Brevet FR2757819A1 — publié le 19980703

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MONTAGE D'ELEMENTS DE CARROSSERIE DE VEHICULES AUTOMOBILES La présente invention concerne un procédé et un dispositif de montage de pièces de carrosserie automobile notamment d'éléments de tôlerie et plus particulièrement un procédé et son dispositif associé permettant une grande souplesse de la ligne de fabrication aux évolutions du produit. Une méthode de montage connue pour la réalisation d'une structure complexe de carrosserie telle que le plancher d'un véhicule automobile consiste à former des sous-ensembles d'éléments de tôlerie par des opérations de préassemblage dans des zones de préparation situées à proximité immédiate de la ligne principale de fabrication, puis à charger ces sous-ensembles constitutifs de l'élément de carrosserie, sur une platine de la ligne de fabrication comportant des moyens de mise en position et de maintien de ces sous-ensembles selon la géométrie finale de l'élément de carrosserie à assembler, I'assemblage final de l'élément de carrosserie étant alors effectué par des robots de soudage disposés le long de la ligne de fabrication. Un tel procédé de montage présente l'inconvénient d'entraîner la mise en place de nombreuses machines d'assemblage spécifiques et coûteuses dans la zone de préparation pour permettre la réalisation de sous-ensembles de pièces qui puissent être directement soudées, sur les platines de la ligne de fabrication, selon la géométrie finale de l'élément de carrosserie. Par ailleurs, le temps de cycle imparti pour chaque machine d'assemblage étant limité par la cadence de production de l'élément de carrosserie, il n'est possible de regrouper qu'un nombre limité d'opérations d'assemblage sur une même machine, obligeant à multiplier le nombre de machines en série et en parallèle pour pouvoir effectuer les opérations de préassemblage dans le temps imparti et obtenir une capacité de production suffisante. Or, la multiplication du nombre de postes d'assemblage dans la zone de préparation entraine la multiplication du nombre d'opérations à faible valeur ajoutée telles que les manipulations de pièces, ainsi que la multiplication du nombre de machines possédant des moyens de mise en géométrie des pièces. Le nombre important de ces machines spécifiques dans la zone de préparation limite fortement la flexibilité de la ligne de fabrication, une légère modification d'une pièce pouvant demander la modification de nombreuses machines. La présente invention a donc pour objet un procédé de montage, ainsi que son dispositif associé, permettant d'augmenter la souplesse de la ligne de fabrication afin de pouvoir effectuer des modifications rapides des éléments à assembler et de permettre le traitement de différents éléments de carrosserie sur une même ligne de fabrication et qui soit à la fois simple et économique à réaliser. Le procédé selon l'invention concerne le montage d'une structure de carrosserie de véhicule automobile, tel qu'un plancher, à partir de pièces de tôlerie réunies en sous-ensembles et portées par une platine, cette dernière étant transportée par un convoyeur le long d'une ligne principale de fabrication coopérant avec différents postes de travail pour la réalisation des opérations de mise en géométrie et d'assemblage des sousensembles, les opérations de mise en géométrie utilisant des organes de positionnement agencés sur la platine. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que les sousensembles sont également réalisés directement sur la ligne principale de fabrication, à partir de pièces de tôlerie disposées sur des organes de positionnement supplémentaires de la platine. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que les sousensembles sont réalisés par une succession d'opérations de mise en géométrie et d'assemblage des pièces de tôlerie présentes sur les organes de positionnement supplémentaires. Selon une autre caractéristique du procédé de montage selon l'invention, les sous-ensembles sont réalisés par une succession d'opérations de mise en géométrie et d'assemblage des pièces de tôlerie présentes sur les organes de positionnement supplémentaires. Selon une autre caractéristique du procédé de montage selon l'invention, le chargement des pièces de tôlerie sur les platines est opéré au niveau d'un poste de chargement extérieur à la ligne principale de fabrication, seules les pièces les plus encombrantes étant chargées sur les platines au niveau du poste de travail correspondant à leur phase d'assemblage. L'invention concerne également un dispositif, pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, comportant une ligne de fabrication munie d'un convoyeur de platines présentant des organes de positionnement pouvant recevoir les sous-ensembles de la structure à assembler et caractérisé en ce que lesdites platines comportent également des organes de positionnement supplémentaires permettant le maintien et la mise en géométrie des pièces de tôlerie nécessaires à la constitution des sousensembles. Selon une autre caractéristique de l'invention, le convoyeur comporte des palettes intermédiaires sur lesquelles les platines sont montées de façon amovible. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus schématique d'une ligne de fabrication générale d'un plancher de véhicule automobile mettant en oeuvre le procédé de montage selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'un poste d'assemblage de la ligne représentée à la figure 1; - les figures 3, 4 et 5 sont des vues similaires à la figure 2 montrant différentes étapes du procédé de montage selon l'invention; Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Pour faciliter la lecture des dessins les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. A la figure 1, on a représenté schématiquement une ligne de fabrication servant à l'assemblage d'un plancher de véhicule automobile. Cette ligne comporte un convoyeur principal 1 composé de palettes 2 entraînées en translation, ces dernières supportant chacune une platine 3 amovible sur laquelle sont disposées des pièces du plancher. Les palettes 2 supportant les platines 3 sont acheminées successivement par le convoyeur principal 1 à différents postes de travail, la mise en position précise des platines 3 vis à vis de chaque poste de travail étant effectuée par des organes appropriés, non figurés, de mise en référence de la palette 2. La ligne de fabrication présente un convoyeur 5 annexe venant côtoyer le convoyeur principal 1 au niveau d'un poste de transfert 4 au niveau duquel les platines 3, parvenant vides à cet endroit de la ligne de fabrication, sont retirées des palettes 2 du convoyeur principal I pour être disposées sur le convoyeur 5 annexe. Le convoyeur 5 annexe coopère avec un ou plusieurs postes de chargement 10, représentés sur la figure 1, au niveau duquel des opérateurs 26 chargent manuellement sur les platines 3, les principaux éléments de tôlerie du plancher à assembler tels que des traverses 21, des éléments de liaison 22, des longerons 23 ainsi que tous les éléments de renfort, ces derniers étant mis à disposition des opérateurs 26 dans des meubles de stockage 25. Comme on peut le voir sur les figures 2 à 5, les platines 3 comportent des organes de positionnement 6 destinés à maintenir des pièces de tôlerie réunies en sous-ensembles selon la géométrie finale du plancher à assembler et des organes de positionnement supplémentaires 6' destinés à maintenir les pièces de tôlerie lors des différentes étapes d'assemblage nécessaires à l'obtention de ces sous-ensembles. Ainsi, les différentes pièces chargées au niveau du poste de chargement 10 sur les platine 3 sont maintenues par les organes de positionnement supplémentaires 6' prévus à cet effet, d'autres organes de positionnement supplémentaires 6' portés par la platine 3 restant libres pour servir à la mise en géométrie du plancher lors d'étapes de travail ultérieures sur la ligne. Pour éviter un chargement incomplet d'une platine 3, des capteurs peuvent être installés au niveau de chaque organe de positionnement supplémentaire 6' pour vérifier la présence des pièces. Conformément à la figure 1, chaque platine 3, une fois chargée, est amenée par le convoyeur 5 annexe au niveau d'un meuble de tri 16 avant d'être réintégrée en temps voulu sur la ligne de fabrication. Ce meuble de tri 16 comporte différents types de platines 3 chargées en pièces permettant l'assemblage de planchers spécifiques à différents modèles de véhicule, un code étant disposé sur chaque platine pour permettre l'identification automatique du type de plancher lorsque ceux-ci parviennent au niveau des postes de travail de la ligne de fabrication ou des postes de chargement 10. L'extrémité du convoyeur 5 annexe située en aval du meuble de tri 16 est reliée au convoyeur principal l par un poste de transfert 8, disposé en aval du poste de transfert 4. Le transfert des différentes platines 3 sur la ligne de fabrication est géré par le meuble de tri 16, ce dernier engageant sur le convoyeur 5 annexe le type de platine 3 correspondant au modèle de plancher que l'on souhaite assembler. La ligne de fabrication présente, en aval du poste de tranfert 8, plusieurs zones de travail 31 à 36 dans lesquelles toutes les opérations d'assemblage vont être effectuées. Pour cela, les zones 31 à 36 comportent