FR2527493A1 - Robot industriel multi-axial et systeme d'assemblage automatique le comprenant - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ROBOT INDUSTRIEL MULTI-AXIAL. SELON L'INVENTION, IL ANNULE UNE ERREUR DE POSITION ENTRE LUI ET LES PIECES 9, 11 A ASSEMBLER ET IL SYNCHRONISE SON MOUVEMENT SUR CELUI DE LA BANDE DE CONVOYEUR 8 DE LA CHAINE D'ASSEMBLAGE; L'ERREUR DE POSITIONNEMENT PEUT ETRE ANNULEE EN LIBERANT DES PARTIES MOBILES PREDETERMINEES 3, 4 5 DU ROBOT 1 PENDANT UN TEMPS PARTICULIER PENDANT UNE OPERATION CRITIQUE D'ASSEMBLAGE DU ROBOT POUR PERMETTRE AUX PARTIES LIBEREES DE SE CONFORMER A LA FORME ET AU MOUVEMENT DES PIECES A ASSEMBLER TANDIS QUE LES PARTIES MOBILES RESTANTES SONT ENTRAINEES SOUS UN PROCESSUS DE COMMANDE ACTIVE PREDETERMINE, QUI ACCOMPLIT L'OPERATION REELLE D'ASSEMBLAGE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX ROBOTS UTILISES DANS L'INDUSTRIE AUTOMOBILE.

Description

I La présente invention se rapporte à un robot industriel multi-axial

incorporé dans un système

d'assemblage automatique de pièces.

Dans la plupart des robots industriels qui ont été récemment développés pour des applications d'assemblage à la chaîne, il est important que les opérations de fixation des boulons et opérations semblables d'assemblage de pièces soient rapidement répétées avec précision sans faute, car ces opérations forment la partie majeure de certains processus d'assemblage de pièces En plus de cela, il est important que de tels robots industriels puissent bien et facilement s'adapter à de telles chaînes d'assemblage de produits, en particulier dans le cas o un robot industriel est installé à côté d'une bande de convoyeur qui porte des pièces de sous-assemblage d'un

produit, comme un véhicule automobile.

En d'autres termes, pour accomplir rapidement et avec précision des opérations d'assemblages de pièces comme une fixation de boulons, il est important d'améliorer la répétabilité d'un tel robot industriel Un facteur important dass une telle opération rapide et précise d'assemblage est la simplicité avec laquelle des erreurs de positionnement du robot par rapport à la position de la pièce peuvent être éliminées De plus, quand le robot est installé sur une chaîne d'assemblage à convoyeur, il est particulièrement important de synchroniser le mouvement

du robot sur celui de la chaîne d'assemblage à convoyeur.

Cependant, il est très complexe et difficile de lier le système de commande du robot lui-même au système de commande de synchronisation de la bande de convoyeur, car une analyse dynamique compliquée du robot et de la chaîne

d'assemblage à convoyeur sera requise.

En tenant compte du problème ci-dessus, la présente invention a pour objet un robot industriel multi-axial pouvant simplement corriger des erreurs de positionnement comme on l'a décrit ci-dessus, par une commande appropriée du robot lui-même avec un moyen pour facilement synchroniser les mouvements du robot et de la chaîne d'assemblage à

convoyeur les uns avec les autres.

Cela est obtenu en prévoyant un robot multi-axial

industriel ayant un certain nombre de pièces de position-

nement, dont au moins deux peuvent librement être déplacées par des forces externes lorsqu une puissance motrice vers des moyens électriques ou hydrauliques correspondants de mise en action (moteurs ou cylindres hydrauliques), qui actionnent respectivement les pièces de positionnement, est interrompue, le robot comprenant un moyen pour interrompre la puissance motrice vers chacun des moyens de mise en action afin de rendre la pièce correspondante de positionnement librement mobile et un moyen pour faire fonctionner les moyens d'interruption pendant un intervalle prédéterminé de temps pendant un stade spécifié du

fonctionnement du robot multi-axial.

Plus particulièrement, l'erreur de positionnement est annulée par une opération d'ajustement accomplie sur

la pièce mise en cause de positionnement du robot multi-

axial, qui a été libérée pour se déplacer pendant un intervalle prédéterminé de terips pendant l'opération d'assemblage intensif en position du robot et l'opération totale prédéterminée d'assemblage est effectuée en

contrôlant la ou les pièces mobiles restantes en coopéra-

tion avec la ou les pièces libérées de positionnement et le mouvement de la bande de convoyeur afin de les synchroniser. En plus de détail, la position et/ou le mouvement du robot et de la pièce sont suffisamment bien connus pour reconnaître qu'un en certain point de l'opération, les points de travail des deux sont dans une plage connue d'erreur de position A ce point de l'opération, les pièces de positionnement du robot affectées par l'erreur de position sont rendues libres de se déplacer tandis que d'autres pièces de positionnement restent sous le contrôle actif du robot Un moyen de guidage est prévu de façon que l'ajustement de l'une des pièces de positionnement activement commandé qui restent force les pièces librement mobiles de positionnement à être déplacées pour éliminer l'erreur de position et/ou pour suivre un plus ample mouvement de la pièce pendant l'opération Le moyen de guidage peut avoir la forme d'une surface effilée centrée sur le point de travail de la pièce Cette commande passive des pièces de positionnement librement mobiles est particulièrement avantageuse pour déplacer des pièces, telles que celles sur une chaîne d'assemblage, car quand les points de travail du robot et de la pièce sont alignés par les moyens de guidage, la force entraînant la pièce peut également être utilisée pour entraîner le robot

