Brevet FR3160633A1 — publié le 20251003

L’invention concerne un système de manipulation (7) d’un hayon (3) monté sur une caisse (1) de véhicule, ledit système (7) comprenant un mécanisme de manipulation (9) configuré pour ouvrir et/ou fermer ledit hayon (3). Figure d’abrégé : [Fig. 2] SYSTÈME DE MANIPULATION D’UN HAYON MONTÉ SUR UNE CAISSE DE VÉHICULE AUTOMOBILE ET MÉTHODE DE FABRICATION D’UN VÉHICULE UTILISANT UN TEL SYSTÈME La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de véhicule automobile. Plus précisément, l’invention se rapporte au fait de manipuler un hayon monté sur une caisse de véhicule automobile, généralement lorsque ladite caisse est sur une chaîne de fabrication de véhicules, par exemple pour recouvrir ledit hayon de peinture. Pour rappel, les véhicules automobiles comprennent généralement une caisse qui forme l’ossature du véhicule. La FIG. 1 illustre ainsi une vue très schématique et de côté d’une caisse 1 dont une partie est fixe, sur laquelle des ouvrants sont fixés, tels que des portes, un capot ou un hayon 3 qui est un élément de carrosserie situé à l’arrière de la caisse (et du véhicule automobile). Le hayon 3 est par exemple une porte battante qui permet d’accéder au coffre du véhicule et qui est fixé à la partie supérieure de la caisse 1, généralement la partie supérieure de l’encadrement du coffre. Le hayon 3 s’ouvre ainsi verticalement selon un mouvement de rotation des charnières et du hayon 3 autour d’un axe sensiblement horizontal (axe défini par les charnières). Le hayon 3 peut également comprendre des dispositifs ou mécanismes de blocage 5 dudit hayon 3 en position ouverte, tels que des vérins à gaz ou des ressorts de soutien. De manière habituelle, une chaîne de fabrication de véhicule comprend plusieurs postes où sont réalisées diverses opérations, assemblage, fixation, peinture, etc. des différents organes et/ou éléments de carrosserie. De cette manière, une caisse de véhicule est positionnée sur un convoyeur qui transporte ladite caisse de poste en poste, où des opérateurs humains et/ou robotiques réalisent les opérations nécessaires à la fabrication d’un véhicule dans un ordre prédéterminé. Ainsi, lors de la fabrication d’un véhicule, il est nécessaire de manipuler le hayon, par exemple lors de son montage sur caisse et/ou lorsqu’il s’agit de peindre ledit hayon. Il est donc entre autres nécessaire d’ouvrir et/ou de fermer le hayon, pour ménager un passage à un projecteur de peinture et/ou inspecter le résultat des diverses opérations réalisées sur le hayon (fixation d’éléments de carrosserie, de garnitures intérieures, peinture, etc.). Pour cela, après fixation d’un hayon sur une caisse du véhicule, il y a fixation, par exemple au niveau de l’atelier de tôlerie, d’un outil de préhension, généralement par vissage, sur une partie inférieure du hayon, ceci afin de permettre à un opérateur de saisir l’outil de préhension pour abaisser le hayon jusqu’à une butée inférieure prédéfinie et positionner le hayon dans une position adéquate pour des opérations ultérieures sur la chaîne de fabrication de véhicules. Par la suite, lors d’une des étapes de fabrication du véhicule, le hayon est peint, puis est amené dans l’atelier d’assemblage où l’outil de préhension vissé audit hayon est retiré, généralement manuellement par un opérateur. Malheureusement, lors des différentes opérations de fabrication, l’outil de préhension se retrouve, au moins partiellement, peint en même temps que ledit hayon. Cette manière de procéder, manipuler et peindre le hayon et l’outil de préhension, entraîne entre autres les problèmes suivants : – utilisation peu efficiente de main d’œuvre, car des opérateurs doivent fixer l’outil de préhension audit hayon pour ensuite le retirer ; – création d’un flux logistique dans l’usine hébergeant la chaîne de fabrication, les outils de préhension devant être transférés de l’atelier d’assemblage à l’atelier de tôlerie après utilisation ; – entretien desdits outils de préhension, car il est nécessaire de décaper l’outil de préhension de sa peinture à intervalles réguliers, par exemple toutes les vingt utilisations, afin de garder celui-ci fonctionnel. De plus, lors des opérations de décapage, ledit outil de préhension se détériore à cause de cycles thermiques subits dans des étuves, ce qui entraîne le fait que ledit outil doit être réparé régulièrement, voire remplacer à terme par un outil à neuf. Ainsi, la présente invention se propose ainsi de remédier à au moins un des inconvénients précités en proposant un nouveau type de système de manipulation d’un hayon monté sur une caisse de véhicule, ledit système