FR2896440A1 - Procede et systeme de diagnostic de l'etat de fonctionnement d'une visseuse asservie a une ligne d'assemblage de vehicule. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une visseuse (18) asservie à une ligne d'assemblage (10) de véhicules (12), la visseuse comportant une douille de vissage (24), un moteur (20) d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique (22) et des moyens (26) d'acquisition de couple et/ou d'angle de rotation du moteur.Ce procédé comprend des étapes de vissage (en 44) d'une pièce mécanique au moyen de la visseuse, d'acquisition (en 46) d'une première grandeur en sortie du moteur de la visseuse lors du vissage de ladite pièce, d'acquisition (en 48) d'une seconde grandeur, correspondant à la première grandeur, exercée sur la pièce mécanique par la douille de vissage lors du vissage de celle-ci, et de déduction (en 50) d'un état de fonctionnement nominal ou défectueux de la visseuse en fonction des première et seconde grandeurs acquises.
Description
La présente invention concerne un procédé et un système de diagnostic de
l'état de fonctionnement d'une visseuse asservie à une ligne d'assemblage de véhicules, la visseuse comportant une douille, un moteur d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique et des moyens d'acquisition de couple et/ou d'angle en sortie du moteur. Dans une ligne d'assemblage de véhicules, par exemple automobiles, certaines parties d'un véhicule sont assemblées au moyen d'une visseuse asservie à la ligne. Une visseuse de ce type comporte une douille entraînée en rotation par un moteur au travers d'une liaison mécanique. Pour des raisons de sécurité d'assemblage, la visseuse comporte en outre un capteur de couple et d'angle en sortie de son moteur et est connectée à une baie de vissage de la ligne d'assemblage pour son asservissement. La baie de vissage réalise alors automatiquement en fonction des données qu'elle reçoit du capteur une vérification du bon assemblage des pièces et du nombre de vis correctement assemblées. Un tel assemblage est désigné comme étant sécurisé . Or la partie active de la visseuse pour le vissage est la douille. Du fait que cette dernière est reliée au moteur au travers de la liaison mécanique, le couple et l'angle effectivement appliqués aux vis lors de l'assemblage d'une pièce du véhicule peuvent différer de ceux du moteur, par exemple à cause de la présence de jeux, d'usures ou autres. Ainsi, alors même que la liaison mécanique est défectueuse, la baie de vissage diagnostique un bon assemblage des vis. Le but de la présente invention est de résoudre le problème susmentionné en proposant un procédé et un système de diagnostic d'une visseuse du type susmentionné qui ne nécessite pas une modification structurelle de cette dernière. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une visseuse asservie à une ligne d'assemblage de véhicules, la visseuse comportant une douille de vissage, un moteur d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique et des moyens d'acquisition de couple et/ou d'angle de rotation du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes : a) de vissage d'une pièce mécanique au moyen de la visseuse ; b) d'acquisition d'une première grandeur en sortie du moteur de la visseuse lors du vissage de ladite pièce ; c) d'acquisition d'une seconde grandeur, correspondant à la première grandeur, exercée par la douille de vissage sur la pièce mécanique lors du vissage de celle-ci ; et d) de déduction d'un état de fonctionnement nominal ou défectueux de la visseuse en fonction des première et seconde grandeurs acquises. Selon des modes de réalisation particuliers, - l'étape de vissage consiste en une étape de simulation d'un vissage d'une vis lors de l'assemblage d'une pièce du véhicule sur la ligne d'assemblage ; - il comprend en outre une étape de confirmation de l'état de fonctionnement défectueux de la visseuse, déclenchée lorsque l'état de fonctionnement de la visseuse est diagnostiqué une première fois comme défectueux, et consistant à mettre en oeuvre une nouvelle fois les