Brevet FR2948336A1 — publié le 20110128

POSTE ET PROCEDE DE TRAVAIL, CHAINE DE MONTAGE INCORPORANT CE POSTE DE TRAVAIL [0001 L'invention concerne un poste et un procédé de travail. L'invention concerne 5 également une chaîne de montage équipée de ce poste de travail. [0002] Dans les chaînes de montage automatisées, on trouve de nombreux postes de travail entre lesquels défilent les pièces à traiter. Par exemple, chaque poste de travail correspond à une opération spécifique réalisée sur la pièce. L'opération peut être un vissage, une mesure, un assemblage de la pièce avec d'autres pièces 10 rapportées ou autres. [0003] Les postes de travail connus comportent un convoyeur apte à déplacer continûment une pièce, et un outillage pour réaliser une opération spécifique sur la pièce. [0004] Le convoyeur transporte la pièce jusqu'au poste de travail. Lorsqu'elle a 15 atteint le poste de travail, une palette sur laquelle repose la pièce est soulevée pour atteindre une position haute. Dans la position haute, l'ensemble palette/pièce est désolidarisé du convoyeur. La pièce n'est donc plus transportée par le convoyeur. L'outillage est alors commandé pour réaliser les opérations nécessaires sur la pièce. Ensuite, l'ensemble palette/pièce est redescendu pour être de nouveau déposé sur le 20 convoyeur et transporté par ce convoyeur vers le poste de travail suivant. De tels postes de travail présentent plusieurs inconvénients. En particulier, la pièce s'arrête dans chaque poste de travail. Ainsi, le temps total que met la pièce pour parcourir la chaîne de montage est le résultat du cumul des temps de transport entre postes de travail et des durées des opérations réalisées dans chacun des postes de travail. 25 [0005] Il est souhaitable de raccourcir ce temps total. Il est également souhaitable de pouvoir régler facilement le cadencement de chacune des opérations réalisées. [0006] L'invention vise à remédier à au moins l'un de ces inconvénients. Elle a donc pour objet un poste de travail à défilement continu équipé d'un rail de guidage de l'outillage permettant le déplacement de l'outillage au fur et à mesure que la pièce se déplace sur le convoyeur de manière à réaliser l'opération spécifique en même temps que la pièce est déplacée par le convoyeur. [0007] Un poste de travail à défilement continu est un poste dans lequel la pièce est continuellement déplacée par le convoyeur. [0008] Dans le poste de travail ci-dessus, l'opération est réalisée en même temps que la pièce est transportée par le convoyeur. La durée de l'opération ne s'additionne donc plus au temps de transport entre postes de travail. Le temps total entre son entrée sur la chaîne de montage et sa sortie est donc raccourci. [0009] Par ailleurs, le temps passé par la pièce dans le poste de travail peut facilement être ajusté en réglant la vitesse de déplacement de la pièce par le convoyeur. On peut donc facilement accélérer ou ralentir la cadence des opérations réalisées sur cette pièce. [0010] Enfin, même si l'opération réalisée par l'outillage nécessite l'intervention d'un opérateur, le cadencement des opérations réalisées par cet opérateur est lui aussi imposé par la vitesse de déplacement de la pièce par le convoyeur. [0011] Le poste de travail ci-dessus peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques des variantes de réalisation proposées ci-après. [0012] Dans une variante, l'outillage comprend un châssis rigide, un outil pour réaliser l'opération spécifique fixé sans aucun degré de liberté sur ce châssis, et au moins un centreur permettant de lier mécaniquement la position de l'outil à celle de la pièce, ce centreur étant fixé sans aucun degré de liberté sur ce même châssis. Fixer le centreur et l'outil sur un même châssis commun permet d'accroître la précision du positionnement de l'outil par rapport à la pièce puisque la chaîne de cotes entre le centreur et l'outil est réduite au minimum [0013] Dans une variante, le centreur est une goupille apte à être introduite dans un logement correspondant de la pièce, l'extrémité distale de cette goupille étant pointue pour la centrer automatiquement lors de son introduction dans le logement correspondant. Une telle goupille permet de faciliter le centrage de l'outillage. [0014] Dans une variante, l'outillage comprend