comprenant un mécanisme de manipulation configuré pour ouvrir et/ou fermer ledit hayon. Le système selon l’invention permet donc d’éliminer tout ou en partie les inconvénients et problèmes évoqués ci-avant, notamment en supprimant la nécessité d’avoir un outil de préhension à monter et à démonter manuellement, ainsi que toutes les conséquences associées évoquées ci-dessus (flux logistique, maintenance, etc.). Par ailleurs, le fait de manipuler un hayon comprenant des dispositifs de blocage entraîne des efforts supplémentaires pour l’opérateur, la fermeture d’un tel hayon nécessitant l’application d’une force suffisante sur le hayon, soit pour vaincre celle générée par les dispositifs de blocage pour maintenir le hayon en position ouverte, soit pour désactiver le blocage opéré par les dispositifs de blocage. Le fait d’automatiser ce genre d’opération au moyen dudit système selon l’invention permet entre autres de prévenir l’apparition de troubles musculosquelettiques chez les opérateurs. Selon une caractéristique possible, ledit système est configuré pour être fixé temporairement sur une caisse du véhicule. De manière avantageuse, la fixation du système de manipulation au véhicule permet d’activer ledit système selon l’invention, c’est-à-dire déclencher la fermeture ou l’ouverture du hayon par le système selon l’invention. Selon une autre caractéristique possible, ledit système comprend un dispositif d’indexation configuré pour positionner ledit mécanisme de manipulation par rapport audit hayon, ledit dispositif d’indexation s’indexant par rapport à un passage de roue de la caisse du véhicule. Avantageusement, ledit dispositif d’indexation est activé ou déclenché lorsque le système est fixé au véhicule, ledit dispositif d’indexation permet au système de se positionner correctement par rapport à la caisse du véhicule, et donc du hayon, évitant ainsi l’ajout de moyens de détection plus complexes, tels que des capteurs, caméras, etc. Selon une autre caractéristique possible, ledit mécanisme de manipulation comprend un organe de préhension et un mécanisme pneumatique comprenant une pluralité de cylindres. Avantageusement, ledit mécanisme de manipulation dudit système comprend une pluralité de cylindres pneumatiques, ceux-ci étant une solution simple, peu onéreuse, et robuste. Lesdits cylindres pneumatiques, par exemple des vérins, sont donc configurés pour manipuler un hayon sans intervention humaine (soulever le hayon, tirer le hayon, débloquer des dispositifs de blocage du hayon, etc.). L’organe de préhension, quant à lui, est par exemple un doigt ou un élément configuré pour entrer en contact avec un hayon de véhicule automobile, ledit organe étant avantageusement en un matériau souple, par exemple du caoutchouc, adiprène, etc., matériau qui n’endommage pas, par contact, le hayon ou d’autres éléments d’une caisse de véhicule. Par ailleurs, on notera que le doigt ou organe de préhension est avantageusement configuré pour entrer en contact avec le hayon au niveau d’une zone interne dudit hayon (donc une zone non visible de l’extérieur du hayon) par exemple par l’intermédiaire d’une ouverture aménagée dans le hayon permettant d’accéder à un volume interne audit hayon. Ledit doigt présente par exemple sensiblement une forme de cylindre, et peut comprendre une douille qui est configurée pour coopérer mécaniquement avec une forme complémentaire ou un élément dudit hayon (assurant ainsi une liaison mécanique temporaire entre l’organe de préhension et le hayon). Selon une autre caractéristique possible, ledit mécanisme pneumatique comprend un premier cylindre, dit « cylindre principal », sur lequel sont fixés un deuxième et un troisième cylindre. Selon une autre caractéristique possible, ledit système est configuré pour réaliser au moins les actions suivantes : – déplacer l’organe de préhension en position d’interférence avec ledit hayon ; – amener ledit organe de préhension en position d’interférence en contact dudit hayon ; – déplacer, au moyen dudit organe de préhension, ledit hayon. On notera qu’on entend par « position d’interférence », le fait que l’organe de préhension est dans une position, généralement proche du hayon, située sur la trajectoire d’un mouvement simple, par exemple une translation rectiligne, du hayon et/ou de l’organe de préhension, qui mène au contact de l’organe de préhension et dudit hayon. Selon une autre caractéristique possible, ledit système est configuré pour ouvrir et fermer ledit hayon au moyen dudit organe de préhension. Avantageusement, l’organe de préhension est situé à l’extrémité distale d’un desdits cylindres et permet de déplacer le