Brevet FR3073437A1 — publié le 20190517

STATION D'ASSEMBLAGE DE CAISSE DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention se situe dans le domaine des chaînes d'assemblage des véhicules automobiles et concerne plus particulièrement les stations d'assemblages des caisses de ces véhicules. Les véhicules automobiles comprennent une caisse composée de différents panneaux emboutis assemblés, et sur laquelle sont montés les différents composants du véhicule. L'assemblage de la caisse se fait généralement par des robots le long d'une chaîne d'assemblage selon une cadence de production pouvant aller jusqu'à 60 véhicules par heure. La figure 1 illustre une chaîne classique d'assemblage 1 d'une caisse de véhicule comprenant trois stations ou postes d'assemblage (3, 5, 7) se succédant le long d'une ligne de transfert 9. Dans un premier poste 3 de chargement, les panneaux des côtés de caisse droit et gauche ainsi que le panneau arrière sont approvisionnés par des magasins 11. Un pré-assemblage des panneaux est effectué par des robots manipulateurs 13 qui prélèvent les panneaux depuis les magasins, les positionnent sur la structure de soubassement 15 de la caisse, et les pré- maintiennent les uns aux autres au moyen d'éléments de fixation temporaires, tels que des agrafes. Dans un second poste de chargement 5, des éléments de structure tels que des traverses de pavillon, sont approvisionnés par un magasin 11 et préassemblés sur la pré-caisse 17 par un robot manipulateur 13. Lorsque la caisse est pré-assemblée, elle est dirigée vers une station d'assemblage 7 où les différents éléments de la caisse sont solidarisés entre eux, par soudure ou rivetage. Pour ce faire, des robots manipulateurs 19, équipés de mains de conformation spécifiques à la géométrie des panneaux et de la silhouette de véhicule considérée, vont affiner la mise en position des panneaux et autres éléments de structure et les maintenir en position pendant l'assemblage par des robots d'assemblage 21, par exemple des robots de soudage. Pour des raisons d'encombrement, certains robots d'assemblage et/ou manipulateurs peuvent être positionnés sur des balcons 23 enjambant la ligne de transfert 9. Un exemple de station pour l'assemblage d'une caisse sur la base d'une structure pré-assemblée est donné par le document FR3035062. La station d'assemblage comprend des cadres aptes à maintenir la caisse pour son assemblage final, et une structure de positionnement (ou support de mise en géométrie) définissant un espace de travail comprenant deux grands côtés latéraux. Chaque cadre est apte à porter un panneau destiné à être assemblé avec le plancher d'une caisse de véhicule (ou structure de soubassement). La station d'assemblage comprend en outre un robot de transfert (ou robot manipulateur) apte à sélectionner un cadre portant un panneau, en fonction d'une déclinaison particulière de 2 carrosserie de la caisse du véhicule à assembler ; et des moyens de bridage d'un cadre sélectionné sur la structure de positionnement. Une telle station d'assemblage est intéressante en ce qu'elle offre des possibilités d'adaptation rapide à différentes déclinaisons de carrosseries sur un espace au sol réduit. Néanmoins, il 5 serait intéressant de pouvoir optimiser encore la place prise au sol ainsi que les coûts en investissements nécessaires à la mise en place d'une installation. L'invention a pour objectif de répondre à au moins un des inconvénients présentés par l'art antérieur en proposant une nouvelle installation pour l'assemblage d'un panneau sur une caisse de véhicule et un nouveau procédé d'assemblage combinant les stations de 10 chargement et d'assemblage du véhicule en une seule station. A cet effet et selon un premier aspect, l'invention a pour objet une station pour l'assemblage d'une structure de soubassement de véhicule et d'au moins un panneau, et optionnellement d'au moins un élément de structure ; la station comprenant : - un support de mise en géométrie ; 15 - au moins un robot manipulateur doté d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation d'un panneau, ledit panneau étant de préférence un côté de caisse ; - au moins un robot d'assemblage par soudage ou par rivetage ; la station étant remarquable en ce qu'elle comprend en outre au moins un magasin 20 d'approvisionnement de panneaux à assembler et en ce que le ou