Brevet FR2850046A1 — publié le 20040723

La présente invention concerne une installation de soudage, en particulier de soudage robotisé, comportant un barillet rotatif mobile portant les pièces avant, pendant et après soudage. Sur des installations de soudage robotisé possédant au moins deux postes, à savoir un poste de chargement/déchargement de pièces à souder et de pièces soudées, 10 respectivement, et un poste de soudage desdites pièces, on utilise habituellement une structure unique rotative portant les pièces de travail entre au moins ces deux postes, laquelle structure est appelée "barillet". Un barillet est généralement muni d'organes mobiles en rotation servant notamment à maintenir les pièces à souder avant, pendant et après le soudage, et à leur conférer une 15 orientation tridimensionnelle correcte pendant le soudage proprement dit. Pendant le fonctionnement d'une telle installation de soudage robotisé, le barillet se déplace successivement d'un poste à l'autre, c'est-à-dire du poste de chargement des pièces à souder au poste de soudage desdites pièces, puis revient ensuite au poste de déchargement des pièces ayant été soudées. Or, pour pouvoir opérer le chargement, le déchargement et surtout un soudage précis et de qualité des pièces, il est indispensable que la barillet soit maintenu strictement immobile durant ces opérations, c'està-dire que ses rotations doivent être alternativement bloquées en fonction des besoins. Un système d'indexage est utilisé sur les installations pour bloquer la rotation de la poutre qui porte les deux organes de rotation sus-cités mais le 25 maintien en position des organes de rotation est assuré par leurs motoréducteurs (axes robots) respectifs. Il faut alimenter ces motoréducteurs en énergie et surtout les commander, cela est assuré par la pose de joints tournants ou équivalent sur l'axe de rotation de la poutre. Dans ce cas, il était nécessaire de prévoir trois moteurs pour réaliser ces différentes 30 fonctions, à savoir un premier moteur servant à mettre le barillet en rotation pour qu'il puisse se déplacer d'un poste à un autre, deux autres moteurs pour faire tourner les organes rotatifs servant à maintenir les pièces à souder et à leur conférer une orientation correcte. Or, l'utilisation de trois moteurs engendre une complexité élevée de l'installation du fait qu'il faille embarquer deux de ces moteurs sur un ensemble mobile et ayant un grand 35 débattement avec les problèmes d'amener d'énergies que cela implique. La présence de trois moteurs augmente aussi, par ailleurs, le cot de l'installation du fait de la présence des trois moteurs, ainsi que des câbles et autres éléments indispensables à leur fonctionnement, et réduit sa fiabilité et engendre un entretien important. De là, une solution visant à résoudre ce problème a été proposé par le document EP5 A-442160 qui préconise d'utiliser un seul et même moteur pour mettre le barillet en rotation entre un poste et un autre, et pour faire tourner les organes rotatifs servant à maintenir et à leur conférer une orientation correcte aux pièces. De plus, selon ce document, le maintien en position est assuré par un système d'indexage pour la poutre et deux autres systèmes pour les systèmes rotatifs servant à maintenir les pièces ou leurs outillages. Or, il apparaît que 10 cette solution n'est pas idéale car, d'une part, la présence d'un seul moteur, lequel est sollicité en permanence, engendre un risque de détérioration de celui- ci plus élevé et rend alors quasi-obligatoire l'emploi d'un moteur de plus forte puissance, ce qui engendre une augmentation du cot global. Par ailleurs, un seul moteur étant utilisé pour assurer les rotations du barillet et des 15 organes rotatifs portés par ce dernier, un système compliqué de transmission du couple du moteur à l'une ou à l'autre de ces parties, lequel est notamment basé sur des engrenages. L'architecture de l'installation s'en trouve donc complexifiée, ce qui la rend plus difficile à fabriquer et à monter ensuite sur site, augmente son cot global et augmente sa fragilité du fait de la complexité du système de