Brevet FR2714652A1 — publié le 19950707

La présente invention concerne un dispositif pour placer de manière précise dans un repère de référence déterminé chacune des pièces différentes qui doivent être traitées en assemblage ou en usinage par des outils automatiques situés dans ce repère. L'invention concerne notamment les machines d'assemblage de carrosserie automobile. La nécessité de mettre en place précisément une pièce dans un repère de référence qui est défini dans un poste de traitement de cette pièce, est double. Tout d'abord lorsque cette pièce est destinée à être assemblée à d'autres éléments pour constituer un ensemble, par exemple une carrosserie automobile, la précision de sa position dans le repère conditionne la précision de l'accostage du second sous-ensemble qui doit lui être relié. Il convient que ce degré de précision soit important pour que la géométrie de l'assemblage soit d'une part correcte et d'autre part obtenue de manière reproductible au fur et à mesure du défilement des pièces dans le poste. A côté de cette exigence de mise en référence d'une pièce dans un repère pour assurer la géométrie d'un montage, il existe une nécessité de connaître la position de ces pièces dans le repère du poste pour que les outils qui doivent intervenir de manière automatique soient correctement disposés en regard de ces pièces. Deux méthodes sont actuellement utilisées pour mettre en référence une pièce et notamment une pièce inférieure dans un poste de travail dans lequel la pièce est amenée au moyen d'un convoyeur. La première consiste, la pièce étant supportée par le convoyeur, à déplacer vers cette pièce une structure rigide disposée dans le poste et guidée avec précision dans le référentiel du poste, cette structure comportant un outillage (doigt, butée, support. .) pour coopérer avec des zones déterminées de la pièce afin de fixer les coordonnées géométriques des points de contact et de liaison de la pièce avec l'outillage. La seconde méthode procède d'une inversion cinéma tique de la première, c'est à dire que les outillages de mise en référence de la pièce sont fixes dans le poste et la pièce se déplace pour venir au contact de ces outillages. Le convoyeur est alors prévu pour provoquer ce déplacement vertical. Dans les deux cas et pour les pièces d'une taille importante, les ensembles mis en oeuvre pour cette opération de mise en référence géométrique sont lourds ce qui présente les inconvénients suivants Tout d'abord lorsqu'on est en présence dans un même poste de plusieurs pièces ou de plusieurs familles de pièces, il est nécessaire de changer l'ensemble des outillages en fonction de la pièce qui est présentée au poste. Etant donné la masse importante de ceux-ci les dispositifs permettant ces changements sont complexes et très encombrants. On préfère quelquefois ne pas prévoir cette interchangeabilité et construire des lignes dédiées à un assemblage unique. En outre, compte tenu de cette masse importante, les efforts statiques et dynamiques mis en jeu sont grands et les guidages, les usinages et les réglages en sont d'autant plus délicats. Il faut également mettre en oeuvre des moyens moteurs de grande puissance et il n'est pas possible de bénéficier de temps de cycles rapides. La présente invention entend remédier à ces inconvénients par un dispositif dans lequel la mise en oeuvre de chaque outillage de référence peut être exercée de manière individuelle ou quasi-individuelle. Plus précisément à cet effet, l'invention concerne un dispositif de mise en position précise dans un repère de référence, de chacune des pièces placées successivement dans ce repère, qui comporte une platine fixe dans le repère, la platine étant pourvue d'une pluralité d'organes de références géométriques, mobiles verticalement entre une position inférieure et une position supérieure, ces organes étant répartis en autant de groupe d'organes qu'il existe de pièces différentes susceptibles d'être présentes dans le repère, des moyens de manoeuvre de chacun de ces organes entre les deux positions susdites et des moyens de commande de ces moyens de manoeuvre pour activer simultanément les moyens de manoeuvre du groupe d'organes mobiles affectés à la pièce présente dans le repère. En d'autre termes, le dispositif de l'invention possède plus d'outils de référence qu'il n'en est nécessaire pour chacun des modèles susceptibles d'être traités par le poste. En fonction de la nature de ce modèle, on agit simplement sur certains des moyens d'actionnement de chacun de ces outils pour mettre en oeuvre ceux qui sont strictement nécessaires au modèle en cause, les autres étant maintenus dans une position de repos inactive. Par cette disposition, on comprend qu'il est possible d'admettre dans le poste des pièces de natures différentes à un cycle de cadence élevé car la sélection des moyens de référence appropriés aux pièces à traiter, s'opère uniquement dans un circuit de commande léger et de temps de réponse rapide. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque organe mobile est associé à un moyen de synchronisation de l'actionnement de ses moyens de manoeuvre avec l'actionnement des moyens de manoeuvre de tous les autres organes mobiles d'un même groupe. Dans un mode de réalisation particulier, chaque organe de manoeuvre comporte un corps télescopique entre une semelle de sa fixation à la platine et une plaque destinée à accueillir un outil spécifique de référence et un vérin s'étendant entre la platine et la plaque tandis que le moyen de synchronisation comporte un lien souple mobile dans une gaine attelé à la plaque et à un coulisseau mobile dans une glissière auquel sont reliés tous les autres liens souples associés aux organes d'un même groupe. Le coulisseau est avantageusement constitué par l'un des éléments piston ou corps d'un vérin, la glissière étant l'autre élément solidaire d'une structure fixe. Le vérin associé à chaque organe mobile peut être de tout type hydraulique, pneumatique ou mécanique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un poste de traitement d'une pièce au moment de l'amenée de cette pièce par le convoyeur, - la figure 2 est une vue de l'état de ce poste lorsque la pièce y est mise en référence, - la figure 3 est une vue d'une platine selon l'invention comportant huit organes mobiles de référence géométrique, - les figures 4, 5 et 6 illustrent par des vues en coupe respectivement longitudinale et transversales, un mode de réalisation particulier d'un organe de référence géométrique, - la figure 7 illustre un moyen de synchronisation mécanique d'un groupe d'organes de référence géométrique conforme aux figures précédentes. A la figure 1, on a représenté schématiquement en coupe transversale un convoyeur 1 pour une carrosserie de véhicule automobile pré-assemblée et supportée par ce convoyeur par l'intermédiaire de son plancher ou soubassement 3. Le convoyeur 1 peut être de type connu et circule le long de la totalité de la ligne d'assemblage de la carrosserie pour en desservir chacun des postes. Dans le cas des figures 1 et 2, ce convoyeur est supporté par une structure fixe 4 qui supporte également une platine 5 appartenant à l'outillage de mise en référence de la caisse de véhicule en même temps que de mise en géométrie du soubassement par rapport aux autres éléments de la carrosserie qui coopèreront avec d'autres outils de géomé trie. On peut tout à fait concevoir que le convoyeur 1 soit supporté par une structure différente de celle supportant les outils de mise en référence. La platine 5 porte un certain nombre d'organes mobiles 18 de mise en référence du soubassement 3 de la caisse dans le poste 1, ces organes 18 étant représentés à la figure 1 dans une position inactive et à la figure 2 dans une position active, c'est à dire coopérant avec le soubassement 3, de sorte que le soubassement 3 est alors séparé du convoyeur 1 par élévation et est maintenu dans une position parfaitement déterminée dans le repère du poste de travail. La figure 3 illustre de manière schématique par une vue en perspective une platine 5 comportant huit moyens de manoeuvre 6 à 13 des organes de référence 18. La disposition de ces organes sur la platine 5 résulte de l'emplacement des points de référence que portent les divers soubassements de caisse (deux par exemple) que doit accueillir cette platine. Quatre de ces organes formeront un groupe affecté au soubassement d'un modèle de véhicule et les quatre autres un autre groupe affecté au soubassement d'un autre modèle. Dans d'autres postes et selon l'opération effectuée il peut être nécessaire de disposer de plus de quatre références et, dans ces postes la