les robots manipulateurs sont configurés pour pouvoir déplacer les panneaux depuis le ou les magasins d'approvisionnement jusqu'au support de mise en géométrie en vue de leur assemblage. Comme on l'aura compris à la lecture de la définition qui vient d'en être donnée, l'invention propose une installation permettant d'effectuer le chargement de panneaux et d'éventuels 25 autres éléments de structure du véhicule, la conformation de la caisse et son assemblage final sur un même poste ou station. L'invention permet de réduire la place au sol de l'installation, par rapport aux installations de l'art antérieur en combinant deux ou trois stations en une seule. Elle permet de diminuer le nombre de robots nécessaires à la mise en géométrie de la caisse en vue de son assemblage. En effet, contrairement à l'art antérieur où le chargement et la 30 mise en conformation étaient effectués par des robots différents, l'invention propose d'effectuer ces deux opérations par un même robot, le robot manipulateur de chargement étant doté d'une main de conformation. L'invention est remarquable en ce qu'en améliorant la qualité de positionnement des différents sous-ensembles de la caisse entre eux dès leur chargement, elle permet de réduire la surface au sol de l'installation et les investissements en termes de nombre de robots à mettre en oeuvre. 3 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la station comprend en outre : - au moins un magasin d'approvisionnement d'éléments de structure ; et - au moins un robot manipulateur doté d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation dudit ou desdits éléments de structure. 5 Préférentiellement, le magasin d'approvisionnement d'éléments de structure comprend une table de positionnement desdits éléments de structure, de sorte à faciliter le prélèvement simultané d'au moins deux éléments de structure par un unique robot manipulateur. De manière avantageuse, la station est consacrée à l'assemblage d'une caisse de véhicule, de sorte à ce que : 10 les panneaux à assembler comprennent deux côtés de caisse, et elle comprend deux robots manipulateurs de forte charge configurés pour la manipulation desdits côtés de caisse ; et/ou les éléments de structure à assembler comprennent les traverses de pavillon avant et/ou arrière, et elle comprend au moins un robot manipulateur de forte charge 15 configuré pour la manipulation de ladite ou desdites traverses de pavillon. Préférentiellement, la station est en outre équipée d'au moins un support de main de robot pour le changement de main de conformation d'au moins un robot manipulateur. Eventuellement, un panneau à assembler étant un panneau arrière, la station est équipée d'un robot manipulateur doté d'une main de préhension et d'un magasin d'approvisionnement 20 consacré à l'approvisionnement en panneaux arrière. De préférence, la main de préhension du robot manipulateur est une main polyvalente adaptée à la préhension de panneaux de géométrie différente ou d'éléments de structure de géométrie différente, ladite main comprenant au moins une poutre et : - au moins un élément de préhension monté mobile sur ladite poutre, et/ou 25 - au moins un élément de serrage monté mobile sur ladite poutre. Selon un second aspect, l'invention a pour objet un procédé d'assemblage sur une structure de soubassement de véhicule d'au moins un panneau, le procédé étant mis en oeuvre dans une station telle que définie selon le premier aspect de l'invention, le procédé comprenant les étapes suivantes : 30 - le transfert d'une structure de soubassement de véhicule sur un support de mise en géométrie ; - le prélèvement sur au moins un magasin d'approvisionnement d'au moins un panneau par un robot manipulateur au moyen d'une main de conformation configurée 4 pour la préhension, le maintien et la conformation d'un panneau, ledit panneau étant de préférence un côté de caisse ; et - la mise en place et la conformation du ou des panneaux à assembler sur la structure de soubassement du véhicule par le ou les robots manipulateurs selon une 5 conformation d'assemblage donnée ; le procédé étant remarquable en ce qu'il comprend en outre l'assemblage par soudage et/ou par rivetage du ou des panneaux sur la structure de soubassement du véhicule et optionnellement entre eux, selon ladite conformation d'assemblage, par des robots d'assemblage et