Brevet FR2905886A1 — publié le 20080321

La présente invention concerne une station de travail et un procédé de pilotage d'une telle station de travail. Une station de travail de ce type est utilisable par exemple pour la fabrication de pièces de carrosserie de véhicules automobiles. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Une station de travail comporte généralement un bâti sur lequel sont fixés au minimum un robot manipula- teur de pièces et une unité opérationnelle destinée à réaliser au moins une opération sur les pièces, comme une opération d'assemblage, de soudage, de sertissage ou autre. Le robot manipulateur est en général piloté pour charger les pièces sur un support solidaire du bâti et agencé pour maintenir la pièce dans une position prédéterminée de manière à servir de référence géométrique pour l'opération réalisée par l'unité opérationnelle. Une fois l'opération terminée, le robot manipulateur saisit la pièce pour la déposer à l'extérieur de la station de travail. Les utilisateurs de telles stations de travail ont généralement un besoin de rentabilité, c'est-à-dire d'exploiter au maximum les stations de travail et les éléments qui les composent, et de flexibilité de manière que les stations de travail puissent être facilement adaptées à différents types de pièces, différentes cadences et à des modification du processus de fabrication, ce besoin de flexibilité ne devant toutefois pas être satisfait au détriment de la rentabilité. En outre, il appa- naît nécessaire de rendre les stations de travail de plus en plus compactes afin d'exploiter au mieux la surface disponible sans pour autant sacrifier leur flexibilité. 2905886 2 OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer une station de travail permettant de satisfaire au moins en partie les besoins ci-dessus énoncés. 5 RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, une station de travail robotisée, comportant au moins un ro-bot multiaxe manipulateur de pièces ayant un bras avec une extrémité libre pourvue d'un support de pièces, une 10 première unité opérationnelle et une deuxième unité opérationnelle pour coopérer fonctionnellement avec le support, le support comportant un corps pourvu d'emplacements de réception de pièces disposés pour être simultanément accessibles chacun par une des unités opération- 15 nelles. Ainsi, le positionnement des pièces dans la station est assuré par le robot manipulateur et les uni- tés opérationnelles peuvent opérer simultanément sur le support positionné par le robot manipulateur. Il est 20 alors possible d'effectuer des opérations en temps masqué et de compenser des variations dimensionnelles entre des séries de pièces en modifiant la position et l'inclinai-son du support dans la station. De préférence, le corps du support comprend 25 plusieurs faces définissant chacune un emplacement de réception de pièces et, avantageusement, les emplacements sont agencés sur deux faces opposées du corps, le corps étant monté sur l'extrémité libre du bras du robot manipulateur pour pivoter autour d'un axe s'étendant symétri- 30 quement par rapport aux faces. Ce mode réalisation est particulièrement avantageux puisqu'il limite les risques d'interférences entre les unités opérationnelles coopérant simultanément avec le support. 2905886 3 De préférence encore, la station comprend au moins autant d'unités opérationnelles susceptibles de coopérer fonctionnellement avec le support que le corps du support compte de faces pourvues d'emplacement de 5 réception de pièce. Ceci permet d'exploiter pleinement les possibilités offertes par l'agencement de plusieurs emplacements de pièces sur le support. Avantageusement, une des unités opérationnelles 10 est agencée pour coopérer opérationnellement avec plu-sieurs faces du support successivement. L'invention a également pour objet, un procédé de pilotage d'une station de travail comportant au moins un robot manipulateur ayant un bras avec une extrémité 15 libre pourvue d'un support pourvu d'au moins un premier et un deuxième emplacements de réception de pièce, un ro-bot de chargement de pièce dans les emplacements, et une unité opérationnelle, les emplacements étant disposés pour être accessibles simultanément chacun par le robot 20 de chargement et l'unité opérationnelle, le procédé comprenant les étapes de : -commander le robot de chargement pour charger une pièce dans le premier emplacement, - commander le robot manipulateur pour qu'il 25 présente la pièce reçue dans le premier emplacement à la deuxième unité opérationnelle, - commander la deuxième unité opérationnelle pour qu'elle réalise une opération sur la pièce ainsi présentée et commander le robot de chargement pour qu'il 30 charge une pièce dans le deuxième emplacement pendant l'opération réalisée par l'unité opérationnelle. Le chargement de la pièce est ainsi réalisé en temps masqué. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront à la lecture de la description qui 2905886 4 suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, 5 parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une station de travail conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique partielle 10 d'une station de travail conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, la station de travail conforme au premier mode de réalisation est destinée 15 à assurer le soudage final d'une pièce comportant deux parties pré-assemblées. La station de travail, généralement désignée en 1, comporte un bâti 2 sur lequel sont montés un convoyeur 3 d'amenée de pièces, un convoyeur 4 d'évacuation des 20 pièces, une première unité opérationnelle 5, une deuxième unité opérationnelle 6 et un robot manipulateur 7 multiaxe. Les convoyeurs 3, 4, les unités opérationnelles 5, 6 et le robot manipulateur 7 sont reliés à une unité de pilotage 8 comportant un système informatique exécutant 25 un programme agencé pour faire fonctionner de façon coordonnée les éléments précités constituant la station de travail 1. Le bâti 2 comprend de façon connue en elle-même une semelle qui repose sur le sol et qui est surmontée 30 d'une armature et entourée par une ceinture de protection non visible sur la figure 1 (grilles, enveloppe...). La semelle permet de fixer la station de travail 1 au sol et comprend des passages pour les câbles électriques d'alimentation et de commande des composants de la 35 station de travail 1. La semelle peut en outre être 2905886 5 agencée pour former une partie d'une ligne modulaire de production par exemple en incorporant des moyens de sa liaison fonctionnelle par rapport à une station de travail adjacente. Les moyens de liaison fonctionnelle corn- 5 portent par exemple des moyens de liaison mécanique des stations entre elles, des moyens d'interconnexion des câbles d'alimentation et/ou de commande des stations de travail... Les convoyeurs 3 et 4 sont constitués chacun 10 d'une ligne de transport sans fin montée sur le bâti 2 de telle manière que chaque convoyeur 3, 4 ait une extrémité au voisinage de la première unité opérationnelle 5 et une extrémité opposé au voisinage d'un bord de la station de travail 1. Hors de la station, les pièces sont chargées 15 sur le convoyeur 3 d'amenée et déchargées du convoyeur 4 d'évacuation par exemple par un opérateur ou un robot. La première unité opérationnelle 5 est formée d'un robot de chargement/déchargement piloté pour saisir les pièces à travailler sur le convoyeur 3 et pour dépo- 20 ser les pièces travaillées sur le convoyeur 4. La deuxième unité opérationnelle 6 est ici une tête de soudage laser montée sur l'armature du bâti 2 sensiblement au-dessus du robot de chargement/déchargement 5. La tête de soudage 6 possède un dé- 25 battement angulaire et est déplaçable angulairement selon ce débattement. Le robot manipulateur 7 comprend un bras 9 ayant une extrémité reliée à la semelle du bâti 2 et une extrémité opposée libre pourvue d'un support 10 de piè- 30 ces. Le support 10 comprend un corps 11, ici en forme de tambour, qui est monté sur l'extrémité libre du bras 9 pour pivoter autour d'un axe 12 et qui possède deux faces 13.1, 13.2 opposées l'une à l'autre et parallèles à l'axe 12. Sur chaque face 13.1, 13.2 sont fixés des organes de 2905886 6 maintien et de positionnement d'une pièce de manière à définir un emplacement 14.1, 14.2 pour une pièce. En fonctionnement, des pièces étant présentes sur le convoyeur 3, le robot manipulateur 7 est commandé 5 pour disposer le support 10 au voisinage du robot de chargement/déchargement 5 et de la tête de soudage 6 de manière que les emplacements 14.1, 14.2 soient accessibles chacun par le robot de chargement/déchargement 5 et la tête de soudage 6. 