étapes a, b, c et d, à confirmer l'état de fonctionnement défectueux de la visseuse si cet état est à nouveau diagnostiqué et à diagnostiquer un état de fonctionnement nominal de la visseuse sinon ; - l'étape de déduction comprend une sous-étape de forrnation de la différence en valeur absolue desdites première et seconde grandeurs acquises et une sous-étape de définition de l'état de fonctionnement de la visseuse comme nominal si ladite différence est inférieure à une première borne et comme défectueux si ladite différence est supérieure à la première borne ; - lorsque l'état de fonctionnement défectueux de la visseuse est diagnostiqué, le déclenchement d'une étape de surveillance de l'état de fonctionnement de la visseuse si ladite différence est comprise entre la première borne et une seconde borne supérieure à la première borne ou le déclenchement d'une étape de réglage ou de réparation de la visseuse si ladite différence est supérieure à la seconde borne ; - une étape de réglage de la visseuse est déclenchée si ladite différence est comprise entre la seconde borne et une troisième borne supérieure à la seconde borne, et l'étape de réparation de la vsseuse est déclenchée si ladite différence est supérieure à la troisième borne ; - sa fréquence de mise en oeuvre varie en fonction de la position de la visseuse dans la ligne d'assemblage ; - la première grandeur est le couple du moteur et la seconde grandeur est le couple exercé sur la pièce mécanique ; et - la première grandeur est l'angle de rotation du moteur et la seconde grandeur est l'angle de rotation imposé à la pièce mécanique. L'invention a également pour objet un système de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une visseuse asservie à une ligne d'assemblage de véhicules, la visseuse comportant une douille de vissage, un moteur d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique et des moyens d'acquisition de couple et/ou d'angle de rotation du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : - une pièce mécanique vissable au moyen de la visseuse ; - des moyens d'acquisition d'une première grandeur en sortie du moteur de la visseuse lors du vissage de ladite pièce ; - des moyens d'acquisition d'une seconde grandeur correspondant à la première grandeur exercée sur la pièce mécanique ; et -des moyens de déduction d'un état de fonctionnement nominal ou défectueux de la visseuse en fonction des première et seconde grandeurs acquises. Selon une autre caractéristique, le système est apte à mettre en oeuvre le procédé susmentionné.
L'invention a également pour objet un dispositif de simulation d'un vissage de vis par une visseuse asservie à une ligne d'assemblage de véhicules, la visseuse comportant une douille de vissage, un moteur d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce mécanique vissable comprenant une forme complémentaire à celle de la douille de la visseuse et des moyens d'acquisition du couple et/ ou de l'angle exercé sur la pièce mécanique. Selon une autre caractéristique, la pièce mécanique est agencée pour subir les mêmes contraintes mécaniques que celles subies par une vis lors de son vissage pour l'assemblage d'une pièce d'un véhicule sur la ligne d'assemblage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de diagnostic selon l'invention associé à une visseuse asservie à une ligne d'assemblage de véhicules ; et - la figure 2 est un organigramme du procédé mis en oeuvre par le système selon l'invention. Sur la figure 1, une ligne d'assemblage de véhicules 12, par exemple automobiles, est illustrée sous la référence générale 10. Cette ligne 10 comprend des opérateurs industriels en charge de l'assemblage de pièces de véhicules par vissage tels que des robots industriels 14 comportant chacun à l'extrémité de leur bras terminal 16 une visseuse 18. La visseuse 18 comprend un moteur électrique 20, une liaison mécanique 22 et une douille de vissage 24 entraînée en rotation avec un rapport de multiplication égal à un par le moteur électrique 20 au travers de la liaison mécanique 22, comme cela est connu en soi.