un mécanisme de verrouillage d'un accouplement mécanique entre l'outillage et la pièce, ce mécanisme de verrouillage étant déplaçable entre une position de verrouillage dans laquelle l'outillage et la pièce sont mécaniquement accouplés l'un à l'autre sans aucun degré de liberté, et une position de libération dans laquelle l'outillage peut être désaccouplé mécaniquement de la pièce. Ainsi, on accroit la précision de montage en évitant tout déplacement intempestif de l'outillage par rapport à la pièce dans la position verrouillée. [0015] Dans une variante, le convoyeur est apte à déplacer non seulement la pièce mais également l'outillage monté déplaçable le long du rail de guidage lorsque l'outillage et la pièce sont mécaniquement accouplés l'un à l'autre. De ce fait, on évite de devoir motoriser chaque poste de travail pour déplacer l'outillage le long du rail de guidage. [0016] Dans une variante, le poste comprend un élévateur interposé entre l'outillage et le rail de guidage, cet élévateur étant apte à déplacer l'outillage entre une position basse dans laquelle l'outillage peut être mécaniquement accouplé à la pièce, et une position haute dans laquelle l'outillage est déplaçable le long du rail de guidage indépendamment de la pièce. Ainsi, on peut ramener simplement l'outillage à une position initiale où il peut être accouplé à une nouvelle pièce à traiter. [0017] L'invention a également pour objet une chaîne de montage d'une pièce d'un véhicule automobile comportant au moins un poste de travail tel que le poste ci-dessus. [0018] Cette chaîne de montage peut comporter plusieurs postes de travail tels que le poste ci-dessus et le convoyeur est commun à chacun de ces postes de travail. [0019] Enfin, l'invention a pour objet un procédé de travail à l'aide du poste de travail ci-dessus comportant le déplacement de l'outillage au fur et à mesure que la pièce se déplace sur le convoyeur de manière à réaliser l'opération spécifique en même temps que la pièce est déplacée par le convoyeur. [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : • la figure 1 est une illustration schématique et partielle d'une chaîne de montage, ^ la figure 2 est une illustration schématique et en perspective d'un poste de travail de la chaîne de montage de la figure 1, • la figure 3 est une illustration en perspective d'un châssis d'un outillage du poste de travail de la figure 2, et • la figure 4 est un organigramme d'un procédé de travail à défilement continu à l'aide du poste de travail de la figure 2. [0021] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. [0022] Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail. [0023] La figure 1 représente une chaîne 2 de montage. Par exemple, la chaîne 2 est une chaîne de montage d'une pièce d'un véhicule automobile tel qu'une voiture. Cette chaîne 2 comprend un convoyeur 4 reliant entre eux différents postes de travail. Le convoyeur 4 repose sur un sol horizontal parallèle à des directions X et Y orthogonales (figure 2). La direction X est colinéaire à la direction de déplacement d'une pièce 10 par le convoyeur 4. Une direction Z (figure 2) perpendiculaire aux directions X et Y définit la direction verticale. Dans la suite de cette description, le haut et le bas sont définis par rapport à cette direction Z. [0024] Pour simplifier la figure 1, seuls deux postes de travail 6 et 8 ont été représentés. Le convoyeur 4 transporte les pièces 10 successivement au travers des postes de travail 6 et 8. [0025] L'ensemble des postes de travail de la chaîne 2 sont des postes de travail à défilement continu. Autrement dit, les opérations réalisées par chacun de ces postes de travail sur la pièce 10 sont réalisées en même temps que la pièce 10 est déplacée par le convoyeur 4. [0026] La figure 2 représente plus en détail le poste 6. Ce poste 6 est traversé par le convoyeur 4 qui déplace la pièce 10 sur laquelle doit être réalisée une opération spécifique dans le poste 6. A cet effet, la pièce 10 est déposée sur une palette 12 reposant elle-même sur une face supérieure du convoyeur 4. La palette 12 s'étend essentiellement dans un plan horizontal. [0027] Le poste 6 comprend une armature rigide fixée sans aucun degré de liberté sur le sol. Cette armature est par exemple formée de poutres métalliques verticales 