Brevet FR3050393A1 — publié le 20171027

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un poste de travail, notamment poste de fabrication et/ou poste de conditionnement comportant une zone de travail accessible à un opérateur, poste de travail caractérisé en ce qu'il comporte un bras de robot et une installation de sécurité conçus pour que la coopération du bras de robot avec l'opérateur se fasse dans la zone de travail. Etat de la technique Selon le document DE 10 2012 011 412 Al on connaît un poste de travail équipé d'un système d'outillage et d'un procédé de conduite de l'opérateur. Le dispositif de conduite de l'opérateur est conçu pour afficher sur une pièce à usiner, un point de montage par une tache éclairée. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un poste de travail du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte un bras de robot et une installation de sécurité conçus pour que la coopération du bras de robot avec l'opérateur se fasse dans la zone de travail. Le poste de travail selon l'invention a l'avantage, vis-à-vis de l'état de la technique, de permettre une production partiellement automatisée par le poste de travail, le poste de travail selon l'invention combinant les propriétés positives d'un robot tel que la précision, la force et la résistance endurées, notamment de façon avantageuse avec les capacités humaines de l'opérateur telles que l'habileté digitale et la souplesse, directement dans la même zone de travail sans qu'une séparation spatiale ne sépare le robot et l'opérateur. Le poste de travail a une installation de sécurité pour réaliser la coopération du bras de robot avec l'opérateur dans la zone de travail. De façon préférentielle, l'installation de sécurité assure la coopération sans contact et/ou la coopération en collaboration du robot et de l'opérateur dans la zone de travail. Cette solution a l'avantage que dans cette coopération, l'opérateur est protégé et ne risque pas de blessure. De façon avantageuse, la surface de travail est réglable en hauteur, ce qui permet son adaptation à différents opérateurs et par- 10 15 20 25 30 3050393 2 ticipe à l'environnement ergonomique de travail. Le résultat est un travail de qualité. D'une manière particulièrement avantageuse, le bras de robot est entouré de capteurs de distance qui coopèrent avec l'installation de sécurité pour que celle-ci réduise le mouvement du bras de robot lorsqu'il s'approche d'un objet. On réalise ainsi un travail en commun entre l'opérateur et le robot dans la même zone de travail en évitant les risques d'accident pour l'opérateur. Selon un développement le poste de travail comporte au moins un capteur de surveillance, par exemple, une caméra et/ou un laser de balayage, ce qui a l'avantage d'éviter des erreurs, notamment en surveillant les résultats par le capteur de distance. D'une manière particulièrement avantageuse, le capteur de distance permet d'intégrer la fin réussie d'étapes intermédiaires dans la chaîne des étapes de fonctionnement et de les incruster de manière interactive avec un projecteur de l'étape de montage suivante pour l'opérateur travaillant sur le produit. Cette solution a l'avantage d'une qualité particulièrement élevée des produits tout en réduisant le taux de mise au rebus. Le poste de travail comporte au moins un projecteur permettant l'application de programmes d'apprentissage interactif de nouveaux produits ou un nouveau collaborateur. L'utilisation du projecteur permet à des opérateurs âgés ou handicapés, d'avoir un cycle de pauses interactif ou des exercices de réhabilitation en ce que les informations concernant le projecteur et/ou l'écran-image sont affichées. En outre, le projecteur permet d'incruster des informations de service et d'entretien ou de parcourir des programmes de service interactifs. Cela participe également avantageusement à des produits fabriqués, offrant une qualité poussée. D'une manière particulièrement avantageuse, les adaptations nécessaires pour les changements de production, au niveau des travaux se font automatiquement, notamment par l'incrustation d'indications. Réaliser au moins une partie de la surface de travail comme surface de projection éclairée, a l'avantage que les indications projetées par le projecteur auront un contraste important et seront ainsi particulièrement bien lisibles pour l'opérateur. 