La visseuse 18 est une visseuse utilisée pour un assemblage dit de sécurité et est asservie à la ligne 18. Elle comprend à cet effet des capteurs 26 de couple et d'angle de rotation pour mesurer le couple et l'angle de rotation du moteur 18. La visseuse 18 est connectée à un automate d'une baie de vissage 28 mettant en oeuvre un asservissement de la visseuse er fonction de consignes de vissage pour l'assemblage de pièces de véhicules 12 et des mesures de couple et d'angle de rotation qu'il reçoit des capteurs 26 de la visseuse 18, comme cela est également connu en soi. L'automate est notamment en charge de la vérification du bon assemblage des pièces des véhicules réalisé au moyen de la visseuse 18 et met également en oeuvre une fonction dite anti-oubli qui consiste à compter le nombre de vis correctement assemblées par celle-ci. Conformément à l'invention, la ligne d'assemblage 10 est associée à un système de diagnostic de l'état de fonctionnement de la visseuse 18. Ce système comprend un dispositif 30 de simulation d'assemblage, ou master . Le dispositif 30 comprend une pièce mécanique 32 ayant une forme complémentaire 34 à celle de la douille 24 de la visseuse 18 et propre à être vissée par cette dernière. Le dispositif 30 de simulation comporte également un capteur 36 propre à mesurer une grandeur exercée sur la pièce mécanique 32 lorsque celle-ci est soumise à un vissage. Le capteur 36 est connecté à l'automate de la baie de vissage 28 qui diagnostique l'état de fonctionnement de la visseuse 18 en fonction des mesures délivrées par les capteurs 26 de couple et d'angle de rotation de la visseuse 18 et des mesures du capteur 36 du dispositif 30 de simulation d'assemblage. Dans un premier mode de réalisation, le capteur 36 est un capteur de couple statique et l'automate de la baie de vissage est propre à diagnostiquer l'état de fonctionnement de la visseuse en fonction des couples acquis par les capteurs 26 et 36, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Dans un second mode de réalisation, le capteur 36 est un capteur d'angle de rotation et l'automate de la baie de vissage est propre à diagnostiquer l'état de fonctionnement de la visseuse en fonction des angles mesurés par les capteurs 26 et 36, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. De manière avantageuse, le dispositif 30 de simulation est propre à simuler un vissage d'une vis lors de l'assemblage d'une pièce de véhicule sur la ligne d'assemblage. Par exemple, la pièce mécanique 32 comprend un joint élastique sollicité en rotation lorsque la pièce 32 est en cours de vissage et dont la torsion grandissante lors du vissage simule le vissage susmentionné sur la ligne d'assemblage. Ceci permet notamment de diagnostiquer l'état de fonctionnement de la visseuse pour des conditions réelles d'utilisation de celle-ci et de manière plus précise.
La figure 2 est un organigramme du procédé mis en oeuvre par le système de diagnostic précédemment décrit en relation avec le couple exercé sur la pièce mécanique 32 mesuré par le capteur 36.
Dans une étape 40, un test:est mis en oeuvre par l'automate de la baie de vissage 28 pour savoir si un diagnostic de l'état de fonctionnement de la visseuse 18 doit être déclenché. Le diagnostic est déclenché à lia demande et/ou est déclenché périodiquement selon une fréquence de diagnostic fonction de la position de la visseuse dans la ligne d'assemblage et de l'état de fonctionnement de celle-ci dernièrement diagnostiqué. Typiquement, la fréquence de diagnostic est d'autant plus élevée que la visseuse est proche de la sortie de la ligne et varie dans une gamme allant d'un diagnostic tous les 200 véhicules assemblés à un diagnostic tous les 50 véhicules assemblés.
Si le test mis en oeuvre en 40 est négatif, l'étape 40 reboucle sur elle-même. Si le test mis en oeuvre en 40 est positif, un diagnostic de la visseuse 18 est déclenché et débute par une étape 42 d'initialisation. Lors de l'étape 42, un compteur d'anomalie de l'automate est initialisé à zéro et un numéro d'identification est attribué au diagnostic en cours par l'automate. Pour des raisons de traçabilité, le numéro d'identification est égal au numéro d'identification du dernier véhicule assemblé. Ceci permet de tracer les véhicules dont les numéros d'identification sont compris entre deux numéros d'identification de diagnostic successifs et qui seraient éventuellement mal assemblés si l'état de fonctionnement de la visseuse était déterminé comme défectueux par le diagnostic en cours. L'étape 44 suivante est une étape de vissage durant laquelle l'automate de la baie de vissage 26 commande le robot industriel 14 et la visseuse 18 pour que cette dernière réalise un vissage de la pièce mécanique 25 32 du dispositif 30 de simulation d'assemblage. Parallèlement à cette opération de vissage, le couple du moteur Cm de la visseuse et le couple Cp exercé par celle-ci sur la pièce mécanique 32 sont mesurés par les capteurs 26 et 36, respectivement en 46 et 48, et délivrés à l'automate de la baie de vissage. 30 Dans une étape 50 suivante, la différence ICm-Cpi en valeur absolue des couples mesurés est formée par l'automate, puis, en 52, cette différence ICm-Cpt est comparée par l'automate à une première borne b1 prédéterminée.
Si la différence ICm-Cpl est inférieure à la première borne b1, l'état de fonctionnement de la visseuse 18 est alors diagnostiqué comme nominal, c'est-à-dire exempt d'anomalie, par l'automate et l'étape 52 boucle sur l'étape 40 pour le test de déclenchement d'un nouveau diagnostic.