sous une commande passive.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 montre un agencement d'un robot à trois axes utilisant un système de coordonnées cylindriques et une bande de convoyeur dans une chaîne d'assemblage

pouvant s'appliquer-à la présente invention, plus particu-

lièrement illustré à un état o une fixation d'outil du robot est en position de début d'opération; la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie d'une pièce consistant en première et seconde parties montrée sur la figure 1; la figure 3 montre la projection de l'étendue du mouvement de l'extrémité de travail du robot à trois axes par rapport à la bande de convoyeur de la figure 1; la figure 4 est une vue découpée d'un curseur à écrou attaché à la fixation d'outil de la figure 1; les figures 5 (A) et 5 (B) forment un schéma de circuit d'un premier mode de réalisation préféré d'un système de commande du robot selon la présente invention; les figures 6 (A), 6 (B) et 6 (C) forment un organigramme opérationnel du système de commande du premier mode de réalisation des figures 5 (A) et 5 (B); la figure 7 est un schéma des temps de l'unité de commande des figures 5 (A) et 5 (B); la figure 8 est une vue découpée du curseur à écrou et de la pièce lorsque le curseur a obtenu sa bonne insertion dans la pièce; les figures 9 et 10 montrent les extrémités du mouvement du robot à la position active o des pièces de positionnement en rotation et en extension du robot sont déplacées par une force mécanique transmise par le curseur à écrou; la figure 11 montre un second mode de réalisation utilisant des cylindres hydrauliques pour les moyens de mise en action de positionnement; et la figure 12 est une vue d'explication du curseur à écrou et de troisième et quatrième pièces,

la quatrième pièce étant fixée à un banc stationnaire.

On se référera maintenant aux dessins pour

faciliter la compréhension de la présente invention.

La figure 1 montre un système coopérant d'un.

robot à trois axes utilisant un système de coordonnées cylindrique Bet une bande de convoyeur s'appliquant à la

présente invention.

Sur la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne le robot à trois axes utilisant le système de coordonnées

cylindriques(ci-après simplement "robot").

Le robot 1 illustré sur la figure 1 comprend une partie ou pièce de positionnement rotative 3 qui tourne dans les directions A marquées d'une flèche par rapport à une base 2, une pièce ou partie de positionnement vertical 4 qui monte et descend dans les directions B marquées d'une flèche par rapport à la pièce ou partie rotative 3, une pièce ou partie de positionnement en extension 5 qui s'étend et se retire dans les directions C marquées d'une flèche par rapport à la partie de positionnement vertical 4 et une fixation d'outil 7 se trouvant à l'extrémité libre de la partie d'extension 5, et o est attaché un curseur à écrou 6 qui sera décrit ci-après. La pièce ou partie de positionnement rotative 3 est entratnée dans les directions A marquées d'une flèche autour de son axe par un réducteur ayant un très faible rapport de transmission, au moyen d'un premier moteur Ml, qui agit comme un moyen électrique de mise en action, qui est installé dans la base 2 La pièce de positionnement vertical 4 est déplacée vers le haut et vers le bas dans les directions B marquées d'une flèche par un autre

réducteur et un mécanisme transducteur de rotation-

translation au moyen d'un second moteur M 2 placé dans la

pièce rotative 3.

Enfin, la pièce de positionnement en extension 5 est entratnée dans les directions C marquées d'une flèche par un autre réducteur ayant un très faible rapport de transmission au moyen d'un troisième moteur M 13 installé

dans la pièce rotative 3 par un autre mécanisme trans-

ducteur de rotation-translation (par exemple un palier

à vis).

Les pièces de positionnement en rotation et en extension 3 et 5 dans le robot 1 sont conçues de façon à pouvoir être déplacées librement en réponse à des forces externes quand les signaux d'entraînement des premier et tr:imoteurs Mi et M 3 sont interrompus pour désexciter

le moteur correspondant.

Il faut noter que des robots ayant cette caracté-

ristique librement mobile sont bien connus Il faut également noter que les premier, second et troisième

moteurs Ml M 2 et M 3 qui entratnent les pièces correspon-

dantes de positionnement du robot 1 sont pourvus de plus de premier, second et troisième générateurs d'impulsions PGJ, PG 2 et PG, et de premier, second et troisièmes générateurs tachymétriques TG 1, TG 2 et TG 3, chacun pour détecter la position et la vitesse de la pièce

correspondante de positionnement du robot 1.

