FR2612899A1 - Dispositif rapide d'amenage et de positionnement - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF 6 D'AMENAGE, DE POSITIONNEMENT ET D'ENLEVEMENT A CADENCE RAPIDE POUR L'ALIMENTATION D'UN POSTE DE TRAVAIL EQUIPE D'UN MANIPULATEUR 9 OU D'UN ROBOT RAPIDE. LE PRODUIT 1 POSE SUR UNE PALETTE 2 EST AMENE AU POSTE DE TRAVAIL PAR UN CONVOYEUR 3 DE TRANSFERT LIBRE ET PRIS EN CHARGE PAR UN SUPPORT MOBILE 11 QUI EFFECTUE UN CYCLE RECTANGULAIRE DU TYPE A PAS DE PELERIN. LE SUPPORT MOBILE 11 PORTE DES PIONS 17, 18 DE CENTRAGE ET IL AMENE LA PALETTE 2 EN POSITION DE TRAVAIL SOUS LE MANIPULATEUR 9. SIMULTANEMENT IL EVACUE LA PALETTE 2 PORTANT LE PRODUIT TRAITE ET LA DEPOSE SUR LE CONVOYEUR AVAL.

Description

DISPOSITIF RAPIDE D'AMENAGE ET DE POSITIONNEMENT
L'invention est relative à un dispositif rapide d'amenage, de positionnement et d'enlèvement de produits pour des équipements automatisés desservis par des convoyeurs de transfert libre, notamment un convoyeur amont et un convoyeur aval entre lesquels est inséré ledit dispositif d'amenage, de positionnement et d'enlèvement
Le dispositif selon l'invention vise à améliorer la performance en cadence des équipements automatisés desservis par convoyeur de type transfert libre. Ces équipements se rencontrent principalement dans les ateliers d'assemblage en série.

Dans les dispositifs connus à transfert libre, le produit sur lequel on travaille est généralement positionné sur un outillage ou une palette, véhiculée par un convoyeur. Quand une palette se présente au poste de travail, elle vient s'immobiliser contre une butée escamotable. Elle est alors positionnée de façon approximative, mais insuffisamment correcte pour effectuer une opération sur le produit, par exemple l'insertion d'un composant. Pour positionner la palette de façon à la fois robuste et précise, il faut procéder à une opération dite de taquage.

Cette opérationsconsiste à soulever la palette au moyen d'un élément de taquage, muni de pions de centrage et à pousser la palette contre des butées fixes. Elle est alors correctement positionnée, et n'est plus en contact avec le convoyeur. La pénétration des pions dans les trous correspondants de la palette, avec un minimum de jeu, assure la précision nécessaire.

On peut alors procéder à l'opération à effectuer, par exemple l'insertion d'un composant au moyen d'un manipulateur.

L'insertion étant faite, on fait redescendre l'élément de taquage, la butée escamotable ayant elle même été effacée une fois le taquage effectué. La palette est alors déposée sur le convoyeur et évacuée. Dans certains cas, les butées fixes peuvent ne pas être nécessaires. Le convoyeur est constitué de 2 courroies, entre lesquelles on fait passer les élements de taquage et de butée mais on peut concevoir un convoyeur à une seule bande, les éléments de taquage et de butée étant alors dédoublés et à cheval sur cette bande.

Le cycle de fonctionnement d'un tel dispositif est généralement assez rapide pour approvisionner un manipulateur de type pneumatique, à cycle réel relativement lent. Pour améliorer la cadence de l'ensemble, il a été proposé de remplacer le manipulateur pneumatique par un manipulateur à cames, intrinsèquement beaucoup plus rapide. De tels manipulateurs sont déjà fréquemment utilisés dans le cadre d'ensembles à transfert rigide, et à synchronisation purement mécanique. Pour l'adaptation à un système de transfert libre, il a été imaginé de doter chaque manipulateur d'un moteur électrique indépendant et chaque fois qu'une palette se présente en position de taquage, on envoie sur le moteur une impulsion électrique lui permettant d'effectuer rapidement une rotation élémentaire, c'est-à-dire un cycle de manipulation.