Si la différence ICm-Cpl est supérieure à la première borne b1, l'état de fonctionnement de la visseuse 18 est diagnostiqué comme défectueux par l'automate et le compteur d'anomalie de l'automate est incrémenté de 1 en 54. Dans un mode de réalisation préféré du procédé, une étape de conformation de ce diagnostic est déclenchée par l'automate. Cette étape de confirmation consiste à tester en 56 si la valeur du compteur d'anomalie est égale à 1 et si ce test est positif à mettre en oeuvre une nouvelle fois les étapes 44 à 54 en rebouclant l'étape de test 56 sur l'entrée des étapes 44, 46 et 48. Si le test mis en oeuvre une nouvelle fois en 52 est positif, c'est-à-dire si la différence ICm-Cpl est inférieure à la première borne b1, l'état de fonctionnement de la visseuse est alors diagnostiqué comme nominal. Si le test en 56 est négatif, c'est-à-dire si les deux vissages successifs de la pièce mécanique 32 par la visseuse 18 ont conduit par deux fois au diagnostic en 52 d'un état défectueux de fonctionnement de la visseuse, cet état de fonctionnement est confirmé.
Un nouveau test est alors mis en oeuvre en 58 par l'automate pour savoir si la différence ICm-Cpl est inférieure à une seconde borne prédéterminée b2 supérieure à la borne b1. Si le résultat de ce test est positif, la visseuse est alors diagnostiquée comme présentant une anomalie mineure par l'automate. Une étape de surveillance accrue de l'état de fonctionnement de la visseuse est alors déclenchée. Cette étape de surveillance consiste de manière avantageuse à augmenter en 60 la fréquence de diagnostic de la visseuse 18 et à reboucler l'étape 60 sur l'étape 40. Ainsi, l'état de fonctionnement de la visseuse sera diagnostiqué plus fréquemment, sans qu'un autre procédé spécifiquement dédié ne soit mis en oeuvre.
Si le résultat du test en 58 est négatif, un test est mis en oeuvre en 62 par l'automate pour savoir si la différence ICm-Cpl est inférieure à une troisième borne b3 supérieure à la borne b2. Si le résultat de ce test est positif, la visseuse 18 est diagnostiquée par l'automate comme présentant une anomalie grave de premier niveau, c'est-à-dire une anomalie pouvant être corrigée par un réglage des paramètres de fonctionnement de la visseuse 18. Une étape 64 de réglage de la visseuse est alors déclenchée et consiste par exemple en une étape de calibrage de celle-ci selon des techniques connues. Une fois le réglage terminé, l'étape 64 boucle alors sur l'étape 40. Si le test en 62 est négatif, la visseuse 18 est alors diagnostiquée par l'automate comme présentant une anomalie grave de niveau 2, c'est-à-dire une anomalie nécessitant une réparation de la visseuse. Une étape 66 de réparation de la visseuse est alors déclenchée. Une fois la réparation de la visseuse terminée, l'étape 66 boucle sur l'étape 40. La première borne b1 correspond à un premier intervalle de confiance [-b1 ; b1] à x%, où x est un nombre prédéterminé, associé à la différence des couples acquis Cm-Cp considérée comme une variable aléatoire gaussienne centrée. De même la deuxième borne b2 correspond à un deuxième intervalle de confiance à Y%, où Y<X est un nombre prédéterminé, et la troisième borne b3 correspond à un troisième intervalle de confiance à Z%, où Z<Y est un nombre prédéterminé, associés à la variable aléatoire Cm-Cp.
Les paramètres de cette variable, et donc les bornes b1, b2, b3, sont déterminés expérimentalement lors d'une campagne de test antérieure. De préférence, b1 = 6, où 6 la variance de la variable aléatoire gaussienne Cm-Cp, b2 = 26 et b3 = 36. Un procédé se fondant sur les angles de rotation est analogue au procédé décrit ci-dessus. Les couples sont remplacés par les angles correspondant et les bornes b1, b2 et b3 sont déterminées expérimentalement en fonction de la différence des angles mesurés considérée comme une variable aléatoire gaussienne centrée. Bien entendu, dans le cas où un rapport de multiplication différent de 1 serait mis en oeuvre dans la liaison mécanique de la visseuse, le couple ou l'angle exercé sur la pièce mécanique serait multiplié par ledit rapport de multiplication avant son utilisation ultérieure par le procédé et le système selon l'invention.
