Brevet FR2723019A1 — publié le 19960202

La présente invention concerne une machine d'assemblage desservie par un convoyeur au sol grâce à laquelle l'un des éléments à assembler alimenté par ce convoyeur est placé dans le repère des outils d'assemblage de la machine. On rencontre ce type de machine dans les ateliers d'assemblage d'ensembles tels que des moteurs d'automobile. Au fur et à mesure de son avancement dans l'atelier d'assemblage, le bloc moteur s'enrichit de composants supplémentaires qui lui sont fixés dans des postes successifs. Le cheminement du moteur est généralement matérialisé par un convoyeur au sol qui assure l'alimentation de chaque poste placé le long de son trajet. A chacun des postes de travail, des moyens sont nécessaires pour séparer le bloc moteur du convoyeur, en général l'élever et l'indexer dans une position précisément repérée dans un repère fixe. Ce repère est celui dans lequel les moyens d'assemblage, généralement robotisés, évoluent et dans lequel sont amenés les composants à adjoindre au bloc moteur. Le fonctionnement automatique des outils d'assemblage et des outils de manutention, interne à chaque station, des composants depuis leur zone d'alimentation jusqu'au bloc moteur qui les reçoit exige qu'une grande précision soit assurée entre les positions relatives du bloc moteur immobilisé dans le poste de travail et les outils d'assemblage et de manutention. En général, les moyens d'indexation du moteur dans le poste de travail sont constitués par des élévateurs inférieurs, situés sous le trajet du bloc moteur. Lorsque ce dernier est amené au poste de travail, il est arrêté audessus de ces élévateurs au moyen d'organes de butée dans une position relativement peu précise. La mise en action des élévateurs conduit à une indexation relativement précise du bloc moteur d'abord dans un plan parallèle à celui du convoyeur, par le biais d'organes de centrage associés aux élévateurs, puis à un mouvement vertical jusqu'à venir placer le bloc moteur ou la platine qui le porte à une altitude déterminée. Les moyens élévateurs sont en général fixés au sol tandis que les outils d'assemblage appartiennent le plus souvent à un support en forme de portique dont les pieds sont également fixés au sol. Lorsque le positionnement de la pièce à travailler par rapport aux outils d'assemblage doit être très précis, il devient nécessaire d'amener la pièce, par l'intermédiaire de l'élévateur, au contact d'une pièce supérieure appelée plafond de recentrage, elle-même liée à la structure qui porte les outils, de façon à limiter la longueur de la chaîne d'organes qui relie ces éléments entre eux au moment des opérations. L'ensemble des moyens élévateurs constitue une unité qui est en général assemblée et réglée en usine. De même, le portique sur lequel, par le moyen de chariots robotisés, les outils d'assemblage sont manoeuvrés le long d'un, deux ou trois axes, est également réalisé de manière précise en atelier. Il est ainsi possible de maîtriser correctement la précision intrinsèque des éléments mobiles à l'intérieur de l'unité d'élévation ou à l'intérieur de l'unité des outils d'assemblage. En revanche, leur mise en place relative et la précision de cette mise en place ne peut être réalisée que sur site avec des temps d'installation et de réglage longs et coûteux. En effet, la liaison des deux repères propres des outils d'élévation et des outils d'assemblage est réalisée par le sol. Il est donc nécessaire de disposer de moyens de scellement comportant des dispositifs d'ajustement et d'utiliser sur le site des outils de métrologie précis en trois directions pour procéder à tous les réglages longs et fastidieux de la position relative de ces deux unités. Par ailleurs, les composants à adjoindre au bloc moteur parvenu à la station d'assemblage doivent également être pré-disposés et positionnés dans le repère de l'outil de travail de façon suffisamment précise pour autoriser leur prise en charge. C'est à nouveau un support fixé au sol et ajusté par rapport au portique de travail qui assure cette fonction. Il s'ensuit que la conception de ce type de stations est peu rationnelle au sens où elle ne procède pas d'une standardisation poussée. Il résulte des techniques actuelles de conception et de construction des lignes d'assemblage une