transmission de couple. Le problème qui se pose est de proposer une installation de soudage à barillet ne présentant pas les inconvénients susmentionnées, d'architecture simple, de cot faible, de fiabilité élevé, et permettant un indexage précis, et un soudage efficace et de qualité des pièces. La solution de l'invention est alors une installation de soudage, en particulier 2 5 robotisée, comprenant: - un barillet rotatif autour d'un axe (AA) comprenant un support axial d'axe (AA) portant au moins un premier bras comportant des moyens d'entraînement mobiles en rotation autour d'un l'axe (BB) et coopérant avec des moyens de maintien portés par ledit premier bras de manière à transmettre un mouvement rotatif auxdits moyens de maintien, 30 - un premier moteur d'axe (AA) couplé au support axial du barillet de manière à permettre un entraînement dudit barillet en rotation autour de l'axe (AA), - un second moteur d'axe (BB) coopérant avec des moyens d'embrayage aptes à venir se solidariser aux moyens d'entraînement de manière à entraîner lesdits moyens d'entraînement en rotation autour de l'axe (BB), 3 5 - un système d'indexage/désindexage agissant sur les moyens d'entraînement et comportant: un organe centreur porté par les moyens d'embrayage coopérant avec un premier logement aménagés dans les moyens d'entraînement pour empêcher la rotation du support axial autour de l'axe (AA), et des moyens de blocage/libération coopérant avec les moyens d'entraînement de manière à autoriser une rotation des moyens d'entraînement. Selon le cas, l'installation de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes: -les moyens d'embrayage et les moyens d'entraînement sont des plateaux rotatifs. - les moyens de blocage/libération coopèrent avec un deuxième logement porté par 10 les moyens d'entraînement. - les moyens d'embrayage comportent, en outre, une partie en saillie formant clavette apte à venir coopérer avec un troisième logement aménagé sur les moyens d'entraînement. - les moyens de blocage/libération comportent un organe d'actionnement agissant 15 sur une pièce-loquet portée par le bras de manière à dégager ladite pièce-loquet du deuxième logement porté par les moyens d'entraînement et à autoriser ainsi une rotation desdits moyens d'entraînement. - l'organe centreur pénètre, au moins partiellement, dans le premier logement pour empêcher la rotation du support axial autour de l'axe (AA). 2 0 - lorsque l'organe centreur pénètre dans le premier logement pour empêcher la rotation du support axial autour de l'axe (AA), l'organe d'actionnement repousse la pièceloquet en la dégageant du deuxième logement pour autoriser ainsi une rotation desdits moyens d'entraînement. - lorsque l'organe centreur est positionné en dehors du premier logement, le 2 5 support axial est apte à entrer en rotation autour de l'axe (AA), et l'organe d'actionnement cesse d'agir sur la pièce-loquet, ladite pièceloquet venant pénétrer, au moins partiellement, dans le deuxième logement pour empêcher toute rotation des moyens d'entraînement. - l'organe d'actionnement est porté par un support mobile en translation en rapprochement ou en éloignement par rapport à la pièce-loquet. 3 o - elle comporte, en outre, des moyens de soudage de pièces, de préférence un bras robotisé muni d'au moins une torche de soudage. - le barillet comprend au moins un deuxième bras situés regard du premier bras, le deuxième bras comprenant des moyens de maintien direct ou indirect de pièces mobiles en rotation autour de l'axe (BB). 