FR2824499A1 - Ensemble de soudage par robots synchrones - Google Patents

Abstract

Un ensemble de soudage comprend un robot porteur 2, un robot soudeur 3, le robot porteur 2 comprenant une tête mobile 10 dans une zone déterminée et alimentée en énergie, le robot soudeur 3 comprenant une tête mobile 20 dans une zone déterminée et équipée de moyens de soudure. L'ensemble de soudage comprend des moyens de synchronisation du robot porteur 2 et du robot soudeur 3 capables de commander les mouvements synchronisés simultanés de la tête mobile 10 du robot porteur 2 et la tête mobile 20 du robot soudeur 3 pendant la réalisation de soudures par la tête mobile 20 du robot soudeur 2 sur des ensembles de pièces saisies par la tête mobile 10 du robot porteur 2.

Description

Ensemble de soudage par robets synchrones La présente invention concerne

un ensemble de soudage par robots synchrones adapté pour réaliser des soudures de types différents, et notamment mais non exclusivement des soudures sur des lignes d'échappement de véhicules automobiles. De façon classique, pour réaliser une soudure entre deux parties tubulaires d'une ligne d'échappement, on dispose les pièces à souder de façon jointive sur un support en rotation dans un tour. Une buse de soudage fixe, disposée radialement en regard de la liaison entre lesdites parties tubulaires réalise un cordon de soudure

circulaire pendant la rotation des parties tubulaires.

Un tel dispositif de soudage présente l'inconvénient d'être uniquement destiné à une opération de soudage. Pour changer d'opération de soudage en utilisant le même tour, une équipe de manutention doit intervenir afin de changer le support utilisé. De plus, ce dispositif ne permet de réaliser que des cordons de soudure circulaires. Un dispositif de contrôle de l'étanchéité des soudures ne pouvant être disposé sur le tour en rotation, la vérification des cordons de soudure réalisés doit être

réalisée ultérieurement, après avoir retiré les pièces soudées du tour.

L' invention propose un ensemble de soudage qui peut être adapté pour

réaliser des soudures de géométries varices, sur des ensembles de pièces différents.

L' invention propose également un ensemble de soudage qui peut être adapté facilement et rapidement entre deux séries de soudures sur des ensembles de pièces différents. L' invention propose enfin un ensemble de soudage qui permet de contrôler

la géométrie des pièces à souder et l'étanchéité des soudures réalisces.

Un ensemble de soudage comprend un robot porteur, un robot soudeur, le robot porteur comprenant une tête mobile dans une zone détermince et alimentée en énergie, le robot soudeur comprenant une tête mobile dans une zone déterminée et équipée de moyens de soudure. L'ensemble de soudage comprend des moyens de synchronisation du robot porteur et du robot soudeur capables de commander les mouvements simultanés de la tête mobile du robot porteur et la tête mobile du robot

soudeur pendant la réalisation de soudures par la tête mobile du robot soudeur.

La synchronisation des mouvements du robot porteur et du robot soudeur, dont les têtes mobiles peuvent être positionnées et orientées dans un espace déterminé, permet de réaliser différents types de cordons de soudure, comme des cordons de soudure circulaire, ou des cordons de soudure continus dans un plan

horizontal, ou encore des points de soudure.

Dans un mode de réalisation, la tête mobile du robot porteur est adaptée pour saisir un préhenseur, qui permet de saisir des ensembles de pièces. Le préhenseur peut également servir de support à des dispositifs de contrôle de l'étanchéité des soudures réalisces. Le robot porteur peut changer de préhenseur en vue de réaliser une opération différente sur un ensemble de pièces différent. Le changement de préhenseur, qui ne nécessite pas d'intervention extérieure, peut être effectué facilement et rapidement entre deux séries de soudures sur des ensembles de pièces différents. De préférence, le préhenseur comprend des moyens de positionnement pour la mise en référence géométrique des pièces à souder. Ainsi, tout en saisissant les pièces à souder, le robot porteur les dispose dans la géométrie qu'elles doivent

adopter, en respectant les cotes spécifiées.