3 3050393 3 De façon particulièrement avantageuse, le poste de travail est réglé en fonction de l'opérateur dont le code est lu par l'installation de lecture. L'affichage d'au moins un état de fonctionnement du poste de travail par l'unité d'affichage optique a l'avantage de pouvoir saisir facilement et intuitivement de l'extérieur l'état de fonctionnement du poste de travail. Les temps morts sont ainsi réduits puisque les défaillances seront détectées rapidement et réparées. D'une manière particulièrement avantageuse, l'invention a pour objet également une unité de commande pour commander le dé- roulement d'un poste de travail, notamment le poste de travail décrit, l'unité de commande comportant une installation de sécurité et/ ou coopérant avec une telle installation qui permet la coopération sans contact entre le bras de robot du poste de travail et l'opérateur dans une zone de travail de l'opérateur. Les avantages décrits en relation avec le poste de travail s'appliquent également dans ce cas à l'unité de commande. L'unité de commande comporte de préférence un processeur avec une mémoire ainsi qu'une interface d'entrée et de sortie. Le programme se déroule comme code-programme enregistré dans une mémoire. Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de poste de travail représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'ensemble du poste de tra- vail, la figure 2 est un schéma par blocs d'un poste de travail interactif, - la figure 3 est un schéma par blocs d'un poste de travail individua- lisé automatiquement et, la figure 4 est un schéma par blocs d'un poste de travail de condi- tionnement. Description de modes de réalisation La description suivante se rapporte à un poste de travail, notamment un poste de fabrication et/ou de conditionnement. Le poste de travail comporte une zone de travail accessible à un opérateur ; le 3050393 4 poste de travail a au moins un bras de robot et une installation de sécurité pour permettre la coopération sans contact entre le bras de robot et l'opérateur dans la zone de travail. Une unité de commande assure la commande des opérations du poste de travail. La figure 1 est une vue d'ensemble d'un poste de travail 10. Le poste de travail 10 comporte un bâti 22 recevant plusieurs composants du poste de travail 10. Le bâti 22 repose sur le sol 8. Le bâti 22 porte une surface de travail 18 qui, comme le montre, à titre d'exemple, la figure 1, est occupé par une pièce 16. Un bras de robot 24 équipe le 10 bord de la surface de travail 18. Le bras de robot 24 est relié au bâti 22 du poste de travail 10 par un pied 30. Le pied 30 du robot comporte une unité de rotation qui permet au bras de robot 24 de tourner de 360° par rapport au bâti 22 ; l'unité de rotation est traversée par des conduites pneumatiques, hydrauliques et/ou électriques reliant le bâti 15 22 au bras de robot 24. Le bras de robot 24 est formé de plusieurs élé- ments de bras 28, rigides, reliés les uns aux autres en série par des articulations 26. L'extrémité du bras de robot 24 comporte un manipulateur 32. En fonction de l'utilisation, le manipulateur 32 est, par exemple, constitué par une pince mécanique ou par une pince ven- 20 touse. Les éléments rigides 28 et les articulations 26 du bras de robot 24 sont enveloppés à la manière d'une peau de détection par un ensemble de capteurs de distance. Les capteurs de distance, selon l'exemple de réalisation préférentiel, sont des capteurs capacitifs. Les capteurs de distance eux-mêmes sont, de préférence, couverts par une 25 couche souple, par exemple en cuir naturel ou en cuir synthétique pro- tégeant en plus mécaniquement les capteurs de distance. Le côté droit du bâti 22 est équipé d'une potence 34. La potence 34 est un support en forme de L, fixé sur le côté du bâti 22, la partie la plus longue de la poutre en forme de L étant 30 verticale et elle se termine par la partie courte du support, en forme de L, horizontale à environ 2,50 m au-dessus du sol 8. La partie longue de la poutre en forme de L porte un écran 50 à une hauteur de l'ordre de 1,80 m au-dessus du sol. L'écran 50 est, selon un exemple de réalisation préférentiel, un écran-image tactile orienté vers l'opérateur 12. La 