Par ailleurs, une bande de convoyeur 8 entraînée par chaîne porte, à une vitesse constante, dans la direction D marquée d'une flèche, une première partie ou pièce 9 fixée en une position prédéterminée le long de la bande de convoyeur 8 et une seconde partie ou pièce 11 avec une partie fraisée lia dans laquelle un boulon à tige filetée 10 vissé partiellement à la première partie 9, se trouve

verticalement comme le montre la figure 2 -

Deux détecteurs photo-électriques 12 et 13 de passage de piècessont installés sur des côtés opposés et juste au-dessus de la bande de convoyeur 8 pour la couvrir Quand le bord de la première pièce 9 passe par une ligne indiquée en pointillé reliant photo-électriquement

une section photo-émettrice 12 a et une section photo-

réceptrice 13 a et bloque la lumière émise par la section photo-émettrice 12 a, les deux détecteurs photo-électriques 12 et 13 du passage de la pièce détectent le passage de

la première pièce 9.

L'étendue du mouvement du curseur à écrou 6 permise au moyen des pièces rotative et extensive de positionnement 3 et 5 du robot I est illustrée de façon hachurée sur la figure 3 avec la position de la bande 8

illustrée en traits mixtes.

Le curseur à écrou 6 sera ci-après décrit en se

référant à la figure 4.

Comme on peut le voir sur la figure 4, une tête 6 c est fixée à l'extrémité inférieure d'un trépan 6 b qui est entraîné en rotation au moyen d'un moteur installé dans une partie formant capuchon 6 a La tête 6 c est calée à un manchon de façon à glisser le long de l'enveloppe

interne 6 e du manchon tout en ne pouvant tourner dans l'en-

veloppe interne, qui est coulissante et rotative par

rapport à une enveloppe externe 6 d.

L'enveloppe interne 6 e est sollicitée vers l'extrémité libre et ouverte de l'enveloppe externe 6 d au moyen d'un ressort 6 f qui est inséré entre l'enveloppe interne 6 e et la tête 6 c Un écrou 14 est maintenu dans une partie 6 p de retenue de l'écrou à l'extrémité libre de l'enveloppe interne 6 e Sur ce dessin, le chiffre de référence 6 h désigne une butée qui maintient le trépan 6 b et le siège du ressort 6 f à une distance prédéterminée, et le chiffre de référence 6 i désigne un alésage dans lequel le boulon à tige filetée 10 de la figure,2 fait saillie tandis que

l'écrou 14 est vissé sur le boulon 10.

De plus, l'écrou 14 est maintenu dans la partie * de retenue 6 g par un ressort ou aimant prévu dans la partie de retenue 6 & Le robot 1 avant chaque cycle d'opération, prend l'un des écrous 14 prévus dans une boite à écrous (non représentée sur les dessins) se

trouvant à proximité du robot 1.

Il faut également noter que le curseur 6 est pourvu d'un détecteur limiteur de couple bien connu pour détecter la fin de l'opération de vissage de l'écrou 14

sur le boulon 10.

Les figures 5 (A) et 5 (B) donnent des schémas-blocs électriques d'un mode de réalisation préféré selon l'invention. Sur ces dessins, une unité principale de commande comprenant, à titre d'exemple, un microcalculateur,

lit séquentiellement les données d'instruction de posi-

tionnement pour le robot 1 dans une unité formant mémoire 16, calcule les instructions de déplacement pour la partie 3 de positionnement en rotation, la partie 4 de positionnement vertical et la partie 5 de positionnement en extension du robot 1 respectivement, sur la base de la donnée correspondante d'instruction de positionnement, et applique les instructions de déplacement aux première, seconde et troisième unités respectives de commande de

position 17, 18 et 19.

Chacune des première, seconde et troisième unités de commande de position 17, 18 et 19 reçoit des instructions de déplacement de l'unité principale de commande 15 et des données de position réappliquées par les premier, second et troisième générateurs d'impulsions PG 1 à PG 3 et applique des ordres de mise en action à des premier, second et troisième amplificateurs de réglage de vitesse 20, 21 et 22 selon Terreur de position restante indiquée par la donnée de position des premier, second et troisième

générateurs d'impulsions PG 1, PG 2 et PG 3.

Les premier, second et troisième amplificateurs , 21 et 22, connectés aux première, seconde et troisième unités de commande de position 17, 18 et 19, appliquent des signaux d'entraînement aux premier et troisième moteurs M 1 et M 3 par des contacts normalement fermés NC 11 et NCO 2 et au moteur M directement selon la quantité d'écart entre les valeurs des ordres correspondants de mise en action qui sont reçus des première, seconde et troisième unités de commande de position 17, 18 et 19 et les données de vitesse produites par les premier, second et troisième générateurs tachymétriques TG 1, TG 2 et TG 3 par d'autres contacts normalement fermés NC 12, NC 22 ou les réappliquent directement Ces contacts normalement fermés NC 11, NC 21, NC 12 et NC 22 sont ouverts quand leurs bobines de relais magnétique associées MC 1 et MC 2, que lion décrira ci-après, sont excitées Le premier signal d'entraînement est appliqué au premier moteur M 1 par le premier contact normalement fermé NC 11 Le second signal d'entraînement est appliqué directement au second moteur M, Le troisième signal d'entraînement est appliqué au troisième moteur M 3

par le second contact normalement fermé NC 21.