Avantageusement, le préhenseur comprend un moyen de contrôle de l'étanchéité des soudures réalisées, qui permet de vérifier que les soudures ont été

réalisées correctement avant de reposer l'ensemble de pièces.

Avantageusement, l'ensemble de soudage comprend un moyen de contrôle de la géométrie des pièces, qui permet de contrôler les pièces avant et/ou après l'opération de soudage de façon à détecter un éventuel défaut dans la géométrie des pièces, et pour éventuellement corriger à partir de là les trajectoires des têtes du robot

porteur et du robot soudeur.

Dans un mode de réalisation, le moyen de contrôle des pièces comprend une caméra de contrôle. La vérification peut être visuelle, ou réalisée à l'aide d'un

programme de reconnaissance d'images.

Avantageusement, l' ensemble de soudage comprend une unité de calcul capable d'interpréter les données provenant du moyen de contrôle. Les données utilisoes permettent de modifier rapidement et de façon automatique les trajectoires

du robot, porteur, ou du robot soudeur, ou des deux robots.

L'invention concerne également un procédé de soudage utilisant un ensemble de soudage comprenant un robot porteur et un robot soudeur, le robot porteur comprenant une tête mobile dans une zone détermince et alimentée en énergie, le robot soudeur comprenant une tête mobile dans une zone déterminée et équipée de moyens de soudure, dans lequel le robot porteur saisit un ensemble de pièces à souder, et on synchronise les mouvement simultanés de la tête mobile du robot soudeur et de la tête mobile du robot porteur pour réaliser des soudures sur un

ensemble de pièces à souder.

Dans un mode de réalisation, on utilise un préhenseur supporté par la tête mobile du robot porteur pour saisir un ensemble de pièces à souder. Le préhenseur est adapté à un ensemble de pièce à souder et peut comprendre des moyens de contrôle

de l'étanchéité des soudures réalisées.

Avantageusement, on contrôle la géométrie de pièces avant de commencer

le soudage.

Dans un mode de mise en _uvre, on utilise les données provenant du moyen

de contrôle pour corriger les trajectoires du robot porteur.

Avantageusement, on teste l'étanchéité des soudures réalisées à l'aide d'un

moyen de contrôle d'étanchéité.

La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la

description détaillée d' un mode de réali sation pris à titre d' exemple non-limitatif et

illustré par les dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un ensemble de soudage selon un aspect de l'invention; La figure 2 est une vue schématique en élévation d'un préhenseur selon un aspect de l'invention; La figure 3 est un schéma fonctionnel d'un procédé de soudage réalisé à

partir d'un ensemble de soudage par robots synchrones.

Sur la figure 1, un ensemble de soudage 1 comprend un robot porteur référencé 2 dans son ensemble et un robot soudeur référencé 3 dans son ensemble. Le robot porteur 2 comprend un socle fixe 4 de préférence fixé directement sur le sol ou sur un élément stable reposant sur le sol, et sur lequel est disposce une base 5 par l'intermédiaire d'une articulation 6 motorisée de façon non représentée sur la figure 1, et qui permet la rotation selon un axe vertical. Un premier bras 7 possède une extrémité 7a fixée sur la base 5. Un second bras 8 est fixé par une extrémité 8a à une extrémité 7b du bras 7 axialement opposée à l'extrémité 7a du bras 7, par l' intermédiaire d' une articulation 9 motorisée de façon non représentée sur la figure 1, et qui permet la rotation du bras 8 par rapport au bras 7, selon un axe parpendiculaire à l' axe du bras 7, et selon l' axe du bras 7. Une tête mobile 10 est fixée par une extrémité 10a à une extrémité 8b du bras 8 axialement opposée à l'extrémité 8a du bras 8, par l'intermédiaire d'une articulation 11 motorisée de façon non représentée sur la figure 1, et qui permet la rotation de la tête mobile 10 par rapport au bras 8, selon un axe perpendiculaire à l'axe du bras 8, et selon l'axe de la tête mobile 10. L'extrémité 10b de la tête mobile 10 axialement opposée à l'extrémité 10a, est adaptée pour saisir un préhenseur 12. Des moyens de connection non représentés sur la figure 1 permettent d'alimenter en énergie électrique et/ou en fluide sous pression ou non le préhenseur 12 saisi par le robot porteur 2. Si le robot porteur est adapté pour saisir une pluralité de préhenseurs différents, l'extrémité 10a de la tête mobile 10 est adaptée pour saisir les différents préhenseurs, la tête mobile 10 du robot porteur 2 dispose alors des moyens nécessaires pour alimenter en fluide et en

énergie les différents préhenseurs.