35 partie courte de la poutre en L de la potence 34 a, sur son côté infé- 3050393 5 rieur, une caméra 38 orientée vers le bas et un projecteur 40. La partie courte de la potence en forme de L comporte un éclairage de poste de travail 36 qui est également orienté vers le bas. La partie courte de la potence en forme de L est munie latéralement et en périphérie d'une 5 unité d'affichage optique 42. L'unité d'affichage optique 42 montre l'état actuel du poste de travail 10, codé sur plusieurs couleurs et/ou plusieurs fréquences de clignotement. A titre d'exemple, avec la couleur vert en lumière permanente on affiche le fonctionnement en production alors qu'en variante ou en plus, la lumière rouge clignotant, signale une 10 perturbation. En variante ou en plus, comme autres états, on affiche l'état « arrêt » et/ou l'état « demande de matière » et/ou l'état de demande d'un service indispensable. De façon préférentielle, la caméra 38 et/ou le projecteur 15 40 et/ou l'éclairage 36 de l'emplacement de travail et/ou l'unité d'affichage optique 42 sont logés dans un boîtier commun de la potence 34. L'emplacement principal de travail 10 comporte en outre un lecteur de carte 44 et une installation de lecture pour les codes optiques 46. L'installation de lecture pour les codes optiques 46 permet de scanner 20 des codes-produits appliqués sur les pièces. En variante ou en plus, l'installation de lecture est conçue pour lire des codes optiques 46. Les codes des personnes identifient et/ou caractérisent leur emplacement de travail. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l'opérateur 12 se tient devant le poste de travail 10 sur un tapis tactile 48. Le tapis 25 tactile 48 est, selon un exemple de réalisation préférentiel, une nappe en caoutchouc ayant un ensemble de capteurs traversants, de façon que le tapis tactile 48 puisse détecter si un opérateur 12 se trouve sur le tapis tactile 48 et/ou déclencher des interactions avec l'opérateur dans des plages de commutation caractéristiques. 30 La zone que l'utilisateur 12 doit atteindre avant d'arriver, dans la zone devant le poste de travail, définit la zone de travail 14 de l'emplacement de travail 10. La zone de travail 14 du poste de travail 10 comporte ainsi notamment la surface de travail 18. Le bras de robot 24 a également une zone fixée par les dimensions et les possibilités de 35 mouvement du bras de robot 24 et que le bras de robot 24 peut at- 10 15 20 25 35 3050393 6 teindre avec le manipulateur 32. La zone de travail 14 et la zone que peut atteindre le manipulateur 32 du bras de robot 24 se chevauchent de sorte que l'opérateur 12 pourra coopérer sans espace de protection ou moyens analogues directement avec le bras de robot 24. Cela est rendu possible par la pellicule de capteurs entourée par le bras de capteurs 24 détectant l'approche de l'opérateur 12. Avant que l'opérateur 12 ne touche le bras de robot 24, l'unité de commande arrête le bras de robot 24 qui parcourt alors directement la plage de risque qui vient d'être dégagée pour effectuer le mouvement non interrompu. La figure 2 est un schéma par blocs d'un poste de travail interactif 10. Dans cet exemple de réalisation, le poste de travail manuel 10 est un poste de fabrication. La commande du déroulement des opérations dans le poste de travail 10 se fait par l'unité de commande 60. L'unité de commande 60 comporte une installation de sécurité 62. Selon une variante de réalisation, l'installation de sécurité 62 n'est pas intégrée dans l'appareil de commande 60, mais est une unité séparée coopérant avec l'unité de commande 60. L'installation de sécurité 62 permet la coopération sans contact du bras de robot 24 du poste de travail 10 avec l'opérateur dans la zone de travail de l'emplacement de travail 10. L'unité de commande 60 est reliée électriquement à différents composants du bras de robot 24. En particulier, l'unité de commande 60 est reliée électriquement aux capteurs de distance 64 du bras de robot 24. L'unité de commande 60 est reliée électriquement au moteur 66 du pied du robot et aux articulations des bras de robot 24. L'unité de commande 60 est reliée électriquement au manipulateur 32 des bras de robot 24. L'unité de commande 60 actionne le bras de robot 24 par les moteurs 66 et le manipulateur 32 en fonction d'un programme de commande et/ou des données de capteur déterminées par les capteurs de distance 64. En outre, l'unité de commande 60 est reliée électriquement à la caméra 38 et au tapis de sol 48 sensible pour exploiter les signaux fournis par ces capteurs. L'unité de commande 60 est en outre reliée électriquement au projecteur 40, à l'écran 50 et à l'unité d'affichage optique 42. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l'unité de commande 60 30 3050393 7 commande le bras de robot 24 de façon qu'il exécute un préassemblage des composants en une pièce que l'opérateur termine pour le montage final. Selon une variante de réalisation, ou des conditions supplémentaires, l'unité de commande 60 commande le bras de robot 24 pour prélever des pièces d'une caisse et les fournir à l'utilisateur. Selon une variante de réalisation ou une réalisation complémentaire, l'unité de commande 60 commande le bras de robot 24 pour qu'il effectue un montage de précision. Selon l'exemple de réalisation préférentiel, en fonction des données d'image de la caméra 38, 10 l'unité de commande 60 applique une reconnaissance partielle. De fa- çon préférentielle, en fonction des pièces reconnues l'unité de commande effectue un contrôle de sécurité de l'intervention des pièces et/ou un contrôle de montage de l'étape de montage exécutée par l'opérateur avec affichage sur l'écran-image 50 d'une erreur reconnue 15 par celui-ci et/ou par le projecteur 40 qui indique à l'opérateur le défaut sur la surface de travail. Selon une variante de forme de réalisation ou en complément, en fonction des données d'image, de la caméra 38, l'unité de commande 60, effectue une surveillance d'aptitude de l'utilisateur par un contrôle de qualité. 20 Selon une autre variante de réalisation, l'unité de com- mande 60 assure une reconnaissance de gestes, des mouvements de l'utilisateur en fonction des données d'images ; l'unité de commande 60 commande alors la suite du montage avec les gestes reconnaissables. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l'unité de 25 commande 60 exploite les données qui lui ont été fournies de force par le tapis tactile 48. Ces données fournies par l'unité de commande 60 sont détectées pour savoir si un opérateur était présent. Selon une variante ou un complément de forme de réalisation, l'unité de commande 60 exploite les données fournies par le tapis tactile 48 de sorte que 30 l'unité de commande reconnaît un signal d'entrée de l'outil, faite avec le pied. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l'unité de commande 60 commande le projecteur 40 pour que celui-ci affiche des informations et/ou des messages de secours et/ou des flèches d'erreurs et/ou des marquages de pièces et/ou de régions de la zone de travail. Selon 35 une variante ou une alternative de réalisation, l'unité de commande 60 3050393 8 actionne le projecteur 40 pour qu'il projette des gabarits pour la phase d'apprentissage d'un nouvel utilisateur. Selon une variante ou un complément de réalisation, l'unité de commande 60 commande le projecteur 40 pour qu'il intègre 5 des exercices de détente et/ou des jeux de détente et/ou des exercices de réhabilitation dans des pauses d'activité. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l'unité de commande 60 commande l'écran-image 50 pour qu'il affiche des constats accessoires et/ou des états de stocks et/ou des avertissements. Selon une variante ou une forme de réalisa- 10 tion supplémentaire, l'unité de commande 60 commande l'écran-image 50 de préférence tactile pour demander des paramètres intégrés et/ ou autres données. L'unité de commande 60 coopère avec l'opérateur par l'intermédiaire de l'écran-image 50. Selon une variante de réalisation par une forme de réalisation supplémentaire, l'unité de commande 60 15 commande l'écran 50 et/ou le projecteur 40 pour que les programmes d'apprentissage interactifs pour les étapes de montage effectuées par l'opérateur. La figure 3 montre un schéma par blocs d'un poste de travail 10 individualisé automatiquement. Dans cet exemple de réalisa- 20 tion, l'unité de commande 60 est reliée à un lecteur de cartes 44 ainsi qu'à une surface de travail 18 de hauteur réglable par un moteur et/ou de l'écran-image 50 et/ou de l'éclairage de surface de