Le premier moteur M 1 tourne pour actionner la partie de positionnement en rotation 3 du robot 1 pour faire tourner dans l'une des directions A de la figure 1 en réponse au premier signal d'entraînement, le second moteur M 2 tourne pour actionner la pièce de positionnement vertical 4 pour qu'elle monte ou descende comme cela est indiqué par B sur la figure 1 en réponse au second signal d'entraînement et le troisième moteur M 3 tourne pour actionner la pièce de positionnement en extension 5 pour

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qu'elle s'étende ou se retire dans chacune des directions C en réponse au troisième signal d'entraînement Le curseur 6 dans l'appareil de fixation d'outil 7 se trouvant au bout de la pièce de positionnement en extension 5 se déplace en conséquence sur une trajectoire prédéterminée, déterminée par la donnée préprogrammée d'instruction de position dans

l'unité de mémoire.

Par ailleurs, l'unité principale de commande 15 lit une autre instruction de déplacement dans l'unité de mémoire 16 que la pièce de positionnement vertical 4 effectue à une cadence qui sera décrite ultérieurement afin de fixer l'écrou 14 au boulon à tige filetée joint

auxpremière et seconde pièces 9 et 11 de la figure 2.

Ensuite, l'unité de commande 15 applique l'instruction de déplacement cidessus décrite à la seconde unité de

commande de position 18 pour déplacer la pièce de posi-

tionnement vertical 4 vers le bas sur une distance pré-

déterminée On montrera que cela force le bout du curseur 6 à se déplacer et à entrer dans une partie fraisée lia de

la seconde partie 11 de la figure 2.

Il faut noter que les contacts normalement fermés NC 11 et NC 21 s'ouvrent au moyen des bobines de relais magnétique MC 1, MC 2 qui soniexcitées respectivement quand deux signaux d'attaque de transistor a et b émis simultanément par l'unité principale de commande 15 mettent

les transistors correspondants Tr 1 et Tr 2 en circuit.

Quand les contacts normalement fermés NC 11 et NC 21 sont ouverts, les premier et troisième moteurs M 1 et M 3 sont désexcités donc les pièces de positionnement en rotation et en extension 3 et 5 peuvent se déplacer librement en réponse aux forces externes La raison pour laquelle les contacts normalement fermés NC 12, NC 22 qui s'ouvrent en même temps que les autres contacts normalement fermés NC 11, NC 21 s'ouvrent est d'empêcher la donnée de détection de vitesse produite par les premier ettroisième générateurs tachymétriques TG 1 Y TG 3 d'atteindre les premier et troisième amplificateurs de contrôle de vitesse 20 et 22 De même, d'autres contacts normalement fermés (non représentés) sont prévus dans les lignes reliant chacun des premier et troisième générateurs d'impulsions PG 1, PG 3 aux première et troisième unités de commande de position 17 et 19 pour empêcher la donnée de détection de position produite par les premier et troisième générateurs d'impulsions PG 1, PG 3 d'atteindre

les première et troisième unités de commande 17 et 19.

Il faut noter que l'unité de commande 15 reçoit toujours la donnée de position produite par les premier, second et troisième générateurs d'impulsions PG 1, PG 2 et PG 3 L'unité de commande 15 par conséquent surveille toujours les positions présentes respectives de la partie de

positionnement en rotation 3, de la partie de positionne-

ment vertical 4 et de la partie de positionnement en

extension 5 sur la base de ces données de position.

De plus, l'unité de commande principale 15 commande également les contacts normalement fermés NC 11, NC 12 ' NC 21 et NC 22 de façon que ces contacts soient ouverts pendant une période particulière de temps associée à

l'opération de fixation du boulon et de l'écrou du robot 1.

Cela sera décrit en plus de détail ci-après L'unité de commande 15 reçoit un signal de passage c qui ne passe à un niveau haut "H" que lorsque la première pièce 9 passe par un faisceau de lumière qui va de la partie photo-émettrice 12 a à la partie photoréceptrice 13 a des deux détecteurs photo-électriques 12, 13 de passage de pièces. En plus de détail, la paire de détecteurs de passage 12, 13 comprend un photocoupleur basé sur la

partie photo-émettrice 12 a et la partie photoréceptrice 13 a.

La partie photo-émettrice 12 a peut comprendre une photo-

diode La partie photoréceptrice 13 a peut comprendre un phototransistor Tant que la lumière de la photodiode est reçue par le phototransistor, le phototransistor 13 a

reste passant donc un transistor Tr connecté au photo-

transistor 13 a reste passant Par conséquent, les niveaux des tensions d'entrée et de sortie d'un tampon 23 mis à

la masse par le transistor Tr 3 sont aux niveaux bas ou "L".

Quand la lumière de la photodiode décrite ci-dessus est interrompue par la première pièce 9, le phototransistor passe à l'ouverture et le transistor Tr à son tour passe à l'ouverture A ce moment, le niveau de tension de sortie du tampon 23, c'est-à-dire le signal de passage c, passe

à un niveau haut "H".