platine peut comporter des groupes plus nombreux d'organes mobiles de référence. Comme illustré aux figures 4 à 6, chaque moyen de manoeuvre mobile de référence comporte un fût télescopique 15 attelé à la platine 5 par une semelle 16, et portant à son extrémité supérieure une plaque 17 d'attelage d'un organe de mise en référence spécifique 18 de la partie de soubassement avec laquelle elle doit coopérer (doigt, butée, orifice...). Dans la réalisation ici illustrée, le fût télescopique 15 comporte une première chemise tubulaire 19 de coulissement pour un piston 20 qui est également le guide d'un piston 21. Les chemises 19 portent des clavettes 22 de guidage du piston 20 qui lui-même porte des clavettes 23 de guidage du piston 21. La chemise 19 comporte un épaulement intérieur 24 formant butée au coulissement du piston 20 qui comporte lui-même un épaulement intérieur 25 formant butée au coulissement du piston 21 dans le sens de l'élongation du fût 15. Par un orifice 26 on peut admettre un gaz ou un liquide sous pression ; de même par cet orifice on peut purger l'intérieur du corps télescopique 15. Des joints 27 assurent l'étanchéité entre l'intérieur du fût et l'atmosphère extérieure. Un lien souple 28 traverse dans une gaine 29 la semelle 16 et son extrémité 28a est attelée au piston 21. L'extrémité de la gaine 29 intérieure au fût 15 est fixe. Elle se situe à une altitude au-dessus de la semelle 16 telle que lorsque le fût est rétracté et que les pistons 20 et 21 reposent sur la semelle 16, la gaine se trouve entièrement logée dans le piston 21. L'autre extrémité du lien souple 28 est attelée à un coulisseau 30 (voir figure 7) susceptible d'être déplacé parallèlement à lui-même en entraînant le lien 28 en coulissement dans la gaine 29. L'organe d'entraînement du coulisseau 30 est la tige 31 d'un vérin 32 dont le corps porte extérieurement des coussinets de guidage 33 pour des colonnettes 34 attelées au coulisseau 30 (ici une plaque en forme de disque). Le disque 30 est attelé par exemple à quatre liens 28 dont les gaines 29 sont bridées au corps du vérin 32. Ainsi pour chacun des moyens 6 à 13 il existe un lien souple 28 dans une gaine 29 s'étendant depuis le dernier piston 21 de chacun d'eux jusqu'à un coulisseau tel que 30, la gaine 29 étant fixée par ses extrémités à des pièces fixes (comme la semelle 16 et une corps de vérin 32). Dans le cas où la platine 5 comporte deux groupes d'organes mobiles de référence, quatre des huit liens 28 sont attelés à la tige 31 d'un vérin 32 et les quatre autres sont attelés à la tige d'un second vérin. On indiquera qu'un ensemble lien 28 gaine 29 est connu sous le nom de commande à billes. Il s'agit d'un feuillard à faces concaves logé dans une gaine avec, interposées entre la gaine et chaque face du feuillard, des billes maintenues dans des cages linéaires. Lorsque la caisse 2 d'un premier modèle de véhicule arrive à l'aplomb de la platine 5, au moyen du convoyeur 1, tous les moyens 6 à 13 sont dans leur état rétracté, les organes 18 étant alors en position inférieure. Chacun des deux vérins tels que 32 est dans un état tige sortie si bien que les liens 28 ont été tirés vers l'intérieur de la gaine au niveau de leur extrémité 28a liée au piston 21 de chaque fût télescopique 15. L'automate de gestion du poste d'assemblage commande l'alimentation par exemple en air comprimé, des fûts 15 appartenant aux moyens 6, 7, 10 et 11 qui portant les organes 18 de mise en référence d'un premier modèle de carrosserie. Dans le même temps, la chambre de travail du vérin 32 correspondant à ce groupe de quatre organes est mise à l'échappement ce qui autorise la sortie de l'extrémité 28a de chaque lien hors de la gaine 29 et ce à la même allure que celle des trois autres liens qui y sont liés par le coulisseau 30. Cette liaison mécanique des liens 28 entre eux, donc des pistons 21, assure la parfaite synchronisation de l'élévation des organes 18. Cette synchronisation est nécessaire pour prendre en charge de manière équilibrée la structure de carrosserie sommairement assemblée sans créer de déformations préjudiciables. La course du vérin 32 sera prévue plus importante que la course de chacun des fûts télescopiques 15 si bien que la position haute (active) de chaque organe 18 de mise en référence est atteinte lorsque l'embase du piston 20 