3 5 En d'autres termes, l'invention repose sur une combinaison de moyens, à savoir à l'utilisation de deux moteurs distincts, l'un servant à l'entraînement du barillet et l'autre des organes servant de supports rotatifs des pièces portés par le barillet, et d'un système d'indexage mécanique non-motorisé positionné à distance de l'axe de rotation du barillet permettant à la fois d'indexer la poutre du barillet en désindexant les organes servant de supports rotatifs des pièces, ou l'inverse. En effet, le fait d'utiliser deux moteurs permet de résoudre les problèmes rencontrés avec trois moteurs puisqu'il y en a un de moins mais permet aussi d'éviter ceux rencontrés avec un moteur puisque l'installation ne nécessite alors aucun système de transmission du couple, comme dans le cas du document EP-A-442160. Comme illustré sur la Figure 1, le barillet 12 de l'installation de soudage robotisée 10 coopère avec un robot industriel 10 fixe qui peut être relié ou non au châssis du barillet 12, ledit robot portant une torche de soudage 20. L'élément principal de ce barillet 12 est sa poutre 8 sur laquelle sont montés ici deux paires de sous-ensembles 5, 7, 9 composés chacun d'un plateau d'entraînement 5 porté par le bras 8a de la poutre 8 coopérant en rotation avec d'un plateau moteur 7 de 15 fixation et maintien, directe ou indirecte, de support de fixation des pièces à travailler, d'un plateau fou 9, libre en rotation autour de l'axe (BB), permettant lui aussi la fixation des supports de maintien des pièces à travailler, le plateau moteur 7 et le plateau fou 9 se faisant face l'un à l'autre, et d'un loquet de maintien en position 6 permettant d'empêcher la rotation des plateaux d'entraînement 5 et moteur 7 autour de leur axe commun (BB). 2 0 La poutre 8 est supportée par deux pieds, à savoir un pied secondaire 10 et un pied principal 1 à l'intérieur duquel est monté la motorisation, c'est-à-dire notamment le second moteur, sert à entraîner la poutre 8 en rotation autour de l'axe (AA) et sur lequel est fixé le système 3 d'indexage et d'entraînement en rotation autour de l'axe (BB), l'entraînement en rotation autour de l'axe (BB) se faisant via un premier moteur (non représenté). 2 5 Ce système 3 d'indexage et d'entraînement est monté sur une glissière 2 lui permettant d'effectuer un mouvement d'avance et de recul en translation par rapport au plateau d'entraînement 5 de manière à présenter le plateau d'entraînement 5 face au plateau motorisé 4 à l'aide du moteur (non représenté) monté sur la glissière 2 et qui est commandé par une armoire électrique. 3 0 Le sous-ensemble constitué du système d'indexage/mise en rotation 3 et du plateau motorisé 4 avance jusqu'à ce que le plateau motorisé 4 entre en contact avec le plateau d'entraînement 5. Le centreur 12 et la clavette 13 agencés sur le plateau motorisé 4 en faisant saillie par rapport à la surface dudit plateau 4, viennent alors s'insérer dans leurs logements 15, 16, respectivement, du plateau d'entraînement 5. Comme on le voit sur la Figure 2, le centreur 12 est formé d'une expansion selon l'axe (BB) du plateau motorisé 4, alors que la clavette 13 est située décalée par rapport à l'axe (BB) à la surface du plateau 4. Le rôle du centreur 12 est de maintenir la poutre 8 en position immobile pendant le 5 soudage des pièces pour éviter que le barillet 12 ne se mette en rotation autour de son axe (AA). Lors de l'avancée du sous-ensemble 3, le loquet 6 de maintien en position est dégagé de son logement 17 du plateau d'entraînement 5 par action mécanique de l'organe d'actionnement 14 en forme de doigt porté par le sous-ensemble 3, ce qui permet de libérer 10 le plateau 5 qui sera entraîné alors en rotation autour de son axe (BB) par le système d'indexage/mise en rotation 3, grâce au plateau 4 motorisé qui vient s'engrener sur le plateau d'entraînement 5Le robot effectue ensuite normalement son cycle de soudage en mettant en position le support de fixation de pièces à travailler, c'est-à-dire dans la position de soudage désirée. 15 A la fin du cycle de soudage, l'ensemble 3 comprenant le disque motorisé est éloigné du plateau 5 et, dans le même temps, le loquet 6 indexe le plateau 5 en venant se repositionner dans le logement 17 dudit plateau 5 puisque le mouvement en éloignement de l'ensemble 3 engendre également un éloignement de la pièce en forme de doigt 14 par rapport au loquet 6, donc un arrêt de l'action mécanique exercée par le doigt 14 sur ledit 2 0 loquet 6 qui est alors rappelé en position par un moyen élastique 22 adapté ou analogue. La poutre 8 n'étant plus indexée par le centreur 12 peut alors entrer en rotation sous l'effet du second moteur d'axe (AA) et effectuer un demitour, ce