14 supportant à leurs extrémités hautes chacune une poutrelle horizontale 16. [0028] Les poutrelles 16 supportent à leur tour des rails de guidage 18. Ces rails de guidage permettent à un outillage 20 de se déplacer horizontalement le long de la direction X. L'outillage 20 se déplace au-dessus du convoyeur 4. La course de l'outillage 20 le long de la direction X est notée D sur la figure 2. La course D est choisie suffisamment longue pour qu'il soit possible de réaliser l'opération spécifique sur la pièce 10 en même que cette pièce 10 est continûment déplacée par le convoyeur 4. Cette course D est donc fonction à la fois de la vitesse maximale de déplacement de la pièce 10 imposée par le convoyeur 4 ainsi que de la durée nécessaire pour réaliser l'opération spécifique à l'aide de l'outillage 20. La longueur de la course D détermine la longueur des rails 18. Sur la figure 2, seule une portion des rails 18 a été représentée. [0029] Un élévateur 22 est interposé entre les rails 18 et l'outillage 20. La partie haute de cet élévateur 22 est montée à coulissement dans les rails 18. La partie basse de cet élévateur 22 est fixée sans aucun degré de liberté à l'outillage 20. Le coulissement de l'élévateur 22 dans les rails 18 permet donc de déplacer l'outillage 20 le long de la direction X. [0030] L'élévateur coulisse le long de la direction X entre une entrée du poste 6 et une sortie du poste 6. Le déplacement de l'élévateur 22 de la sortie vers l'entrée du poste 6 est par exemple actionné par des moyens de rappel élastique ou au moyen de vérins pneumatiques. [0031] L'élévateur 22 est apte à déplacer l'outillage 20 entre une position haute (représentée sur la figure 2) et une position basse. Dans la position haute, l'outillage 20 est mécaniquement indépendant de la pièce 10 ce qui lui permet de se déplacer indépendamment de la pièce 10. A l'inverse, dans la position basse, l'outillage 20 est mécaniquement accouplé à la pièce 10. Dans cette position basse, les déplacements de la pièce 10 par le convoyeur 4 entraîne le déplacement de l'outillage 20 et le coulissement de l'élévateur 22 dans les rails 18. [0032] Les déplacements de l'élévateur 22 entre ces positions haute et basse sont par exemple actionnés manuellement par un opérateur 24. Toutefois, pour assister l'opérateur 24 dans ce travail, des vérins pneumatiques d'assistance ainsi qu'un mécanisme d'équilibrage de charge est prévu. Ces vérins pneumatiques sont commandés électroniquement. Le mécanisme d'équilibrage de charge permet d'utiliser des vérins pneumatiques plus petits. Par exemple, ici, le mécanisme d'équilibrage comprend un contrepoids 26 dont la masse est sensiblement égale à celle de l'outillage 20 de manière à permettre un déplacement aisé de cet outillage 20 entre les positions haute et basse. [0033] L'outillage 20 comprend un outil (non représenté) pour réaliser une opération spécifique sur la pièce 10. Cette opération peut être une opération de vissage, de mesure ou d'assemblage sur la pièce 10 de pièces supplémentaires rapportées. Par exemple l'opération d'assemblage peut être une opération d'assemblage de demi-coussinet de bielle lorsque la pièce 10 est un carter de moteur. Ici, l'outil est capable de réaliser l'opération spécifique automatiquement sans intervention de l'opérateur. Cet outil est fixé sans aucun degré de liberté sur un châssis rigide 30 (figure 3). [0034] La figure 3 représente plus en détail ce châssis 30. Pour simplifier la figure, l'outil réalisant l'opération spécifique sur la pièce 10 a été omis. [0035] Des centreurs 32 sont fixés sans aucun degré de liberté sur le châssis 30. Chacun de ces centreurs est destiné à coopérer avec une forme complémentaire ménagée sur la pièce 10 de manière à lier mécaniquement la position de l'outillage 20 à celle de la pièce 10. Par exemple, ces centreurs sont des goupilles dont l'extrémité distale se termine par une pointe. Ces goupilles sont destinées à être reçues dans des logements correspondants ménagés dans la pièce 10. Les pointes de ces goupilles permettent d'affiner automatiquement le centrage de l'outillage 20 par rapport aux logements réalisés dans la pièce 10. [0036] L'outil 20 comprend également un mécanisme de verrouillage de l'accouplement mécanique réalisé par les centreurs entre la pièce 