travail 36. En fonction des données lues par le lecteur de carte 44, l'installation de commande 60 détermine l'utilisateur respectif. Pour cela, l'utilisateur 25 présente sa carte au lecteur de carte 44 qui reçoit ainsi l'identification caractéristique de l'opérateur. Le poste de travail 10 sera individualisé en fonction de l'opérateur ainsi déterminé. En particulier, l'unité de commande commute la langue et/ou modifie la hauteur de la surface de travail 18 et/ou présente l'unité de commande 60 sur l'écran-image 50 30 avec une description prédéfinie du travail et/ou l'unité de commande 60 règle l'éclairage du poste de travail 36 selon les données de l'utilisateur ainsi entrées. La figure 4 montre un schéma par blocs d'un poste de conditionnement. Dans cet exemple de réalisation, le poste de travail 10 35 est réalisé comme poste de conditionnement. Une machine de pliage de 3050393 9 boîtes 70 fabrique des boîtes à partir d'une position du carton. Une bande transporteuse 72 transporte les boîtes terminées vers le poste de travail 10. Le bras de robot du poste de travail prend par la pièce de manipulateur, à partir d'un stock 74 tel que par exemple une étagère, 5 balaye le code des pièces à l'aide de l'installation de lecture du code op- tique et place les pièces dans la boîte terminée. Cette opération est répétée jusqu'à ce que toutes les pièces requises soient déposées dans la boîte. A la fin, en fonction du code balayé, le poussoir 76 imprime une fiche d'emballage et l'opérateur place la fiche ainsi imprimée dans la 10 boîte. En variante ou en plus, on imprime une étiquette et l'opérateur la colle sur la boîte. La machine de fermeture de boîte 78 ferme ensuite la boîte. Les exemples de réalisation et les formes de réalisation décrites ci-dessus en relation avec les figures 1 à 4 correspondant à un 15 emplacement de travail peuvent être combinées entre eux. Selon une variante des exemples de réalisation décrits, on utilise deux bras de robot, un bras de robot à gauche de la zone de travail fixée à l'emplacement de travail et un autre robot à droite de la zone de travail du poste de travail. Selon une autre variante, on fixe 20 trois ou quatre ou plus de bras de robot sur l'emplacement. Selon une autre variante des exemples de réalisation décrits, on utilise deux ou plusieurs bras de robot qui sont fixés par un côté à partir de la zone de travail, au poste de travail par un unique pied de robot. Selon une autre variante de l'exemple de réalisation décrit, le ou les bras de robot ne 25 sont pas fixés au poste de travail, mais le ou les bras de robot sont, par exemple, montés par le dessus, par un montage de couverture. Selon une variante, l'exemple de réalisation décrit comporte en plus de la caméra, également les images de la zone visible en utilisant au moins une seconde caméra. De façon préférentielle, il s'agit 30 également d'une caméra qui saisit les images dans le domaine visible et qui a pratiquement la même zone de saisie que la première caméra. Les deux caméras sont écartées l'une de l'autre et forment ainsi une caméra stéréoscopique. Selon une autre variante, la seconde caméra saisie en plus ou à la place des images dans la plage de longueur d'ondes du do- 35 maire infrarouge proche et/ou dans la zone des longueurs d'ondes de 3050393 10 l'infrarouge éloigné. Selon une autre variante, de façon alternative ou en plus de la caméra, on utilise un dispositif de balayage par laser, notamment un dispositif de balayage par laser en 3D. Les laser de balayage ont l'avantage de saisir également des informations de 5 profondeur en plus des informations d'images bidimensionnelles. Selon une autre variante des exemples de réalisation décrits, en plus ou en complément des capteurs de distance enveloppés du bras de robot, on utilise également des capteurs sensibles au contact et qui entourent le bras de robot et/ou des capteurs de mesure de 10 force (capteurs dynamométriques) qui entourent le bras de robot et/ou sont montés dans le pied du robot et/ou qui assurent la surveillance et/ou des capteurs optiques qui surveillent les emplacements de travail et/ou les capteurs thermiques et/ou des capteurs à ultrasons. Les capteurs coopèrent avec l'installation de sécurité pour qu'elle réduise le 15 mouvement du bras de robot lorsqu'il se rapproche de l'objectif. Selon une autre variante des exemples de réalisation décrits ci-dessus, l'unité de commande a une interface vocale par laquelle le micro et l'unité de commande sont reliés. Cela permet à l'utilisateur d'entrer des informations vocales pour commander le poste de travail. 