Brevet FR2746688A1 — publié le 19971003

La présente invention concerne les dispositifs pour l'entretien d'automates programmables, par exemple du type de ceux qui sont utilisés dans l'industrie automobile. Chez la plupart des constructeurs automobiles, les carrosseries ou les caisses de véhicules automobiles sont le plus souvent constituées de tôles d'acier embouties, qui sont généralement assemblées par soudure. On a, par ailleurs, développé des automates programmables, encore appelés robots, pour réduire ou éliminer les tâches pénibles ou répétitives sur les chaînes d'assemblage, telles que la soudure des tôles d'acier composant la carrosserie d'un véhicule automobile. De tels robots de soudage, tels que celui qui est représenté schématiquement sur la Figure 1, comportent, par exemple, une structure articulée 10 portant à son extrémité une pince de soudage, cette pince comportant deux bras 12 et 14 à l'extrémité desquels des électrodes 16 et 18 sont disposées. Les bras de la pince sont mis en mouvement dans l'espace par des moteurs ou des vérins pneumatiques ou hydrauliques, de façon programmée pour que les électrodes viennent s'appliquer en des endroits précis des tôles à souder, et de part et d'autre de ces tôles. Une impulsion électrique, de tension et d'intensité également programmables, est alors appliquée aux bornes des électrodes pour effectuer la soudure par résistance et par points des tôles d'acier situées entre les électrodes. De manière générale, les électrodes utilisées sont du type de celui qu'on a représenté sur la Figure 2, à tétons centrés, excentrés ou déportés. Ces électrodes comportent un fût cylindrique 20, dont l'une des faces planes porte le téton de soudure 22, et dans lequel un évidement axial central tronconique 24 est pratiqué, de telle sorte que la grande base de cet évidement soit située dans le plan de l'autre surface plane du fût cylindrique. Chaque bras 12 ou 14 de la pince de soudage est muni à son extrémité d'un tube allonge, 13 ou 15 respectivement, faisant fonction de porte-électrode, et dont l'extrémité est elle-même de forme tronconique 23 ou 25 complémentaire de celle de l'évidement axial de l'électrode 16 ou 18. L'assemblage entre le tube allonge 13 ou 15 et l'électrode 16 ou 18 est obtenu par l'introduction axiale du tube allonge 13 ou 15 dans l'évidement axial central 24 du fût cylindrique 20 de l'électrode à téton. L'emploi généralisé de tôles traitées ou revêtues dans la réalisation de carrosseries d'automobiles résulte dans le fait que, après une certaine durée d'utilisation, ou encore après un certain nombre de soudures par point effectuées à l'aide d'un robot de soudage, les électrodes sont polluées ou contaminées par les produits ajoutés à l'alliage constituant la tôle ou la revêtant, et doivent être rénovées ou changées. On connaît du document FR-A-2 651 457 un procédé d'entretien et de changement d'électrodes pour une pince de soudage par robot, qui consiste à réactiver les surfaces actives de soudage des électrodes à l'aide d'une fraise de remise en état chaque fois qu'il est nécessaire. Cependant, après un certain nombre de réactivations, il s' avère néanmoins nécessaire de remplacer les électrodes usagées par des électrodes neuves. On connaît, ainsi, du document EP-A-O 667 206, un dispositif pour remplacer automatiquement des électrodes de soudure, ce dispositif comportant un poste d'extraction d'électrodes usagées et un poste d'installation d'électrodes neuves. Ce dernier poste comporte un premier magasin d'électrodes neuves pour le premier tube allonge et un second magasin d'électrodes neuves pour le second tube allonge. Le premier magasin est disposé de telle sorte que les électrodes en soient retirées dans un sens, et le second magasin est disposé de telle sorte que les électrodes en soient retirées dans le sens opposé. Des moyens d'indexation sont prévus pour positionner les premier et second magasins de façon à ce qu'ils présentent une électrode neuve en position correcte de prélèvement. Les magasins sont soit tous deux circulaires, soit tous deux rectilignes. L'inconvénient majeur d'un tel dispositif réside dans le fait qu'il présente deux positions distinctes de prélèvement des électrodes neuves, une pour chaque tube allonge. Il en résulte que la pince du