L'unité de commande 15 applique un signal d à

un circuit bascule ou flip-flop 24 (simplement appelé ci-

après F/F) au moment critique qui sera décrit ci-après pour établir le F/F 24 Quand le F/F 24 est établi, le moteur Mn est excité pour tourner afin de faire tourner et d'enfoncer le trépan 6 b, pour visser ainsi l'écrou 14 sur le boulon à tige filetée 10 Le moteur M s'arrête quand le F/F 24 est rétabli en réponse à un signal d'accomplissement e du détecteur limiteur de couple TQ indiquant la fin de l'opération de fixation du boulon et de l'écrou Le signal d'accomplissement e est également appliqué à l'unité de commande 15 pour une utilisation

dans d'autres procédés ultérieurs de contrôle ou de commande.

Le fonctionnement détaillé de l'unité principale de commande 15 sera décrit ci-après en se référant à l'organigramme des figures 6 (A), 6 (B) et 6 (C) et au

schéma des temps de la figure 7.

Dans une première étape SP 1, l'unité principale de commande 15 vérifie pour voir si le signal de passage c est passé à un niveau "H" indiquant que la première pièce 11 passe entre les deux détecteurs photoélectriques de passage de pièces 12 et 13 Quand la première pièce 11 passe à travers au temps t 1 indiqué en (a) sur la figure 7, l'unité 15 reçoit le signal c de passage actif (niveau "H") L'unité de commande 15 commence à lire une séquence de données d'instruction de positionnement de l'unité formant mémoire 16 de la figure 5 (A), qu'il faut pour déplacer l'extrémité libre du curseur 6 de sa position présente à une position de début d'opération OS illustrée sur la figure 1 au temps t 1 quand le signal de passage c à un niveau haut "H" est reçu, à une étape SP 3 L'unité de commande 15 recherche une instruction de déplacement pour chaque partie de positionnement du robot 1 Le résultat est à son tour appliqué séquentiellement aux première, seconde et troisième unités de commande de

position 17, 18 et 19.

En conséquence, les parties de positionnement du robot 1 sont déplacées de façon que le bout du curseur 6 se déplace de sa position d'origine à sa position de début d'opération OS (voir (b) sur la figure 7) Il faut noter que la position OS de début d'opération est définie par une position prédéterminée au-dessus d'une ligne verticale qui passe par le centre de la partie fraisée lia de la seconde pièce 11 à une hauteur légèrement au-dessus

de la partie fraisée lia.

L'unité de commande 15, presque simultanément aut 4 E t 1, actionne un temporisateur interne à une étape SP 2 comme cela est montré en-(c) sur la figure 7, pour mesurer l'intervalle de temps Tx requis pour que la partie fraisée lia de la seconde pièce 11 arrive à la position

de début d'opération OS ci-dessus décrite qui est -

constante du fait de la vitesse constante de la bande de convoyeur 8 A une étape subséquente SP 4, l'unité de commande 15 vérifie pour voir si l'extrémité libre du curseur 6 est arrivée à la position de début d'opération OS pendant le temps mesuré Tx Si l'extrémité Jibred curner 6 n'est pas encore arrivée, l'unité de commande 15 arrête tout le robot 1 du fait d'un mauvais fonctionnement à une étape SP Il faut noter que l'arrivée de l'extrémité libre du curseur 6 à la position de début d'opération OS est reconnue sur la base de chaque donnée de position des premier, second et troisième générateurs d'impulsions

PG 1, PG 2 et PG 3 -

L'unité principale de commande 15, à l'étape subséquente SP 7, lit une instruction de déplacement dans la mémoire 16 pour visser l'écrou 14 sur le boulon à tige filetée 10 immédiatement à la fin de la mesure de l'intervalle de temps T en un second temps t 2 en (c) x 2 sur la figure 7 et l'applique à la seconde unité de commande de position 18 En conséquence, la partie associée de positionnement vertical 4 est descendue sur une distance prédéterminée à partir de la position de début d'opération OS de façon que l'extrémité libre du curseur 6 soit insérée totalement à travers la partie fraisée lia de la seconde pièce 11 (voir (d) sur la figure 7) Simultanément, dans une étape SP 6, l'unité de commande 15 applique deux signaux d'attaque de transistor a et b comme cela est montré en (e) sur la figure 7 au second temps t 2, aux transistors Tr 1 et Tr 2 pour

exciter les bobines magnétiques MC 1 et MC 2 En consé-

quence, les contacts normalement fermés NC 11, NC 12, NC 21

et NC 22 sont ouverts.

Immédiatement après que l'extrémité libre du curseur aitété totalement insérée dans la partie fraisée lia de la seconde pièce 11, la partie de positionnement en rotation 3 et la partie de positionnement en extension 5 sont rendues libres de se déplacer en réponse à des forces externes Par conséquent, si la position du curseur 6 par rapport à la partie fraisée lia s'écarte par rapport à la position prédéterminée de début d'opération OS comme cela est montré par une ligne en traits mixtes sur la figure 2, le curseur 6 peut encore être inséré dans la partie fraisée lia en suivant la conicité de la partie fraisée lia et ensuite peut suivre le mouvement de la seconde pièce 11 sur la bande de convoyeur 8 sans aucune

commande électronique active.