vient au contact de l'épaulement 24 et que celle du piston 21 vient au contact de l'épaulement 25. Au cas où le vérin 32 est un vérin double effet, lorsque cette position haute est atteinte, il est possible d'alimenter la chambre de ce vérin tendant à rentrer la tige 31. Le lien 28, qui est incompres sible, constitue alors une sécurité au maintien en position active de tous les organes de référence actionnés au cas où l'alimentation d'un fût 15 venait à défaillir. On aura compris que le passage des organes de référence à leur position haute désolidarise la caisse du convoyeur qui l'a conduite au poste d'assemblage (comme illustré par la figure 2) où elle n'était placée qu'approximativement et en tout cas avec une précision de localisation insuffisante à la réalisation d'un assemblage correct. Les opérations d'assemblage réalisées, l'automate de gestion du poste commande la purge des quatre fûts activés ainsi que, le cas échéant la purge de la chambre du vérin 32 double effet alimentée à titre de sécurité. Dans le même temps, la chambre de travail de ce vérin 32 est alimentée ce qui a pour effet d'entraîner les liens 28 dans le sens d'un rapprochement de l'extrémité 28a de la gaine 29 et de ramener chaque fût 15 dans son état rétracté. La caisse peut alors être évacuée tandis que la caisse suivante est introduite dans le poste de traitement. S'il s'agit d'un véhicule de même modèle, ce même groupe de moyens de manoeuvre 6, 7, 10 et 11 est à nouveau activé comme décrit ci-dessus. Si en revanche il s'agit d'un autre modèle, l'autre groupe de moyens de manoeuvre 8, 9, 12, 13 est activé par alimentation des fûts-vérins 15 et purge de la chambre de travail du vérin 32 qui leur est associé. On obtient ainsi le même résultat que celui décrit ci-dessus avec le modèle de véhicule par hypothèse différent. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Elle s'étend au contraire à toutes les variantes qui comportent des moyens équivalents quant à la réalisation des organes mobiles (vérins hydrauliques ou mécaniques au lieu et place des fûts 15 extensibles pneumatiquement, ces vérins pouvant être incorporés à cette structure télescopique ou adjacents à celle-ci) et/ou quant à la réalisation des moyens de synchronisation des mouvements (asservissement de la commande des moteurs pour des vérins mécaniques, asservissement et contrôle des débits d'alimentation pour vérins hydrauliques...). REVENDICATIONS 1. Dispositif de mise en position précise dans un repère de référence de chacune des pièces (2) placées successivement dans ce repère, caractérisé en ce qu'il comporte une platine (5) fixe dans le repère, pourvue d'une pluralité d'organes de référence géométrique (18) mobiles verticalement entre une position inférieure et une position supérieure, ces organes étant répartis en autant de groupes d'organes qu'il existe de pièces différences susceptibles d'être présentes dans le repère, des moyens de manoeuvre (6, 13) 13) de chacun de ces organes (18) entre les deux positions susdites et des moyens de commande (26, 28, 29, 32) de ces moyens de manoeuvre pour activer simultanément les moyens de manoeuvre (6, ., 13) du groupe d'organes mobiles affectés à la pièces présente dans le repère. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moyen de manoeuvre (6, 7, ., 12, 13) est associé à un moyen de synchronisation (28, 29, 32) de son actionnement avec l'actionnement des moyens de manoeuvre de tous les autres organes mobiles (18) d'un même groupe. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que chaque moyen de manoeuvre (6, 7, . ., 12, 13), comporte un corps télescopique (15) entre une semelle (13) de fixation à la platine et une plaque (17) destinée à accueillir un outil spécifique (18) de référence, le moyen de synchronisation comportant un vérin fixe (32) relié à la plaque (17) par un lien (28) souple mobile dans une gaine (29). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les liens (28) des organes de synchronisation d'un même groupe sont reliés au même vérin (32). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (15) télescopique de chaque moyen de manoeuvre constitue un vérin. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la position supérieure de chaque organe de référence (18) est définie par une butée mécanique à l'élongation du corps (15).