10 et l'outillage 20. Ce mécanisme de verrouillage est déplaçable entre une position de verrouillage dans laquelle l'outillage 20 et la pièce 10 sont mécaniquement accouplés sans aucun degré de liberté l'un à l'autre, et une position de libération dans laquelle il est possible de désaccoupler mécaniquement l'outillage 20 de la pièce 10. [0037] Ce mécanisme de verrouillage dépend de la pièce 10. Par exemple, il comprend quatre points de verrouillage formé chacun par une bride 34 de verrouillage déplaçable horizontalement en rotation autour d'un axe de pivotement entre une position active dans laquelle la bride 34 vient se loger sous une face correspondante de la pièce 10 et une position rétractée dans laquelle la bride 34 n'empêche pas le déplacement de l'outillage 20 entre ses positions haute et basse. Pour déplacer cette bride 34 entre ses positions active et rétractée, le mécanisme comprend également un vérin rotatif 36. Enfin, l'ensemble formé par le vérin rotatif 36 et la bride 34 est lui-même déplaçable verticalement entre une position basse dans laquelle la bride 34 ne coince pas la pièce 10 et une position haute dans laquelle une face de la pièce 10 est coincée entre la bride 34 et le châssis 30. [0038] Sur la figure 3, deux des brides 34 sont représentées dans leurs positions actives basses et les deux autres brides 34 sont représentées dans leurs positions actives hautes. [0039] Le poste 8 est par exemple identique au poste 6 à l'exception du fait que l'outillage 20 est remplacé par un autre outillage. Toutefois, cet autre outillage comporte, comme l'outillage 20, un châssis rigide sur lequel sont fixés des centreurs tels que les centreurs 32 et un mécanisme de verrouillage ainsi qu'un outil spécifiquement conçu pour réaliser l'opération prévue dans le poste 8. [0040] Le fonctionnement de la chaîne 2 de montage va maintenant être décrit plus en détail en regard du procédé de la figure 4 dans le cas particulier du poste 6 de travail. [0041] Lors d'une étape 50, le convoyeur 4 déplace en permanence et continûment la pièce 10 dans un plan horizontal. [0042] En parallèle, initialement, l'élévateur 22 est à l'entrée du poste 6 et l'outillage 20 est dans la position haute. Lorsque la pièce 10 entre dans le poste 6, lors d'une étape 52, l'opérateur 24 déplace l'outillage 20 de sa position haute vers sa position basse. Lors de ce déplacement, les centreurs 32 s'engagent dans les logements correspondants de la pièce 10. Dès lors, la position de l'outillage 20 et plus précisément la position du châssis 30 est mécaniquement liée à la position de la pièce 10. [0043] Ensuite, lors d'une étape 54, l'opérateur 24 commande l'actionnement du mécanisme de verrouillage pour déplacer les brides 34 de la position rétractée basse vers la position active haute. A l'issu de l'étape 54, le châssis 30 est rigidement fixé par l'intermédiaire du mécanisme de verrouillage sur la pièce 10. [0044] On comprend dès lors que le convoyeur 4 entraîne en déplacement la pièce 10 qui entraîne elle-même en déplacement l'outillage 20 et de l'élévateur 22. Le coulissement le long de rails 18 de l'élévateur 22 de l'entrée vers la sortie du poste 6 est actionné par le convoyeur 4. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des actionneurs électriques ou autres pour entraîner le déplacement de l'outillage 20 le long des rails 18. [0045] Ensuite, lors d'une étape 56, l'opérateur 24 déclenche la mise en marche de l'outil compris dans l'outillage 20. A cet effet, il enfonce par exemple un bouton. L'outil réalise alors automatiquement le ou les opérations spécifiques à réaliser. Ces opérations sont donc réalisées automatiquement sans pour autant que le déplacement de la pièce 10 soit interrompu. Dès lors, pendant ce temps, l'opérateur 24 peut effectuer d'autres tâches. [0046] Une fois la sortie du poste 6 atteinte, lors d'une étape 58, l'opérateur 24 commande le déverrouillage du mécanisme de verrouillage. Ensuite, lors d'une étape 60, l'opérateur 24 remonte l'outillage 20 de sa position basse vers sa position haute en pilotant, par exemple, les vérins d'assistance. [0047] Une fois dans sa position haute, l'élévateur 22 et l'outillage 20 reviennent automatiquement à la position initiale, lors d'une étape 62. Par exemple, ce retour vers la position