10 L'unité de pilotage 8 commande le robot de chargement/déchargement 5 pour qu'il saisisse une pièce sur le convoyeur 3 et la positionne dans l'emplacement 14.1 que lui présente le robot manipulateur 7. Le robot manipulateur 7 bloque la pièce et fait ensuite pivoter le 15 support 10 pour présenter la pièce à la tête de soudage 6 et l'emplacement 14.2 au robot de chargement/déchargement 5. La tête de soudage 6 commence alors l'opération de soudage et le robot manipulateur 7 déplace le support 20 10 et la pièce pour que le faisceau laser atteigne les parties à souder. Pendant l'opération de soudage, l'unité de pilotage 8 commande le robot de chargement/déchargement 5 pour qu'il saisisse une pièce sur le convoyeur 3 et la 25 positionne dans l'emplacement 14.2 que lui présente le robot manipulateur 7. Comme le robot manipulateur 7 dé-place le support 10 pour le soudage, le robot de chargement/déchargement 5 est commandé en coordination avec le robot manipulateur 7 pour charger la pièce dans l'empla- 30 cernent 14.2 en suivant les mouvements du support 10. A la fin du soudage, l'unité de pilotage 8 commande le pivotement du support 10 pour amener l'emplacement 14.2 devant la tête de soudage 6 et l'emplacement 14.1 devant le robot de chargement/déchargement 5. 2905886 7 La tête de soudage 6 commence alors l'opération de soudage et le robot manipulateur 7 déplace le support 10 et la pièce pour que le faisceau laser atteigne les parties à souder. 5 Pendant l'opération de soudage, l'unité de pilotage 8 commande le robot de chargement/déchargement 5 pour qu'il saisisse la pièce dans l'emplacement 14.1 que lui présente le robot manipulateur 7 et la dépose sur le convoyeur 4, et pour qu'il saisisse une pièce sur le 10 convoyeur 3 et la positionne dans l'emplacement 14.1. Comme le robot manipulateur 7 déplace le support 10 pour le soudage, le robot de chargement/déchargement 5 est commandé en coordination avec le robot manipulateur 7 pour décharger la pièce soudée de l'emplacement 14.1 et 15 pour charger une pièce à souder dans l'emplacement 14.1 en suivant les mouvements du support 10. Le cycle se poursuit alors comme précédemment. On notera que la station possède un magasin 17 de supports 11 pouvant recevoir plusieurs supports 11 20 adaptés à des pièces différentes et le bras 9 du robot manipulateur est agencé pour pouvoir se connecter à un support il et s'en déconnecter de manière que le robot manipulateur 7 puisse changer de support 11 en fonction des pièces à assembler. 25 Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront la même référence numérique dans la description qui suit du deuxième mode de réalisation représentée à la figure 2. La station de travail 1 du deuxième mode de ré- 30 alisation est globalement identique à celle du premier mode de réalisation, à savoir qu'elle comporte un robot de chargement/déchargement 5, une tête de soudage 6 et un robot manipulateur 7 dont seul le bras 9 est ici visible (représenté en coupe transversale sur la figure 2). 2905886 8 La station de travail 1 est ici néanmoins agencée pour souder l'une à l'autre une pièce d'un premier type A et une pièce d'un deuxième type B amenées séparé-ment dans la station de travail 1 par des moyens de 5 transport connus en eux-mêmes tels que des convoyeurs ou des robots. Le robot de chargement/déchargement 5 est piloté pour charger les pièces du premier type A sur le support 10 et pour décharger du support 10 l'ensemble soudé 10 formé par l'assemblage d'une pièce du premier type A et d'une pièce du deuxième type B. La station de travail 1 comprend un robot de chargement 15 supplémentaire piloté pour charger sur le support 10 les pièces du deuxième type solidaires de 15 châssis de maintien additionnels ou supports intermédiai- res 16. Le support 10 comporte trois faces 13.1, 13.2, 13.3 sur lesquelles sont agencées des emplacements 14.1, 14.2, 14.3 de réception de pièces, ces emplacements corn- 20 prenant des moyens de maintien et de positionnement des pièces du premier type A et des moyens de maintien et de positionnement des supports intermédiaires 16. En fonctionnement, le robot manipulateur 7 est commandé pour disposer le support 10 au voisinage du ro- 25 bot de chargement/déchargement 5, du robot de chargement 15 et de la tête de soudage 6 de manière que les emplacements 14.1, 14.2, 14.3 soient accessibles chacun par le robot de chargement/déchargement 5, le robot de charge-ment 15 et la tête de soudage 6. 