FR2942156A3

FR2942156A3 - Poste de montage d'un vehicule automobile comportant un robot muni d'un organe de prehension

Info

Publication number: FR2942156A3
Application number: FR0900765A
Authority: FR
Inventors: Vincent Lejeune; Francois Gombert; Fabien Noel
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-08-20

Abstract

L'invention concerne un poste de montage d'une structure (2) de véhicule automobile, ledit poste de travail comportant : - quatre poteaux (1), verticaux, disposés au niveau des angles d'un rectangle et entre lesquels ladite structure (2) est destinée à être maintenue en position ; - au moins un robot (5) qui comporte un organe de préhension (57) dudit élément, ledit organe de préhension (57) étant apte à être fixé, de manière amovible, sur lesdits poteaux (1) pour assurer le maintien en position dudit élément (23) sur ladite structure (2). Selon l'invention, il comporte, en outre, une plateforme de manutention (3), disposée au-dessus desdits poteaux (1) et qui comporte un passage (37), disposé entre lesdits poteaux (1) et en ce que ledit robot (5) est monté sur ladite plateforme (3) de manière à pouvoir disposer et maintenir ledit élément (23) en position sur ladite structure (23), en passant ledit organe de préhension (57) à travers ledit passage.

Description

Poste de montage d'un véhicule automobile comportant un robot muni d'un organe de préhension La présente invention concerne un poste de montage ou d'assemblage d'un véhicule automobile. Ce poste est adapté pour permettre une opération de montage, ou fixation, d'un élément sur la structure d'un véhicule automobile par un opérateur humain. Le document US 2004/016112 Al décrit un poste de montage d'un véhicule automobile qui est totalement automatisé. Ce poste de montage comporte quatre poteaux verticaux, disposés aux angles d'un rectangle et entre ~o lesquels la structure du véhicule est destinée à être maintenue en position. Les poteaux comportent des moyens de maintien de la structure. Un robot est disposé de chaque côté du poste. Chaque robot se déplace longitudinalement entre les poteaux. Chaque robot comporte un organe de préhension qui est apte à saisir un élément à fixer sur la structure. Le ou les robots saisissent is l'élément et viennent fixer l'organe de préhension sur les moyens de maintien. Le robot se défait ensuite de l'organe de maintien et se déplace pour saisir des moyens de fixation. II effectue ensuite la fixation de l'élément qui est maintenu en position sur la structure. Le robot comporte un changeur d'outil qui est une interface entre lui- 2o même et l'organe de préhension. Ce changeur d'outil lui permet de fixer, tour à tour, les moyens de fixation et différents organes de préhension qui sont chacun dédiés à un élément particulier ou à une taille spécifique d'un élément donné. Le poste permet ainsi de monter plusieurs éléments et/ou plusieurs tailles d'éléments. Le poste peut ainsi servir au montage de plusieurs gammes 25 de véhicules Ce poste étant entièrement automatisé, il n'y a aucun problème de sécurité qui se pose dans son environnement proche. Or, il est parfois nécessaire que l'opération de montage de l'élément soit mise en oeuvre par un opérateur, soit pour des raisons de coût, soit pour des 30 raisons d'accessibilité.

Un but de la présente invention est de proposer un poste de montage qui soit adapté à la mise en oeuvre d'une opération de montage d'un élément sur la structure d'un véhicule automobile, par un opérateur, et qui garantit la sécurité de l'opérateur pendant l'opération de montage.