robot de soudage doit effectuer deux trajectoires distinctes pour recharger les deux tubes allonges avec des électrodes neuves. Outre le fait que ces deux trajectoires distinctes doivent être programmées séparément, elles multiplient au moins par deux le temps total de rénovation de la pince de soudage. De plus, le centrage des allonges de la pince de soudage, par rapport aux électrodes neuves, nécessite de calculer très précisément les trajectoires de ces allonges pour que les extrémités 23 et 25 des tubes allonges viennent se placer en face des évidements tronconiques 24 des électrodes correspondantes. Cependant, même avec une trajectoire calculée de cette manière, la position des extrémités 23 ou 25 de la pince de soudage, située à l'extrémité de la structure articulée 10, ne peut être pas déterminée à moins de un millimètres près. Il en résulte alors, soit un mauvais positionnement de l'extrémité du tube allonge par rapport à l'électrode neuve, soit des chocs entre l'extrémité du tube allonge et le magasin d'électrodes ou la structure qui le supporte, ces chocs pouvant, par leur répétition, endommager l'une ou l'autre. a présente invention se place dans ce contexte et a pour objet de proposer un dispositif pour l'entretien d'automates programmables, qui permette de replacer sur les tubes allonges des électrodes neuves, qui soit de conception simple pour garantir sa fiabilité et son faible coût, et qui ne nécessite qu'un temps d'arrêt minimal au robot de soudage pour effectuer cette opération d'entretien. Dans ce but, la présente invention prévoit un dispositif pour l'entretien d'automates programmables, qui comportent au moins une pince formée d'une paire de bras portant chacun à son extrémité un tube allonge sur lequel est fixé un outil, l'extrémité des tubes allonges étant de forme tronconique et coopérant avec une forme tronconique complémentaire formée sur l'outil, le dispositif comportant au moins un module d'installation comprenant un support formé avec une rampe de guidage d'un magasin rectiligne d'outils maintenus dans des logements ouverts latéralement vers un côté du magasin pour permettre l'extraction latérale des outils. Selon l'invention, les outils sont disposés de façon alternée dans les logements du magasin, et les logements (42) sont en nombre pair. Selon une caractéristique de l'invention, un dispositif de guidage est monté coulissant sur le support dans une direction perpendiculaire à la direction principale du magasin rectiligne. De façon préférentielle, le magasin rectiligne comporte, sur sa face opposée à celle sur laquelle débouchent les logements d'outils, des encoches en nombre égal à celui des logements. Selon un mode de réalisation, un moyen moteur est susceptible de coopérer avec les encoches du magasin rectiligne pour le déplacer dans la rampe de guidage lorsque le dispositif de guidage est amené dans une position de butée par un des tubes allonges de la pince de l'automate. Selon un mode de réalisation avantageux, le support est monté sur un ensemble amortisseur lui permettant une certaine liberté de mouvement selon trois axes orthogonaux. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La Figure 1 représente schématiquement un robot de soudage, du type de ceux qui sont utilisés dans l'industrie automobile ainsi qu'on l'a exposé plus haut, auquel la présente invention peut s'appliquer pour effectuer le renouvellement de ses électrodes de soudure; - La Figure 2 représente l'extrémité d'un tube allonge et l'électrode destinée à coopérer avec cette extrémité, de la façon exposée plus haut; - La Figure 3 est une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif pour l'entretien du robot de soudage de la Figure 1, réalisé conformément à la présente invention; - La Figure 4 est une vue en perspective et à plus grande échelle d'un module d'installation selon la présente invention; - La Figure 5 est une vue semblable à celle de la Figure 4, d'un module d'installation dont on a ôté quelques éléments pour une meilleure compréhension; - La Figure 6 est une vue en plan du module d'installation des Figures 4 et 5; - La Figure 7 est une vue de face en perspective d'un magasin d'électrodes équipant le module d'installation des Figures 4 à 6, et - La Figure 8 est une vue de dos en perspective