Brevet FR2797601A1 — publié le 20010223

Ligne de production robotisée polyvalente et procédé d'étude de mise au point d'une ligne de production robotisée L'invention concerne une ligne de production robotisée polyvalente, utilisable dans tout type d'industrie pour la fabrication et/ou l'assemblage de pièces moyen de robots, et concerne également un procédé d'étude et de mise au point 'une ligne de production robotisée. Dans les lignes de production robotisées actuellement connues, des séries de pièces identiques défilent devant des robots qui sont installés de façon fixe d'un côté ou de chaque côté de la ligne et qui sont équipés d'outils et programmés pour effectuer des tâches répétitives sur les pièces passant sur la ligne. Ces robots comprennent en général des bras articulés permettant de définir une trajectoire d'outil adaptée à une tâche à effectuer sur une pièce déterminée. Lorsque les pièces passant sur une ligne de production sont modifiées, il suffit général de modifier les trajectoires d'outil de certains robots de la ligne et de changer aussi éventuellement les outils dont ils sont équipés, pour adapter la ligne de production aux pièces modifiées. Par contre, il n'est pas possible changer le type des pièces traitées sur la ligne sans changer complètement la ligne elle-même, ce qui est long et onéreux. Par ailleurs, l'installation fixe des robots en succession le long de la ligne de production a pour conséquence que le nombre de robots et la longueur de cette ligne peuvent être élevés, ce qui se traduit par un investissement important. Pour les mêmes raisons, l'étude et la mise au point d'une ligne de production robotisée sont en général réalisées en vraie grandeur et peuvent être de ce fait très onéreuses. L'invention a notamment pour but de réduire de façon sensible ces inconvénients de la technique antérieure. Elle a pour objet une ligne de production robotisée qui est polyvalente et adaptable à des modifications et à changements de pièces. Elle a également pour objet une ligne de production de ce type, qui est moins encombrante et moins coûteuse une ligne équivalente de la technique antérieure Elle a encore pour objet un procédé d'étude et de mise au point d ligne de production robotisée, qui est moins coûteux que les procédés connus de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une ligne de production robotisée, comprenant des moyens de déplacement de pièces le long de la ligne et des robots installés le long de cette ligne, chaque robot étant équipé d'un outil et programme pour l'exécution d'une tâche déterminée sur lesdites pièces, caractérisée en ce qu'elle comprend également - des moyens changement des outils montés sur les robots, permettant d'équiper chaque robot d'un autre outil pour lui faire effectuer une autre tâche sur les pièces précitées ou sur des pièces différentes ; - et des moyens de déplacement des robots par rapport à la ligne de production, pour amener chaque robot équipé d'un autre outil dans une position correspondant à la tâche à effectuer avec cet autre outil sur les pièces passant sur la ligne. invention permet donc, après passage d'une série de pièces sur une ligne de production, de reconfigurer cette ligne dans la mesure nécessaire soit traitement ultérieur de la même série de pièces soit au traitement d'une série de pièces différentes. On peut ainsi, en associant à chaque robot un jeu n outils différents, traiter une série de pièces sur la ligne de production comme si cette ligne comprenait un nombre de robots égal à n fois le nombre de robots dont elle est équipée. En d'autres termes l'invention permet de diviser par n d'une part le nombre de robots installés sur une ligne de production de la technique antérieure et d autre part l'encombrement de cette ligne dans un atelier ou dans une usine. Selon une autre caractéristique de 1 invention, lesdites pièces sont déplaçables, par séries, dans un sens et dans l'autre sur la ligne de production. On réduit ainsi les manipulations pièces d'un bout à l'autre de la ligne. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les pièces sont déplaçables sur ligne sur des supports, tels que des palettes, par rapport auxquels les positions des robots sont déterminées. Les outils destinés à équiper les robots sont placés dans des positions prédéterminées sur des supports fixes au voisinage des zones de déplacement des robots, ou bien en variante, les outils qui sont démontés des robots et ceux dont les robots doivent être équipés pour effectuer une autre tâche, sont déplaçables sur la ligne de production sur des moyens de support, tels que des palettes. Dans un mode de réalisation de l'invention, les robots sont déplaçables sur coussin d'air sur des plaques de base qui sont fixées au sol le long de ligne de production, et les positions des robots correspondant aux tâches à effectuer sont définies par des butées fixées de façon réglable ou amovible sur ces plaques de base. Dans une variante de réalisation, les robots sont deplaçables en translation sur des glissières dans deux directions horizontales perpendiculaires par exemple dans l'axe de la ligne de production et dans direction transversale. Avantageusement, les robots sont également mobiles en rotation autour d'un axe vertical sur des embases