Dans les cas ou il existe un besoin important en flexibilité, on peut également imaginer d'utiliser, à la place du manipulateur à cames, un robot rapide, dans la mesure où les performances de ces appareils en rapidité peuvent devenir très élevées. Par contre il est difficile d'adapter la vitesse du convoyeur véhiculant les palettes à cette cadence. L'augmentation de la vitesse du convoyeur pose des problèmes d'accostage de la butée escamotable, soit du fait des rebondissements, soit du fait des chocs qui peuvent déranger l'organisation du produit en cours d'élaboration. On peut également rencontrer des problèmes de patinage lors du démarrage des palettes, qui ne permettent pas de profiter correctement d'une vitesse accrue du convoyeur.

La présente invention à pour objet de permettre la réalisation d'un dispositif d'amenage, de positionnement et d'enlèvement fonctionnant à cadences élevées.

Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu il comporte un support mobile actionné par un mécanisme d'actionnement à moteur électrique d'entrainement, pour effectuer un cycle rectangulaire à pas de pélerin, comprenant une course verticale P1-P2 de prise en charge du produit à traîter, amené à un rythme aléatoire par le convoyeur amont, une course horizontale P2-P3 d'amenage du produit, une course verticale P3-P4 de positionnement du produit en un emplacement prédéterminé de traitement et une course horizontale de retour
P4-P1.

Selon un développement de l'invention le support mobile à pas de pélerin effectue simultanément l'opération d'amenage d'un produit à traiter et l'opération d'enlèvement d'un produit traité, ce dernier étant déposé sur le convoyeur aval.

L'entraînement du support mobile peut être réalisé par des cames commandées par un moteur unique ou par deux moteurs, dont l'un commande les mouvements verticaux et l'autre les mouvements horizontaux. La synchronisation est réalisée par les techniques usuelles bien connues des spécialistes. Le cycle rectangulaire du support mobile présente une position d'attente, dans laquelle le mouvement s'arrête si l'approvisionnement d'une nouvelle palette par le convoyeur amont n'a pas été fait en temps voulu.

Cette position d'attente correspond au point Pi du cycle décrit ci-dessus et le démarrage du cycle est par exemple piloté par un détecteur de présence d'un produit à l'emplacement de prise en charge. Le manipulateur est bien entendu synchronisé avec le dispositif d'amenage et de positionnement, cette synchronisation étant mécanique ou électrique et adaptée au mode d'entraînement.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un poste de travail équipé d'un dispositif d'amenage selon l'invention, représenté en position d'attente P1.

- La figure 2 est une vue en coupe partielle selon la ligne II.II de la figure 1; - La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure1, montrant le dispositif en fin de course d'amenage (position P3); - La figure 4 illustre schématiquement le mouvement à pas de pèlerin du dispositif d'amenage; - La figure 5 représente le diagramme des mouvements respectifs.

Sur les figures un produit 1 est positionné sur un outillage ou une palette 2 transportée par un convoyeur 3, par exemple constitué par deux courroies 4,5 parallèles et entraînées en synchronisme par un moteur approprié. Le convoyeur 3 coopère avec un dispositif désigné par le repère général 6, d'amenage, de positionnement et d'enlèvement du produit 1 d'un poste de travail équipé d'un manipulateur 9. Le dispositif 6 prend en charge la palette 2 en un emplacement prédéterminé 7, défini par une butée 15 interférant avec le convoyeur 3, et l'amène en une position de travail 10 précédemment occupée par la palette 2'.

