Brevet FR2751904A1 — publié le 19980206

La présente invention concerne un ensemble modulaire permettant le positionnement précis de pièces détachées ainsi que leur transport sur des chariots standardisés se déplaçant sur des tapis, en particulier dans les ateliers de montage robotisés de l'industrie automobile. Dans les usines de montage des véhicules automobiles, il existe des tapis sur lesquels se déplacent des petits chariots placés côte à côte qui transportent les différentes pièces de carrosserie qui doivent être assemblées par soudure par points. Pendant de longues années, la manipulation de ces pièces et leur assemblage ont été effectués manuellement par des opérateurs placés de part et d'autre des tapis transporteurs et qui saisissaient les pièces les unes après les autres avant de les transférer à un poste d'assemblage. Ces opérateurs manuels sont aujourd'hui fréquemment remplacés par des robots programmés spécialement qui correspondent à des opérateurs aveugles, c'est-à-dire qui ne voient pas et ne connaissent pas les pièces qu'ils saisissent, ce qui nécessite une grande précision dans le positionnement de cellesci. Pour permettre d'effectuer ces opérations, les ateliers de montage de l'industrie automobile sont équipés de magasins dits magasins à accumulation dans lesquels les chariots contenant les pièces à assembler viennent se placer les uns derrière les autres, au droit des robots, pour permettre à ces derniers de saisir ou de déposer les pièces qu'ils contiennent, avant de retourner vers un autre poste. Le rôle des robots consiste donc à saisir successivement les pièces se trouvant dans les chariots placés les uns derrière les autres dans les magasins à accumulation pour les transférer dans un autre lieu. De manière classique, les chariots, qui sont largement standardisés et donc tous identiques, comportent une face inférieure spécifique permettant leur déplacement sur le tapis (transport par frottement, entraînement par chaîne, ...) ainsi qu'une face supérieure constituée par une plaque rectangulaire standardisée équipée de, généralement, quatre trous de montage permettant la fixation de palettes destinées à recevoir les pièces détachées à transporter. Ces palettes sont fixées par vis dans les trous de montage des chariots qui soht, à cet effet, usinés avec une grande précision. Il est à noter que les palettes n'ont pas à satisfaire à des exigences mécaniques particulières, mais doivent en revanche être toutes parfaitement identiques, les pièces qu'elles doivent recevoir devant être positionnées avec une très grande précision, ce de manière répétitive vu qu'elles doivent être saisies par des opérateurs aveugles. Or, cette exigence n'est pas sans poser de nombreux problèmes. En effet, les ateliers de montage de carrosseries automobiles robotisés, comportent en moyenne une douzaine d'installations montant chacune une partie du véhicule. Or, le montage de chacun de ces parties de véhicule exige de l'ordre de 20 à 30 magasins à accumulation correspondant, chacun, à des pièces détachées ou ensembles de pièces détachées différents. De plus, chaque magasin à accumulation peut recevoir jusqu'à vingt-cinq chariots standardisés équipés de palettes identiques pour garantir un flux normal continu, ce nombre étant lié au taux de pannes. Il est, par suite, clair que l'on se heurte à un problème de masse dont la gestion ne peut qu'entraîner des difficultés. Pour résoudre ce problème, une première possibilité correspond à une approche de type artisanal consistant, à partir d'une première palette, à en réaliser une seconde parfaitement identique par des opérations qui se rattachent largement au domaine du bricolage. Une telle approche, qui ne permet de maîtriser ni le temps, ni le prix de revient, est bien entendu incompatible avec des installations industrielles hautement automatisées. Une seconde possibilité, qui correspond à une approche pouvant être qualifiée d'industrielle lourde consiste à usiner les palettes avec précision pour chaque pièce particulière, ce qui nécessite, dans chaque cas, une étude préalable longue et coûteuse (correspondant à un travail de CAO combiné à un travail de bibliothèque) ; cette obligation est de nature, d'une part, à augmenter dans une large mesure le prix de revient de chaque palette, et, d'autre part, à accroître le temps nécessaire à la mise en oeuvre d'un cycle donné, alors que, dans le domaine de l'industrie automobile, les cycles de fabrication situés en aval deviennent de plus en plus courts. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients grâce à une standardisation partielle des palettes permettant d'obtenir, à la fois, un gain de prix et un gain de temps grâce à une diminution de l'étude nécessaire permettant ainsi d'augmenter dans une large mesure la souplesse de fabrication. A cet effet, l'invention concerne un ensemble modulaire du type susmentionné, caractérisé en ce qu'il est constitué par une série de palettes, toujours identiques, équipées chacune de moyens permettant leur montage et leur positionnement précis sur un chariot standardisé, ainsi que par une série d'équerres comportant, chacune, d'une part, une face principale par laquelle elle est destinée à être fixée à une palette et, d'autre part, une face auxiliaire perpendiculaire à la face principale et destinée à recevoir un élément support spécifique à la pièce détachée devant être positionnée et transportée. Conformément à l'invention, les palettes de la série sont obligatoirement toutes identiques, mais en revanche, la série d'équerres comporte au moins deux groupes d'équerres standardisées ayant une géométrie et des dimensions différentes. Il est à noter que l'ensemble modulaire conforme à l'invention peut bien entendu être utilisé dans un domaine autre que l'industrie automobile, même s'il est tout spécialement adapté à ce domaine. L'invention se rapporte plus particulièrement à un ensemble modulaire comportant une série de palettes destinées, chacune, à être fixées sur un chariot de type classique comportant une face inférieure permettant son déplacement sur un tapis et une face supérieure standardisée constituée par une plaque rectangulaire équipée de plusieurs, de préférence, de quatre trous de montage. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, un tel ensemble modulaire est caractérisé en ce que chaque palette est constituée par un élément d'épaisseur essentiellement constante comportant, d'une part, une première face destinée à venir en appui contre la face supérieure d'un chariot et une seconde face opposée à la première et destinée à recevoir des équerres et, d'autre part, plusieurs, de préférence, quatre perçages, usinés avec précision, en correspondance avec les trous de montage standardisés des chariots et constituant les moyens permettant le montage et le positionnement précis des palettes sur les chariots standardisés. I1 est à noter que, conformément à une variante de l'invention, les chariots standardisés et les palettes peuvent également être réalisés en une seule pièce. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque palette comporte des fentes tolérancées coopérant avec des trous tolérancés percés sur la face principale des équerres de façon à permettre la fixation de ces dernières au moyen de boulons, et en particulier de vis épaulées tolérancées. La face principale de chaque équerre comporte, avantageusement, deux trous tolérancés destinés à coopérer avec une même fente de la palette associée. L'équerre peut ainsi se déplacer sur toute la longueur de la fente et être positionnée de manière très précise dans chaque cas particulier. Il a pu être vérifié que l'on peut garantir une flexibilité suffisante en équipant chaque palette de quatre fentes tolérancées alignées deux à deux sur deux rangées parallèles. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque palette est constituée par un élément essentiellement rectangulaire comportant deux nervures longitudinales parallèles recevant les deux rangées de fentes tolérancées et quatre ailettes latérales comportant, chacune, un perçage usiné avec précision destiné à coopérer avec un trou de montage d'un chariot standardisé. Les nervures longitudinales peuvent se prolonger vers l'extérieur, de part et d'autre des ailettes latérales. Selon une autre caractéristique de l'invention, la face auxiliaire des équerres comporte une série d'au moins quatre trous tolérancés destinés à coopérer avec des trous correspondants percés dans les éléments support s afin de permettre la fixation de ces éléments au moyen de vis ou de boulons classiques. La précision est assurée par le grand nombre de vis qui s'implantent dans des trous précis, ce qui assure une répétité suffisante. Bien entendu, conformément à l'invention, les éléments supports sont toujours spécifiques à chacune des pièces détachées devant être positionnées et transportées ; ces éléments sont avantageusement réalisés en tôle mince (environ 5 mm) et l'usinage de leur contour est effectué en machine à commande numérique (laser ou découpe au fil par exemple) par rapport à des trous précis. Il est à noter que le seul réglage devant être effectué lors de la mise en oeuvre du processus de montage correspond au réglage du positionnement des équerres dans les fentes. Les caractéristiques de l'ensemble modulaire qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue, en perspective, d'une palette, - la figure 2 est une vue de dessus d'une palette équipée d'équerres et d'éléments supports, - la figure 3 est une vue de côté de l'ensemble modulaire re présenté sur la figure 2, selon la flèche III, - les figures 4a et 4b sont, respectivement, des coupes schéma tiques de l'ensemble représenté sur la figure 3 correspondant aux flèches IVa et IVb. Selon les figures 1 et 2, l'ensemble modulaire est constitué par une série de palettes l, toutes identiques ainsi que par une série d'équerres 2 et des éléments supports 3 spécifiques aux pièces détachées P devant être positionnées et transportées. Selon la figure 1, chaque palette 1 est constituée par un élément essentiellement rectangulaire d'épaisseur e approximativement constante comportant deux nervures longitudinales parallèles 4, 4' bordant une partie en retrait 5 et se prolongeant vers l'extérieur par rapport à celle-ci. Les palettes 1 sont, en outre, équipées de quatre ailettes latérales 6 munies, chacune, d'un perçage 7. Selon la figure 3, les palettes 1 sont destinées à venir en appui