du magasin d'électrodes de la Figure 7. Ainsi qu'on l'a exposé plus haut, on a représenté, sur les Figures 1 et 2, un dispositif d'automate programmable, tel qu'un robot de soudage par résistance par points. Un tel robot comporte une pince de soudage, formée d'une paire de bras 12 et 14. On voit sur ces Figures que les bras 12 et 14 sont pourvus à leurs extrémités chacun d'un tube allonge 13 et 15 respectivement, faisant fonction de porteélectrodes, et dont l'extrémité libre 23 et 25 respectivement est de forme tronconique, de façon à coopérer avec une empreinte de forme tronconique complémentaire 24 formée dans l'électrode, désignée dans son ensemble par la référence E. Celle-ci est constituée d'un fût 20 de forme générale cylindrique, un téton de soudure 22 étant formé sur l'une de ses faces planes opposée à celle où est formée l'empreinte 24. Un système de circulation de fluide de refroidissement peut avantageusement être inclus dans les extrémités 23 et 25 des tubes allonges 13 et 15, en étant alimenté par l'intermédiaire de la structure mobile 10. On a représenté, sur la Figure 3, un dispositif pour l'entretien du robot représenté sur la Figure 1, ce dispositif étant réalisé conformément à la présente invention. Le dispositif d'entretien, comporte un module d'installation, désigné dans son ensemble par la référence 30, qui est supporté par un bâti 26, pouvant supporter également un module 28 d'extraction des électrodes usées. Comme on va l'exposer par la suite, le dispositif d'entretien est actionné par un moteur ou vérin 32, et il est supporté par le bâti 26 par l'intermédiaire d'un ensemble amortisseur 33, permettant une certaine liberté de mouvement selon trois axes orthogonaux. Comme on l'a représenté sur les Figures, le module d'installation 30 comporte, sur une platine 31, le vérin 32, une rampe 34 de guidage d'un magasin d'électrodes 36 (Figures 7 et 8), et un dispositif 38 d'avancement du magasin 36. Le magasin 36 est constitué d'un corps parallélépipédique 40 dans lequel sont formés des logements 42 en nombre pair. Ces logements 42 sont conformés de façon à pouvoir recevoir et retenir par frottement les électrodes E. Par exemple, les logements 42 peuvent avoir en section transversale la forme d'un U, constitué d'un fond sensiblement semi-cylindrique 43, de rayon de courbure sensiblement égal à celui du fût 20 de l'électrode E, prolongé de deux surfaces planes parallèles 44 séparées d'une distance légèrement inférieure au diamètre du fût 20 de l'électrode E. Les logements sont ainsi ouverts latéralement vers un côté du magasin 36, pour permettre l'introduction latérale, par exemple manuelle, des électrodes E dans ces logements, tout en les maintenant élastiquement. Le corps 40 du magasin 36 peut, par exemple, être réalisé en un matériau relativement souple, tel qu'un polymère thermoformable, par exemple un polyamide. Les électrodes E peuvent ainsi être introduites latéralement dans leurs logements 42 avec une force dont on pourra facilement prédéterminer la valeur minimale par l'écartement entre les surfaces planes 44, et y être maintenues élastiquement. Une telle disposition présente, de plus, l'avantage de pouvoir réaliser par moulage des magasins très peu onéreux, qui peuvent être jetés, ou plus favorablement réutilisés ou recyclés après utilisation. Conformément à la présente invention, les électrodes E sont disposées de façon alternée dans les logements 42. De façon plus précise, elles sont disposées tête-bêche, une électrode présentant l'ouverture de l'évidement tronconique dans un sens étant entourée de deux électrodes présentant le téton de soudure dans ce même sens, à l'exception des électrodes d'extrémité. Le corps 40 est, de plus, formé, sur sa face opposée à celle sur laquelle débouchent les logements 42, avec des crans ou encoches 46 en nombre égal au nombre de logements 42 Lorsque tous les logements 42 du magasin 36 sont garnis chacun d'une électrode neuve E, ainsi qu'on vient de le décrire, le magasin 36 peut être disposé dans la rampe de guidage 34 du module d'installation 30. On pourra, de façon avantageuse, donner au magasin 36 et à la rampe 34 des formes complémentaires pour interdire une mise en place incorrecte du magasin dans la rampe. Le magasin 36 est alors placé dans la rampe 34, de