initiale est actionné par les moyens élastiques. [0048] A l'issu de l'étape 62, la pièce 10 poursuit son déplacement et entre dans le poste de travail suivant c'est-à-dire le poste 8. [0049] Ensuite, les opérations 52 à 62 sont réitérées dès qu'une nouvelle pièce entre dans le poste 6. [0050] De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, le déplacement entre les positions haute et basse de l'outillage 20 peut être automatisé. Dans le dernier cas, le poste 6 est équipé de détecteur 70 et 72 (figure 2) détectant respectivement, l'entrée de la pièce 10 dans le poste 6 et la sortie de la pièce 10 du poste 6. En réponse à la détection de l'entrée de la pièce 10 dans le poste 6, l'élévateur descend automatiquement de sa position haute vers sa position basse. A l'inverse, en réponse à la détection de la sortie de la pièce 10, l'outillage 20 est automatiquement déplacé de sa position basse vers sa position haute puis l'élévateur 22 est ramené dans sa position initiale. [0051] Dans un autre mode de réalisation, l'outil est actionné manuellement par l'opérateur pour réaliser l'opération spécifique. [0052] Le mécanisme de verrouillage du châssis 30 sur la pièce 10 peut être actionné électriquement ou manuellement. REVENDICATIONS1. Poste de travail comportant un convoyeur (4) apte à déplacer continûment une pièce, et un outillage (20) pour réaliser une opération spécifique sur la pièce, caractérisé en ce que le poste de travail est un poste de travail à défilement continu équipé d'un rail (18) de guidage de l'outillage permettant le déplacement de l'outillage au fur et à mesure que la pièce se déplace sur le convoyeur de manière à réaliser l'opération spécifique en même temps que la pièce est déplacée par le convoyeur. 2. Poste selon la revendication 1, dans lequel l'outillage comprend un châssis rigide (30), un outil pour réaliser l'opération spécifique fixé sans aucun degré de liberté sur ce châssis, et au moins un centreur (32) permettant de lier mécaniquement la position de l'outil à celle de la pièce, ce centreur étant fixé sans aucun degré de liberté sur ce même châssis. 3. Poste selon la revendication 2, dans lequel le centreur (32) est une goupille apte à être introduite dans un logement correspondant de la pièce, l'extrémité distale de cette goupille étant pointue pour la centrer automatiquement lors de son introduction dans le logement correspondant. 4. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'outillage (20) comprend un mécanisme (34, 36) de verrouillage d'un accouplement mécanique entre l'outillage et la pièce, ce mécanisme de verrouillage étant déplaçable entre une position de verrouillage dans laquelle l'outillage et la pièce sont mécaniquement accouplés l'un à l'autre sans aucun degré de liberté, et une position de libération dans laquelle l'outillage peut être désaccouplé mécaniquement de la pièce. 5. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le convoyeur (4) est apte à déplacer non seulement la pièce mais également l'outillage monté déplaçable le long du rail de guidage lorsque l'outillage et la pièce sont mécaniquement accouplés l'un à l'autre. 6. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le poste comprend un élévateur (22) interposé entre l'outillage et le rail de guidage, cetélévateur étant apte à déplacer l'outillage entre une position basse dans laquelle l'outillage peut être mécaniquement accouplé à la pièce, et une position haute dans laquelle l'outillage est déplaçable le long du rail de guidage indépendamment de la pièce. 7. Chaîne de montage d'une pièce d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un poste (6, 8) de travail conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Chaîne selon la revendication 7, dans laquelle la chaîne comporte plusieurs postes (6, 8) de travail conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 10 dans laquelle le convoyeur (4) est commun à chacun de ces postes de travail. 9. Procédé de travail à défilement continu à l'aide d'un poste de travail conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le procédé comprend le déplacement de l'outillage au fur et à mesure que la pièce se déplace (50) sur le convoyeur de manière à réaliser l'opération spécifique en même temps 15 que la pièce est déplacée par le convoyeur.