L'intervalle de temps T décrit ci-dessus x comprend l'intervalle de temps pendant lequel le curseur 6 est abaissé de la position de début d'opération OS dans

et à travers la partie fraisée lia.

Après avoir reconnu à une étape SP 8 que le bout (extrémité libre) du curseur 6 a atteint la position de la figure 8 sur la base de la donnée de position reçue du second générateur d'impulsions PG 2, l'unité de commande 15 applique un signal d'entraînement de moteur d au F/F 24 que l'on peut voir sur la figure 5 (A) en une étape SP 9, donc le curseur 6 est actionné pour visser l'écrou 14 sur le boulon 10 de la figure 2 (voir (g) sur

la figure 7).

Ensuite, la routine passe à une étape SP 10 A cette étape, l'unité de commande 15 vérifie si l'opération ci-dessus de fixation a été accomplie Si un signal d'accomplissement e est reçu du détecteur limiteur de couple TQ au temps t 4 en (h) sur la figure 7, le F/F 24 de la figure 5 (A) est rétabli au temps t 4 en (h) de la

figure 7, donc le curseur 6 est arrêté.

Ensuite, l'unité principale de commande 15 à une étape SP 12 lit une instruction de déplacement dans la mémoire 16 pour retirer le curseur 6 de la partie fraisée lia suivant l'opération de vissage, et l'applique à la

seconde unité de commande de position 18.

La seconde unité de commande de positon 18 à son tour, sert à élever la partie de positionnement vertical 4 sur la distance prédéterminée comume on l'a décrit à l'étape SP 12 En conséquence, l'extrémité libre du curseur 6 se sépare dela partie fraisée lia de la

seconde pièce 11 (voir (d; sur la figure 7).

Les figures 9 et 10 représentent le mouvement du robot 1 et des première et seconde pièces 9 et 11 le long de la bande de convoyeur 8 sur lequel les parties de positionnement en rotation et en extension 3 et 5 suivent passivement le mouvement de la seconde pièce 11 tandis que l'extrémité libre du curseur 6 est insérée dans la partie fraisée lia de la seconde pièce 11.

A l'étape SP 23 subséquente, l'unité de commande 15 vérifie si l'extrémité libre du curseur 6 a été retirée

de la partie fraisée lia.

Après l'étape SP 13, l'unité de commande 15 arrête les signaux d'attaque de transistor a et b à une étape SP 14 et lit séquentiellement la donnée d'instruction de positionnement de l'unité de mémoire 16 qu'il faut pourramener l'extrémité libre du curseur 6 à sa position d'origine à une étape SP 15 et détermine une

instruction de déplacement de chaque partie de position-

nement du robot 1 Le résultat est appliqué séquentielle- ment aux première, seconde et troisième unités de commande de position 17, 18 et 19 Il faut noter que les contacts normalement fermés NC 11, NC 21, NC 12 et NC 22 sont de nouveau fermés quand les signaux d'attaque de transistor

a et b sont arrêtés à l'étape SP 14.

A l'étape finale SP 15, l'unité de commande 15 ramène l'extrémité libre du curseur 6 à sa position d'origine Chaque partie de positionnement du robot 1 est en conséquence actionnée et l'extrémité libre du curseur 6 est ramenée à sa position d'origine et s'arrête comme cela est décrit à l'étape 15 pour attendre jusqu'au début de l'opération subséquente de fixation d'un boulon

et d'un écrou (se référer à (b) sur la figure 7).

De cette façon, la seconde pièce 11 a été fixée par le boulon à tige filetée 10 et l'écrou 14 à la première pièce 9 portée par la bande de convoyeur 8,

accomplissant ainsi une opération de fixation.

Le mode de réalisation ci-dessus décrit concerne un robot multi-axial entraîné par moteur Dans le cas d'un robot entrainé par cylindre hydraulique en utilisant des moyens hydrauliques de mise en action, la structure et la fonction peuvent être sensiblement les mêmes. Dans ce cas, des vannes à solénoïde sont utilisées pour faire communiquer les chambres droite et gauche de chaque cylindre hydraulique à la même cadence que les contacts normalement fermés sont ouverts comme on l'a

décrit précédemment.

La figure 11 montre un exemple d'un circuit hydraulique qui actionne hydrauliquement le robot

triaxial de la figure 1.

Sur le dessin, des cylindres hydrauliques 26 et 27 servent de moyens de mise en action qui entraînent respectivement la partie de positionnement en rotation 3 et la partie de positionnement en extension 5 Les vannes à solénoïde 28, 29 servent à libérer la tige du cylindre associé en connectant les chambres droite et

gauche des cylindres hydrauliques 26, 27, respectivement.

Il faut noter que le mouvement linéaire de la tige dans le cylindre hydraulique 26 est converti en un mouvement de rotation par un moyen de conversion translation-rotation (comme un palier à vis) La partie

de positionnement en rotation 3 est ainsi entraînée.