Après traitement du produit 1, par exemple montage d'un composant 8 par le manipulateur 9, il enlève la palette 2' pour la déposer sur le convoyeur 3 en aval du poste de travail. Ces opérations successives sont réalisées par un support mobile 11 animé d'un mouvement du type à pas de pèlerin constitué par un cycle rectangulaire, représenté schématiquement par la figure 4. Les points P1,P2,P3,P4, sont les quatre sommets du cycle, entre lesquels les mouvements, de type rectiligne, sont
Pi P2 : montée;
P2 P3 : amenage - transfert;
P3 P4 : descente;
P4 Pi : retour.

Le support mobile 11 animé de ce cycle est un bloc actionné par un dispositif mécanique non représenté, contenu dans un châssis12, et- entraîné par un moteur 13. Le dispositif mécanique de préférence est à deux cames, d'un type connu en soi, et dont les détails ne seront pas reproduits ici. D'une manière analogue le manipulateur 9, comporte également des cames et un moteur 14 d'actionnement. La différence essentielle entre les deux appareils réside dans le cycle, qui est de type rectangulaire fermé pour l'amenage, et de type U inversé pour le manipulateur 9 qui prend le composant 8:d'un dispositif d'alimentation 19 pour le déposer sur le produit 1.

Selon une variante possible et restant dans le cadre de l'invention, les cames pourraient être remplacées par des transmissions classiques, par exemple a crémaillères ou à vis, en utilisant deux moteurs, un pour le mouvement horizontal et un pour le mouvement vertical. les rotations des moteurs devraient alors être asservies à la manière des axes d'un robot. Le support mobile 11 porte des pions 17',17"; 18,18 susceptibles de pénétrer dans des trous conjugués 20 des palettes 2 pour centrer et positionner ces dernières sur le support 11. La longueur du support mobile li correspond à l'écartement entre la position de prise en charge 7 et la position de travail 10, de manière à coopérer simultanément avec deux palettes 2,2'.La position de travail 10 est définie par deux longerons 16,16' qui encadrent les courroies 4,5 et sur lesquels la palette 2' est posée (pour la clarté des dessins, le longeron 16' n'est pas représenté sur les figures 1 et 3). La face supérieure d'appui des longerons 16,16' est plus haute que les courroies 4,5 et elle porte des pions 21 qui pénètrent à faible jeu dans des trous conjugués 22 de la palette 2' pour positionner cette dernière.

Le dispositif fonctionne de la manière suivante
La palette 2, amenée par le convoyeur 3, vient s'immobiliser contre la butée 15. Cette dernière . sera réalisée préférentiellement dans un matériau à forte hystérésis mécanique, de manière à minimiser le phénomène de rebondissement. Au moment où la palette 2 arrive en butée, le support mobile ou bloc 11 se trouve en position P1, c'est à dire celle qui est dessinée sur la figure 1. C'est l'arrivée de la palette 2 qui, au moyen d'un capteur quelconque, par exemple optique, va déclencher une rotation élémentaire du dispositif mécanique actionné par le moteur 13, c'est à dire un cycle complet du pas de pèlerin. Au cours de ce cycle se dérouleront les opérations suivantes - montée P1,P2 : le bloc 11 vient prendre en charge la palette 2, avec positionnement précis par les pions 1 7,1 7'.La palette 2 est soulevée à une hauteur suffisante pour échapper la butée 15. Au cours du même mouvement, si une palette précédente 2' se trouvait au point de travail sous le manipulateur 9, elle est également soulevée par les pions 18,18', à une hauteur suffisante pour permettre son évacuation. (figure 3) - Amenage - transfert P2,P3 : Pendant cette course du bloc il, la palette 2 est amenée à la verticale du point de travail, où se trouvait précédemment la palette 2'. Cette dernière est amenée dans la zone aval, où elle pourra être redéposée sur le convoyeur 3.

