Brevet FR3104053A1 — publié le 20210611

Dispositif de robot universel de chargement et déchargement de tours à commande numérique pouvant être positionné à tout moment sur un tour en référence sans qu’il soit nécessaire d’adapter les appareils, le robot se véhiculant de façon autonome dans l’atelier et se raccordant automatiquement aux tours auquel il est référencé, tandis qu’il lance et conduit les ordres de fabrication sur les appareils auquel il est adressé, caractérisé par : - un système de mise en référence doté d’un emboitement mécanique (k)et de raccordements électriques à l’objet de contrôle le positionnement du système robot (b) dans son ensemble ainsi que le repère du robot manipulateur (f), et transférer l’énergie, - Un robot mobile (b) composé d’une plateforme (c) dotée d’un système de déplacement(g) autotracté à alimentation autonome, sur lequel vient se placer un module trois axes (h) de réglage de la position du robot, sur lequel se place le robot manipulateur (f),d’une armoire de commande (i) et d’un emboitement mécanique - sur les appareils d’usinage (a) de l’emplacement des différents magasins (m) outils et pièces bruts et usinées, de telle façon à assurer leur accès et leur préhension. Figure pour l’abrégé Fig. 1. Dispositif de robot universel de chargement et déchargement de tours à commande numérique L’invention est relative à un dispositif de robot universel de chargement et déchargement de tours à commande numérique pouvant être positionné à tout moment sur un tour en référence sans qu’il soit nécessaire d’adapter les appareils, le robot se véhiculant de façon autonome dans l’atelier et se raccordant automatiquement aux tours auquel il est référencé, tandis qu’il lance et conduit les ordres de fabrication sur les appareils auquel il est adressé. En l’état des techniques existantes , celles-ci se distinguent par plusieurs types de technologies de robots de chargement : - Tout d’abord, il existe des bras manipulateurs qui disposent de degrés de liberté inférieure à 6 axes, si bien qu’ils sont contraints dans le déplacement de leur bras (2 à 5 axes de rotation) et sont difficilement adaptés à alimenter des tours à commande numérique, - Les robots standard 6 axes, plus particulièrement adaptés à alimenter des tours à commande numérique, sont fournis par les principaux fabricants de robots (fabricants tels que KUKA ABB YASKAWA STAUBLI). Ils permettent un mouvement de la pince du robot (qui tient l’objet) selon les 6 degrés de liberté dans l’espace. Ce qui indique que le robot est fixé au sol et son bras se déplace en fonction du programme. - Cette technologie fixe pourrait éventuellement et en théorie alimenter de front deux machines, mais elle est handicapée pour se faire en ce qu’elle est encombrée par les magasins qui l’environnent (prise de pièce, dépôt de pièce, outils) ce qui rend impossible cette fonction. En conséquence il s’agit de robots dédiés qui ne peuvent se mouvoir dans un atelier, et sont appelés à être placés sur des machines de production en grande série. - Toujours selon ces mêmes technologies de robots 6 axes placés sur des guides (de type rail) offrant une translation supplémentaire au mouvement du robot et dans l’hypothèse qu’elle permet de fournir deux tours à commande numérique, elle ne permet pas en revanche de satisfaire aux exigence de déplacement dans un atelier pour fournir tout autre équipement . - Enfin une dernière technologie de robots dits « géo guidages » du type de OPTIMUS ROBOTIC (voir brevet WO/2016/210126 qui est une bonne représentation de cette technologie) a pour objet de se déplacer dans l’atelier pour alimenter des postes de travail et déplacer des objets. Toutefois cette technologie est également contrainte en ce qu’elle ne permet pas le chargement et déchargement précis de machines numériques du fait que ce type de robot ne fait que se déplacer, mais ne dispose d’aucun bras manipulateur. [Si bien qu’en l’état des connaissances des fabricants de robots de chargement/déchargement, aucune solution technique n’a jusqu’alors été apportée répondant de façon cumulée aux deux principes : - D’alimentation simultanée de plusieurs robots ayant à réaliser des opérations différentes, - De déplacement de ces robots dans l’atelier pour fournir d’autres tours à commande numérique. Les robots de chargement restent donc dédiés aux équipements pour lesquels ils ont destinés. La problématique est que le repère lié au robot doit se faire par rapport au repère liée à la machine (3 axes et point 0 définissent la position dans l’espace), si bien que le robot devant servir plusieurs machines placées en tout endroit d’un atelier, avec des fonctions et des opérations différentes à réaliser, il convient que les repères soient multipliés et distinctes entre eux pour à la fois repérer la machine et se positionner vis-à-vis d’elle. La présente invention a pour objet de remédier aux limites sus indiquées. Présentation de l’invention : L’invention est relative à un dispositif de robot universel de chargement et déchargement de tours à commande numérique pouvant être positionné à tout moment sur un tour en référence sans qu’il soit nécessaire d’adapter les appareils, le robot se véhiculant de façon autonome dans l’atelier et se raccordant automatiquement aux tours auquel il est