mauvaise gestion de l'espace disponible ainsi qu'une grande rigidité de ces lignes qui sont donc mal adaptées à leur évolution notamment pour accueillir au fil du temps des produits différents. La présente invention entend remédier à ces inconvénients en proposant une machine d'assemblage conçue, au moins partiellement, comme un module de base permettant d'une part de procéder à la mise en place précise des outils d'élévation et de support du composant apporté par le convoyeur au sol par rapport aux outils d'assemblage et ce en atelier, de diminuer l'encombrement d'un poste d'assemblage, de limiter au maximum le nombre de montants verticaux qui sont autant d'obstacles d'accès à ce poste, et de prévoir des moyens en attente liés de manière précise aux repères du poste de façon à le rendre adaptable aux principales configurations connues d'une ligne d'assemblage et de répondre aux différentes contraintes d'accès auxquelles la ligne est soumise, selon les modes et systèmes d'amenée des composants à adjoindre à l'élément principal. A cet effet, l'invention a donc pour objet une machine d'assemblage desservie par un convoyeur au sol et comportant des outils d'indexation et de soutien d'un élément principal de l'assemblage à réaliser et des outils d'assemblage, l'ensemble de ces outils étant mobile et repéré dans un système de référence unique. Selon l'une des caractéristiques principales de l'invention, les outils d'indexation et les outils d'assemblage sont portés par un bâti en une seule pièce comportant au moins une semelle de base. Les outils d'indexation et les outils d'assemblage appartiennent donc, selon l'invention, de manière nécessaire à un seul et même repère dont la matérialité se traduit par un bâti en une seule pièce, l'ensemble étant réglable en usine et transportable d'un bloc de son site de fabrication et de réglage au site d'implantation sur la ligne d'assemblage. On comprend qu'il est alors beaucoup plus simple de procéder à l'installation d'une telle machine puisqu'il suffit de la poser sur le sol et de simplement régler son assise au moyen de pieds à vérins prévus à cet effet, la semelle étant enjambée par le convoyeur qui habituellement possède des pieds de 50 à 60 cm de hauteur. Il n'existe plus alors de montants verticaux dans un tel poste d'assemblage que d'un côté du convoyeur, ce qui libère de nombreux espaces pour accéder à la pièce en traitement au poste d'assemblage que ce soit pour des opérateurs de conduite ou de maintenance de la station ou pour des systèmes d'alimentation de composants à adjoindre à l'élément principal transporté par le convoyeur. De plus, la réunion des outils d'assemblage et des moyens d'indexation de la pièce à travailler sur un même bâti permet le plus souvent d'éviter l'emploi d'un plafond de recentrage grâce à la réalisation d'une chaîne cinématique conçue pour comporter le moins possible d'éléments dincerti- tude et garantir ainsi une grande répétabilité de position relative des organes mobiles. Parmi toutes les variantes de réalisation possibles d'une machine d'assemblage conforme à l'invention, on citera l'une d'elles dans laquelle la semelle et le montant forment un bâti en L le long de la branche verticale duquel les outils d'assemblage et/ou les outils d'indexation sont déplaçables. Il s'agit là d'une machine simple dans laquelle les déplacements d'outils sont réduits (par exemple le long d'un seul axe vertical). Dans une autre variante, le bâti est en forme de C le long de la branche horizontale supérieure duquel les outils d'assemblage sont déplaçables. Des outils d'assemblage peuvent alors être déplacés le long de trois axes du repère si, comme cela est connu, ils sont portés par une poutre perpendiculaire à la branche horizontale supérieure du bâti, c'est-à-dire une poutre sensiblement parallèle au trajet de convoyage, cette poutre étant déplaçable parallèlement à elle-même sur le bâti et portant un chariot qui lui, est déplaçable le long de la poutre et qui forme une glissière pour un autre chariot porte-outils et déplaçable perpendiculairement à la poutre, donc en direction de l'élément principal de l'assemblage. On citera enfin une troisième variante dans laquelle la branche supérieure du C est prolongée au-delà de sa branche verticale par une potence surplombant une zone