- Descente P3,P4 : La palette 2 est déposée sur les longerons fixes 16,16', avec positionnement précis par les pions 21. Elle se trouve alors au point de travail10, et prête pour l'opération prévue, par exemple ici l'insertion du composant 8 par le manipulateur 9. Au cours du même mouvement, la palette 2' est déposée sur le convoyeur 3 et commence son mouvement d'évacuation.

- Retour P4,Pî Le bloc il vient se remettre en position initiale Pî, prêt pour un nouveau cycle. Ce cycle pourra débuter si la nouvelle palette 2 " ', qui était en attente en amont de 2, se présente à son tour contre la butée 15. Elle a disposé pour ce faire de l'ensemble du cycle du bloc 11, à l'exclusion de la première phase P1,P2. Si le système est correctement harmonisé, le transfert de la palette 2''' prendra à peu près le même temps que le cycle de 11, avec une tolérance dans un sens ou dans l'autre. Si le bloc 11 est le plus rapide, il devra attendre un bref instant en position Pi l'arrivée en butée de la palette 2'''. Dans le cas contraire, la palette 2''' sera en butée avant la fin du cycle de 11.Il ne sera alors pas necessaire de marquer l'arrêt en Pi, et la rotation du moteur 1 3 sera continue, tant que de nouvelles palettes arriveront. Cette solution est plus favorable sur le plan mécanique.

Notons également qu'il est inutile de prévoir un dispositif de retenue de palette en amont, puisque la butée 15 n'est pas escamotable, et qu'on peut très bien admettre le frottement entre les palettes 2 et 2''' pendant la phase montée du bloc 11.

Si les palettes ont une longueur de 200 mm, le temps de transfert sera strictement limité à une avancée de 200 mm du convoyeur, soit 0,8 secondes si la vitesse est de 15 m/mn. Du coté aval, dès qu'une palette 2" est déposée sur le convoyeur 3 lors de la phase descente du bloc 11, cette palette commence a #s'évacuer à la vitesse du convoyeur. Quand le bloc 11 sera revenu en position initiale P1, elle sera en cours d'évacuation, mais pas encore dégagée complètement, quand la palette 2' sera à son tour prise en charge par le bloc 11 et transférée vers la droite, elle va tendre à rattraper la palette 2". Bien entendu, il faut que le rattrapage ne soit pas complet, pour éviter un choc entre 2' et 2".Cet impératif peut être observé par un temps de transfert par le convoyeur 3 légèrement inférieur au cycle du bloc li , ce qui va dans le sens de la 2ème solution citée plus haut, et de la noninterruption du moteur 13 . Dans la description précédente, le convoyeur 3 est intercalé entre les longerons 16,16' et le bloc 11 passe entre les deux courroies 4,5 du convoyeur, mais il est clair que toute autre disposition peut être envisagée sans sortir du cadre de l'invention. On peut par exemple interrompre le convoyeur 3 en le divisant en un tronçon amont et un tronçon aval, avec des poulies de renvoi placées de part et d'autre du support fixe constitué par les longerons 16,16'. On évite ainsi la cohabitation dans une même zone de ce support 16,16' du bloc 11, et du convoyeur 3, ce dernier n'ayant pas d'utilité dans cette zone.On peut également limiter le convoyeur 3 à un tronçon réduit correspondant sensiblement à la largeur du chassis 12, ce tronçon se raccordant en amont et en aval à un autre type de convoyeur. Cette solution présente l'avantage de pouvoir choisir pour le transfert entre postes un autre type de convoyeur que celui desservant le poste lui-même, ce qui impose moins de contraintes au concepteur.

Par la suite le système est examiné sous l'angle de la synchronisation. Le cycle est analysé sur le diagramme de la figure 5. Il commence par la montée du bloc 11 (P1 P2; durée estimée = 0,1 s). A partir de la on initialise simultanément, le transfert horizontal du bloc Il (P2 P3; durée estimée = 0,4s) qui amène la palette 2 à la verticale du point de travail10 et le transfert - palette, à savoir le remplacement de la palette 2 par la palette 2 " ' au moyen du convoyeur 3. La durée estimée de ce transfert est de 0,8s, correspondant à une vitesse du convoyeur de 1 5 m/mn et à un déplacement de 200 mn égale à la longueur de la palette.