On entend par préhenseur un dispositif possédant une partie permettant à la tête mobile 10 du robot 2 de saisir le dit préhenseur, et possédant des organes adaptés à pour saisir un ensemble de pièces particulier en vue de réaliser des soudures, et

éventuellement de contrôler lesdites soudures.

L'ensemble des éléments référencés 7 à 9 et 11 constituent un ensemble articulé reliant la tête mobile 10 à la base 5. L'agencement des bras 7, 8, et des articulations 6, 9, 11, permet de positionner et d'orienter la tête mobile 10 dans une

zone déterminée.

Le robot soudeur 3 comprend un socle fixe 13 de préférence fixé directement sur le sol ou sur un élément stable reposant sur le sol, et sur lequel est disposée une base 14 par l' intermédiaire d' une articulation 1 5 alimentée en énergie de façon non représentée sur la figure 1, et qui permet la rotation de la base 14 vis-à vis du socle 13 selon un axe vertical. Un premier bras 16 est fixé à une extrémité 16a à la base 14 par l'intermédiaire d'une articulation 17, motorisée de façon non représentée sur la figure 1, et qui permet la rotation du brasl6 par rapport à la base 14 selon un axe horizontal 17a. Un second bras 18 est fixé par une extrémité 18a à une extrémité 16b du bras 16 axialement opposée à l'extrémité 16a du bras 16, par l' intermédiaire d' une articulation 19 motorisce de façon non représentée sur la figure 1, et qui permet la rotation du bras 18 par rapport au bras 16, selon un axe horizontal 19a parallèle à l'axe 17a, et l'axe du bras 18. Une tête mobile 20 est fixée par une extrémité 20a à une extrémité 18b du bras 18 axialement opposce à l'extrémité 18a s du bras 18, par l'intermédiaire d'une articulation 21 motorisoe de façon non représentée sur la figure 1, et qui permet la rotation de la tête mobile 20 par rapport

au bras 1 8, selon un axe perpendiculaire à l' axe longitudinal du bras 18.

L' extrémité 20b de la tête mobile axialement opposée à l' extrémité 20a de la tête mobile 20 est adaptée pour recevoir une buse de soudage 22, alimentée en

énergie de façon non représentée.

Dans une variante, on peut envisager que la tête mobile 20 soit adaptée pour saisir différentes buses de soudages, et comprenne les moyens d'alimentation des

différentes buses de soudage que la tête mobile 20 peut saisir.

L'ensemble des éléments référencés 15, 17 à 19 et 21 constituent un ensemble articulé reliant la tête mobile 20 à la base 14. L'agencement des bras 16, 18, et des articulations 15, 17, 19, 21, permet de positionner et d'orienter la tête

mobile 20 dans une zone déterminée.

L'ensemble de soudage 1 comprend une unité de calcul 23 comprenant au moins un microprocesseur, une mémoire, et un programme de commande stocké dans la mémoire, et apte à être exécuté par le microprocesseur. L'unité de calcul 23 reçoit des données en provenance du robot porteur 2 et du robot soudeur 3, respectivement par l'intermédiaire de liaisons 24 et 25, sur la position des têtes mobiles 10 et 20 du robot porteur 2 et du robot soudeur 3. L'unité de calcul 23 émet des signaux de commande vers le robot soudeur 3 et le robot porteur 2, afin de synchroniser les mouvements simultanés de la tête mobile 10 du robot porteur 2 et la tête mobile 20

du robot soudeur 3, en vue de réaliser des soudures.