Dans le but de résoudre ce problème, la présente invention propose un poste de montage d'une structure de véhicule automobile, ledit poste de travail comportant : - quatre poteaux verticaux, disposés au niveau des angles d'un rectangle et entre lesquels ladite structure est destinée à être maintenue en position ; io - au moins un robot qui comporte un organe de préhension dudit élément, ledit organe de préhension étant apte à être fixé, de manière amovible, sur lesdits poteaux pour assurer le maintien en position dudit élément sur ladite structure. Selon l'invention, le poste de montage comporte, en outre, une is plateforme de manutention, disposée au-dessus desdits poteaux et qui comporte un passage, disposé entre lesdits poteaux, et ledit robot est monté sur ladite plateforme, de manière à pouvoir disposer et maintenir ledit élément en position sur ladite structure, en passant ledit organe de préhension à travers ledit passage, moyennant quoi, lorsque ledit organe de préhension est fixé sur 20 lesdits poteaux, un opérateur peut, sans danger, effectuer ladite opération de montage dudit élément sur ladite structure. Le passage restreint permet de limiter les mouvements du robot à proximité de l'opérateur. L'emplacement du passage permet d'éviter une trop grande zone d'évolution commune entre l'opérateur et le robot. 25 Les poteaux peuvent comporter des moyens de maintien en position de la structure qui sont aptes à être mis en place sur la structure manuellement, par un opérateur. Le poste selon l'invention permet, ainsi, de faire coexister un robot qui a ses propres moyens de préhension, servant à la fois à la préhension de l'élément à fixer et au maintien en position de celui-ci sur la 30 structure, avec des moyens de maintien purement manuels, disposés sur les poteaux. Ces moyens de maintien permettent d'assurer le maintien en position de la structure sur le poste afin de garantir la géométrie du véhicule. Le poste de l'invention peur être aisément construit à partir d'un poste de montage entièrement manuel. Selon un mode de réalisation, ladite plateforme comporte un plateau plein, disposé en arrière desdits poteaux, et deux grilles qui s'étendent au-s dessus desdits poteaux et qui définissent ledit passage. Par le terme plein , on entend, au sens de la présente invention, tout plateau offrant une surface suffisamment continue pour supporter un robot et protéger l'opérateur des chutes éventuelles, notamment, d'organe de préhension, en formant un obstacle entre l'opérateur et l'organe de préhension. ~o La présence des grilles permet d'alléger la plateforme sans dommage pour sa fonction. L'élément à fixer ou monter n'est pas limité selon l'invention. II peut s'agir, par exemple, du pavillon d'un véhicule automobile ou d'une paroi latérale de carrosserie de véhicule automobile. Tout autre élément qui pour sa fixation, 1s requiert que l'opérateur soit situé latéralement par rapport à la structure, devant ou derrière la structure, peut également être monté sur un poste selon l'invention. L'emplacement du passage précité permet ainsi de bien protéger les opérateurs, en particulier, pendant l'opération de montage. Selon un mode de réalisation, le robot comporte une interface sur laquelle 20 peut être fixé un organe de préhension quelconque, choisi parmi une pluralité d'organes de préhension, moyennant quoi, ledit poste permet le montage de divers éléments sur ladite structure. Le poste peut ainsi être adapté à la fixation de divers types d'éléments ou d'éléments de tailles variées ; il peut servir au montage de plusieurs modèles 25 ou gammes de véhicule. Dans ce cas, avantageusement, il comporte des moyens de verrouillage dudit organe de préhension sur ladite interface et lesdits moyens de verrouillage sont aptes à permettre le changement dudit organe de préhension uniquement au-dessus de ladite plateforme. II est ainsi possible d'éviter les 30 chutes d'organe de préhension sur l'opérateur. Avantageusement, le poste de montage comporte des moyens de verrouillage de ladite interface sur ledit robot, ce qui offre une sécurité complémentaire à l'opérateur durant l'opération de montage.

Selon un mode de réalisation, le poste de montage comporte deux robots, l'un situé au niveau de l'avant de ladite structure, l'autre au niveau de l'arrière de ladite structure. Le poste de montage peut comporter des moyens d'immobilisation dudit 5 robot ce qui permet de renforcer la sécurité de l'opérateur. Le poste peut également comporter des moyens de détection de la présence d'un opérateur dans un périmètre de sécurité donné autour desdits poteaux. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture io de la description faite ci-après de deux modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 représente une vue en perspective d'un premier mode de réalisation, un opérateur s'apprêtant à effectuer l'opération de montage ; 15 - la Figure 2 représente une vue de côté d'un second mode de réalisation ; et - la Figure 3 représente une vue en perspective, du dessus, du second mode de réalisation. La Figure 1 illustre un poste de montage selon un premier mode de o réalisation. Ce poste de montage comporte quatre poteaux verticaux 1, disposés aux quatre coins d'un rectangle, sur le sol S d'une usine de fabrication de véhicules automobiles. Une structure 2 de véhicule automobile est maintenue en position entre les poteaux 1. Les deux poteaux 1, disposés à l'avant de la structure 2 sont englobés dans un arceau de positionnement qui 25 forme une arche au-dessus de l'avant de la structure 2. Les poteaux 1 comportent des moyens de maintien en position 11 de la structure 2. Ces moyens de maintien en position 11 peuvent, par exemple, être actionnés, manuellement, par un opérateur, ou plus, pour caler en position la structure 2 entre les poteaux 11 afin que l'opération de montage de l'élément respecte la 30 géométrie de la structure 2. Dans l'exemple représenté, la structure 2 est une caisse de véhicule automobile équipée de deux parois latérales 21, d'une traverse de pavillon (non visible). L'élément à monter est le pavillon 23.