Sur ce dessin, un cylindre hydraulique 25 est utilisé pour actionner la partie de positionnement vertical 4 du robot 1 Le chiffre de référence 30 désigne un clapet Les chiffres de référence 31, 32 et 33 désignent des vannes d'asservissement, le chiffre de référence 34 désigne une autre vanne à solénoïde pour la commutation entre une opération intensive de positionnement et une opération répétitive du robot 1, le chiffre 35 désigne une vanne d'étranglement pour l'opération intensive de positionnement, le chiffre 36 désigne un clapet, le chiffre 37 désigne une vanne de détente pour contrôler la pression hydraulique, le chiffre 38 désigne un refroidisseur, le chiffre 40 désigne une pompe à huile, le chiffre 41 désigne un accumulateur, le chiffre 42 désigne une seconde vanne de détente pour éventer la pression accumulée dans l'accumulateur 41, le chiffre 43 désigne une vanne conduisant à un manomètre 44, et le chiffre 45 désigne un pressostat Le robot 1 est actionné

quand le pressostat 45 est mis en circuit.

Dans l'exemple ci-dessus décrit, un tel robot est appliqué à l'opération de fixation d'un boulon et d'un écrou pour joindre les deux pièces portées par la bande de convoyeur 8 Le robot peut également s'appliquer à une opération de fixation d'un boulon et d'un écrou pour

deux pièces, l'une étant fixée sur un banc stationnaire.

En plus de détail, comme on peut le voir sur la figure 12, si le curseur 6 s'écarte de sa position normale par rapport à une partie fraisée 49 a d'une quatrième pièce 49 placée au sommet d'une troisième pièce 48 fixée au banc 47, le curseur 6 est déplacé directement vers le bas de façon que l'extrémité libre du curseur 6 soit insérée dans la partie fraisée 49 a le long de sa conicité avec les parties de positionnement en rotation et en extension 3 et 5 librement mobiles et immédiatement avant que le curseur 6 ne soit inséré dans

le partie fraisée 49 a.

Dans ces cas, il n'est pas nécessaire d'équiper le robot d'un accessoire spécial pour compenser la précision insuffisante dans un robot programmé au préalable (type restitution) Ainsi, la structure du

robot est simple.

Il faut noter que le libre mouvement des parties de positionnement en rotation et en extension 3 et 5 est ramené au mouvement régulier sous la commande normale active quand l'extrémité libre du curseur 6 est retirée de la partie fraisée 49 a à la fin de l'opération de

fixation du boulon et de l'écrou.

Bien que les modes de réalisation ci-dessus décrits montrent l'opération de fixation d'un boulon et d'un écrou dans le cas o le curseur 6 est attaché au robot 1, une telle opération de fixation peut également être accomplie au moyen d'un tournevis automatique prévu

à la place du curseur 6.

Par ailleurs, les modes de réalisation ci-dessus décrits montrent un robot triaxial utilisant un système

de coordonnées cylindriquesauquel s'applique l'invention.

Cependant, la présente invention peut s'appliquer également

bien à des robots à deux axes ou d'autres robots multi-

axiaux, un robot multi-articulé ayant une main mécanique correspondant à la partie de positionnement vertical décrite ci-dessus, un robot utilisant un système de

coordonnées orthogonales et ainsi de suite.

Comme on l'a décrit précédemment, le robot selon la présente invention peut non seulement annuler simplement son erreur de positionnement entre la position établie dans la programmation du robot pendant le développement et la position en conditions de travail, mais il permet également de synchroniser son mouvement sur celui de la bande de convoyeur avec une méthode simple de commande passive En conséquence, un tel robot peut être installé pratiquement dans une telle chaîne

d'assemblage de pièces.

Claims (14)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Robot industriel multi-axial, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un certain nombre de parties de positionnement ( 3, 4, 5), chacune étant capable de se déplacer en directions prédéterminées en réponse à des ordres correspondants de mise en action et dont au moins deux sont capables de se déplacer librement en directions prédéterminées en réponse à des forces externes en l'absence de l'ordre correspondant de mise en action; (b) un moyen (NC 11, NC 21, NC 12 et NC 22) pour interrompre sélectivement lesdits ordres de mise en action pour rendre lesdites parties de positionnement libres de se déplacer; et (c) un moyen (MC 1 et MC 2) pour faire fonctionner ledit moyen d'interruption pendant un temps prédéterminé pendant un stade prédéterminé de fonctionnement du robot o l'on sait que l'on dispose de forces externes pour

déplacer lesdites parties d'une façon souhaitée.

2 Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties de positionnement comprennent une partie de positionnement vertical qui se déplace vers le haut et vers le bas et au moins deux autres parties de positionnement pouvant coopérer pour placer un point de travail du robot en une position arbitraire dans un plan

orthogonal à la direction verticale.

3. Robot selon la revendication 2, caractérisé en

ce que le moyen d'interruption précité interrompt sélecti-

vement les ordres de mise en action auxdites deux autres parties de positionnement tout en laissant la transmission d'un ordre correspondant de mise en action à ladite partie

de positionnement vertical.

4. Robot selon la revendication 3, caractérisé en ce que le point de travail du robot est pourvu d'un outil de fixation ( 6) et le moyen de fonctionnement fait fonctionner ledit moyen d'interruption à partir du temps immédiatement avant que l'outil de fixation ne soit inséré dans un point effilé de travail d'une pièce ( 11) portée par une chaîne d'assemblage à bande de convoyeur ( 8) et au moins jusqu'à ce que ledit outil soit retiré dudit point de travail de la pièce à la fin de l'opération

de fixation.