référencé, tandis qu’il lance et conduit les ordres de fabrication sur les appareils auquel il est adressé, caractérisé par : - d’un système de mise en référence doté: = d’emboitement mécanique (k) du système de robot aux appareils d’usinage (dits aussi appareils à adresser) (a), selon un principe d’emboitement male/femelle, de telle façon que si le système de robot (b) dispose d’un emboitement (k’) mâle , les appareils à adresser seront dotés d’un emboitement (k’’) femelle, ceci dans le but d’assurer une mise en référence par rapport à l’origine du repère et un bridage à l’appareil qui lui est dédié, = de raccordements électriques à l’objet de contrôle le positionnement du système robot (b) dans son ensemble ainsi que le repère du robot manipulateur (f), et transférer l’énergie, composé de : ° de capteurs (d) placés sur chaque appareil d’usinage (a), ° de capteurs (d’) placés sur le système robot (b) dans le but que les différents capteurs (d, d’) appareils (a) et robot (b) se détectent entre eux, ce qui indique le bon positionnement des équipements, ° prises de raccordement électrique (e) de puissance et de commande placées à la fois sur les appareils d’usinage (a) et le système robot (b), ° prises de raccordement pneumatique (e’) pouvant ne faire qu’un avec les prises de raccordement électriques (e), et destinée à alimenter les actionneurs du robot manipulateur(f), - D’un de robot mobile (b) composé de : = une plateforme (c) dotée d’un système de déplacement(g) autotracté à alimentation autonome, = sur lequel vient se placer un module trois axes (h) de réglage de la position du robot, = sur lequel se place le robot manipulateur (f), = d’une armoire de commande (i) gérant les fonctions : d’adressage à chaque appareils d’usinage (a) auquel il se rapporte, et de pilotage des robots (f) en fonction de chacun des appareils (a) auquel il est adressé en tenant compte de la spécificité de chaque appareil(a), = d’un emboitement mécanique doté des mêmes formes et dimensions que l’emboitement posé sur l’appareil à adresser, s’en distinguant toutefois en ce que si le système robot (b) dispose d’un emboitement femelle, les appareils à adresser(a) seront dotés d’un emboitement male, - sur les appareils d’usinage (a), de l’emplacement des différents magasins (m) outils et pièces bruts et usinées, de telle façon à assurer leur accès et leur préhension. Relativement à l’armoire de commande (i) gérant les fonctions d’adressage à chaque appareil d’usinage (a) et le pilotage des robots (f), celle-ci se caractérise en ce qu’elle est composée : - D’un asservissement (j) pour gérer l’ensemble des équipements : plateforme (c), module trois axes (h) robot manipulateur (f), et système de mise en référence ; cet asservissement étant alimenté par - D’un module de puissance (l) qui connecte l’ensemble des équipements sus dits, tant dans les domaines électriques que pneumatiques. Le fonctionnement du dispositif se caractérise par trois phases : de déplacement, de mise en référence aux appareils d’usinage (a), et de production : - en phase de déplacement : l’asservissement (j) pourvu par l’alimentation autonome de la plateforme (c) déclenche le déplacement de la plateforme (c) jusqu’à se retrouver près d’un des appareils d’usinage(a) désigné, - en phase de mise en référence : = une première action d’accouplement mécanique intervient : l’emboitement (k’) de la plateforme (c) du système robot (b) se présente en correspondance à l’emboitement (k’’) de l’appareil à usiner (a) de telle façon que ces deux éléments s’emboitent, se mettent en référence et se brident, = un contrôle de positionnement complémentaire se réalise en deux temps : ° le premier en ce que le capteur (d’) du système robot (b) entre en correspondance au capteur (d) de l’appareil d’usinage (a) , ce qui valide la position de l’accouplement ; l’information ainsi obtenue est transmise à l’asservissement (j) qui autorise alors le branchement électrique (e) et pneumatique(e’) ; ° le second consiste à actionner le module 3 axes (h) pour placer le robot manipulateur (f) en correspondance a sa position de travail, le dispositif est alors en capacité de positionnement pour exécuter son travail, l’asservissement (j) autorisant l’accès aux ordres de fabrication. - en phase de production : l’opérateur indique à l’asservissement (j) l’ordre de fabrication à lancer, le robot manipulateur (f) reconnait alors dans les magasins (m) les pièces et outils à utiliser et se met en cycle de fabrication. [Après usage, l’appareil est déconnecté et est rendu disponible à un emploi sur d’autres appareils d’usinage (a) dédiés. Vue du système robot (b) doté de la plateforme (c) autotractée, du module trois axes (h), du rabot manipulateur (f), de l’armoire de commande (i) et des emboitements mécaniques (K ‘) et capteurs (d’), de la prise de raccordement électrique de puissance et de commande (e), de la prise de raccordement pneumatique (e’) Vue d’une mise en référence du système robot(b) à un appareil d’usinage (a), en présence de tous les composants de mise en référence Glossaire : (a) appareil d’usinage (b) système robot (c) Plateforme (d) capteurs placés sur chaque appareil d’usinage (d’) capteurs placés sur le système robot (e) prise de raccordement électrique de puissance et de commande (e’) prise