acquises au poste précédent sont transmises vers la commande numérique de la table. Le cycle de rivetage est alors engagé selon le programme préétabli et mémorisé dans la commande numérique de la riveteuse en fonction du code porté sur la pièce ou entré par l'opérateur. L'obtention d'un positionnement précis se fait ainsi en deux étapes, la première consistant à disposer le sous-ensemble précisément par rapport à la palette dans le poste de chargement et la seconde en positionnant la palette précisément par rapport à la table de rivetage, ce positionnement étant validé par la détermination des points de référence dans l'étage de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard de la figure qui représente schématiquement une vue en perspective d'une cellule selon l'invention. Sur la figure, les pièces préassemblées (non représentées) arrivent, comme il a été dit précédemment, sur un tapis convoyeur 1. Sur un châssis 5 sont montés le poste de chargement, le poste de mesure 17 et le poste de rivetage. 10 . L'opérateur saisit le code du sous-ensemble à l'aide d'un clavier de la console 8 ou celui-ci peut être capté automatiquement par un lecteur de code-barre. Un moniteur 3 affiche les instructions de positionnement et de chargement du sous-ensemble ( ou éventuellement de plusieurs sous-ensembles lorsque leurs dimensions le permet). Le moniteur indique précisément les positions dans lesquelles doivent être placées les pinces 16 de la palette. Une palette 2 est disponible au poste de chargement. Elle est constituée d'un cadre léger supportant des glissières linéaires (21) sur deux cotés. La forme de cadre creux résulte de la nécessité pour les opérations de rivetage d'avoir accès aux deux cotés de la pièce pour former le têtes de rivets. Sur les glissières (21) coulissent des barres longitudinales et transversales (22) reliées par l'une de leurs extrémités au guidage linéaire. Chaque barre est équipée d'au moins une pince 16 mobile mais verrouillable destinée à supporter et maintenir localement le sous-ensemble à riveter. De préférence, les barres et les côtés de la palette sont gradués pour permettre un repérage plus aisé. On dispose ainsi d'un support de dimensions variables en fonction du sous-ensemble à supporter autorisant l'accès de l'outillage. Afin de faciliter l'accès de l'opérateur à la palette, celle-ci est, dans un premier temps disposée sur une table inclinée 6 qui pivote sous l'action d'un ou plusieurs vérins 7 pour prendre sa position horizontale de transfert. Après chargement et immobilisation du sous ensemble ou pièce, la palette est poussée manuellement ou automatiquement vers le poste de mesure 17. La palette est positionnée et centrée sur de plots de référence 18 et la reconnaissance de forme est effectuée à l'aide d'une ou plusieurs caméras 4 associées à une unité arithmétique et logique contenant un logiciel approprié tels que ceux qui sont disponibles dans le commerce sous les marques AUTOMATIX ou ALLEN BRADLEY, par exemple. En cas de non concordance entre une image mémorisée et l'image détectée, la palette est renvoyée au poste de chargement pour correction et vérification. Lorsque la position de la pièce a été reconnue comme bonne, une opération de palpage est effectuée par un robot 19, (représenté en pointillés) équipé d'un système de palpation, soit par un capteur, soit encore par une caméra d'analyse. Le robot peut être supprimé, le calcul des références étant alors effectué par la table numérisée du poste de rivetage. Cette solution est plus économique, mais elle s'oppose au travail en temps masqué. Le robot effectue la recherche et mesure la position exacte des repères dans la zone programmée où ceux-ci se trouvent mais dont les coordonnées précises ne sont pas encore déterminées. Les coordonnées sont alors mémorisées par la commande du robot et transférées vers la commande numérique de la table de rivetage. Simultanément, la palette 2 est libérée des plots de centrage et de référence et transférée vers la table de rivetage au moyen d'un système mécanisé ( non représenté). Le poste de rivetage comprend une table de positionnement à trois axes numérisés 12, 13 et 14 respectivement de déplacements longitudinal, transversal et vertical. Le déplacement vertical est justifié par la nécessité d'introduire le sous-ensemble dans le "C" de la riveteuse et pour compenser la hauteur du sous-ensemble par rapport au plan de travail en fonction des épaisseurs de pièces à assembler. Deux autres axes peuvent être ajoutés dans le cas où les pièces sont courbes. La palette 2 est recentrée par rapport aux plots de centrage et de référence. Les coordonnées transmises par l'unité de mesure permettent de recaler le programme de positionnement du sous-ensemble par rapport à l'axe de la machine de rivetage. A l'issue du cycle de rivetage, la palette est libérée des plots de centrage et évacuée vers le poste de déchargement 15 au moyen d'un transfert mécanisé identique aux précédents ( non représenté). Après quoi, la palette déchargée est ramenée vers le poste de chargement. Le cycle d'assemblage peut varier sensiblement d'un sous-ensemble à l'autre en fonction du nombre de rivets à poser, des difficulté d'accès le long des raidisseurs du nombre de pièces installées sur la palette. Trois palettes peuvent circuler dans la cellule permettant ainsi la réalisation d'une partie du cycle en temps masqué. L'ensemble est piloté par un superviseur permettant la surveillance du déroulement du process en transférant les informations utiles à l'opérateur. Les éléments numérisés (étage de mesure et table de rivetage) sont pilotés par une commande numérique de type NUM 760F par exemple, le cycle de la riveteuse pouvant être pris en charge par la commande numérique de la table. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 Procédé d'assemblage par rivetage de pièces préassemblées dans une riveteuse (10).caractérisé en ce qu'il consiste à disposer les pièces sur des palettes (2), les références étant prises sur les pièces dans un étage de mesures(17) et transférées à la commande numérique de la table à axes numérisés (12,13,14) de la riveteuse (10) 20 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pièce porte un code qui détermine dans un premier temps, la position de la pièce sur la palette, la position des pinces (16) de la palette étant affichée sur un moniteur (3) en fonction du code et, dans un second temps, le programme de rivetage de la riveteuse (10). 30 Palette pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un cadre muni de glissières (21) sur lesquelles sont mobiles des barres (22) portant des pinces (16) verrouillables. 40 Palette selon la revendication 3, caractérisé en ce que les glissières (21) et les barres (22) sont graduées. 50 Cellule de rivetage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un poste de chargement, un poste de mesure et une table de rivetage à axes numérisés.