hayon vers le haut ou le bas, et par extension d’ouvrir ou de fermer ledit hayon. Selon une autre caractéristique possible, ledit système est configuré pour désengager ledit hayon d’un dispositif de blocage bloquant le hayon en une position prédéterminée, par exemple lorsque le hayon est en position ouverte. Avantageusement, l’organe de préhension (ou doigt) du système est configuré pour soulever le hayon et désengager, ou désactiver, le dispositif de blocage maintenant le hayon en position ouverte, avant de fermer ledit hayon. Selon une autre caractéristique possible, ledit système est configuré pour être mobile. Ledit système comprend par exemple des roues ou est monté sur un rail, afin de pouvoir se mouvoir avec la caisse du véhicule (sur laquelle ledit système est fixé) sur une chaîne de fabrication. Ainsi, le système selon l’invention, une fois en coopération avec une caisse de véhicule, accompagne le déplacement de la caisse (par exemple sur une chaîne de fabrication de véhicule), tandis que le dispositif d’indexation positionne de manière correcte le système par rapport au hayon pour permettre la manipulation dudit hayon par ledit système selon l’invention. Par la suite, par exemple une fois le hayon fermé, le système est configuré pour revenir en une position initiale jusqu’à ce qu’une nouvelle caisse de véhicule se présente (et que l’opération de manipulation de hayon puisse se répéter). L’invention se rapporte également à une méthode de fabrication d’un véhicule automobile, ledit véhicule comprenant une caisse sur laquelle est monté un hayon, caractérisé en ce que ladite méthode comprend l’utilisation d’un système de manipulation tel que défini ci-dessus. L’invention concerne également l’utilisation d’un système de manipulation de hayon tel que défini ci-dessus dans la fabrication de véhicules automobiles. L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : – La FIG. 1 illustre une vue schématique et de côté d’une caisse de véhicule automobile ; – la FIG. 2 est une vue très schématique d’un système de manipulation de hayon selon l’invention et de la caisse de la FIG. 1 . 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 le véhicule, ou la structure auxquels il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». De plus, on définit par rapport au véhicule un repère orthogonal XYZ, à savoir : – un axe X, définissant une direction longitudinale et horizontale du véhicule, – un axe Y, définissant une direction transversale et horizontale, qui avec l’axe X définit un plan XY horizontal, – un axe Z, définissant une direction verticale, orthogonale au plan XY horizontal, l’axe Z avec l’axe X définissant un plan XZ vertical. La FIG. 1 illustre ainsi une vue très schématique et de côté d’un système de manipulation 7 selon l’invention, ledit système 7 étant configuré pour manipuler un hayon 3 monté sur une caisse 1 de véhicule automobile. Ladite caisse 1 peut être montée sur un convoyeur, afin de déplacer ladite caisse 1 de poste en poste sur une chaîne de fabrication de véhicule automobile. De plus, ladite caisse 1 comprend un hayon 3 fixé à l’arrière de la caisse (et du véhicule automobile) au moyen de charnières (non représentées). Le hayon 3 est ici une porte battante qui permet d’accéder au coffre du véhicule et qui est fixée à la partie supérieure de la caisse 1, telle que la partie supérieure de l’encadrement du coffre. Le hayon 3 s’ouvre ainsi verticalement selon un mouvement de rotation des charnières et du hayon 3 autour d’un axe sensiblement horizontal (axe défini par les charnières). Le hayon 3 comprend en outre des dispositifs ou mécanismes de blocage 5 dudit hayon 3 en position ouverte, tels que des vérins à gaz ou des ressorts de soutien. Ainsi, pour fermer le hayon 3, il est nécessaire d’exercer une force (généralement selon l’axe Z) sur le hayon 3 pour vaincre celle générée par les dispositifs de blocage 5 maintenant le hayon 3 en position ouverte, ou d’exercer une force suffisante (par exemple vers le haut) sur le hayon pour désactiver les dispositifs de blocage 5. Ledit système de manipulation 7 est ainsi configuré pour être : – fixé temporairement sur un passage de roue de la caisse 1 du véhicule et/ou ; – mobile, c’est-à-dire que le système 7 ou au moins une partie de celui-ci est configuré pour se déplacer en même temps que la caisse 1. Ledit système 7 comprend par exemple des roues (non représentées) ou est monté sur un rail (non représenté), afin de pouvoir se mouvoir (au moins temporairement) avec la caisse 1 du véhicule. De plus, le système 7 est par exemple fixé au passage de roue au moyen d’une butée (non représentée) qui