de raccordement pneumatique (f) robot manipulateur (g) système de déplacement (h) module trois axes (i) armoire de commande (j) asservissement (k) emboitement mécanique (k’) emboitement mécanique du système robot (k’’) emboitement mécanique de l’appareil d’usiange (l) module de puissance (m) magasins Dispositif de robot universel de chargement et déchargement de tours à commande numérique pouvant être positionné à tout moment sur un tour en référence sans qu’il soit nécessaire d’adapter les appareils, le robot se véhiculant de façon autonome dans l’atelier et se raccordant automatiquement aux tours auquel il est référencé, tandis qu’il lance et conduit les ordres de fabrication sur les appareils auquel il est adressé, caractérisé par : - un système de mise en référence doté : = d’un emboitement mécanique (k) du système de robot aux appareils d’usinage (dits aussi appareils à adresser) (a), selon un principe d’emboitement male/femelle, de telle façon que si le système de robot (b) dispose d’un emboitement (k’) mâle , les appareils à adresser seront dotés d’un emboitement (k’’) femelle, ceci dans le but d’assurer une mise en référence par rapport à l’origine du repère et un bridage à l’appareil qui lui est dédié, = de raccordements électriques à l’objet de contrôle le positionnement du système robot (b) dans son ensemble ainsi que le repère du robot manipulateur (f), et transférer l’énergie, composé de : ° de capteurs (d) placés sur chaque appareil d’usinage (a), ° de capteurs (d’) placés sur le système robot (b) dans le but que les différents capteurs (d, d’) appareils (a) et robot (b) se détectent entre eux, ce qui indique le bon positionnement des équipements, ° prises de raccordement électrique (e) de puissance et de commande placées à la fois sur les appareils d’usinage (a) et le système robot (b), ° prises de raccordement pneumatique (e’) pouvant ne faire qu’un avec les prises de raccordement électriques (e), et destinée à alimenter les actionneurs du robot manipulateur(f), - Un robot mobile (b) composé de : = une plateforme (c) dotée d’un système de déplacement(g) autotracté à alimentation autonome, = sur lequel vient se placer un module trois axes (h) de réglage de la position du robot, = sur lequel se place le robot manipulateur (f), = d’une armoire de commande (i) gérant les fonctions : d’adressage à chaque appareils d’usinage (a) auquel il se rapporte, et de pilotage des robots (f) en fonction de chacun des appareils (a) auquel il est adressé en tenant compte de la spécificité de chaque appareil(a), = d’un emboitement mécanique doté des mêmes formes et dimensions que l’emboitement posé sur l’appareil à adresser, s’en distinguant toutefois en ce que si le système robot (b) dispose d’un emboitement femelle, les appareils à adresser(a) seront dotés d’un emboitement male, - sur les appareils d’usinage (a), de l’emplacement des différents magasins (m) outils et pièces bruts et usinées, de telle façon à assurer leur accès et leur préhension. Dispositif de robot universel de chargement et déchargement de tours à commande numérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’armoire de commande (i) gérant les fonctions d’adressage à chaque appareil d’usinage (a) et le pilotage des robots (f), est composée : - D’un asservissement (j) pour gérer l’ensemble des équipements : plateforme (c), module trois axes (h) robot manipulateur (f), et système de mise en référence ; cet asservissement étant alimenté par - D’un module de puissance (l) qui connecte l’ensemble des équipements sus dits, tant dans les domaines électriques que pneumatiques. Procédé de fonctionnement d’un robot universel de chargement et déchargement de tours à commande numérique selon les revendications 1 et 2, caractérisé par trois phases : de déplacement, de mise en référence aux appareils d’usinage (a), et de production : - en phase de déplacement : l’asservissement (j) pourvu par l’alimentation autonome de la plateforme (c) déclenche le déplacement de la plateforme (c) jusqu’à se retrouver près d’un des appareils d’usinage(a) désigné, - en phase de mise en référence : = une première action d’accouplement mécanique intervient : l’emboitement (k’) de la plateforme (c) du système robot (b) se présente en correspondance à l’emboitement (k’’) de l’appareil à usiner (a) de telle façon que ces deux éléments s’emboitent, se mettent en référence et se brident, = un contrôle de positionnement complémentaire se réalise en deux temps : ° le premier en ce que le capteur (d’) du système robot (b) entre en correspondance au capteur (d) de l’appareil d’usinage (a) , ce qui valide la position de l’accouplement ; l’information ainsi obtenue est transmise à l’asservissement (j) qui autorise alors le branchement électrique (e) et pneumatique(e’) ; ° le second consiste à actionner le module 3 axes (h) pour placer le robot manipulateur (f) en correspondance a sa position de travail, le dispositif est alors en capacité de positionnement pour exécuter son travail, l’asservissement (j) autorisant l’accès aux ordres de fabrication. - en phase de production : l’opérateur indique à l’asservissement (j) l’ordre de fabrication à lancer, le robot manipulateur (f) reconnait alors dans les magasins (m) les pièces et outils à utiliser et se met en cycle de fabrication.