L'utilisation de mouvements simultanés synchronisés des têtes mobiles 10 et des robots porteur 2 et soudeur 3, au moyen d'un programme de commande exécuté par un microprocesseur, permet de réaliser des soudures de géométrie complexe, qui ne peuvent pas être effectuées par exemple lorsque le dispositif de

soudage comprend seulement une buse de soudage fixe.

De plus, lorsque l'on passe d'un ensemble de pièces à souder à un second ensemble de pièces différent, l'utilisation de mouvements simultanés synchronisés des têtes mobiles 10 et 20 des robots porteur 2 et soudeur 3, permet d' adapter simplement l' ensemble de soudage sans intervention extérieure autre qu' une instruction de changer de programme de commande devant être utilisé par l'unité de calcul 23. Cette instruction peut également être détectée automatiquement par l'ensemble de soudage. L'ensemble de soudage possède donc une grande flexibilité d'utilisation. Par exemple, sur une ligne de fabrication de ligne d'échappement, ou pourra changer rapidement de produit, sans avoir à éfecctuer d' intervention de

manutention sur l'ensemble de soudage.

Selon l'ensemble de pièces que l'on doit souder, et la géométrie des soudures à réaliser, pendant les différentes opérations de soudage sur un même ensemble, les deux têtes mobiles peuvent être en mouvement simultanément pendant la réalisation de la soudure ou d'une partie de la soudure, ou une des deux têtes

mobiles peut rester immobile pendant la soudure ou une partie de la soudure.

Sur la figure 2, un préhenseur référencé 26 dans son ensemble comprend un support 27 plan, un organe 28 situé d'un premier côté du support 27, qui permet la saisie du préhenseur 26 par la tête mobile 10 du robot porteur 2, par l'intermédiaire de moyens non représentés sur la figure 2, et qui comprend des moyens de connection non représentés, afin de transmettre de l'énergie électrique ou de permettre un écoulement de fluides, et notamment de fluides sous pression, depuis la

tête mobile 10.

Un premier organe de préhension 29 disposé sur le support 27 de façon mobile en translation dans le plan du support 27, selon la direction indiquée par la flêche 30, comprend un premier bras 31 et un second bras 32, aptes à saisir un premier élément 33 d' une ligne d' échappement, par 1 ' intermédiaire de patins 34 et 35. Le premier élément 33 de la ligne d'échappement comprend un corps principal 33c, par exemple un catalyseur, terminé par deux extrémités tubulaires opposées 33a, 33b. Des capteurs sous la forme par exemple de palpeurs, de capteur optiques ou de capteurs électromagnétiques dont un capteur 60 est représenté schématiquement, sont disposés de façon à repérer la présence du premier élément 33, dans la position adéquat vis-à-vis de l'ensemble de pièces à souder. La position de l'organe de préhension 29 est modifiée de façon à ce que le premier élément 31 vienne en regard des capteurs, ou au contact des palpeurs, ce qui indique qu'il est dans la bonne

position. On dit que le premier élément 33 est mis en " référence géométrique ".

Un second organe de préhension 36 disposé d'un premier côté de l'organe de préhension 29, comprend un premier bras 37 fixé sur le support 27, pourvu à son extrémité du côté du plan support 27 opposé à l'organe 28 d'une buttée de positionnement 38, par exemple en matériau synthétique. L'organe de préhension 36 comprend un second bras 39 mobile en translation dans le plan du support 27 selon la direction indiquée par la flêche 40. A l'extrémité du bras mobile 39 du côté du support 27 de la butée 38, le bras mobile 39 muni par exemple de doigt préhensils, peut saisir une conduite tubulaire 41 d'une ligne d'échappement, destince à être soudée à son extrémité 41a opposce à la butée 38 à l'extrémité 33a du premier élément 33 de la ligne d'échappement. L'extrémité 41b de la conduite tubulaire 38 opposée à l'extrémité 41b est amenée en contact contre la butée 38, qui assure

l'étanchéité de l'extrémité 41b de la conduite tubulaire 41.