vient au contact du passage de roue (et permet l’entraînement du système 7 par la caisse 1). Par ailleurs, ledit système 7 comprend : – un mécanisme de manipulation 9 configuré pour ouvrir et/ou fermer ledit hayon 3 ; – un dispositif d’indexation 11 configuré pour positionner ledit mécanisme de manipulation 9 par rapport audit hayon 3, ledit dispositif d’indexation 11 s’indexant avantageusement par rapport à un passage de roue de la caisse 1. On notera par ailleurs que le dispositif d’indexation 11 et la butée, permettant la fixation temporaire du système 7 à la caisse (par exemple au niveau du passage de roue), peuvent être le même élément (ils sont donc confondus) ou des éléments distincts. Ledit système 7 est ainsi configuré pour désengager ledit hayon 3 du dispositif de blocage 5 bloquant le hayon 3 en une position prédéterminée, par exemple lorsque le hayon 3 est en position ouverte, puis pour fermer ledit hayon 3. Bien sûr, en fonction du besoin ou de l’étape de fabrication du véhicule, ledit système 7 peut également être configuré pour ouvrir le hayon 3 et positionner celui-ci dans une position prédéterminée (par exemple en position ouverte). Ledit mécanisme de manipulation 9 comprend, quant à lui, un organe de préhension 13, ou doigt, et une pluralité de cylindres 15, 17 et 19, par exemple des cylindres pneumatiques, tels que des vérins, formant un mécanisme pneumatique. Le mécanisme pneumatique comprend ainsi : – un premier cylindre 15, dit « cylindre principal », configuré pour être mobile et porter les autres cylindres 17 et 19, le cylindre principal 15 étant donc configuré au moins pour se mouvoir selon un mouvement de translation rectiligne ; – un deuxième cylindre 17 qui est relié (par exemple directement) au cylindre principal 15 et qui est configuré pour réaliser des rotations et/ou des translations par rapport audit cylindre principal 15, ledit organe de préhension 13 étant fixé audit deuxième cylindre 17 ; – un troisième cylindre 19 monté rotatif sur le cylindre principal 15 et sur lequel est fixé le dispositif d’indexation 11. On notera que les liaisons mécaniques entre les différents cylindres sont par exemple des liaisons du type glissière, pivot, ou rotule, et que ceux-ci sont par exemple fixés les uns aux autres par l’intermédiaire de platines vissées. L’organe de préhension 13, quant à lui, est par exemple un doigt ou un élément configuré pour entrer en contact avec le hayon 3. Ledit organe 13 est avantageusement réalisé en un matériau souple, par exemple caoutchouc, adiprène, etc., matériau qui n’endommage pas, par contact, le hayon 3 ou d’autres éléments de la caisse 1 de véhicule. Ledit organe de préhension 13 ou doigt est par ailleurs configuré pour présenter au moins deux mouvements distincts de translation dans l’espace (par exemple selon un axe transversal horizontal ou axe Y, et selon un axe vertical ou axe Z). On notera que l’organe de préhension 13 est avantageusement configuré pour entrer en contact avec le hayon 3 au niveau d’une zone interne dudit hayon 3, donc une zone non visible de l’extérieur du hayon 3, par exemple par l’intermédiaire d’une ouverture aménagée dans le hayon 3 permettant d’accéder à un volume interne audit hayon 3. Ledit organe de préhension 13, ou doigt, présente par exemple sensiblement une forme de cylindre, et peut comprendre une douille qui est configurée pour coopérer mécaniquement avec une forme complémentaire ou un élément dudit hayon 3. Par ailleurs, l’organe de préhension 13 est situé avantageusement à une extrémité distale du deuxième cylindre 17 et est configuré pour déplacer le hayon 3 vers le haut ou le bas, et par extension d’ouvrir ou de fermer ledit hayon 3. Ainsi, lorsque la caisse 1 de véhicule arrive à une distance prédéterminée du système 7 de manipulation, le dispositif d’indexation 11 vient coopérer avec le passage de roue de la caisse 1 (par exemple, suite à une rotation du troisième cylindre 19 positionnant ledit dispositif d’indexation 11, afin qu’il coopère avec le passage de roue). De plus, la coopération mécanique de la butée avec la caisse 1 permet de fixer temporairement le système 7 à ladite caisse 1, et au système 7 d’accompagner en déplacement ladite caisse 1. La fixation du système de manipulation 7 et la coopération du dispositif d’indexation 11 à la caisse 1, activent ainsi ledit système 7, et déclenchent la mise en mouvement des cylindres 15 et 17 et de l’organe de préhension 13. Ledit dispositif d’indexation 11 permet ainsi au système 7 de se positionner correctement par rapport à la caisse 1 du véhicule, et donc du hayon 3, les mouvements, dimensions, etc. des premier