Après le transfert horizontal du bloc 11, celui-ci effectue sa descente (P3 P4; durée estimée = 0,1 s) au cours de laquelle il dépose la palette 2 sur le support 16. A partir de là, on initialise le retour horizontal du bloc 11 (P4 P1; durée estimée = 0,4s) et le cycle "pose" du manipulateur (descente, dépose, remontée; durée estimée = 0,25s).

Dans l'exemple décrit ci-dessus, on constate que la durée du cycle est conditionnée par l'amenage qui à une période de 1s et quand le bloc 11 revient en position initiale P1, la nouvelle palette 2 " ' est déjà en butée depuis 0,1s. Le mécanisme d'amenage n'aura donc pas à marquer d'arrêt, conformément à ce qui a été dit plus haut.

Quand au manipulateur il n'y a aucune difficulté à placer l'ensemble de son cycle en is, et la cadence est donc de 3600 cycles/heure. Le chiffre est donné à titre d'exemple et il peut vraisemblablement être encore amélioré.

Un important problème concerne la synchronisation manipulateuramenage qui peut être réalisée par des moyens connus, du type synchronisation mécanique à chaîne ou train d'engrenages. Cette solution présente l'avantage de ne nécessiter qu'un seul moteur.

La synchronisation peut être électrique et dans ce cas, le manipulateur et l'amenage sont équipés chacun d'un moteur dont il est aisé de contrôler les mouvements, par exemple des moteurs pas à pas ou des moteurs à courant continu associés à des codeurs de position. Avec certaines précautions l'emploi de moteurs à courant alternatif peut également être envisagé.

La solution électrique présente l'avantage de supprimer la liaison mécanique entre les 2 appareils, qui deviennent des composants physiquement bien distincts. L'un des appareils peut être en mouvement alors que l'autre reste immobile et il est possible de faire fonctionner plusieurs manipulateurs sur un amenage unique, celui-ci desservant plusieurs points de travail successifs sans dépose intermédiaire sur le convoyeur, à la manière d'un transfert rigide.

La synchronisation des 2 appareils doit être relativement rigoureuse, notamment pendant la pha#se "pose", avec une légère tolérance ne risquant pas de compromettre le bon déroulement de l'insertion. On peut voir par exemple sur le diagramme de la figure 5 que, la position d'attente de l'amenage étant P1, celle du manipulateur sera une position située quelque part sur la course du retour. On a vu que cette position d'attente permet au système de s'immobiliser après prise en charge d'une palette, si la suivante n'arrive pas immédiatement. Un problème similaire n'est pas à exclure du côté de la distribution des composants 8.

En effet, si après enlèvement d'un composant celui-ci n'est pas remplacé par un autre dans un délai normal, le système a intérêt à rester en position d'attente jusqu'au rétablissement de l'alimentation. Il ne servirait en effet à rien d'amener une palette en position de travail si on n'a pas de composant à lui apporter.

En conséquence, à chaque passage du système au point d'attente, il faut autoriser le démarrage du cycle suivant si les 2 conditions suivan#tes sont remplies.

- présence d'une palette en attente contre la butée 15 - présence d'un composant 8 prêt à être saisi.

Ces deux conditions peuvent être vérifiées par des capteurs d'un type connu en soi et communiquées au dispositif électronique de pilotage du système.