telle sorte que l'électrode d'extrémité se trouve située au-dessous d'un dispositif de guidage ou avaloir 48 (Figure 4). Ce dispositif 48 est monté coulissant sur des glissières 50 perpendiculaires au sens de déplacement du magasin 36. L'avaloir 48 est, de plus, sollicité par des moyens élastiques, tels que des ressorts, vers l'extérieur du module d'installation, dans le sens de la flèche A sur la Figure 4. L'avaloir 48 comporte, sur son côté extérieur, une gorge 52 ayant, en section transversale, un profil en forme de V à fond arrondi, et d'axe perpendiculaire à la direction de coulissement de l'avaloir 48 sur les glissières 50 et parallèle à l'axe de symétrie des électrodes E dans le magasin 36. Les tubes allonges 13 et 15 de la pince de soudage du robot étant initialement dépourvus d'électrodes, les deux bras 12 et 14 de cette pince sont programmés pour que les tubes allonges viennent chercher une électrode neuve dans le module d'installation. De façon plus précise, le bras passif de la pince de soudage, par exemple le bras 12, est programmé pour que le tube allonge 13 vienne se placer dans la gorge 52 de l'avaloir 48. Le tube allonge 13 pousse alors l'avaloir 48 dans le sens de la flèche B tout en venant se placer dans le fond de la gorge 52. Lorsque l'avaloir 48 arrive en butée dans les glissières 50, par exemple sur une surface de butée 54, l'ensemble amortisseur 33 permet à la platine 31 d'occuper une position dans l'espace correspondant à la position du bras passif 12 de la pince de soudage. On comprend ainsi que, quelle que soit la précision de la définition de la position de la pince de soudage, le module d'installation et, plus particulièrement, l'électrode, seront placés de façon très précise par rapport à la position de la pince de soudage pour y placer une électrode neuve. Le tube allonge actif 15 est alors déplacé, par exemple vers le haut, vers le tube allonge passif 13, de sorte qu'une électrode E est disposée sur l'extrémité tronconique 23 du tube allonge 13. Dans cette phase de fonctionnement, grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire de limiter les forces appliquées sur les bras de la pince, puisqu'un tube allonge fait pénétrer à force l'autre tube allonge dans l'évidement tronconique d'une électrode E. Il n'est donc pas nécessaire de programmer une opération différente d'une opération de soudage classique, seuls l'emplacement de cette opération et le fait de ne pas exciter électriquement les électrodes devant être programmés. La pince de soudage peut, alors, être retirée du module d'installation, dans une direction parallèle à la flèche A, le bras passif de cette pince étant ainsi équipé d'une électrode neuve. Une découpe 56 peut avantageusement être prévue dans la platine 31 pour faciliter cette opération. La même opération peut être répétée pour disposer une électrode neuve sur le bras actif de la pince de soudage, après qu'elle ait effectué les mouvements programmés de sortie latérale du module d'installation, ouverture de la pince, et introduction latérale du tube allonge passif, équipé de son électrode neuve, dans l'avaloir 48. Lors de cette nouvelle introduction du bras passif, l'avaloir 48 vient, comme auparavant, en butée sur la surface 54. Cette venue en butée est détectée par un capteur 58 qui déclenche le fonctionnement du vérin 32. Ce dernier actionne alors le dispositif 38 d'avancement du magasin 36, par exemple au moyen d'un cliquet 60 venant coopérer avec une des encoches 46 du magasin 36 pour faire avancer ce dernier d'une quantité égale à la distance entre deux logements 42, de façon à amener une électrode dans l'alignement de l'axe de l'avaloir. Comme on l'a vu plus haut, cette électrode est disposée dans le sens inverse de celui où était l'électrode qui équipe maintenant le bras passif de la pince de soudage. Il suffit alors, comme ci-dessus, de programmer la fermeture de la pince de soudage. Le tube allonge actif 15 se déplace encore vers le haut, vers le tube allonge passif 13 équipé de son électrode, de sorte que l'extrémité 25 du tube allonge 15 pénètre dans l'évidement tronconique d'une électrode E, et y reste maintenue, comme on l'a vu plus haut. La pince de soudage peut, alors, être retirée du module d'installation, dans une direction parallèle à la flèche