Comme représenté sur la figure 1, le poste de montage comporte une plateforme de manutention 3 qui est disposée au-dessus des poteaux 1. Cette plateforme 3 comporte un plateau plein 31, disposé à l'arrière de la structure 2. Ce plateau 31 comporte un bord 33 qui surplombe la structure 2. Deux grilles s de protection 35, parallèles, sont fixées sur ce bord 33 et s'étendent au-dessus des poteaux 1 et donc de la structure 2. Ces deux grilles 35 sont espacées l'une de l'autre selon la largeur de la structure 2 pour former un passage 37 longitudinal à la structure 2. Ce passage 37 est situé entre les poteaux 1 et au-dessus d'eux. Un robot 5 est monté sur le plateau 31. II comporte un socle 51 lo monté sur le plateau 31, à proximité du bord 33, et un bras articulé 53. Ce bras articulé 53 comporte une extrémité libre 55 équipée d'un organe de préhension 57. En référence à la figure 1, l'extrémité libre 55 du bras articulé 53 comporte un organe de préhension 57. Le robot 5 comporte également des moyens is d'immobilisation 7 qui permettent de l'immobiliser, soit quand un opérateur effectue l'opération de montage, soit lorsqu'un opérateur pénètre dans un périmètre donné, autour du poste de montage, dit périmètre de sécurité , lorsque le robot 5 est en train de manipuler le pavillon 23. Le poste de travail comporte, à cet effet, des moyens de détection 9 de la présence d'un opérateur 20 dans le périmètre de sécurité. Ces moyens de détection 9 sont couplés aux moyens d'immobilisation 7. Les moyens d'immobilisation 7 peuvent être une came d'axe robot ou une carte électronique. Dans l'exemple représenté, le pavillon 23 est fixé à l'organe de préhension 57 ; l'organe de préhension 57 est fixé sur les poteaux 1, le robot 5 25 est immobilisé et l'opérateur O s'apprête à effectuer l'opération de soudage du pavillon 23 sur les parois latérales 21 et sur la traverse de pavillon. Le fonctionnement de ce premier mode de réalisation va maintenant être expliqué en référence à la figure 1. La structure 2 est amenée sur le poste de montage et mise en position sur 30 les poteaux 1 par l'intermédiaire des moyens de mise en position 11. Cette opération est soit manuelle, soit automatisée. Les moyens de détection 9 vérifient qu'il n'y a pas d'opérateur dans le périmètre de sécurité. En cas de présence d'un opérateur, le robot 5 reste immobile, les moyens d'immobilisation 7 étant commandés par les moyens de détection 9.

