Brevet FR2854337A1 — publié le 20041105

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, et, plus particulièrement, un changeur des électrodes d'une pince de soudage. Les carrosseries ou les caisses de véhicules automobiles sont le plus souvent constituées de tôles d'acier ou d'aluminium 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 composant la carrosserie d'un véhicule automobile. De tels robots de soudage comportent, par exemple, une pince de soudage, cette pince comportant deux bras à l'extrémité desquels des électrodes 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 à tétons centrés, excentrés ou déportés. Ces électrodes comportent un fût cylindrique, dont l'une des faces planes porte le téton de soudure, et dans lequel un évidement axial central tronconique 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 de la pince de soudage est muni à son extrémité d'un tube allonge, faisant fonction de porte-électrode, et dont l'extrémité est elle-même de forme tronconique complémentaire de celle de l'évidement axial de l'électrode. L'assemblage entre le tube allonge et l'électrode est obtenu par l'introduction axiale du tube allonge dans l'évidement axial central du fût cylindrique de l'électrode à téton. 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, il s'avère nécessaire de remplacer les électrodes usagées par des électrodes neuves. Il faut alors déplacer les bras de soudage dans une position d'extraction où les électrodes sont extraites de leurs supports, puis déplacer les bras de soudage dans une position de rechargement pour l'installation d'électrodes neuves, et remettre les bras de soudage dans leur position de soudage. Ce procédé, outre le fait qu'il nécessite des temps d'arrêt non négligeables de la chaîne d'assemblage pour l'entretien du robot de soudage, apparaît comme particulièrement complexe à programmer et à mettre à jour. On a déjà proposé, par exemple dans le document EP-A-0 667 206, un appareil de remplacement automatique d'électrodes de soudure. Dans cet appareil, un poste extracteur double et un poste d'alimentation en électrodes sont prévus pour remplacer automatiquement les électrodes des bras opposés d'un machine de soudage par résistance. Le système de remplacement automatique est programmé pour remplacer les électrodes lorsque le robot de soudage est à l'arrêt, par exemple pendant le mouvement des carrosseries d'automobiles sur leur convoyeur. L'extracteur double a une première position pour extraire l'électrode supérieure et une deuxième position pour extraire l'électrode inférieure.Les deux positions ont une pluralité de doigts de serrage actionnés par une came, qui impriment simultanément des mouvements de rotation et de translation aux électrodes pour les extraire des bras, après quoi les doigts de serrage relâchent les électrodes usagées. Cet appareil connu présente comme inconvénients que ni les bras de la pince de soudage ni les tubes allonges ne sont maintenus mécaniquement en position fixe pendant l'extraction de l'électrode usagée. Etant donnés les efforts relativement importants exercés par les doigts de serrage sur l'électrode pour l'extraire du tube allonge, ce dernier peut tourner dans le bras de la pince de soudage, qui peut lui-même être soumis à des contraintes de traction verticales importantes et destructrices de la mécanique. On connaît également du document EP-A-0 867 253 un autre procédé d'extraction des électrodes. Les électrodes sont mises tête à tête et une pièce en forme de coin vient les bloquer, tandis que la pince tente de s'ouvrir de manière à exercer une force de traction sur les tubes allonges. L'inconvénient de ce type de procédé réside essentiellement en ce que les pinces de soudage sont faites pour des efforts de pression et non des efforts de traction. La détérioration des pinces ellesmême est alors très rapide. Il peut en résulter aussi une détérioration du tube allonge, et une perte des réglages géométriques de l'ensemble pince de soudage / tube allonge / électrode, et, donc, une mauvaise qualité des soudures effectuées ultérieurement. Le mouvement d'extraction entraîne l'ensemble constitué du bras de la pince, de l'allonge et de l'électrode, avant extraction de l'électrode. L'électrode est simplement serrée dans le système d'extraction et c'est uniquement le mouvement de retrait de la pince qui extrait l'électrode. Dans ces conditions, la pince, qui n'est pas conçue pour supporter des efforts de traction, mais uniquement des efforts de pression, est détériorée à chaque extraction avec effet cumulatif et augmentation du coût de maintenance des pinces. D'où également des défauts d'extraction de l'électrode. La présente invention se place dans ce contexte et a pour objet de proposer un dispositif pour l'entretien d'automates programmables, qui permette d'extraire les électrodes usées des tubes allonges sans faire tourner ces derniers ni les endommager, et sans faire bouger les bras de la pince de soudage pour conserver les réglages géométriques initiaux, qui permette de remplacer les électrodes situées aux extrémités de tubes allonges quel que soit leur type, et 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 de changement d'électrode. 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 du tube allonge étant de forme tronconique et coopérant avec une forme tronconique complémentaire formée sur l'électrode, le dispositif comportant au moins un module d'extraction. Selon l'invention, le dispositif comporte, en outre, au moins un dispositif de maintien du tube allonge pour l'immobiliser en rotation et en translation. Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif de maintien comporte deux mâchoires opposées présentant chacune un axe de rotation et entraînées ensemble par un vérin. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La Figure 1 est une vue schématique d'un robot de soudage auquel la présente invention s'applique ; - La Figure 2 est une vue à plus grande échelle de l'extrémité d'un bras de soudage du robot de la Figure 1; - Les Figures 3 et 4 sont des vues éclatées de deux types de dispositif de serrage d'une tige allonge selon l'invention ; et - Les Figures 5A et 5B sont des vues de dessus d'un troisième type de dispositif de serrage selon l'invention, respectivement en position ouverte et en position fermée. On a représenté sur la Figure 1 un dispositif d'automate programmable, tel qu'un robot 10 de soudage par résistance par points. Un tel robot comporte habituellement une pince de soudage, formée d'une paire de bras 12 et 14, l'extrémité d'un seul de ces bras ayant été représentée sur la Figure 2, l'autre bras étant parfaitement symétrique. On voit que les bras 12 et 14 sont pourvus à leur extrémité 21 de tubes allonges 13 et 15 respectivement, faisant fonction de porte électrodes E. Les extrémités libres 23 et 25 des tubes allonges 13 et 15 sont de forme tronconique, et coopèrent avec une empreinte de forme tronconique complémentaire 24 formée dans l'électrode E. Comme on le voit mieux sur la Figure 2, l'électrode E est constituée d'un fût de forme générale cylindrique 20, 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 l'extrémité 23, 25 des tubes allonges 13 et 15 et alimenté par l'intermédiaire des bras 12 et 14. Le dispositif de maintien est réalisé, comme illustré sur les Figures 3 à 5, sous forme d'un dispositif de serrage comportant deux mâchoires opposées. Ce dispositif de serrage à deux mâchoires est commandé par un dispositif de vérin de manière à venir enfermer et agripper le tube allonge concerné 13 qui ne peut, dès lors, plus se mouvoir ni en translation ni en rotation. L'extraction de l'électrode E peut ensuite se produire, par exemple, par un mouvement hélicoïdal appliqué à l'électrode dans le module d'extraction, comme décrit dans le document précité EP-A-0 667 206, ceci sans que les pinces du robot subissent le moindre effort. Le type de dispositif de serrage représenté en écorché sur la Figure 3 et comporte deux mâchoires 110, 112 chacune mobile en rotation autour d'un axe fixe 128, 128'. Un vérin 114 permet de commander l'ouverture et la fermeture des mâchoires 110, 112 par l'intermédiaire de pièces de transmission 116, 116' formant losange, de manière à venir enfermer et agripper le tube allonge concerné qui ne peut, dès lors, plus se mouvoir ni en translation ni en rotation. Dans le dispositif de serrage représenté sur la Figure 4, les deux mâchoires 110, 112 sont également entraînées ensemble par un vérin 114, mais leur coordination est assurée par un moyen d'engrenage 118. Le vérin 114 prend appui sur un prolongement 116 de l'une 110 des mâchoires, de manière à former levier, les deux mâchoires 110, 112 étant chacune pourvues d'engrenages coopérant ensemble pour assurer le mouvement conjoint des deux mâchoires. Dans le dispositif de serrage représenté schématiquement sur les Figures 5A et 5B respectivement en position ouverte et en position fermée, les deux mâchoires 110, 112 sont sollicitées en direction de leur position de repos par des moyens élastiques 130. Les deux mâchoires 110, 112 sont sollicitées en mouvement l'une vers l'autre au moyen d'un vérin 114 prenant appui de part et d'autre sur un prolongement 116, 116' de chacune des mâchoires 110, 112, de manière à former levier. On a donc bien réalisé un dispositif d'entretien d'automates programmables particulièrement simple, qui permet d'extraire les électrodes usées des tubes allonges à l'aide d'un module d'extraction, le maintien des tubes allonge étant assuré tant en position qu'en rotation, le dispositif de maintien étant de conception simple, et donc fiable et peu onéreux. La pince ne subit plus d'efforts spécifiques de traction provoquant une usure prématurée de ses mécanismes. 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. 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. 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 (21) un tube allonge (13, 15) sur lequel est fixé un outil (20), l'extrémité (23, 25) du tube allonge (13, 15) étant de forme tronconique et coopérant avec une forme tronconique (24) complémentaire formée sur l'outil (20), le dispositif comportant au moins un module d'extraction (28), caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre au moins un dispositif (30) de maintien du tube allonge (13, 15) pour l'immobiliser en rotation et en translation. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit dispositif de maintien comporte deux mâchoires opposées (110, 112) présentant chacune un axe de rotation (128, 128') et entraînées ensemble par un vérin (114). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dites mâchoires (110, 112) sont sollicitées en direction de leur position de repos par des moyens élastiques (130). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dites mâchoires (110, 112) sont sollicitées en mouvement l'une vers l'autre au moyen d'un vérin (114) prenant appui sur un prolongement (116, 116') de chacune des dites mâchoires (110, 112), de manière à former levier. 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit vérin (114) prend appui sur un prolongement (116) de l'une (110) des dites mâchoires, de manière à former levier, les deux mâchoires (110, 112) étant chacune pourvues d'engrenages coopérant ensemble pour assurer le mouvement conjoint des dites deux mâchoires. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit vérin (114) est disposé dans l'axe des dites mâchoires (110, 112), un moyen de losange (126, 126') transformant le mouvement linéaire du vérin en un mouvement des mâchoires (110, 112) l'une par rapport à l'autre.