20 25 3050393 11 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 8 Sol 10 Poste de travail 5 12 Opérateur 14 Zone de travail 16 Pièce 18 Surface de travail 22 Bâti 10 24 Bras de robot 26 Articulation 28 Elément de bras 30 Pied du robot 32 Manipulateur 15 34 Potence 36 Eclairage de l'emplacement de travail 38 Caméra Projecteur 42 Unité d'affichage optique 20 44 Lecteur de carte 46 Installation de lecture de code optique 48 Tapis de sol, tapis tactile 50 Ecran-image 60 Unité de commande 25 62 Installation de sécurité 70 Machine de pliage de boîte 72 Bande transporteuse 74 Stock / étagère 76 Imprimante 30 REVENDICATIONS1°) Poste de travail (10), notamment poste de fabrication et/ou poste de conditionnement comportant une zone de travail (14) accessible à un opérateur (12), poste de travail (10) caractérisé en ce qu'il comporte un bras de robot (24) et une installation de sécurité (62) conçus pour que la coopération du bras de robot (24) avec l'opérateur (12) se fasse dans la zone de travail (14). 10 2°) Poste de travail (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de travail (14) a une surface de travail (18). 3°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 et 2, 15 caractérisé en ce que la surface de travail (18) est réglable en hauteur, notamment par un entraînement motorisé. 4°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 3, 20 caractérisé en ce que le bras de robot (24) est entouré de capteurs de distance (64) qui coopèrent avec l'installation de sécurité (62) pour que cette installation de sécurité (62) réduise le mouvement du bras de robot (24) lorsque ce bras de robot (24) se rapproche d'un objet. 25 5°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur de surveillance, notamment une caméra (38) et/ou un laser de balayage, le capteur de surveillance étant installé 30 pour qu'il saisisse au moins une partie de la zone de travail (14), no- tamment une partie de la surface de travail (18). 6°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu' 3050393 13 il comporte au moins un projecteur (40) installé pour que sa zone de projection couvre au moins une partie de la zone de travail (14). 7°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' au moins une partie de la surface de travail (18) est réalisée comme surface de projection (22) de l'éclairage. 8°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 7, 10 caractérisé en ce que le poste de travail (10) comporte au moins une installation de lecture, notamment au moins un lecteur de carte (44) et/ou une installation de lecture de code optique (46). 15 9°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu' il comporte un tapis de sol (48) sensible. 10°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 9, 20 caractérisé en ce que le poste de travail (10) comporte une unité d'affichage optique (42) pour afficher au moins l'état de fonctionnement du poste de travail (10). 11°) Poste de travail (10) selon la revendication 10, 25 caractérisé en ce que l'unité d'affichage optique (42) est logée dans un boîtier commun avec au moins une caméra (38) et/ou au moins un projecteur (40) et/ou l'unité d'affichage optique (42) et/ou l'éclairage de poste de travail (36) au-dessus de la zone de travail (14). 30 12°) Poste de travail (10) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu' il comporte au moins un écran-image (50), notamment un écran-image sensible aux mouvements. 35 3050393 14 13°) Unité de commande (60) d'un poste de travail (10), notamment selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que l'unité de commande (60) comporte une installation de sécurité (62) et/ou coopère avec une installation de sécurité (62) qui réalise la coopération du bras de robot (24) du poste de travail (10) avec l'opérateur (12) dans la zone de travail (14) du poste de travail (10). 14°) Unité de commande (60), selon la revendication 13, 10 caractérisée par une interface vocale avec un micro relié à l'unité de commande (60). 15