Brevet FR2831475A1 — publié le 20030502

La présente invention est relative à un dispositif de mise en place d'une pluralité de pièces dans un ensemble mécanique. L'assemblage automatisé de pièces mécaniques fait couramment appel à des moyens d'approvisionnement des moyens d'assemblage utilisés avec des séries de pièces identiques : boulons, vis, rivets, rondelles, goupilles, axes, etc... destinés à être montées en différents endroits d'un appareil ou d'un dispositif mécanique à assembler. Les pièces fournies aux moyens d'assemblage proviennent alors d'un stock desdites pièces contenues dans un bol vibrant ou encore dans une cassette contenant un tube souple dans lequel ces pièces sont préchargées les unes derrière les autres. Les pièces sorties du stock sont automatiquement transférées sur une rampe ou dans un tube et dirigées par de l'air comprimé, par exemple, jusqu'à un appareil de pose de chacune des pièces dans des partie prédéterminées de l'ensemble mécanique à assembler. Cet appareil de pose est monté sur un support tel qu'une machine à commande numérique, une table XY, un robot, un manipulateur, etc... permettant d'automatiser les déplacements des pièces jusqu'à leur point de pose. Ainsi l'assemblage fait classiquement appel à un système complexe comportant des moyens de stockage des pièces à installer, des moyens de transfert de ces pièces, des moyens de réception des pièces transférées et des moyens de pose de ces pièces en position d'assemblage. Les moyens de stockage doivent en outre comprendre autant d'unités qu'il y a de pièces différentes à installer. Le transfert des pièces est complexe et donc de mise au point délicate. Enfin l'utilisation dans ce transfert, de tubes alimentés en air comprimé n'est possible qu'avec des pièces de masse peu importante, de manière à ne pas endommager les moyens de réception des pièces transférées. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de mise en place d'une pluralité de pièces dans un ensemble mécanique, qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui soit, en particulier, de conception plus simple, donc plus fiable et de réalisation moins coûteuse, que les dispositifs connus de ce type, tout en présentant une grande souplesse d'utilisation. On atteint ce but de l'invention ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif de mise en place d'une pluralité de pièces dans un ensemble mécanique, remarquable en ce qu'il comprend a) un plateau de support d'une distribution bidimensionnelle desdites pièces, et b) des moyens de déplacement pour saisir sélectivement des pièces portées par ledit plateau et pour les déposer successivement en position d'assemblage dans ledit ensemble mécanique. Le plateau supporte les pièces par l'intermédiaire de logements adaptés à la géométrie des pièces. Comme on le verra plus loin en détail, ce dispositif est de structure simple et peut donc être réalisé à coût contenu tout en pouvant assurer la mise en place de nombre de pièces différentes grâce à l'interchangeabilité des logements montés sur le plateau. Selon d'autres caractéristiques, optionnelles de la présente invention : les moyens de déplacement comprennent une pluralité d'organes de préhension fixés en ligne sur un même support mobile, selon un pas éventuellement compatible avec celui de la distribution des pièces sur le plateau, les organes de préhension sont actionnés simultanément ou séquentiellement pour prélever une pluralité de pièces sur le plateau, les moyens de déplacement comprennent des moyens pour commander les dépôts successifs des pièces prélevées en position d'assemblage, par lesdits organes de préhension, quand le dispositif est conçu pour la mise en place de pièces constituant des éléments de fixation, ce dispositif comprend un outil de fixation desdits éléments sur l'ensemble mécanique, ledit outil de fixation est monté sur ledit support desdits organes de préhension. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une vue perspective d'un plateau formant partie du dispositif suivant l'invention, la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une pièce et d'un logement de réception de cette pièce sur le plateau de la figure 1, et les figures 3A et 3D sont des vues schématiques du dispositif suivant l'invention, illustrant quatre étapes successives de son fonctionnement. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où le plateau 1 représenté prend, à titre d'exemple, une forme rectangulaire. Il est réalisé en un matériau suffisamment rigide pour porter une pluralité de pièces (non représentées) et il est percé de plusieurs rangées parallèles de trous tels que la, lb, le..., chacun de ces trous étant dimensionné pour accueillir amoviblement un logement 2 (voir fig. 2) lui-même dimensionné de manière à maintenir une pièce telle que la pièce 3 dans une position prédéterminée par rapport au plateau. Le plateau 1 supporte ainsi une distribution bidimensionnelle, de préférence régulière comme représenté, de pièces 3. Dans le cas d'une pièce 3 présentant une forme de révolution d'axe X, comme c'est le cas du rivet représenté à la figure 2, le logement 2 peut prendre, par exemple, la forme d'une cuvette cylindrique s'appuyant par un rebord d'extrémité 2a sur le plateau 1. Une extrémité du rivet 3 s'appuie sur le fond 2b du logement alors que la tête 3a du rivet déborde largement de ce logement. Le diamètre de la cuvette creusée dans le logement 2 est légèrement supérieur à celui du rivet. Ainsi l'axe X du rivet reste sensiblement confondu avec celui du logement, ce qui permet de donner au rivet une position bien définie facilitant son extraction de ce logement, comme on le verra plus loin. On comprend que le plateau 1 peut ainsi porter, successivement ou simultanément, des pièces de formes et de fonctions différentes, destinées à faire partie d'ensembles mécaniques réalisés par assemblage robotisé de diverses pièces mécaniques, et ceci par simple adaptation de la géométrie interne des logements de support de ces pièces sur le plateau 1. Le plateau peut ainsi supporter une panoplie, complète ou non, de diverses pièces, rivets, vis, boulons, écrous, rondelles, chevilles, goupilles, etc..., c'est-à-dire outre des pièces constituant des éléments de fixation, des pièces conçues pour être utilisées à d'autres fins. On remarquera toutefois que le plateau du dispositif suivant l'invention se prête tout particulièrement à la réception de pièces largement utilisées, de manière répétitive, dans beaucoup d'ensembles mécaniques, comme c'est le cas des éléments de fixation employés, dans divers formats, pour assembler des parties d'un tel ensemble. Quand le plateau porte des pièces de divers types, leur distribution sur le plateau est fixée en fonction d'un ou plusieurs critères prédéterminés, ordre de montage, type de la pièce, etc... C'est ainsi que le plateau peut, par exemple, porter, dans des rangées prédéterminées, divers rivets ou vis, de types différents, à monter dans des emplacements différents de l'ensemble mécanique à assembler. Il convient alors que le dispositif suivant l'invention puisse être commandé de manière à localiser telle ou telle pièce sur le plateau, comme on l'explique dans la suite en liaison avec les figures 3A à 3D. Sur ces figures il apparaît que le dispositif suivant la présente invention comprend, outre le plateau 1, un support 4 sur lequel sont fixés des organes de préhension 51, 52, 53... comportant des têtes de préhension 61,62, 63... respectivement de pièces 31, 32, 33,... respectivement, montées sur le plateau 1 comme la pièce 3 de la figure 2. Les organes de préhension peuvent être de tout type connu : mécanique, magnétique ou électromagnétique, à dépression pneumatique, à effet d'adhérence, etc... C'est ainsi que chacun de ces organes 5i (i de 1 à n) peut être constitué par une unité de déplacement à tête 61 (i de 1 à n) équipée d'un dispositif de préhension par succion, par saisie mécanique ou magnétique, par adhérence, etc... permettant d'agripper une pièce 3l et de la faire sortir de son logement pour la transférer jusqu'à une position de mise en place de cette pièce dans un ensemble mécanique. Avantageusement, comme schématisé à la figure 3B, les organes de préhension sont agencés en ligne avec, de préférence, un pas compatible avec celui de la distribution des pièces 3l (un pas égal, par exemple) de manière à pouvoir agripper simultanément une pluralité de pièces à transférer vers l'ensemble mécanique en construction. Ces organes peuvent aussi être actionnés séquentiellement pour prélever successivement sur le plateau 1 plusieurs sous-pluralités de pièces, en fonction de la répartition de ces pièces sur ce plateau. Le support 4 est monté sur un organe de déplacement tels qu'un bras articulé 7, par exemple, présentant un ou plusieurs degrés de liberté. Les déplacements du bras 7 sont réglés par des moyens de commande classiques, non représentés. C'est ainsi que, partant de la position 3B, le bras 7 peut être commandé de manière à transférer les pièces 3l saisies jusqu'à la position représenté à la figure 3C où ces pièces se retrouvent, après une rotation d'environ 90 dans l'exemple illustré, en face de deux parties 8,9 accolées de l'ensemble à fabriquer. Comme représenté schématiquement, ces parties 8,9 peuvent être des plaques qu'il convient d'assembler, par exemple, à l'aide de boulons, vis, rivets, etc... passés dans des trous 101, 102, 103... préalablement percés dans ces plaques. Pour ce faire, on commande un déplacement du bras 7 propre à placer un boulon 36, par exemple, dans l'axe du trou 101 et on actionne l'organe de préhension 56 portant ce boulon de manière à introduire celui-ci dans le trou 1011 jusqu'à l'entrée d'un écrou 3'6 fixé sur la plaque 9. Il convient alors naturellement de disposer d'un outil capable, dans le cas d'un boulon, de visser ce boulon 36 dans l'écrou 3'6, pour assurer l'assemblage des plaques 8, 9. Suivant l'invention, pour ce faire, le support 4 porte, outre les organes de préhension 5l, un outil de fixation 12 propre à visser le boulon 36 dans l'écrou 3'6. A cette fin, après avoir