A, les deux bras passif et actif de cette pince étant alors équipés chacun d'une électrode neuve. On pourra avantageusement prévoir un détecteur de la position initiale du magasin 36 dans sa rampe de guidage pour inhiber l'actionnement du vérin lors de l'utilisation de la première électrode contenue dans ce magasin. On pourra également avantageusement prévoir un capteur ou un détecteur 62 (Figure 6) de la présence d'une électrode dans l'axe de la gorge 52 pour prévenir un opérateur ou le système de programmation de la pince de soudage de la nécessité de remplacer le magasin 36 par un magasin neuf. On a donc bien réalisé un dispositif d'entretien d'automates programmables particulièrement simple, qui permet de replacer sur les tubes allonges des électrodes neuves, le module d'installation étant de conception simple, et donc fiable et peu onéreux. Une programmation simple du mouvement de la pince de soudage permet d'équiper les deux tubes allonge d'électrodes neuves en un temps minimal. En effet, il suffit de positionner le tube allonge passif 13 dans l'avaloir pour être certain que son extrémité 23 se trouve coaxiale avec l'évidement tronconique 24 de l'électrode E présente dans le magasin, ou que l'extrémité 25 du tube allonge actif 15 soit elle aussi coaxiale avec l'évidement tronconique d'une autre électrode E. La manoeuvre nécessaire pour équiper le bras actif après avoir équipé le bras passif ne demande qu'un temps minimal, à savoir la sortie de l'avaloir et sa ré-introduction dans celui-ci. Une telle manoeuvre, s'effectuant sur une distance relativement courte, peut être réalisée rapidement, de sorte que le dispositif ne nécessite qu'un temps d'arrêt minimal au robot de soudage pour effectuer cette opération d'entretien. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits, mais elle est susceptible au contraire de recevoir de nombreuses modifications qui apparaîtront à l'homme du métier. C'est ainsi, par exemple, que bien qu'ayant été décrit en relation avec un robot de soudage, le dispositif d'entretien de la présente invention pourra facilement être adapté à d'autres automates programmables, utilisant des outils maintenus par des tubes allonges au moyen de formes tronconiques complémentaires. Bien que l'on ait représenté et décrit ce que l'on considère actuellement être les modes de réalisation préférés de la présente invention, il est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini ci-après. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour l'entretien d'automates programmables, qui comportent au moins une pince formée d'une paire de bras (12, 14) portant chacun à son extrémité un tube allonge (13, 15) sur lequel est fixé un outil (E), l'extrémité (23, 25) des tubes allonges (13, 15) étant de forme tronconique et coopérant avec une forme tronconique (24) complémentaire formée sur l'outil (E), le dispositif comportant au moins un module d'installation (30) comprenant un support (31) formé avec une rampe (34) de guidage d'un magasin rectiligne (36) d'outils (E) maintenus dans des logements (42) ouverts latéralement vers un côté du magasin (36) pour permettre l'extraction latérale des outils (E), caractérisé en ce que les outils (E) sont disposés de façon alternée dans les logements (42) du magasin (36), et en ce que les logements (42) sont en nombre pair. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de guidage (48) est monté coulissant sur le support (31) dans une direction perpendiculaire à la direction principale du magasin rectiligne (36). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le magasin rectiligne (36) comporte, sur sa face opposée à celle sur laquelle débouchent les logements (42) d'outils (E), des encoches (46) en nombre égal à celui des logements (42). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un moyen moteur (32, 60) est susceptible de coopérer avec les encoches (46) du magasin rectiligne (36) pour le déplacer dans la rampe de guidage (34) lorsque le dispositif de guidage (48) est amené dans une position de butée (54) par un des tubes allonges (13, 15) de la pince de l'automate. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (31) est monté sur un ensemble amortisseur (33), lui permettant une certaine liberté de mouvement selon trois axes orthogonaux.