Claims (13)
1. Procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une visseuse (18) asservie à une ligne d'assemblage (10) de véhicules (12), la visseuse comportant une douille de vissage (24), un moteur (20) d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique (22) et des moyens (26) d'acquisition de couple et/ou d'angle de rotation du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes : a) de vissage (en 44) d'une pièce mécanique au moyen de la visseuse ; b) d'acquisition (en 46) d'une première grandeur en sortie du moteur de la visseuse lors du vissage de ladite pièce ; c) d'acquisition (en 48) d'une seconde grandeur, correspondant à la première grandeur, exercée par la douille de vissage sur la pièce mécanique lors du vissage de celle-ci ; et d) de déduction (en 50) d'un état de fonctionnement nominal ou défectueux de la visseuse en fonction des première et seconde grandeurs acquises.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de vissage consiste en une étape de simulation d'un vissage d'une vis lors de l'assemblage d'une pièce du véhicule sur la ligne d'assemblage.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de confirmation de l'état de fonctionnement défectueux de la visseuse, déclenchée lorsque l'état de fonctionnement de la visseuse est diagnostiqué une première fois comme défectueux, et consistant à mettre en oeuvre une nouvelle fois les étapes a, b, c et d, à confirmer l'état de fonctionnement défectueux de la visseuse si cet état est à nouveau diagnostiqué et à diagnostiquer un état de fonctionnement nominal de la visseuse sinon.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape de déduction comprend une sous-étape (50) de formation de la différence en valeur absolue desdites première et seconde grandeurs acquises et une sous-étape (52) de définition de l'état de fonctionnement de la visseusecomme nominal si ladite différence est inférieure à une première borne et comme défectueux si ladite différence est supérieure à la première borne.
5. Procédé selon la revendication la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend, lorsque l'état de fonctionnement défectueux de la visseuse est diagnostiqué, le déclenchement d'une étape de surveillance de l'état de fonctionnement de la visseuse si ladite différence est comprise entre la première borne et une seconde borne supérieure à la première borne ou le déclenchement d'une étape de réglage ou de réparation de la visseuse si ladite différence est supérieure à la seconde borne.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une étape (64) de réglage de la visseuse est déclenchée si ladite différence est comprise entre la seconde borne et une troisième borne supérieure à la seconde borne, et en ce que l'étape (66) de réparation de la visseuse est déclenchée si ladite différence est supérieure à la troisième borne.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa fréquence de mise en oeuvre varie en fonction de la position de la visseuse dans la ligne d'assemblage.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première grandeur est le couple du moteur et la 20 seconde grandeur est le couple exercé sur la pièce mécanique.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première grandeur est l'angle de rotation du moteur et la seconde grandeur est l'angle de rotation imposé à la pièce mécanique.
10. Système de diagnostic de l'état fonctionnement d'une visseuse 25 (18) asservie à une ligne d'assemblage (10) de véhicules (12), la visseuse comportant une douille de vissage (24), un moteur (20) d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique (22) et des moyens (26) d'acquisition de couple et/ou d'angle de rotation du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : 30 - une pièce mécanique (32) vissable au moyen de la visseuse ; - des moyens (26) d'acquisition d'une première grandeur en sortie du moteur de la visseuse lors du vissage de ladite pièce ;- des moyens (36) d'acquisition d'une seconde grandeur correspondant à la première grandeur ; et - des moyens (28) de diagnostic d'un état de fonctionnement nominal ou défectueux de la visseuse en fonction des première et seconde grandeurs acquises.
11. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.
12. Dispositif (30) de simulation d'un vissage de vis par une visseuse (28) asservie à une ligne d'assemblage (10) de véhicules (12), la visseuse comportant une douille de vissage (24), un moteur (20) d'entraînement en rotation de la douille au travers d'une liaison mécanique (22), caractérisé en ce qu'il comprend une pièce mécanique (32) vissable comprenant une forme complémentaire à celle de la douille de la visseuse et des moyens (36) d'acquisition du couple et/ ou de l'angle exercée sur la pièce mécanique.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pièce mécanique est agencée pour subir les mêmes contraintes rnécaniques que celles subies par une vis lors de son vissage pour l'assemblage d'une pièce d'un véhicule sur la ligne d'assemblage.
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