30 Au début du cycle, l'unité de pilotage 8 commande le robot de chargement/déchargement 5 pour qu'il saisisse une pièce du premier type A et la positionne dans l'emplacement 14.1 que lui présente le robot manipulateur 7. Le robot manipulateur 7 bloque la pièce et fait 35 ensuite pivoter le support 10 pour présenter remplace- 2905886 9 ment 14.1 au robot de chargement 15, l'emplacement 14.2 à la tête de soudage 6 et l'emplacement 14.3 au robot de chargement/déchargement 5. L'unité de pilotage 8 commande le robot de 5 chargement/déchargement 5 pour qu'il saisisse une pièce du premier type A et la positionne dans l'emplacement 14.3 que lui présente le robot manipulateur 7 et commande le robot de chargement 15 pour qu'il saisisse une pièce du deuxième type B et son support intermédiaire 16 et les 10 positionne dans l'emplacement 14.1 que lui présente le robot manipulateur 7. Le robot manipulateur 7 bloque la pièce du premier type A dans l'emplacement 14.3 et le support intermédiaire 16 dans l'emplacement 14.1 et fait ensuite pivoter le support 10 pour présenter remplace- 15 ment 14.3 au robot de chargement 15, l'emplacement 14.1 à la tête de soudage 6 et l'emplacement 14.2 au robot de chargement/déchargement 5. La tête de soudage 6 commence alors l'opération de soudage des pièces reçues dans l'emplacement 14.1 et 20 le robot manipulateur 7 déplace le support 10 et les pièces pour que le faisceau laser atteigne les pièces à sou-der. Pendant l'opération de soudage, l'unité de pilotage 8 commande le robot de chargement/déchargement 5 25 pour qu'il saisisse une pièce du premier type A et la positionne dans l'emplacement 14.2 que lui présente le ro-bot manipulateur 7 et commande le robot de chargement 15 pour qu'il saisisse une pièce du deuxième type B et son support intermédiaire 16 et les positionne dans l'empla- 30 cernent 14.3 que lui présente le robot manipulateur 7. Comme le robot manipulateur 7 déplace le support 10 pour le soudage, le robot de chargement/déchargement 5 et le robot de chargement 15 sont commandés en coordination avec le robot manipulateur 7 pour charger les pièces dans 35 les emplacements 14.2, 14.3 en suivant les mouvements du 2905886 10 support 10. Le robot manipulateur 7 bloque les pièces et le support intermédiaire 16 assurant la mise en géométrie des pièces. A la fin de l'opération de soudage, le robot 5 manipulateur 7 fait pivoter le support 10 pour présenter l'emplacement 14.2 au robot de chargement 15, l'emplacement 14.3 à la tête de soudage 6 et l'emplacement 14.1 au robot de chargement/déchargement 5. La tête de soudage 6 commence alors l'opération 10 de soudage des pièces reçues dans l'emplacement 14.3 et le robot manipulateur 7 déplace le support 10 et les pièces pour que le faisceau laser atteigne les pièces à sou-der. Pendant l'opération de soudage, l'unité de pi- 15 lotage 8 commande le robot de chargement/déchargement 5 pour qu'il saisisse l'ensemble soudé dans l'emplacement 14.1 que lui présente le robot manipulateur 7, le dépose sur les moyens de transport, saisisse une pièce du premier type et la positionne dans l'emplacement 14.1. Si- 20 multanément, l'unité de pilotage 8 commande le robot de chargement 15 pour qu'il saisisse une pièce du deuxième type et son support intermédiaire 16 et les positionne dans l'emplacement 14.2 que lui présente le robot manipulateur 7. Comme le robot manipulateur 7 déplace le sup- 25 port 10 pour le soudage, le robot de chargement/déchargement 5 et le robot de chargement 15 sont commandés en coordination avec le robot manipulateur 7 pour suivre les mouvements du support 10 en effectuant leurs opérations de chargement et déchargement. Le robot 30 manipulateur 7 bloque les pièces et le support intermé-diaire. A la fin de l'opération de soudage, le robot manipulateur 7 fait ensuite pivoter le support 10 pour présenter l'emplacement 14.1 au robot de chargement 15, 2905886 11 l'emplacement 14.2 à la tête de soudage 6 et l'emplacement 14.3 au robot de chargement/déchargement 5. Le cycle se poursuit alors comme précédemment. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux 5 modes de réalisation décrits mais englobe toute variante de réalisation entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, on peut prévoir que le robot manipulateur mette le support 10 en appui contre des 10 plots de référence solidaires du bâti 2 de la station de travail 1 lors des opérations réalisées par les autres robots (dans l'hypothèse où il n'est pas nécessaire de déplacer le support lors de la réalisation des opérations). 