qui présente l'autre plateau porté par le bras 8b face au plateau 4. Le sous ensemble 3, 4 effectue alors le même cycle que ci-dessus. Revendications 1. Installation de soudage, en particulier robotisée, comprenant: - un barillet (12) rotatif autour d'un axe (AA) comprenant un support axial (8) d'axe (AA) portant au moins un premier bras (8a) comportant des moyens d'entraînement (5) mobiles en rotation autour d'un l'axe (BB) et coopérant avec des moyens de maintien (7) portés par ledit premier bras (8a) de manière à transmettre un mouvement rotatif auxdits moyens de maintien (7), - un premier moteur d'axe (AA) couplé au support axial (8) du barillet (8) de 10 manière à permettre un entraînement dudit barillet (8) en rotation autour de l'axe (AA), - un second moteur d'axe (BB) coopérant avec des moyens d'embrayage (4) aptes à venir se solidariser aux moyens d'entraînement i de manière à entraîner lesdits moyens d'entraînement (5) en rotation autour de l'axe (BB), - un système d'indexage/désindexage (3, 4, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 6) agissant sur 15 les moyens d'entraînement (5) et comportant: . un organe centreur (12) porté par les moyens d'embrayage (4) coopérant avec un premier logement (15) aménagés dans les moyens d'entraînement (5) pour empêcher la rotation du support axial (8) autour de l'axe (AA), et des moyens de blocage/libération (6) coopérant avec les moyens 2 0 d'entraînement (5) de manière à autoriser une rotation des moyens d'entraînement (5). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'embrayage (4) et les moyens d'entraînement (5) sont des plateaux rotatifs. 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de blocage/libération (6) coopèrent avec un deuxième logement (17) porté par les moyens d'entraînement (5). 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les 3 0 moyens d'embrayage (4) comportent, en outre, une partie en saillie formant clavette (13) apte à venir coopérer avec un troisième logement (16) aménagé sur les moyens d'entraînement (5). 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les 35 moyens de blocage/libération (6) comportent un organe d'actionnement (14) agissant sur une pièce-loquet (6) portée par le bras (8a) de manière à dégager ladite pièce-loquet (6) du deuxième logement (17) porté par les moyens d'entraînement (5) et à autoriser ainsi une rotation desdits moyens d'entraînement (5). 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'organe 5 centreur (12) pénètre, au moins partiellement, dans le premier logement (15) pour empêcher la rotation du support axial (8) autour de l'axe (AA). 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, lorsque l'organe centreur (12) pénètre dans le premier logement (15) pour empêcher la rotation du 10 support axial (8) autour de l'axe (AA), l'organe d'actionnement (14) repousse la pièce-loquet (6) en la dégageant du deuxième logement (17) pour autoriser ainsi une rotation desdits moyens d'entraînement (5). 8. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, lorsque 15 l'organe centreur (12) est positionné en dehors du premier logement (15), le support axial (8) est apte à entrer en rotation autour de l'axe (AA), et l'organe d'actionnement (14) cesse d'agir sur la pièce-loquet (6), ladite pièce- loquet (6) venant pénétrer, au moins partiellement, dans le deuxième logement (17) pour empêcher toute rotation des moyens d'entraînement (5). 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'organe d'actionnement (5) est porté par un support (11) mobile en translation en rapprochement ou en éloignement par rapport à la pièceloquet (6). 2 5 10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, des moyens de soudage de pièces (10, 20) , de préférence un bras robotisé (10) muni d'au moins une torche (20) de soudage. 11. Installation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le 3 0 barillet (12) comprend au moins un deuxième bras (8a') situés regard du premier bras (8a), le deuxième bras (8a') comprenant des moyens de maintien direct ou indirect (9) de pièces mobiles en rotation autour de l'axe (BB).