secondaire de la machine extérieure au trajet du convoyeur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description donnée ci-après à titre d'exemple de plusieurs modes de réalisation de la machine d'assemblage selon l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 à 5 illustrent diverses configurations d'une machine conforme à l'invention vue schématiquement dans le sens d'avancement d'un convoyeur les desservant, - les figures 6, 7 et 8 sont des vues schématiques respectivement de côté, de dessus et frontale d'une machine selon l'invention semblable à celle représentée à la figure 4. Le convoyeur desservant chacune des machines représentées est connu en lui-même. C'est un convoyeur à galets comportant une structure inférieure 1 qui repose sur le sol et dont la partie supérieure, entre deux rives 2 et 3, comporte des galets moteurs 4 et 5 pour des palettes 6 supportant l'élément principal 7 sur lequel s'effectuera l'opération d'assemblage à la station pourvue de la machine selon l'invention. Toutes les machines représentées schématiquement comportent un bâti dont les éléments structurels de base forment un L c'est-à-dire une semelle 10 et un montant vertical 11. La semelle 10 est située sous le convoyeur 1 et sera construite par exemple au moyen de deux longerons 101, 102 entretoisés par des poutres 103, 104 parallèles à la direction de convoyage (voir figures 6 à 8). Le montant vertical 11 pourra de même être construit sous la forme de deux poutres verticales 110, 111 entretoisées à leur base par la semelle et réunis par un caisson inférieur de torsion 112 qui assure une liaison rigide entre les montants sans faire obstacle à la circulation en partie supérieure des outils, à l'amenage des composants ou aux opérations de réglage et de dépannage. La machine selon l'invention, comme toute machine d'assemblage de ce type, comporte deux sortes d'outillages l'un inférieur 12 destiné à prendre en charge l'élément principal 7 amené par le convoyeur et un outillage d'assemblage 13 à la figure 1 mobile verticalement par rapport au bâti, entre une position d'attente et une position où il peut agir sur l'élément 7 pris en charge par l'outillage inférieur 12 d'élévation et d'indexation. Selon l'invention, l'outillage 12 est solidaire de la semelle 10 du bâti tandis que l'outillage 13 est solidaire des montants 11 par l'intermédiaire d'un élément de guidage 14 rapporté au sommet des montants. Du fait de leur liaison à un bâti unique, les outillages 12 et 13 peuvent être, en usine, réglés parfaitement en ce qui concerne leur position relative. Ainsi, lorsque l'outil 12 prend en charge la palette 6, par exemple au moyen de chandelles équipées à leur extrémité de dispositifs de mise en référence tels que des centreurs ou des drageoirs qui coopèrent avec les moyens correspondants disposés sous la palette 6 et ce de manière connue, l'élément 7 à être traité est dans une position parfaitement définie par rapport aux outils d'assemblage 13. On comprend que la mise en place d'une machine ainsi conçue sur le site desservi par le convoyeur 1 est grandement simplifiée car les moyens de mise en référence formant interface entre la palette 6 et l'élévateur 12 tolèrent une incertitude de position importante qui est compatible avec une métrologie relativement sommaire pour placer la machine correctement par rapport au convoyeur 1 ou inversement. A la figure 1 l'élévateur 12 est directement porté par la semelle 10 de la machine. Cette disposition convient plus spécialement à un élévateur de faible course de l'ordre de 20 à 25 mm dont le rôle est uniquement de décoller la platine 6 du convoyeur et de la mettre en référence dans le repère formé par la machine 10, la course principale nécessaire aux opérations d'assemblage étant réalisée au niveau des outillages 13. A la figure 2, on retrouve la plupart des éléments déjà décrits précédemment, l'élévateur 15 étant ici un élévateur de grande course, l'outillage 16 étant fixe. On notera à cet égard que l'outillage 16 est porté par les montants verticaux 11 du bâti de la machine au moyen d'une simple potence 8. L'élévateur 15 est quant à lui constitué comme illustré plus en détail en regard des figures 6 à 8 par une fourche 151 mobile verticalement le long du guide 152 fixé au caisson de torsion 112 qui réunit