Ce dispositif électronique ne sera pas décrit ici, les fonctions à assurer étant du même ordre que celles se rencontrant couramment en robotique ou sur les machines à commande numérique.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1) Dispositif rapide d'amenage, de positionnement et d'enlèvement de produits (1) pour des équipements automatisés desservis par des convoyeurs (3) de transfert libre, notamment un convoyeur amont et un convoyeur aval entre lesquels est inséré ledit dispositif (6) d'amenage, de positionnement et d'enlèvement, caractérisé en ce qu'il comporte un support mobile (11) actionné par un mécanisme d'actionnement à moteur électrique (13) d'entraînement , pour effectuer un cycle rectangulaire à pas de pèlerin, comprenant une course verticale (P1,P2) de prise en charge du produit (1) à traiter, amené à un rythme aléatoire par le convoyeur amont, une course horizontale (P2,P3) d'amenée du produit, une course verticale (P3,P4) de positionnement du produit en un emplacement prédéterminé de traitement (10) et une course horizontale de retour (P4,P1)

2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mécanisme d'actionnement comporte des cames de transformation du mouvement rotatif du moteur (13) en des mouvements linéaires correspondant auxdites courses verticale et horizontale.

3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit mécanisme d'actionnement comporte deux moteurs dont l'un attaque le mouvement horizontal < P2-P3,P4-Pî) du pas de pelerin et l'autre le mouvement vertical (P1-P2,P3-P4)par l'intermédiaire de transmissions mécaniques, lesdits mouvements étant synchronisésetasservisà l'arrivée du produit à traiter en un emplacement de prise en charge 7.

4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support mobile (11) est agencé pour effectuer pendant ledit cycle d'amenage d'un produit (1), l'enlèvement d'un produit dudit emplacement prédéterminé (10) après traitement et la dépose du produit traité sur le convoyeur aval.

5) Dispositif selon la revendication 1,2,3, ou 4 caractérisé en ce que le support mobile (11) décrivant le cycle rectangulaire (P1-P4) a une position d'attente située au voisinage du début de la course verticale amont (P1-P2) du cycle, position dans laquelle il s'immobilise si aucun produit (1) à traiter ne se trouve audit emplacement de prise en charge (7), cet arrêt ne se produisant pas si les produits sont approvisionnés à un débit suffisant par le convoyeur (3) amont, le dispositif (6) à pas de pelerin fonctionnant alors de façon ininterrompue, le renouvellement desdits produits ayant le temps de s'effectuer pendant le cycle dudit dispositif (6).

6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les convoyeurs (3) amont et aval ne font qu'un, ce convoyeur unique, d'un type connu en soi, par exemple à tapis ou à courroies (4,5), cohabitant dans la partie centrale dudit dispositif avec le support mobile (11) à pas de pelerin.

7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les convoyeurs assurant la liaison avec le support mobile (11) à pas de pèlerin sont distincts des convoyeurs assurant la liaison entre le poste considéré et les autres postes situés à l'amont et à l'aval de celui-ci.

8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que son fonctionnement est synchronisé avec celui d'un dispositif de manipulation (9) à prise de composants (8) délivrés par un système de distribution (19), et à la pose desdits composants (8) sur les produits (1) à traiter, positionnés par ledit dispositif (6) d'amenage , de positionnement et d'enlèvement.

9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que sa synchronisation avec le dispositif de manipulation (9) est de type mécanique, les deux dispositifs (6,9) étant alors actionnés par un moteur unique.

10) Dispositif selon la revendication 8, caractérise en ce que sa synchronisation avec le dispositif de manipulation (9) est de type électrique, chacun desdits dispositifs (6,9) étant actionné par un moteur spécifique, la synchronisation entre lesdits moteurs étant assurée par un système électronique d'un type connu en soi.

11) Dispositif selon la revendication 5,9 ou 10, caractérisé ce que l'immobilisation en position d'attente est commandée par l'absence de composant (8) à insérer, au point de préhension par le dispositif de manipulation (9).

12) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il coopère avec plusieurs dispositifs de manipulation (9), les produits (1) à traiter étant placés successivement en regard desdits dispositifs de manipulation (9) par le même support mobile (11) à pas de pelerin.