un certain nombre de postes de travail munis de robots l l pouvant être équipés d'outils de préhension ou d'outils de soudage. Conformément à la description qui précède et aux figures I à 6, le procédé d'assemblage du plancher effectué dans les zones de travail 3 1 à 36 va maintenant être décrit. Comme on peut le voir plus précisément sur la figure 2, la platine 3 disposée sur une palette 2 entraînée par le convoyeur I parvient au niveau de postes de travail de la zone 31 avec les organes de positionnement supplémentaires 6' partiellement chargée en pièces, le chargement ayant été effectué au niveau du poste de chargement 10 du convoyeur 5 annexe. Les robots 1 1 de la zone 3 1 effectuent alors les opérations de soudage des pièces devant être soudées prioritairement dans le processus d'assemblage, ces dernières étant disposées sur les organes de positionnement supplémentaires 6' prévus à cet effet. Ces pièces soudées prioritairement correspondent généralement aux pièces du plancher qui de part leur emplacement devront être successivement soudées à différents éléments ou dont l'accessibilité devient limité au fùr et à mesure de l'assemblage du plancher. Cette opération est illustrée sur la figure 2 où les longerons 23, les éléments de liaison 22 et les traverses 21 sont disposés sur les organes de positionnement supplémentaires 6' disposés de manière suffisamment espacés pour laisser l'accessibilité et permettre la réalisation par les robots 1 1 des différents points de soudure entre ces éléments et des éléments de renfort, non visibles sur la figure 2. Une fois cette opération de préassemblage effectuée, la platine 3 est amenée par le convoyeur I au niveau des postes de travail de la zone 32 suivante où des robots 11 munis de pinces de manutention transfèrent certains ensembles de pièces préassemblées sur d'autres organes de positionnement supplémentaires 6' de la platine 3. Ces ensembles de pièces préassemblées sont alors disposés pour pouvoir être assemblés à d'autres pièces présentes sur la platine 3. La platine 3 est alors transférée aux postes de travail de la zone 33 suivant où des robots 1 1 munis de pinces à souder effectuent le soudage des éléments nouvellement disposés. Cette opération est illustrée par la figure 3 où les longerons 23 ont été rapprochés des éléments de liaison 22 pour permettre leur soudage. Les opérations effectuées sur les postes de travail de la zone 34 suivante sont alors similaires à ceux décrits précédemment, les postes de travail effectuant des opérations de soudage sur les pièces présentes sur la platine 3 étant alternés avec des postes de travail effectuant des opérations de transfert de certains de ces ensembles de pièces vers d'autres organes de positionnement supplémentaires 6' de la platine 3, ces derniers réalisant une nouvelle mise en géométrie des pièces pour leur assemblage. Comme on peut le voir sur la figure 4, l'ensemble de ces opérations permet d'obtenir finalement une pluralité de sous-ensembles tels que les longerons 23 liés à leur élément de liaison 22, les traverses 21, pouvant être disposés sur la platine 3 sur les organes de positionnement 6, directement suivant la géométrie finale du plancher afin d'être soudés ensemble. La figure 5 illustre un poste de travail particulier de la zone 35 de la ligne de fabrication où une tôle de plancher 24, stockée dans un meuble 27, est rapportée sur les longerons 23, les éléments de liaison 22 et les traverses 21 déjà préassemblés et positionnés sur la platine 3. Les opérations effectuées sur les autres postes de travail de la zone 35 correspondent ensuite aux dernières opérations de soudage nécessaires à l'obtention des planchers assemblés et à la mise en place de ces derniers sur un meuble de stockage 28. Le procédé de montage décrit précédemment présente de nombreux avantages sur les procédés classiquement utilisés. En effet, il permet, en réalisant l'ensemble des opérations d'assemblage de l'élément de tôlerie sur une même platine, de regrouper tous les organes de positionnement spécifiques à l'élément de carrosserie, sur cette même platine. Ainsi un simple changement de platine permet de changer le type d'élément de carrosserie en production, ce qui procure une grande flexibilité à la ligne de fabrication, les postes de travail pouvant être équipés d'un lecteur optique permettant l'identification automatique du type de platine se présentant à leur niveau afin de modifier en conséquence la programmation des robots. De plus, la logistique de chargement de la ligne de fabrication est simplifiée par le regroupement en une seule zone des principales pièces constituant l'élément de carrosserie, seules les pièces fortement