en ce que ledit assemblage est effectué sur ledit support de mise en 10 géométrie. Comme on l'aura compris à la lecture de la définition qui vient d'en être donnée, l'invention consiste à effectuer le chargement et l'assemblage des éléments de caisse au sein d'un même poste et donc de s'affranchir d'une étape de pré-assemblage de la caisse et de transfert de la caisse pré-assemblée depuis une station de chargement et de pré-assemblage (par exemple 15 au moyen d'agrafes) jusqu'à la station d'assemblage final. Selon une mise en oeuvre préférée, le procédé selon l'invention comprend en outre : - le prélèvement sur au moins un magasin d'approvisionnement d'au moins un élément de structure par un robot manipulateur doté d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation dudit ou desdits éléments de 20 structure ; et - la mise en place et la conformation du ou des éléments de structure à assembler sur les panneaux par le ou les robots manipulateurs selon une conformation d'assemblage donnée ; et l'étape d'assemblage par soudage et/ou par rivetage, par des robots d'assemblage, du ou 25 des panneaux sur la structure de soubassement du véhicule et optionnellement entre eux, comprend également l'assemblage par soudage et/ou par rivetage du ou des éléments de structure sur au moins un panneau. Avantageusement, le procédé est consacré à l'assemblage d'une caisse de véhicule, de sorte à ce que les panneaux à assembler comprennent deux côtés de caisse et un panneau arrière, 30 et à ce que les éléments de structure comprennent les traverses de pavillon arrière et avant. Le procédé comprend en outre une étape de prélèvement d'un panneau arrière depuis un magasin d'approvisionnement par un robot manipulateur doté d'une main de préhension et la mise en position dudit panneau arrière à assembler sur la structure de soubassement du véhicule. 5 Selon un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, les panneaux à assembler comprenant deux côtés de caisse et un panneau arrière, l'étape de mise en place et de conformation des panneaux à assembler sur la structure de soubassement du véhicule par les robots manipulateurs selon une conformation d'assemblage donnée, comprend en outre une 5 étape de retrait de la main de préhension du robot manipulateur consacré au positionnement du panneau arrière, ladite étape de retrait étant réalisée préalablement à l'étape d'assemblage par soudage et/ou par rivetage du ou des panneaux sur la structure de soubassement du véhicule et optionnellement entre eux.. De préférence, l'étape d'assemblage est une étape de soudage par pointage. 10 L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple, en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle : - La figure 1 représente schématiquement un exemple d'installation pour l'assemblage d'une caisse selon l'art antérieur ; 15 - La figure 2 représente schématiquement une station d'assemblage selon l'invention. Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n'est pas limitatif en ce qu'il autorise la présence d'autres éléments dans l'installation ou d'autres étapes dans le procédé auquel il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». Le terme « inférieur » désignera une proximité au sol plus importante 20 que « supérieur » selon l'axe vertical. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 ayant été commentée en partie introductive, on se référera à présent à la figure 2 représentant schématiquement la station d'assemblage 25 selon l'invention. La station 25 comprend : 25 - un support 27 de mise en géométrie ; - au moins un robot manipulateur 19 doté d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation d'un panneau, ledit panneau étant un côté de caisse ; - au moins un robot d'assemblage 21 par soudage ou par rivetage. 30 La station 25 est remarquable en ce qu'elle comprend en outre au moins un magasin d'approvisionnement (11a, 11b) de panneaux à assembler et en ce que le ou les robots manipulateurs 19 sont configurés pour pouvoir déplacer les panneaux depuis le ou les magasins d'approvisionnement (11a, 11b) jusqu'au support de mise en géométrie 27 en vue de leur assemblage. 