15 La fonction des convoyeurs 3, 4 peut être assuré par le robot de chargement/déchargement 5 ou par d'autres robots. Les unités opérationnelles peuvent être des têtes de travail (soudage, collage, meulage, rivetage...), 20 fixes ou mobiles, ou des robots de travail. Ainsi, la tête de soudage 6 peut être fixe ou mobile. En variante du deuxième mode de réalisation, le support peut avoir quatre faces et la station de travail peut comporter soit une deuxième unité opérationnelle de 25 travail soit un robot de déchargement de l'ensemble soudé du support 10, le robot 5 n'assurant alors que le charge-ment des pièces du premier type sur le support 10. En variante, il est possible de ne pas utiliser un robot 15, le robot 5 assurant alors le déchargement 30 des pièces assemblées A + B et du support 16, le charge-ment de la pièce 1 puis le chargement de la pièce B et du support 16. L'axe 12 peut s'étendre symétriquement par rapport aux faces 13.1, 13.2 sans être parallèle à celles- 2905886 12 ci, par exemple lorsque le support a une forme pyramidale, notamment en tétraèdre. REVENDICATIONS 1. Station de travail (1) robotisée, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un robot multiaxe ma- nipulateur (7) de pièces ayant un bras (9) avec une extrémité libre pourvue d'un support (10) de pièces, une première unité opérationnelle (5) et une deuxième unité opérationnelle (6) pour coopérer fonctionnellement avec le support, et en ce que le support comporte un corps (11) pourvu d'emplacements (14) de réception de pièce disposés pour être simultanément accessibles chacun par une des unités opérationnelles. 2. Station selon la revendication 1, dans la-quelle le corps (11) du support (10) comprend plusieurs faces (13) définissant chacune un emplacement (14) de réception de pièces. 3. Station selon la revendication 2, dans la-quelle les emplacements (14) sont agencés sur deux faces (13) opposées du corps (11), le corps étant monté sur l'extrémité libre du bras (9) du robot manipulateur (7) pour pivoter autour d'un axe (12) s'étendant symétrique-ment par rapport aux faces. 4. Station selon la revendication 2, comprenant au moins autant d'unités opérationnelles (5, 6, 15) sus- ceptibles de coopérer fonctionnellement avec le support (10) que le corps (11) du support (10) compte de faces (13) pourvues d'emplacements (14) de réception de pièce. 5. Station selon la revendication 1, dans la-quelle le robot manipulateur (7) comprend un changeur de support. 6. Station selon la revendication 5, dans la-quelle au moins une des unités opérationnelles (5, 6) est agencée pour coopérer opérationnellement avec au moins deux faces du support (11) successivement. 2905886 14 7. Station selon la revendication 1, dans la-quelle les emplacements (14) sont pourvus de moyens de mise en géométrie des pièces. 8. Station selon la revendication 1, dans la- 5 quelle au moins un des emplacements (14) est pourvu de moyens de retenue d'un châssis de maintien additionnel (16) d'une pièce à assembler à une pièce positionnée dans l'emplacement. 9. Station selon la revendication 1, dans la- 10 quelle la première unité opérationnelle est un robot de chargement (5) de pièces sur le support (10). 10. Station selon la revendication 1, dans la-quelle la première unité opérationnelle est un robot de déchargement (5) de pièces du le support (10). 15 11. Station selon la revendication 1, dans la-quelle la deuxième unité opérationnelle est une tête de travail (6) sensiblement fixe, la station comportant une unité de pilotage (8) agencée pour coordonner des mouvements du robot manipulateur (7) et de la première unité 20 opérationnelle (5). 12. Station selon la revendication 11, dans la-quelle le robot manipulateur (7, 5) et au moins une des unités opérationnelles sont reliés à une même unité de pilotage (8). 25 13. Procédé de pilotage d'une station de travail comportant au moins un robot manipulateur (7) ayant un bras (9) avec une extrémité libre pourvue d'un support (10) pourvu d'au moins un premier et un deuxième emplacements (14.1, 14.2) de réception de pièce, un robot de 30 chargement (5) de pièce dans les emplacements, et une unité opérationnelle (6), les emplacements étant disposés pour être accessibles simultanément chacun par le robot de chargement et l'unité opérationnelle, le procédé comprenant les étapes de : 2905886 15 - commander le robot de chargement pour charger une pièce dans le premier emplacement, - commander le robot manipulateur pour qu'il présente la pièce reçue dans le premier emplacement à la 5 deuxième unité opérationnelle, - commander la deuxième unité opérationnelle pour qu'elle réalise une opération sur la pièce ainsi présentée et commander le robot de chargement pour qu'il charge une pièce dans le deuxième emplacement pendant 10 l'opération réalisée par l'unité opérationnelle. 14. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, lors de l'opération, le robot manipulateur (7) déplace le support (10) et le robot de chargement (5) est commandé en coordination avec le robot manipulateur 15 pour charger la pièce dans le deuxième emplacement.