ou des supports qui sont eux-mêmes déplaçables en translation horizontalement rapport à la ligne de production. L'invention propose également un procédé d'étude et de mise au point d'une ligne de production comprenant des robots installés le long de la ligne équipés d'outils et programmés pour effectuer des tâches répétitives sur des pièces déplacées le long de la ligne, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste - à programmer au moins certains des robots pour leur faire effectuer des tâches différentes au moyen d'outils différents sur des pièces identiques ou différentes, - à équiper chacun de ces robots d'un premier outil et à lui faire effectuer une première tâche sur une série de pièces identiques passant sur la ligne de production, - puis à équiper chacun de ces robots d'un autre outil, à le déplacer par rapport à la ligne pour l'amener dans une position correspondant à une autre tache à effectuer au moyen dudit autre outil et - lui faire effectuer cette autre tâche sur la série de pièces précitées repassant sur la ligne de production sur une série de pièces différentes. Le procédé selon l'invention permet notamment de mettre au point une ligne de production robotisée de grande longueur, comprenant un nombre important de robots, en utilisant un atelier dont la longueur est plusieurs fois inférieure à celle de la ligne de production et un nombre de robots qui est lui aussi plusieurs fois inférieur à celui de la ligne de production. I1 en résulte une économie importante. De façon générale, l'invention permet d installer une ligne de production robotisée dans un espace réduit, en utilisant un nombre réduit de robots, donc en diminuant de beaucoup 1 investissement nécessaire à l'installation de la ligne et au démarrage de son fonctionnement. Elle permet également d'adapter une ligne de production à des changements de pièces, de la faire fonctionner sur des petites séries de pièces différentes et de façon générale de suivre 1 évolution de la demande du marché. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique partielle de dessus d'une ligne de production selon l'invention - les figures 2 et 3 sont des vues correspondant à la figure 1, représentant deux états différents de fonctionnement de la ligne de production ; - la figure 4 est une vue schématique partielle de côté du montage d'un robot sur coussin d'air ; - la figure 5 est une vue de dessous de la plaque de base du robot. Dans l'exemple de réalisation représenté aux dessins, l'invention est appliquée à une ligne robotisée d'assemblage de pièces de tôle par soudure, les pièces de tôle étant par exemple destinées à former des côtés de caisse gauche et droit de véhicule automobile par assemblage d'une peau sur une doublure, la peau et la doublure étant elles-mêmes préparées par assemblage d'éléments. Les étapes de fabrication à réaliser sur la ligne de production de la figure 1 sont donc les suivantes - assemblage des éléments de peau droite, - assemblage des éléments de doublure droite, - assemblage de la peau droite sur la doublure droite, - assemblage des éléments de peau gauche - assemblage des éléments de doublure gauche, assemblage de la peau gauche sur la doublure gauche. cet effet, la ligne de production représentée en figure 1 est formée d'une pluralité de postes de travail successifs désignés par les références P1, P2, , ..., Pm qui sont alignés le long d même axe et qui comprennent chacun une table à rouleaux 10 destinée à recevoir une palette 12 et deux robots 14 installés de part et d'autre de la table de chaque côté de la ligne de production définie par les différents postes de travail. A chaque robot 14 est associé un jeu d'outils différents 161, 162, ... 16, qui sont sélectionnés en fonction des différentes tâches que doit effectuer le robot sur les séries de pièces qui vont passer sur la ligne de production, le nombre d'outils associés à un robot pouvant bien entendu varier entre 1 et n d'un robot ' l'autre en fonction des cas. Dans l'exemple représenté, outils 16 destines à équiper un robot 14 sont placés dans des positions prédéterminées sur des supports fixes (non représentés) se trouvant au voisinage robot 14, de telle sorte que le dernier élément du robot sur lequel doit être monté un outil puisse être amené sur les différents supports de ces outils dans des positions et des orientations permettant le montage et le démontage des outils. Chaque robot 14 est par ailleurs déplaçable dans un plan horizontal par rapport à la table 10 près de laquelle il est installé. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, chaque robot 14 est monté sur une plaque plane 18 dont face inférieure est équipée de joints 20 en caoutchouc ou analogue délimitant des chambres 22 ouvertes vers le bas, qui sont au nombre de quatre dans 1 exemple représenté et dans lesquelles peut être insufflé de l'air sous pression, pour former des coussins d'air sur une plaque de base 24 fixée au sol le long des tables 10. Ce montage permet de déplacer des robots 14 par rapport aux tables 10 avec un frottement quasi-nul, pour les amener dans des positions qui sont définies par des butées 26 fixées de façon réglable et/ou amovible sur les plaques de base 24. En variante, les robots 14 pourraient être montés sur des glissières horizontales s'étendant dans deux directions perpendiculaires, par exemple parallèles à l'axe longitudinal de la ligne production et à une direction transversale. Avantageusement, chaque robot 14 est de plus monte mobile en rotation autour d'un axe vertical 2 , par rapport à la plaque 18 des figures 4 et 5 ou par rapport à une embase ou un support déplaçable horizontalement par rapport aux tables 10. La ligne de production de la figure 1 comprend encore des moyens, non représentés, permettant de faire passer les palettes 12 d'une table 10 à l'autre, dans un sens le long de l'axe de la ligne de production et dans le sens opposé. Par exemple, les tables 10 peuvent être des tables à rouleaux mécanisés et asservis en vitesse et en position. Les différentes positions que peuvent prendre les robots 14 à côté des tables 10 sont déterminées par rapport aux palettes 12, celles-ci étant placées sur tables 10 dans des positions définies de façon précise, et les pièces à traiter sur la ligne de production étant elles-mêmes placées sur palettes 12 dans des positions définies de façon précise Les robots 14 sont programmés en fonction différentes tâches qu'ils auront à effectuer, c'est- à-dire que leurs positions par rapport aux tables 10 et leurs trajectoires d'outil sont déterminées préalablement en fonction de ces tâches et des pièces sur lesquelles elles doivent être effectuées. La ligne de production représentée en figure 1, qui comprend 2m robots 14 à chacun desquels est associé un jeu de n outils différents, permet de traiter une série de pièces identiques, comme une ligne continue de la technique antérieure comprenant 2mxn robots. Elle permet aussi de traiter successivement au moins n séries de pièces différentes, comme cela va être décrit en référence aux figures 2 et 3 dans le cas de l'assemblage des côtés de caisse de véhicule automobile. En figure 2, les robots 14 ont été équipes des outils 16 permettant l'assemblage des éléments de la peau des côtés de caisse gauches, et ils été placés par rapport aux tables 10 dans des positions permettant un accès aisé aux points qu'ils doivent atteindre sur les pièces qui vont passer sur ligne de production. En d'autres termes, la ligne a été configurée de façon appropriée à l'assemblage des éléments de la peau des côtés de caisse gauches d'un véhicule automobile. Les palettes 12 portant ces éléments sont donc déplacées d'une table 10 à l'autre le long de la ligne de production, dans le sens indiqué par les fleches, c'est-à-dire de gauche à droite sur le dessin. Comme représenté en figure 2, les robots du poste P1 sont équipés des outils 16n et 161 respectivement, ceux du poste P2 sont équipés des outils 16i et 16j respectivement, un des robots 14 du poste P3 n'est pas équipé d'outil et sera inactif, l'autre robot étant équipé de l'outil 16n, etc. Les palettes 12 portant les éléments précités sont amenées en succession au poste P1 puis transférées une à une aux postes suivants, jusqu'à ce les tâches prévues aient été effectuées par les robots 14 sur toutes les pièces portées par les palettes 12. Ensuite, des éléments de doublure de côté de caisse gauche posés sur des palettes 12 doivent être assemblés entre eux. Pour cela, certains outils équipant les robots 14 doivent être échangés. Ces robots sont alors commandés pour amener leurs outils au-dessus de leurs supports fixes, les outils équipant ces robots sont démontés, les robots sont déplaces jusqu'aux supports des outils dont ils doivent être équipés pour travailler sur les doublures de côté de caisse, ces outils sont montés sur robots et ces derniers sont amenés dans des positions prédéterminées par rapport tables 10, correspondant aux tâches qu'ils doivent effectuer sur les élements de doublure des côtés de caisse. palettes 12 portant ces éléments sont, par exemple déplacées sur la ligne de production dans le sens indiqué par les flèches en figure 2, c'est-à- dire de la gauche vers la droite, jusqu'à ce que toutes les doublures de côtés de caisse gauches aient été assemblées. Ensuite, comme représenté en figure 3, la ligne est une nouvelle fois configurée pour effectuer l'assemblage des doublures sur les peaux côtés de caisse gauches. Les outils équipant certains des robots 14 sont échangés, les robots sont positionnés par rapport aux tables 10 dans les positions voulues et les palettes 12 portant chacune une peau posée sur une doublure sont introduites en succession dans la ligne de production et déplacées dans le sens indiqué par les flèches, c'est-à-dire de la droite vers la gauche. Bien entendu, cette ligne de production peut être utilisée en faisant travailler les robots 14 sur des pièces identiques de la façon suivante - la ligne est configurée pour traiter les pièces lors d'un premier passage dans un sens déterminé, par exemple de la gauche vers droite, comme représenté en figure 2, puis elle est reconfigurée pour traiter les mêmes pièces lors d'un deuxième passage sur la ligne de la droite vers gauche et elle est enfin reconfigurée pour traiter les pièces lors d'un troisième passage sur la ligne la gauche vers la droite, après quoi la série pièces traitées est évacuée et une nouvelle série de pièces à traiter est amenée à l'extrémité gauche de ligne. Dans le mode de réalisation qui a