6 L'installation est destinée à l'assemblage d'une caisse de véhicule et en particulier à l'assemblage de panneaux et d'éléments de structure (non représentés) sur une structure de soubassement (ou plancher) de véhicule. Les panneaux à assembler comprennent les côtés de caisse droit et gauche et, de préférence, le panneau arrière. Les éléments de structure sont 5 les traverses de pavillon avant et arrière et éventuellement un arceau central. Les différents panneaux et éléments de structure à assembler sont préférentiellement métalliques. L'emploi d'autres matériaux tels que par exemple des matériaux composites à haute résistance est également envisageable dans le cadre de l'invention. Les différents panneaux et éléments de structure auront avantageusement été préformés par moulage ou par emboutissage. 10 La station 25 selon l'invention se destine préférentiellement à l'assemblage de véhicules terrestres, par exemple des véhicules automobiles, mais peut également être mise en oeuvre pour d'autres types de véhicules et dans d'autres types d'industries telles que par exemple dans l'industrie aéronautique. Elle se situe de manière classique sur une ligne de transfert 9. La station est automatisée dans son ensemble afin de garantir une bonne cadence de 15 production avec une bonne reproductibilité. La cadence de production pouvant être au maximum de 30 véhicules par heure. La description de l'installation va se poursuivre en parallèle de la description du procédé d'assemblage selon l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 2, la station comprend deux magasins (11a, 11b) d'approvisionnement en côtés de caisse droit et gauche, mais 20 également et de préférence des magasins (11c, 11d) d'approvisionnement en éléments de structure du véhicule et en panneaux arrière. A chacun de ces magasins est associé un robot manipulateur (13, 19). Pour les éléments nécessitant une mise en conformation, tels que par exemple les côtés de caisse et les traverses de pavillon, les robots manipulateurs (19a, 19b et 19c) sont dotés d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et 25 la conformation du ou desdits éléments de structure. Pour les éléments nécessitant un simple positionnement géométrique, tel que par exemple le panneau arrière, le robot manipulateur 13 est doté d'une simple main de préhension. Préférentiellement, le magasin d'approvisionnement 11c en éléments de structure comprend une table de positionnement 31 desdits éléments de structure, de sorte à faciliter le 30 prélèvement simultané d'au moins deux éléments de structure par un unique robot manipulateur 19c. Avantageusement, les robots manipulateurs dotés d'une main de conformation sont des robots de forte charges aptes à manipuler des charge lourdes et à appliquer des fortes pressions. Ainsi, la station 25 comprend avantageusement deux robots manipulateurs (19a, 19b) de forte 35 charge configurés pour la manipulation desdits côtés de caisse ; et/ou au moins un robot 7 manipulateur (19c) de forte charge configuré pour la manipulation de la ou desdites traverses de pavillon. Dans une première étape du procédé selon l'invention, une structure de soubassement de véhicule (non représentée) est transférée sur le support 27 de mise en géométrie de la station 5 par déplacement le long de la ligne de transfert 9. La ligne de transfert 9 peut se présenter sous forme d'une table de transfert à rouleaux montée sur un dispositif de type « monte et baisse » permettant le déplacement de la structure de soubassement depuis la station de travail située en amont jusqu'à ladite station d'assemblage 25 et ensuite, une fois la caisse assemblée, de la station d'assemblage 25 à la station de travail située en aval. 10 Une fois la structure de soubassement mise en position sur le support 27 de mise en géométrie, les robots manipulateurs (19a, 19b), de préférence de forte charge, vont prélever sur leurs magasins d'approvisionnement respectif (11a, 11b) les panneaux formant les côtés de caisse droit et gauche du véhicule. Selon l'invention les robots manipulateurs (19a, 19b) sont équipés chacun d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien 15 et la conformation d'un panneau. Ils positionnent géométriquement lesdits côtés de caisse sur la structure de soubassement. Un troisième robot manipulateur 13, consacré au chargement du panneau arrière va prélever le panneau arrière sur son magasin d'approvisionnement 11d associé et le positionner géométriquement sur la structure de soubassement et sur les côtés de caisse. La mise en 20 conformation