encombrantes, comme la tôle de plancher dans le mode de réalisation décrit, étant approvisionnées directement au poste de travail où celles-ci sont assemblées. fl est néanmoins envisageable de réaliser une variante où toutes les pièces de l'élément de carrosserie seraient chargées en un point de la ligne de fabrication sur une platine plus volumineuse afin d'avoir une seule zone d'approvisionnement en pièces. Enfin, la cadence de production peut être augmentée simplement en augmentant le nombre de robots présents sur la ligne de fabrication. Le procédé de montage et le dispositif associé ainsi réalisé permet, sans augmentation de coût, d'avoir une ligne de fabrication réellement flexible, pouvant suivre rapidement les évolutions du produit et permettre l'assemblage de différents éléments de carrosserie. En effet, le Surcoût de la ligne engendré par la multiplication des robots et la complexité des platines est compensé par la disparition des machines spécifiques pour le préassemblage des pièces. Bien entendu, I'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, I'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi on peut envisager de remplacer les platines amovibles disposées sur chaque palette par deux platines amovibles disposées côte à côte, la première platine comportant les organes de positionnement nécessaires au maintien et au positionnement des pièces lors du chargement et des différentes étapes de préassemblage, la seconde platine comportant les organes de positionnement servant à la mise en place des différentes pièces selon la géométrie finale de l'élément de carrosserie. Cette séparation en deux platines permet de réduire l'encombrement du convoyeur annexe à partir duquel les pièces sont chargées, le chargement de la seconde platine pouvant être géré à l'aide d'un second convoyeur muni d'un meuble de tri. REVENDICATIONS [1] Procédé de montage d'une structure de carrosserie de véhicules automobiles, telle qu'un plancher, à partir de pièces de tôlerie réunies en sous-ensembles et portées par une platine (3), ladite platine (3) étant transportée par un convoyeur (1) le long d'une ligne principale de fabrication coopérant avec différents postes de travail pour la réalisation des opérations de mise en géométrie et d'assemblage desdits sous-ensembles, lesdites opérations de mise en géométrie utilisant des organes de positionnement (6) agencés sur ladite platine (3), caractérisé en ce que lesdits sous-ensembles sont également réalisés directement sur la ligne principale de fabrication, à partir de pièces de tôlerie (21,22,23) disposées sur des organes de positionnement supplémentaires (6') de ladite platine (3). [2] Procédé de montage d'une structure de carrosserie de véhicules automobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits sousensembles sont réalisés par une succession d'opérations de mise en géométrie et d'assemblage des pièces de tôlerie (21,22,23) présentes sur lesdits organes de positionnement supplémentaires (6'). [3] Procédé de montage d'une structure de carrosserie de véhicules automobiles selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites opérations de mise en géométrie des pièces de tôlerie (21,22,23) sont effectuées par la mise en place, à l'aide de robots (11) de la ligne de fabrication munis d'outils de préhension, desdites pièces de tôlerie (21,22,23) sur les organes de positionnement supplémentaires (6') adaptés. [4] Procédé de montage d'une structure de carrosserie de véhicules automobiles selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que le chargement des pièces de tôlerie (21,22,23) sur les platines (3) est opéré au niveau d'un poste de chargement (10) extérieur à la ligne principale de fabrication, seules les pièces (24) les plus encombrantes étant chargées sur les platines (3) au niveau du poste de travail correspondant à leur phase d'assemblage. [5] Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de montage d'une structure de carrosserie de véhicules automobiles selon l'une quelconque des revendications I à 4, comportant une ligne de fabrication munie d'un convoyeur (1) de platines (3), lesdites platines (3) présentant des organes de positionnement (6) pouvant recevoir les sous-ensembles de la structure à assembler, caractérisé en ce que lesdites platines (3) comportent également des organes de positionnement supplémentaires (6') permettant le maintien et la mise en géométrie des pièces de tôlerie nécessaires à la constitution des sous-ensembles. [6] Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce ledit convoyeur (1) comporte des palettes (2) intermédiaires sur lesquelles lesdites platines (3) sont montées de façon amovible.