Lorsqu'aucun opérateur ne se trouve dans le périmètre de sécurité, le robot 5 se saisit du pavillon 23 par l'intermédiaire de son organe de préhension 57. Le pavillon 23 est disposé sur un présentoir (non visible) situé sur le plateau 31. Le bras articulé 53, portant le pavillon 23, s'enfonce dans le passage 37, vers la structure 2. L'organe de préhension 57 est positionné puis fixé sur les poteaux 1. Le robot 5 s'immobilise alors, par activation des moyens d'immobilisation 7. Un opérateur O vient renforcer la fixation de l'organe de préhension 57 sur les poteaux 1, par exemple, par serrage. Le robot étant immobilisé, un opérateur O vient effectuer le montage, le ~o soudage, en l'occurrence, du pavillon 23 sur la structure 2. Pendant que l'opérateur O soude le pavillon, le robot 5 reste en place, immobile. L'organe de préhension 57 est à la fois solidaire du bras 53 du robot 5 et des poteaux 1 Lorsque le soudage est terminé, l'opérateur O se recule hors du périmètre de sécurité. Les moyens de détection 9 vérifient que l'opérateur O est bien hors 15 du périmètre de sécurité et désactivent les moyens d'immobilisation 7 du robot 5. Le robot 5 entre en mouvement et commande l'organe de préhension 57 qui se détache du pavillon 23. Le bras articulé 53 équipé de l'organe de préhension 57 s'éloigne du pavillon 23 et se remet en position initiale, au-dessus de la plateforme 3, pour saisir un nouvel élément à monter. 20 La présence des grilles 35 limite l'espace dans lequel le robot peut évoluer, au-dessus et autour de la structure 2. Ces grilles 35 assurent la sécurité de l'opérateur, même en cas de défaillance des moyens d'immobilisation 7 ou des moyens de détection 9. L'emplacement du passage 37, entre les poteaux 1, limite les risques de chute du pavillon 23 sur 25 l'opérateur qui est placé latéralement par rapport au passage 37 et à la structure 2. Un second mode de réalisation va maintenant être décrit en référence aux figures 2 et 3. Les éléments de ce second mode de réalisation qui sont en commun avec le premier mode de réalisation décrit ci-dessus, sont référencés 30 à l'identique. En référence à la figure 2, le poste de montage comporte une plateforme 3 qui est formée d'un plateau plein 36 disposé au-dessus des poteaux 1 et qui présente une ouverture formant passage 37, disposée entre les poteaux 1. Le poste de montage comporte deux robots 5, l'un disposé au niveau de l'avant de la structure 2, l'autre au niveau de l'arrière de cette dernière. Les deux robots 5 comportent chacun une interface 6, qui est dans le cas présent, un changeur d'outil. Ce changeur d'outil 6 permet d'équiper l'extrémité libre 55 du bras 53 de différents organes de préhension 57. Chaque robot 5 est équipé de son propre 5 organe de préhension 57. Chaque robot 5 comporte, des moyens de verrouillage 61 de l'organe de préhension 57 sur le changeur d'outil 6 et des moyens de verrouillage 63 du changeur d'outil 6 à l'extrémité libre 55 du bras 53 du robot 5. Les moyens de verrouillage 61 de l'organe de préhension 57 sont conformés de manière à ne io permettre le détachement de l'organe de préhension 57 et du changeur d'outil 6, que lorsque l'extrémité libre 55 du bras 53 est disposée au-dessus du plateau plein 36. Comme représenté sur la figure 3, une pluralité d'organe de préhension 57, tous différents et adaptés pour la préhension d'un élément donné ou d'une is taille donnée de cet élément, sont disposés sur des présentoirs (non représentés), sur le plateau plein 36. Chaque robot 5 a accès à une série d'organe de préhension 57 qui lui est propre. Les robots 5 peuvent être montés mobiles en translation sur le plateau plein 36 et peuvent ainsi se déplacer sur ce dernier pour chercher l'organe de préhension 57 adapté. 20 Le fonctionnement du second mode de réalisation va maintenant être décrit en référence aux figures 2 et 3. Les moyens de détection 9 détectent si un opérateur est présent dans le périmètre de sécurité. Si oui, les robots 5 restent immobiles. Dans le cas contraire, les robots 5 sont activés. Les robots 5 choisissent un organe de 25 préhension 57 adapté à l'élément à monter sur la structure 2. Ils fixent chacun cet organe de préhension 57 sur leur changeur d'outil 6, puis vont saisir ensemble l'élément à fixer (le pavillon 23) qui est présenté sur un présentoir. Ils descendent ensemble le pavillon 23 à travers l'ouverture 37 et fixent leurs organes de préhension respectifs 57 sur les poteaux 1. Les moyens 30 d'immobilisation 7 sont alors activés et les robots 5 sont immobilisés. Un opérateur vient renforcer la fixation des organes de préhension 57 sur les poteaux 1. Un ou plusieurs opérateurs O viennent alors fixer le pavillon 23 sur la structure 2. Les organes de préhension 57 restent fixés aux poteaux 1 et aux changeurs d'outils 6 des robots 5, pendant toute l'étape de soudage. Les opérateurs se reculent ensuite hors du périmètre de sécurité. Les moyens de verrouillage 63 et 61 vérifient, respectivement, la bonne fixation de l'organe de préhension 57 sur le changeur d'outil 61 et la bonne fixation de ce dernier sur l'extrémité libre 55 du bras 53. Les moyens de détection 9 vérifient qu'il n'y a aucun opérateur dans le périmètre de sécurité et activent les robots 5. Les robots 5 actionnent leurs organes de préhension 57 qui lâchent le pavillon 23. Les bras 53 équipés des moyens de préhension 57 remontent au-dessus du plateau plein 36 à travers le passage 37. Pendant cette opération, les moyens de verrouillage 61 et 63 assurent, respectivement, la bonne fixation du changeur d'outil 6 et de l'organe de préhension 57. Lorsque les extrémités libres 55 des bras 53 sont disposées au-dessus du plateau plein 36, les moyens de verrouillage 61 autorisent le changement d'organe de préhension 57. Le robot 5 replace l'organe de préhension 57 sur son présentoir et l'organe de préhension 57 se détache du changeur d'outil 6. Le robot 5 peut ensuite choisir un autre organe de préhension 57 à fixer sur le changeur d'outil 6 pour effectuer la fixation d'un autre élément sur la structure ou sur une autre structure. En cas de chute de l'organe de préhension 57, par exemple lorsque le robot 5 ne parvient pas à le mettre sur son présentoir, le plateau plein 36 2o protège l'opérateur ; l'organe de préhension 57 tombe ainsi sur le plateau plein 36, sans contact avec l'opérateur situé en dessous de ce dernier. Les moyens de verrouillage 61 et 63 permettent d'éviter ou de prévenir le détachement, soit de l'organe de préhension 57, soit du changeur d'outil 6. Ils sont couplés aux moyens d'immobilisation 7, de manière à stopper les 25 mouvements du ou des robots 5, si le changeur d'outil 6 se détache du bras 53 ou si l'organe de préhension 57 se détache du changeur d'outil 6. Ces moyens de verrouillage 61 et 63 peuvent être une came d'axe robot ou une carte électronique de positionnement, par exemple. Ces moyens de verrouillage 61 et 63, peuvent également utiliser le contrôle de la continuité électrique entre le 30 changeur d'outil 6 et le robot 5 et le changeur d'outil 6 et l'organe de préhension 57. Le robot 5 peut également être conçu de manière à ce que la fixation de l'organe de préhension 5 sur les poteaux 1 empêchent ses mouvements et le désactive (le robot 5 se met en mode erreur, par exemple).