et deuxième cylindres 15 et 17 et de l’organe de préhension 13 étant par exemple défini par rapport à des types prédéterminés de caisse et de hayon. Ledit système 7, une fois activé et positionné, est aussi configuré pour réaliser au moins les actions suivantes : – déplacer l’organe de préhension 13 en position d’interférence avec ledit hayon 3, le déplacement de l’organe de préhension 13 en position d’interférence étant réalisé par au moins une rotation du deuxième cylindre 17 ; – amener ledit organe de préhension 13 en position d’interférence en contact dudit hayon 3, par exemple par des mouvements de rotations et/ou de translation du deuxième cylindre 17 et/ou de l’organe de préhension 13 ; – déplacer, au moyen dudit organe de préhension 13, ledit hayon 3. On notera qu’on entend par « position d’interférence », le fait que l’organe de préhension 13 est dans une position, généralement proche du hayon 3, située sur la trajectoire d’un mouvement simple, par exemple une ou plusieurs translations rectilignes, du hayon 3 et/ou de l’organe de préhension 13, qui mène au contact de l’organe de préhension 13 et dudit hayon 3. Par ailleurs, ledit système 7 est également configuré pour soulever le hayon 3 et désengager le dispositif de blocage 5 qui maintient le hayon 3 en position ouverte, ceci au moins par l’intermédiaire du deuxième cylindre 17 et de l’organe de préhension 13 qui exercent une force suffisante pour désactiver le blocage opéré par le dispositif de blocage 5 sur le hayon 3. Après déblocage du hayon 3, il y a déplacement du deuxième cylindre 17 et/ou de l’organe de préhension 13, selon un mouvement de rotation et/ou de translation, pour amener le hayon 3 en position fermée, puis il y a désengagement du deuxième cylindre 17 et/ou de l’organe de préhension 13 du hayon 3 (c’est-à-dire qu’il n’y plus contact et/ou un positionnement en interférence). Une fois le hayon 3 en position fermée, il y a désengagement du troisième cylindre 19, et du dispositif d’indexation 11, par exemple par un mouvement de rotation, puis le système 7, et son mécanisme de manipulation 9, se remet en position initiale, jusqu’à ce qu’une nouvelle caisse de véhicule vienne à nouveau coopérer avec ledit système 7. On notera également que le système 7 selon l’invention peut être utilisé dans une méthode de fabrication d’un véhicule automobile, ledit véhicule comprenant ladite caisse 1 sur laquelle est monté le hayon 3. Système de manipulation (7) d’un hayon (3) monté sur une caisse (1) de véhicule, ledit système (7) comprenant un mécanisme de manipulation (9) configuré pour ouvrir et/ou fermer ledit hayon (3). Système (7) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit système (7) est configuré pour être fixé temporairement sur une caisse (1) du véhicule. Système (7) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système (7) comprend un dispositif d’indexation (11) configuré pour positionner ledit mécanisme de manipulation (9) par rapport audit hayon, ledit dispositif d’indexation (11) s’indexant par rapport à un passage de roue du véhicule. Système (7) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit mécanisme de manipulation (9) comprend un organe de préhension (13) et un mécanisme pneumatique comprenant une pluralité de cylindres (15, 17, 19). Système (7) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit mécanisme pneumatique comprend un premier cylindre (15) sur lequel sont fixés un deuxième et un troisième cylindre (17, 19). Système (7) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit système (7) est configuré pour réaliser au moins les actions suivantes : – déplacer l’organe de préhension (13) en position d’interférence avec ledit hayon (3) ; – amener ledit organe de préhension (13) en position d’interférence en contact dudit hayon (3) ; – déplacer, au moyen dudit organe de préhension (13), ledit hayon (3). Système (7) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit système (7) est configuré pour ouvrir et/ou fermer ledit hayon (3) au moyen dudit organe de préhension (13). Système (7) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit système (7) est configuré pour désactiver ledit hayon (3) d’un dispositif de blocage (5) bloquant le hayon en une position prédéterminée. Système (7) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système (7) est configuré pour être mobile. Méthode de fabrication d’un véhicule automobile, ledit véhicule comprenant une caisse (1) sur laquelle est monté un hayon (3), caractérisé ce que ladite méthode comprend l’utilisation d’un système de manipulation (7) selon l’une quelconque des revendications précédentes.