Du côté de l'organe 28 opposé à l'organe de préhension 36, un second organe de préhension 42 similaire à l'organe de préhension 36 est disposé sur le support 27. L'organe de préhension 42 comprend un bras fixe 43, une butée de positionnement 44, un bras mobile 45 qui peut saisir une conduite tubulaire 46 destinée à être soudée à son extrémité 46a à l'extrémité 33b du premier élément 33 de la ligne d'échappement. Le bras mobile 45 saisit la conduite tabulaire 46 à proximité de son extrémité 46b opposce à l'extrémité 46a, et l'amène en contact de la butée 44,

de façon à réaliser un contact étanche.

Le préhenseur 26 peut comprendre un moyen de mise sous pression de la ligne d'échappement non représenté sur le dessin, afin de vérifier l'étanchéité des soudures réalisces. L'alimentation en air sous pression peut être réalisée par l'intermédiaire de la butée 44, par exemple par une alimentation passant par un trou axial disposé dans la butée 44. L'étanchéité aux extrémités de la ligne d'échappement est assurée par les butées 44 et 38. Dans un mode de réalisation, des moyens de mesure situés sur le moyen de mise sous pression pourraient détecter une baisse de

pression due à une fuite au niveau des cordons de soudure réalisées.

On peut procéder de la façon illustrée sur la figure 3.

A l'étape 50, le robot porteur 2 saisit le préhenseur 26 dans un magasin à préhenseurs contenant au moins un préhenseur. Selon les pièces à souder et les opérations de soudage considérées, l'unité de calcul 23 envoie au robot porteur 2 un signal de commande adapté pour saisir un préhenseur adéquat. L' adaptation complète - du préhenseur sur le robot porteur 2 permet une connection du préhenseur en vue de l'alimentation en énergie électrique et en fluides sous pression ou non qui ne gêne

pas les mouvements du robot porteur 2 et du robot soudeur 3.

A l'étape 51, on dispose les pièces à souder dans un poste de chargement.

Cette opération peut être effectuée manuellement ou de façon robotisée.

A l' étape 52, le robot porteur 2 saisit par l' intermédiaire du préhenseur 26 les pièces à souder 33, 41, 46, à l'aide respectivement des organes de préhension 29,

36,42.

A l'étape 53, le préhenseur réalise la mise en référence géométrique des pièces à souder. Les pièces 41 et 46 sont mises en référence par mise en contact contre les butées respectivement 38 et 44. L'organe de préhension 29 se déplace jusqu'à la mise en référence géométrique du premier élément 33 de la ligne d'échappement indiquée par des capteurs. Lorsque les pièces sont disposées sur le poste de chargement, elles sont déjà mises en référence géométrique. La mise en référence géométrique par le préhenseur permet d'affiner le positionnement de différentes pièces, afin d' assurer le contact ou la proximité des éléments à souder, et

pour respecter les cotes spécifiées.

A l'étape 54, le robot porteur présente les pièces à souder devant un moyen de contrôle. Ce moyen de contrôle peut être une caméra, qui permet une vérification visuelle par un opérateur, ou automatisée avec un logiciel de reconnaissance d'image intogré dans l'unité de calcul par exemple, qui sera capable de vérifier le bon positionnement des pièces dans le préhenseur. Le moyen de contrôle visuel peut comprendre un écran sur lequel figurent des repères qui aide un opérateur éventuel à

juger du bon positionnement des différentes pièces de l' ensemble de pièces à souder.

A l'étape S5, l'unité de calcul émet des signaux de commande vers le robot porteur et le robot soudeur de façon à synchroniser leurs mouvements, en vue de réaliser une ou plusieurs soudures avec un mouvement simultané des têtes mobiles 10 et 20. Dans le cas de la ligne d'échappement illustré par la figure 2, l'ensemble de soudage réalise deux cordons de soudure circulaires. L'utilisation de deux robots synchronisés posséJant des têtes mobiles 10, 20, permet de réaliser tous les types de soudure. On peut envisager des soudures circulaires, des cordons de soudures rectilignes dans un plan horizontal. On peut réaliser de façon robotisée des cordons

de soudure de géométrie complexe. On peut également réaliser des points de soudure.