introduit le boulon 36 dans le trou 101, l'organe de préhension 56 lâche le boulon, en supprimant toute liaison avec la tête 66 et s'écarte du boulon. Le bras 7 amène ensuite l'outil 12 sur l'axe du trou 101, par un mouvement du support 4. Une tête de vissage 13 de cet outil vient alors en prise avec la tête du boulon 36, comme représenté à la figure 3D, pour visser ce dernier dans l'écrou 3'6. De nouveaux déplacements du support 4 et de nouveaux actionnements des organes de préhension 5l et de l'outil 12 permettent de répéter ce cycle d'opérations sur les autres trous 102, 103,.... percés dans les plaques 8,9, pour compléter l'assemblage de ces plaques. Après transport et fixation de tous les boulons 3l portés par les organes de préhension 5u le bras 7 peut ramener le support 4 dans la position de la figure 3A, au- dessus de la panoplie de pièces portée par le plateau 1, pour saisir un autre jeu de pièces à monter dans l'ensemble mécanique à construire. Il apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts fixés, à savoir fournir un dispositif simple, donc fiable et de réalisation peu coûteuse, permettant de robotiser l'assemblage des pièces constituantes d'un ensemble mécanique. On remarquera en outre la grande souplesse d'utilisation de ce dispositif, qui peut recevoir simultanément, ou successivement, sur le plateau une grande variété de pièces à assembler, grâce aux logements qui peuvent être adaptés aux différentes pièces à disposer sur le plateau. On remarquera encore que ce dispositif ne fait avantageusement pas appel à un convoyage pneumatique des pièces dans un tube, convoyage dont on a vu plus haut qu'il pouvait détériorer les moyens de réception des pièces transférées quand celles-ci sont lourdes. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'invention n'est pas limitée à la mise en place d'éléments de fixation et s'étend, bien entendu, à celle de toute pièce destinée à faire partie, définitivement ou temporairement, d'un ensemble mécanique. A titre d'exemple de pièces pouvant faire partie temporairement d'un ensemble mécanique, on peut citer des épingles servant à faciliter l'assemblage, qui sont ensuite démontées. Le dispositif suivant l'invention peut d'ailleurs, en fonctionnant selon une séquence inverse de celle décrite cidessus, servir à démonter ces épingles, ou toute autre pièce à démonter, les moyens de déplacement étant alors conçus pour saisir sélectivement des pièces portées par l'assemblage mécanique et les déposer ensuite sur un plateau de réception des pièces démontées. C'est ainsi encore que les organes de préhension pourraient être conçus de manière à agir en outre en organes de fixation des pièces transférées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mise en place d'une pluralité de pièces (3l) dans un ensemble mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend : a) un plateau (1) de support d'une distribution bidimensionnelle desdites pièces (3l), et b) des moyens de déplacement (5i, 4,7) pour saisir sélectivement des pièces (3i) portées par ledit plateau (1) et pour les déposer successivement en position d'assemblage dans ledit ensemble mécanique. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit plateau (1) supporte lesdites pièces (31) par l'intermédiaire de logements (2) adaptés à la géométrie desdites pièces (3l). 3. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites pièces (31) sont distribuées sur ledit plateau (1) selon au moins un critère de distribution prédéterminé. 4. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement (51, 4,7) comprennent une pluralité d'organes de préhension (5l) fixés en ligne sur un même support (4) mobile, selon un pas éventuellement compatible avec celui de la distribution des pièces (3l) sur ledit plateau. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits organes de préhension (5l) sont actionnables simultanément ou séquentiellement pour prélever une pluralité desdites pièces (31) sur le plateau (1). 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement (5l, 4,7) comprennent des moyens pour commander les dépôts successifs des pièces (3l) prélevées en position d'assemblage, par lesdits organes de préhension (51). 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 6, conçu pour la mise en place de pièces (31) constituant des éléments de fixation, caractérisé en ce qu'il comprend un outil de fixation (12) desdits éléments sur ledit ensemble mécanique. 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que ledit outil de fixation (12) est monté sur ledit support (4) desdits organes de préhension (5i). 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que ledit support (4) est monté sur un organe de déplacement (7) desdits éléments de fixation, depuis ledit plateau (1) jusqu'à leur position de dépose et de fixation. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement (5u 4,7) sont en outre conçus pour saisir sélectivement des pièces portées par ledit ensemble mécanique et les déposer ensuite sur un plateau de réception desdites pièces.