par une première face 11 contre une plaque standardisée 9 constituant la face supérieure d'un chariot 8 et équipée de quatre trous de montage 10, eux-mêmes également standardisés. Les perçages 7, qui sont usinés avec précision en correspondance avec les trous de montage 10, permettent la fixation des palettes 1 aux chariots 8. Par ailleurs et selon les figures 1 et 2, chacune des nervures longitudinales 4, 4' comporte deux fentes tolérancées 12, 12' alignées sur son axe longitudinal et destinées à permettre le positionnement et la fixation des équerres 2 sur la seconde face 17 opposée à la première face 11 des palettes 1. Dans ce but, et selon la figure 2, chaque équerre 2 comporte une face principale 13 comportant deux trous tolérancés 14, 14' adaptés à coopérer avec une fente 12, 12' d'une palette 1 ; les équerres 2 peuvent ainsi être fixées à une palette 1 au moyen de vis épaulées tolérancées ou de vis ordinaires. Il est à noter que, selon les figures, chaque série d'équerres 2 comporte deux groupes d'équerres, à savoir un groupe d'équerres de grandes dimensions 20 et un groupe d'équerres de petites dimensions 20'. Selon les figures 2, 3, 4a et 4b, les équerres 2 comportent également une face auxiliaire 15, perpendiculaire à la face principale 13 et comportant quatre trous tolérancés 16 (figures 4a et 4b) destinés à coopérer avec les éléments supports 3 qui sont spécifiques à la pièce détachée P à positionner et à transporter. REVENDICATIONS 10) Ensemble modulaire permettant le positionnement précis de pièces détachées ainsi que leur transport sur des chariots standardisés se déplaçant sur des tapis , en particulier dans les ateliers de montage robotisés de l'industrie automobile, ensemble modulaire caractérisé en ce qu' il est constitué par une série de palettes (1), toujours identiques, équipées chacune de moyens permettant leur montage et leur positionnement précis sur un chariot standardisé (8), ainsi que par une série d'équerres (2) comportant, chacune, d'une part, une face principale (13) par laquelle elle est destinée à être fixée à une palette (1) et, d'autre part, une face auxiliaire (15) perpendiculaire à la face principale (13) et destinée à recevoir un élément support spécifique à la pièce détachée (P) devant être positionnée et transportée. 20) Ensemble modulaire selon la revendication 1, comportant une série de palettes destinées, chacune, à être fixées sur un chariot comportant une face inférieure permettant son déplacement sur un tapis et une face supérieure standardisée constituée par une plaque rectangulaire équipée de plusieurs, de préférence, de quatre trous de montage, ensemble modulaire caractérisé en ce que chaque palette (1) est constituée par un élément d'épaisseur (e) essentiellement constante comportant, d'une part, une première face (11) destinée à venir en appui contre la face supérieure (9) d'un chariot (8) et une seconde face (17) opposée à la première et destinée à recevoir des équerres (2) et, d'autre part, plusieurs, de préférence, quatre perçages (7), usinés avec précision, en correspondance avec les trous de montage standardisés (10) des chariots (8) et constituant les moyens permettant le montage et le positionnement précis des palettes (1) sur les chariots standardisés (8). 3 ) Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque palette (1) comporte des fentes tolérancées (12, 12') coopérant avec des trous tolérancés (14, 14') percés sur la face principale (13) des équerres (2) de façon à permettre la fixation de ces dernières au moyen de boulons. 40) Ensemble modulaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque palette (1) comporte quatre fentes tolérancées (12, 12') alignées deux à deux sur deux rangées parallèles. 50) Ensemble modulaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face principale (13) de chaque équerre (2) comporte deux trous tolérancés (14, 14') destinés à coopérer avec une même fente (12, 12') de la palette (1) associée. 60) Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chaque palette (1) est constituée par un élément essentiellement rectangulaire comportant deux nervures longitudinales parallèles (4, 4') recevant les deux rangées de fentes tolérancées (12, 12') et quatre ailettes latérales (6) comportant, chacune, un perçage (7) usiné avec précision destiné à coopérer avec un trou de montage (10) d'un chariot standardisé (8). 7 ) Ensemble modulaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que les nervures longitudinales (4, 4') se prolongent vers l'extérieur, de part et d'autre des ailettes latérales (6). 80) Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la série d'équerre (2) comporte au moins deux groupes (20, 20') d'équerres standardisées ayant une géométrie et des dimensions différentes. 90) Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la face auxiliaire (15) des équerres (2) comporte une série d'au moins quatre trous tolérancés (16) destinés à coopérer avec des trous correspondants percés dans les éléments support s (3) afin de permettre la fixation de ces éléments au moyen de vis ou de boulons. 100) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chariots standardisés (8) et les palettes (1) sont réalisés en une seule pièce.