A l'étape 56, on contrôle l'étanchéité des soudures réalisées. La butée 44 3 0 permet d' envoyer de l'air sous pression dans la ligne d' échappement, et des moyens

de mesure permettent de détecter une chute de pression qui indique une fuite.

A l'étape 57, le robot porteur dépose l'ensemble de pièces soudées dans un poste de chargement A l'étape 58, le robot porteur repose le préhenseur dans le magasin à préhenseurs. Si l'ensemble de soudage doit réaliser des soudures sur un ensemble de pièces identique au précédent, il n'est pas nocessaire de reposer le préhenseur. Dans le cas, ou l'ensemble de soudage doit réaliser des soudures sur un ensemble de pièces différent, l' adaptation de l' ensemble de soudage consiste uniquement à changer de préhenseur pour prendre un préhenseur adapté. L'unité de calcul 23 exécutera un

programme adapté à l'ensemble de pièces considéré.

L' ensemble de soudage pouvant réaliser des soudures de types différents, possède une capacité d'adaptation importante. L'utilisation d'un préhenseur adapté à un ensemble de pièces à souder considéré, et la simplicité de changement de préhenseur permettent d'utiliser un même ensemble de soudage pour différentes opérations de soudage. La synchronisation des robots porteur et soudeur permet de réaliser tous les types de soudure. L' ensemble de soudage offre la possibilité d'utiliser des moyens de contrôle de l'étanchéité des soudures réalisces, disposés sur

le préhenseur, et adapté à l'ensemble de pièces considéré.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Ensemble de soudage comprenant un robot porteur (2) et un robot soudeur (3), le robot porteur (2) comprenant une tête mobile (10) dans une zone détermince et alimentée en énergie, le robot soudeur (3) comprenant une tête mobile (20) dans une zone détermince et équipée de moyens de soudure, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de synchronisation du robot porteur (2) et du robot soudeur (3) capables commander des mouvements simultanés de la tête mobile (10) du robot porteur (2) et de la tête mobile (20) du robot soudeur (3) pendant la réalisation de soudures par la tête mobile

(20).

2. Ensemble de soudage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la

tête (10) du robot porteur (2) est adaptée pour saisir un préhenseur (12, 26).

3. Ensemble de soudage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le préhenseur (12, 26) comprend des moyens de positionnement pour la mise en référence

géométrique des ensembles de pièces à souder.

4. Ensemble de soudage selon l'une quelconque des revendications 2 à 3

caractérisé par le fait que le préhenseur (12, 26) comprend un moyen de contrôle de

l'étanchéité des soudures.

5. Ensemble de soudage selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de contrôle de la géométrie

des pièces.

6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le moyen de

contrôle des pièces comprend une caméra de contrôle.

7. Ensemble de soudage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que le robot porteur (2) comprend une unité de calcul capable d'utiliser des données

provenant du moyen de contrôle.

8. Procédé de soudage utilisant un ensemble de soudage comprenant un robot porteur (2) et un robot soudeur (3), le robot porteur (2) comprenant une tête mobile (10) dans une zone détermince et alimentée en énergie, le robot soudeur (3) comprenant une tête mobile (20) dans une zone déterminée et équipée de moyens de soudage, caractérisé par le fait que le robot porteur (2) saisit un ensemble de pièces à souder, et on synchronise les mouvement simultanés de têtes mobiles (1O, 20) des robots soudeur (3) et porteur (2)

pour réaliser des soudures sur les pièces à souder.

9. Procédé de soudage selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le robot porteur (2) utilise un préhenseur (12, 26) supporté par la tête mobile (10) pour saisir

un ensemble de pièces à souder.

10. Procédé de soudage selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait qu'on présente les pièces saisies devant un moyen de contrôle de la géométrie des pièces

avant de commencer le soudage.

11. Procédé de soudage selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'on utilise les données provenant du moyen de contrôle pour corriger la trajectoire du robot

porteur (2).

12. Procédé de soudage selon l'une quelcouque des revendications 9 à 11,

caractérisé par le fait qu'on contrôle l'étanchéité des soudures réalisces.