les montants 110 et 111 à leur partie inférieure, un vérin 153 étant attelé entre la fourche 151 et une traverse 154 fixe. Il est intéressant de noter que le guidage le long du guide 152 est décalé par rapport à la direction des efforts externes auxquels est soumis l'élévateur (gravité, outils...). Ce décalage engendre un couple qui a pour effet de rattraper les jeux de guidage toujours dans le même sens et de garantir la reproductibilité des positions relatives. Dans le cas de l'élévateur de petite course 12 de la figure 1, on aura pris des dispositions semblables pour le guidage vertical afin que les efforts externes constituent un moyen de rattrapage des jeux à effet reproductible. Les fourches de l'élévateur 15 possèdent des chandelles équipées à leur partie supérieure comme dans le cas de l'élévateur 12, de moyens de centrage de la palette 6 supportant l'élément 7. Dans ce cas, l'opération d'assemblage consiste à présenter par l'élévateur 15 l'élément 7 sous l'outillage 16. A la fin des opérations, tant l'élévateur 12 que l'élévateur 15 rejoignent une position inférieure dans laquelle ils sont complètement désolidarisés de la platine 6 qui elle repose à nouveau sur le convoyeur 1. La motorisation de ce dernier entraîne l'évacuation de la pièce vers une station suivante de la ligne d'assemblage. Le schéma de la figure 3, qui reprend certains des éléments décrits en regard de la figure 1, illustrent une variante de réalisation dans laquelle le bâti affecte la forme d'un C, la partie supérieure des montants 11 (110, 111) étant pourvus de poutres horizontales 17 surplombant le convoyeur 1. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 6 à 8, cette branche supérieure 17 horizontale du bâti est formée par deux poutres 170, 171 chacune portée en porte-àfaux par un montant 110, 111. Cette branche 17 constitue un chemin de roulement pour une poutre transversale 18 laquelle est elle-même équipée d'un chariot 19 qui peut la décrire longitudinalement, c'est-à-dire dans le sens du convoyage, ce chariot 19 comportant un outil 20 susceptible d'être déplacé verticalement par rapport au chariot 19. Cet outil 20 peut donc être déplacé selon les trois axes de la station d'assemblage pour, par exemple, prendre en charge un composant 21 porté par la palette 6 à côté de l'élément 7 et pour déposer cet élément 21 au-dessus de cet élément 7. La section des poutres 170, 171 et leur encastrement auront été choisis et réalisés pour que, soit sous son propre poids soit en charge, le fléchissement de cette structure supérieure du bâti reste compatible avec les degrés de précision demandés pour les opérations d'assemblage. En outre, la disposition générale de la machine est telle que les opérations d'assemblage sont effectuées dans la position du porte-outils le plus rapproché des montants pour réduire au minimum les moments de flexion dans les montants, toutes choses étant égales par ailleurs. La figure 4 illustre par un schéma une combinaison des dispositions de la figure 2 et de la figure 3, c'est-àdire un bâti en forme de C et un élévateur 15 inférieur à grande course, augmentée d'une part d'une butée plafond 22 qui participe avec l'élévateur 15 au positionnement et à l'indexation de l'élément 7 porté par la platine 6 dans le système de référence de la machine et d'autre part une structure auxiliaire 23 qui par exemple joue le rôle d'un bâti horizontal d'accueil et de mise en référence d'un composant 24 devant être associé à l'élément 7. L'outil d'assemblage porté par le chariot 19 effectue le transport de cet élément 24 depuis le présentoir 23 vers l'élément 7, la butée de plafond 22 ayant été au préalable escamotée ou ayant été disposée de manière à coopérer avec l'élément 7 sans entraver la pose d'éléments 24 et ce, dans le seul référentiel de la machine. En effet le présentoir 23 peut avoir été installé sur le bâti de la machine avec une précision de construction identique à celle exigée pour l'ensemble du bâti, cette installation pouvant avoir été réalisée en usine. La figure 5 est un schéma illustrant une variante de réalisation de la figure 4, dans laquelle la branche supérieure du C 17 possède en une seule pièce une prolongation 25 (sous forme de deux prolongations des poutres 170, 171 des figures 6 à 8 par exemple) s'étendant au-delà du