La description qui précède concerne la fixation du pavillon mais le même poste de montage peut être utilisé pour la fixation, notamment, des parois latérales 21 de la structure 2 sur la caisse. La plateforme décrite en référence au premier mode de réalisation peut également être utilisée avec un robot 5 comportant une interface 6 permettant un changement d'organe de préhension 57. Dans ce cas, le changement d'organe de préhension 57 s'effectue au-dessus du plateau plein 31 et les présentoirs des organes de préhension 57 et des éléments à fixer sur la structure sont disposés également sur ce plateau plein 31.

Claims

REVENDICATIONS1. Poste de montage d'une structure (2) de véhicule automobile, ledit poste de travail comportant : - quatre poteaux (1), verticaux, disposés au niveau des angles d'un rectangle et entre lesquels ladite structure (2) est destinée à être maintenue en position ; - au moins un robot (5) qui comporte un organe de préhension (57) dudit élément, ledit organe de préhension (57) étant apte à être fixé, de manière ~o amovible, sur lesdits poteaux (1) pour assurer le maintien en position dudit élément (23) sur ladite structure (2) ; caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une plateforme de manutention (3), disposée au-dessus desdits poteaux (1) et qui comporte un passage (37), disposé entre lesdits poteaux (1) et en ce que ledit robot (5) est monté sur is ladite plateforme (3) de manière à pouvoir disposer et maintenir ledit élément (23) en position sur ladite structure (23), en passant ledit organe de préhension (57) à travers ledit passage, moyennant quoi, lorsque ledit organe de préhension (57) est fixé sur lesdits poteaux (1), un opérateur peut, sans danger, effectuer ladite opération de montage dudit élément (23) sur ladite 20 structure (2).
2. Poste de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits poteaux (1) comportent des moyens de maintien en position (11) de ladite structure (2) qui sont aptes à être mis en place sur ladite structure (2), manuellement, par un opérateur. 25
3. Poste de montage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite plateforme comporte un plateau plein (31), disposé en arrière desdits poteaux (1), et deux grilles (35) qui s'étendent au-dessus desdits poteaux (1) et qui définissent ledit passage (37).
4. Poste de montage selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que ledit élément est un pavillon de véhicule automobile (23).
5. Poste de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit élément est une paroi latérale (21) de carrosserie de véhicule automobile.
6. Poste de montage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit robot (5) comporte une interface (6) sur laquelle peut être fixé, de manière amovible, un organe de préhension (57) quelconque choisi parmi une pluralité d'organes de préhension (57), moyennant quoi, ledit poste permet le montage de différents éléments sur ladite structure (2).
7. Poste de montage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de verrouillage (61) dudit organe de préhension (57) sur ladite interface (6) et en ce que lesdits moyens de verrouillage (61) sont aptes à io permettre le changement dudit organe de préhension (57) uniquement au-dessus de ladite plateforme (3).
8. Poste de montage selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de verrouillage (63) de ladite interface (6) sur ledit robot (5). ls
9. Poste de montage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'immobilisation (7) dudit robot (5).
10. Poste de montage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection (9) de 20 la présence d'un opérateur (0) dans un périmètre de sécurité donné autour desdits poteaux (1).