du panneau arrière se fait avantageusement par indexage sur les mains de conformation associées aux côtés de caisse. Ainsi, selon l'invention, l'étape de mise en place et de conformation des panneaux à assembler sur la structure de soubassement du véhicule par les robots manipulateurs selon une conformation d'assemblage donnée, comprend en outre une étape de retrait de la main de préhension du robot manipulateur portant le panneau 25 arrière. Un quatrième robot manipulateur 19c, consacré au chargement des éléments de structure du véhicule, vient prélever lesdits éléments de structure sur le magasin 11c qui lui est associé, les met en place sur les côtés de caisse et va les conformer selon une conformation d'assemblage donnée. 30 Une fois la mise en géométrie des différents éléments achevée, les robots d'assemblage 21 entrent en action et assemblent définitivement les différents panneaux et éléments de structure entre eux et sur la structure de soubassement, selon ladite conformation d'assemblage. Cet assemblage définitif est réalisé sur le support 27 de mise en géométrie de la station 25 sans aucun déplacement d'un ensemble pré-assemblé. 8 L'étape d'assemblage étant directement une étape d'assemblage définitif, et non pas de pré-assemblage par des moyens de fixation temporaire) elle est effectuée avec des moyens de fixation définitifs tels que le rivetage ou le soudage des différents éléments entre eux. De préférence, l'étape d'assemblage est une étape de soudage par pointage. 5 A la fin de l'étape d'assemblage, les différents robots (19a, 19b et 19c) dégagent leur main de conformation de la caisse de véhicule ainsi assemblée. Celle-ci peut alors être acheminée jusqu'à la prochaine station, le long de la ligne de transfert 9. Avantageusement, la station 25 selon l'invention est en outre équipée d'au moins un support 29 de main de robot pour le changement de main de conformation d'au moins un robot 10 manipulateur (19a, 19b 19c). Ainsi, si la structure de soubassement suivante à entrer dans la station correspond à une autre silhouette de véhicule, les robots manipulateurs (19a, 19b 19c) peuvent changer de main de conformation avant de saisir les nouveaux panneaux ou éléments de structure. Pour ce qui concerne le robot manipulateur 13 consacré au chargement et au positionnement 15 géométrique du panneau arrière, ce dernier sera avantageusement doté d'une main polyvalente de préhension adaptée à la préhension de panneaux de géométrie différente ou d'éléments de structure de géométrie différente, ladite main comprenant au moins une poutre et : - au moins un élément de préhension monté mobile sur ladite poutre, et/ou REVENDICATIONS1. Station (25) pour l'assemblage d'une structure de soubassement de véhicule et d'au moins un panneau, et optionnellement d'au moins un élément de structure ; la station (25) comprenant : - un support (27) de mise en géométrie ; - au moins un robot manipulateur (19a, 19b) doté d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation d'un panneau, ledit panneau étant de préférence un côté de caisse ; - au moins un robot d'assemblage (21) par soudage ou par rivetage ; la station (25) étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un magasin d'approvisionnement (11a, 11 b) de panneaux à assembler et en ce que le ou les robots manipulateurs (19a, 19b) sont configurés pour pouvoir déplacer les panneaux depuis le ou les magasins d'approvisionnement (11a, 11 b) jusqu'au support (27) de mise en géométrie en vue de leur assemblage. 2. Station (25) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - au moins un magasin d'approvisionnement (11c) d'éléments de structure ; et - au moins un robot manipulateur (19c) doté d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation dudit ou desdits éléments de structure. 3. Station (25) selon la revendication 2 caractérisée en ce que le magasin d'approvisionnement (11c) d'éléments de structure comprend une table de positionnement (31) desdits éléments de structure, de sorte à faciliter le prélèvement simultané d'au moins deux éléments de structure par un unique robot manipulateur (19c). 