montant 11 du bâti de la machine, cette prolongation 25 surplombant une zone voisine de la machine différente de celle occupée par le convoyeur 1. Dans cette zone, la machine peut comporter également un présentoir 26 solidaire de son bâti de la même manière que le présentoir 23, donc apparte nant au référentiel de la machine. L'outil d'assemblage à trois axes 18, 19, 20 peut prendre en charge un composant 24 disposé sur ce présentoir 26 par un convoyeur auxiliaire ou mis en place manuellement par un opérateur et le transporter jusqu'à l'aplomb de la pièce 7 où il peut être déposé avec précision. On notera à cet égard que la liaison des deux poutres 110 et 111 qui constituent le montant vertical 11 de la machine par le caisson de torsion 112 permet que le transport de la pièce 24 puisse s'effectuer sans entrave. On comprend de ce qui précède que la structure de base du bâti de. la machine en forme de L autorise de nombreuses variations de conception tout en conservant un grand nombre d'éléments standards et ce pour adapter cette machine à la géométrie de la station d'assemblage et notamment la rendre compatible avec les divers dispositifs d'amenée de composants additionnels à mettre en place sur l'élément de base 7. En outre, cette disposition de base en L ou en C laisse de nombreuses possibilités d'accès dans la zone de travail de la machine. Elle permet donc de procéder à un contrôle aisé de son fonctionnement et, les organes étant très facilement accessibles, à une maintenance rapide et efficace. Enfin, ce bâti rigide qui lie outillages inférieur et supérieur dans la station d'assemblage présente des moyens en attente qui permettent la mise en place d'auxiliaires tels que des présentoirs ou des bâtis horizontaux jouissant de la même précision de construction que le bâti lui-même. On notera également que le bâti, notamment dans sa forme de réalisation illustrée aux figures 6 et 8, constitue aisément les moyens de support d'un capotage rationnel et efficace du poste de travail. REVENDICATIONS 1. Machine d'assemblage desservie par un convoyeur (1) au sol et comportant des outils (12, 15) d'indexation et de soutien d'un élément principal (7) de l'assemblage à réaliser et des outils (13, 16, 20) d'assemblage, l'ensemble de ces outils étant mobile et repéré dans un système de référence unique, caractérisée en ce que les outils (12, 15) d'indexation et de soutien de l'élément (7) principal de l'assemblage à réaliser et les outils d'assemblage (13, 16, 20) sont portés par un bâti en une seule pièce comportant au moins une semelle de base (10) disposée sous le convoyeur (1) au sol et au moins un montant vertical (11). 2. Machine d'assemblage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la semelle (10) et le montant (11) forment un bâti en L le long de la branche verticale (11) duquel les outils d'assemblage (13) sont déplaçables. 3. Machine d'assemblage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les outils (12) d'indexation et de soutien de l'élément principal de l'assemblage à réaliser sont portés par la semelle (10). 4. Machine d'assemblage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les outils (15) d'indexation et de soutien sont montés à coulissement le long de la branche verticale (11) du bâti. 5. Machine d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bâti est en forme de C, les outils d'assemblage (20) étant déplaçables le long de la branche horizontale supérieure (17) de ce bâti. 6. Machine d'assemblage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la branche (17) supérieure du C est prolongée au-delà de la branche verticale (11) par une potence (25) surplombant une zone secondaire de la machine, extérieure au trajet du convoyeur (1). 7. Machine selon lune des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bâti comporte des surfaces de référence formant surfaces d'attelage pour des moyens de support et de présentation (23, 26) repérés dans le référentiel du bâti, pour des composants (24) à adjoindre à l'élé- ment principal (7). 8. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bâti comporte deux structures semblables (102, 110, 170 ; 101, 111, 171) espacées l'une de l'autre dans le sens de déplacement des pièces sur le convoyeur (1), rendues unitaires par un caisson de liaison inférieur (112).