5. Robot selon la revendication 3, caractérisé en ce que le point de travail du robot est pourvu d'un outil de fixation et le moyen de fonctionnement fait fonctionner le moyen d'interruption à partir du moment immédiatement avant que l'outil de fixation ne soit inséré dans un point effilé de fonctionnement d'une pièce fixée

à une base stationnaire et au moins jusqu'à ce que l'opé-

ration de fixation de la pièce au moyen dudit outil ait

été accomplie.

6. Robot industriel multi-axial pour une opération d'assemblage de pièces caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un certain nombre de parties de positionnement ( 3, 4, 5) et une fixation d'outil ( 6) ayant un outil à une extrémité libre, les parties de positionnement ayant au moins deux parties de positionnement pouvant déplacer en coopération ledit outil sur une zone prédéterminée et pouvant être librement déplacées dans la zone prédéterminée par le moyen de forces externes; (b) un certain nombre de moyens de mise en action (M 1, M 2, M 3), chacun étant associé à l'une des parties de positionnement pour actionner la partie de positionnement associée pour qu'elle se déplace dans une direction spécifiée en réponse à un signal d'entraînement appliqué; (c) un moyen pour activement interrompre les signaux d'entraînement appliqués auxdii moyer B de mise en action associé auxdites parties de positionnement librement mobiles; et (d) un moyen pour faire fonctionner ledit moyen d'interruption pendant un intervalle prédéterminé de temps pendant une partie prédéterminée de l'opération d'assemblage

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de pièces du robot, ainsi lesdites deux parties de positionnement qui sont rendues libres se conforment à la

forme et au mouvement de la pièce à assembler.

7. Robot selon la revendication 6, caractérisé en ce que les parties précitées de positionnement comprennent une partie de positionnement vertical qui se déplace perpendiculairement à la zone prédéterminée et ladite partie de positionnement vertical se déplace de façon que l'outil prévu au bout de la fixation précitée accomplisse l'opération d'assemblage de pièces en réponse à un signal d'entratnementqaiiluiesttlappliqué pendant la

période prédéterminée de temps précitée.

8. Robot selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce à assembler a un fraisage effilé à travers l'axe duquel fait saillie verticalement un boulon à tige filetée, l'outil précité est un curseur au bout

duquel est maintenu un écrou et en ce que la durée pré-

déterminée précitée pendant laquelle le moyen de fonction-

nement fait fonctionner le moyen d'interruption précité est comprise entre immédiatement avant que l'outil ne soit inséré dans la partie fraisée de la pièce jusqu'à ce que ledit outil soit retiré de la partie fraisée à la

fin de l'opération de fixation du boulon et de l'écrou.

9. Robot selon la revendication 8, caractérisé en ce que les pièces à assembler sont convoyées à travers la projection verticale de la zone prédéterminée précitée par une bande de convoyeur,la direction du transport

étant parallèle au plan de ladite zone prédéterminée.

10. Robot selon la revendication 8, caractérisé en ce que les pièces à assembler sont placées stationnaires sur une surface horizontale et la zone prédéterminée est

parallèle au plan horizontal.

11. Robot selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens précitésde mise en action sont des moteurs et les moyens d'interruption précités sont des contacts normalement fermés quis'ouvrent simultanément afin d'interrompre les signaux d'entraînement appliqués auxdits moteurs en association avec les parties de

positionnement librement mobiles précitées.

12. Robot selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens précités de fonctionnement sont des bobines de relais électromagnétique en association avec

les contacts normalement fermés.

13. Robot selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens précités de mise en action sont des

cylindres hydrauliques ( 26, 27) et les moyens d'interrup-

tion ( 28, 29) sont des vannes à solénoïde qui peuvent connecter les chambres droite et gauche des cylindres hydrauliques associés aux parties de positionnement

précitées librement mobiles.

14. Système d'assemblage automatique comprenant un robot multi-axial et une pièce, caractérisé en ce que ledit robot a au moins un organe de positionnement capable à la fois d'une commande active de positionnement par la force du robot et d'une commande passive de positionnement par des forces externes au robot, un moyen pour le passage entre les modes actif et passif et un outil d'assemblage capable d'agir sur la pièce pour l'assembler et dont la position est déterminée par ledit organe de

positionnement et au moins uon autre organe de positionne-

ment, ladite pièce ayant un point de travail auquel ledit outil d'assemblage sert-à assembler la pièce et un moyen pour guider ledit outil d'assemblage de toute position dans une zone prédéterminée audit point de travail, ledit

moyen de changement changeant ledit organe de positionne-

ment à la commande passive lorsque ledit outil d'assemblage est dans ladite zone prédéterminée, ainsi toute erreur de positionnement entre ledit outil d'assemblage et ledit point de travail, suffisamment faible pour laisser ledit outil dans ladite zone prédéterminée, est corrigée par

ledit moyen de guidage.