4. Station (25) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est consacrée à l'assemblage d'une caisse de véhicule, de sorte à ce que : - les panneaux à assembler comprennent deux côtés de caisse, et en ce qu'elle comprend deux robots manipulateurs (19a, 19b) de forte charge configurés pour la manipulation desdits côtés de caisse ; et/ou - les éléments de structure à assembler comprennent les traverses de pavillon avant et/ou arrière, et en ce qu'elle comprend au moins un robot manipulateur 10 (19c) de forte charge configuré pour la manipulation de ladite ou desdites traverses de pavillon. 5. Station (25) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est en outre 5 équipée d'au moins un support (29) de main de robot pour le changement de main de conformation d'au moins un robot manipulateur (19a, 19b, 19c). 6. Station (25) selon l'une des revendications 1 à 5, un panneau à assembler étant un panneau arrière, la station (25) est caractérisée en ce qu'elle est en outre équipée d'un 10 robot manipulateur (13) doté d'une main de préhension et d'un magasin d'approvisionnement (11d) consacré à l'approvisionnement en panneaux arrière, de préférence la main de préhension du robot manipulateur (13) est une main polyvalente adaptée à la préhension de panneaux de géométrie différente ou d'éléments de structure de géométrie différente, ladite main comprenant au moins une poutre et : 15 - au moins un élément de préhension monté mobile sur ladite poutre, et/ou - au moins un élément de serrage monté mobile sur ladite poutre. 7. Procédé d'assemblage sur une structure de soubassement de véhicule d'au moins un panneau, ledit procédé étant mis en oeuvre dans une station (25) selon l'une des 20 revendications 1 à 6, le procédé comprenant les étapes suivantes : - le transfert d'une structure de soubassement de véhicule sur un support (27) de mise en géométrie ; - le prélèvement sur au moins un magasin d'approvisionnement (11a, 11b) d'au moins un panneau par un robot manipulateur (19a 19b) au moyen d'une main de 25 conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation d'un panneau, ledit panneau étant de préférence un côté de caisse ; et - la mise en place et la conformation du ou des panneaux à assembler sur la structure de soubassement du véhicule par le ou les robots manipulateurs (19a, 19b) selon une conformation d'assemblage donnée ; 30 le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'assemblage par soudage et/ou par rivetage du ou des panneaux sur la structure de soubassement du véhicule et optionnellement entre eux, selon ladite conformation d'assemblage, par des robots d'assemblage (21) et en ce que ledit assemblage est effectué sur ledit support (27) de mise en géométrie. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend en outre : 11 le prélèvement sur au moins un magasin d'approvisionnement d'au moins un élément de structure par un robot manipulateur (19c) doté d'une main de conformation configurée pour la préhension, le maintien et la conformation dudit ou desdits éléments de structure; et 5 - la mise en place et la conformation du ou des éléments de structure à assembler sur les panneaux par le ou les robots manipulateurs (19c) selon une conformation d'assemblage donnée; et en ce que l'étape d'assemblage par soudage et/ou par rivetage, par des robots d'assemblage (21), du ou des panneaux sur la structure de soubassement du 10 véhicule et optionnellement entre eux, comprend également l'assemblage par soudage et/ou par rivetage du ou des éléments de structure sur au moins un panneau. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il est consacré à l'assemblage d'une caisse de véhicule, de sorte à ce que les panneaux à assembler comprennent deux côtés de caisse et un panneau arrière, et à ce que les éléments de 15 structure comprennent les traverses de pavillon arrière et avant. 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, les panneaux à assembler comprenant deux côtés de caisse et un panneau arrière, le procédé étant caractérisé en ce que l'étape de mise en place et de conformation des panneaux à assembler sur la structure 20 de soubassement du véhicule par les robots manipulateurs (19a, 19b) selon une conformation d'assemblage donnée, comprend en outre une étape de retrait de la main de préhension du robot manipulateur (13) consacré au positionnement du panneau arrière, ladite étape de retrait étant réalisée préalablement à l'étape d'assemblage par soudage et/ou par rivetage du ou des panneaux sur la structure de soubassement du 25 véhicule et optionnellement entre eux.