été décrit et représenté aux dessins, les outils destinés à équiper robots sont placés sur des supports fixes au voisinage immédiat des zones de déplacement de ces robots. En variante, les outils à échanger peuvent etre transportés sur la ligne de production par des palettes 12, de la façon suivante - les robots étant déjà équipés d'outils, amène des palettes de support d'outils sur la ligne production à chaque poste de travail. Les robots sont alors commandés pour placer leurs outils dans des positions prédéterminées sur les palettes, puis outils sont démontés, les robots sont écartés palettes et celles-ci sont transférées en dehors de la ligne. Ensuite, de nouvelles palettes portant les outils à monter sur les robots sont amenées sur la ligne de production, les outils sont commandés pour amener leur dernier élément au niveau des outils posés sur les palettes, ces outils sont montés sur les robots, ces derniers sont écartés des palettes et celles-ci sont transférées jusqu'à une extrémité de ligne de production et évacuées de celle-ci. De façon générale, l'invention est applicable à toute production robotisée, dans tout type 'industrie. REVENDICATIONS 1 - Ligne de production robotisée polyvalente, comprenant des moyens de déplacement de pièces le long de la ligne et des robots (14) installés le long de la ligne, chaque robot étant équipé d'un outil (16) et programmé pour l'exécution d'une tâche déterminée sur lesdites pièces, caractérises en ce qu'elle comprend également - des moyens de changement des outils (16) montes sur les robots (14) , permettant 'équiper chaque robot d'un autre outil pour lui faire effectuer une autre tâche sur les pièces précitées ou sur pièces différentes ; et des moyens de déplacement des robots (14) par rapport à la ligne de production, pour amener chaque robot équipé d'un autre outil dans une position correspondant à la tâche à effectuer sur les pièces passant sur la ligne. 2 - Ligne de production selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites pièces sont déplaçables, par séries, dans un sens et dans l'autre sur la ligne. 3 - Ligne de production selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdites pièces sont déplaçables sur la ligne sur des supports, tels que des palettes (12), par rapport auxquels les positions des robots (14) sont déterminées. 4 - Ligne de production selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les outils démontés des robots et les outils à monter sur les robots pour effectuer une autre tâche sont déplaçables sur la ligne de production sur moyens de support, tels que des palettes. 5 - Ligne de production selon 'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les outils (16) destinés à équiper les robots (14) sont placés dans des positions prédéterminées sur des supports fixes au voisinage des zones de deplacement des robots. 6 - Ligne de production selon 'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les robots (14) sont déplaçables sur coussin d'air sur plaques de base (24) fixées au sol le long de la ligne de production, et leurs positions correspondant aux tâches à effectuer sont définies par butées (26) fixées de façon réglable ou amovible sur les plaques de base (24). - Ligne de production selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en que les robots sont déplaçables en translation sur des glissières dans deux directions horizontales perpendiculaires. 8 - Ligne de production selon 'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les robots (14) sont mobiles en rotation autour d'un axe vertical (28) sur des embases ou supports déplaçâbles en translation horizontale par rapport à la ligne de production. 9 - Ligne de production selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est destinée à l'assemblage de pièces de tôle soudure, en particulier pour l'industrie automobile. 10 - Procédé d'étude et de mise au point 'une ligne de production comprenant des robots (14) installés le long de la ligne, équipés d'outils (16) programmés pour effectuer des tâches répétitives des pièces déplacées le long de la ligne, caractérisé en ce qu'il consiste - à programmer au moins certains des robots (14) pour leur faire effectuer des tâches différentes au moyen d'outils (16) différents sur des pièces identiques ou différentes, - à équiper chacun de ces robots d'un premier outil (16) et à lui faire effectuer une première tache sur une série de pièces identiques passant sur la ligne de production, - puis à équiper chacun de ces robots d'un autre outil, à le déplacer par rapport à la ligne de production pour l'amener dans une position correspondant à une autre tâche à effectuer au moyen dudit autre outil et à lui faire effectuer cette autre tâche sur la série de pièces précitées repassant sur la ligne de production ou sur une série de pièces différentes passant sur cette ligne. 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer lesdites séries de pièces dans le même sens ou alternativement dans un sens ou dans l'autre la ligne de production. 12 - Procédé selon la revendication 10 11, caractérisé en ce que les positions des robots (14) sont déterminées par rapport à des supports, tels que des palettes ( , déplaçables le long de la ligne de production et lesquels sont posées les pièces.