FR3072042B1 - Poste de production modulaire - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un poste de production (10), comprenant : - un outil, adapté pour réaliser une opération sur une pièce, et - un système (11) de déplacement de pièces comprenant deux convoyeurs (11 0A, 110B), chaque convoyeur reliant un premier côté (120) du poste de production à un côté opposé (130), et un dispositif d'entrainement (111) des convoyeurs dans des sens opposés, l'un des convoyeurs étant adapté pour amener une pièce à portée de l'outil pour la mise en œuvre de l'opération sur la pièce, le poste de production comprenant en outre des moyens de fixation amovible (18) à d'un dispositif (20) d'introduction et d'extraction de pièces à chacun des côtés du poste reliés par les convoyeurs. Plusieurs postes de production peuvent être assemblés ensemble, et avec des dispositifs d'introduction et d'extraction de pièces, pour la formation de lignes de production adaptables en fonction de la cadence de production.
Description
DOMAINE DE L’INVENTION
L’invention concerne un poste de production modulaire et une chaîne de production pouvant être obtenue par l’assemblage de plusieurs postes de production modulaires.
ETAT DE LA TECHNIQUE
La production industrielle de pièces devant répondre à des cahiers des charges spécifiques comprend la réalisation d’une série d’opérations sur chaque pièce, de natures variées. Les opérations peuvent par exemple être des opérations d’usinage, de découpe, de formage, d’emboutissage, de serrage, etc.
Des postes de production ont été développés pour réaliser une opération particulière sur une pièce, et la fabrication de chaque pièce peut ainsi requérir l’utilisation d’un ensemble de postes de production selon un ordre spécifique à chaque pièce.
Ces postes peuvent être utilisés de manière dite « semi-automatique », dans laquelle l’opération à mettre en œuvre sur la pièce est réalisée automatiquement par un outil du poste de production, mais les tâches de chargement et de déchargement de la pièce ou de ses composants dans le poste de production sont réalisées manuellement par un opérateur. Dans ce mode de fonctionnement, un opérateur peut effectuer des opérations complémentaires sur une pièce manuellement, avant de transférer la pièce sur un autre poste semi-automatique pour la mise en œuvre de l’opération suivante. Ce type de fonctionnement est adapté à des volumes de production moyens à faibles de pièces.
Des postes d’opérations élémentaires peuvent également être utilisés de manière dite « automatique >>, dans le cas où ils font partie d’une chaîne de production intégrée et qu’une pièce ou ses composants est convoyée automatiquement le long de la chaîne de production pour subir les opérations les unes à la suite des autres. Ce mode de fonctionnement nécessite un investissement initial plus lourd mais permet d’atteindre une plus grande productivité. Il est donc plus avantageux pour des volumes de production importants.
Pour pouvoir adapter une ligne de production automatique à plusieurs types de pièces, il a été proposé dans le document EP1737612 un système de transfert modulaire comprenant des modules de fabrication pour procédé d’usinage avec ou sans enlèvement de copeaux, dans lequel des dispositifs d’entrainement à servomoteur et des guides déplacent une pièce montée sur un porte-pièce pour l’amener auprès d’un outil et pour la transférer de module en module.
Ce système permet de créer des chaînes modulaires automatisées de fabrication de pièces.
Cependant, ce système n’est pas adapté pour individualiser les modules afin de les utiliser en mode « semi-automatique », car il n’est prévu qu’un seul sens de déplacement d’une pièce et de son porte pièce, de sorte qu’un opérateur doit nécessairement retirer le porte-pièce à la sortie du module pour le repositionner à l’entrée du module avec une nouvelle pièce.
Or, dans le cycle de vie d’une pièce fabriquée, les cadences de production peuvent varier. Typiquement, le volume de production d’une pièce croît à partir de son lancement pour atteindre un plateau pendant une période d’exploitation maximale de la pièce, puis décroît en fin de commercialisation de la pièce.
Ainsi ce système ne permet que de créer des chaînes de production entièrement automatisées, ce qui ne permet pas d’ajuster les cadences de fabrication en fonction des besoins (besoins clients, cycles de vie des produits impliquant des taux de fabrication variables, etc.).
DESCRIPTION DE L’INVENTION
L’invention a pour but de pallier au moins en partie les inconvénients de l’art antérieur.
En particulier, un but de l’invention est de proposer un poste de production qui puisse être utilisé isolément ou en tant que module dans une chaîne de production.
Un autre but de l’invention est d’autoriser le passage d’une configuration à l’autre de manière simple et rapide.
Un autre but de l’invention est de proposer un poste de production optimisé du point de vue ergonomique, pour améliorer le confort d’un opérateur et en augmenter la productivité.
Un autre but de l’invention est d’être sécurisé, que ce soit en utilisation isolée d’un poste de production, en mode semi-automatique, ou en utilisation automatique dans une chaîne de production.
A cet égard, l’invention a pour objet un poste de production comprenant :
- un outil adapté pour réaliser une opération sur une pièce, et
- un système de déplacement de pièces, caractérisé en ce que le système de déplacement comprend deux convoyeurs, chaque convoyeur reliant un premier côté du poste de production à un côté opposé, et un dispositif d’entrainement des convoyeurs dans des sens opposés, l’un des convoyeurs étant adapté pour amener une pièce à portée de l’outil pour la mise en oeuvre de l’opération sur la pièce, et en ce que le poste de production comprend en outre des moyens de fixation amovible à d’un dispositif d’introduction et d’extraction de pièces à chacun des côtés du poste reliés par les convoyeurs.
Avantageusement, mais facultativement, le poste de production selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes :
- l’outil est adapté pour la mise en oeuvre d’une opération parmi le groupe suivant : vissage, rivetage, bouterollage, sertissage, soudure, collage, dépose de joint, dépose de pâte thermique, coulée de potting, marquage, pressage, contrôle, test.
les moyens de fixation amovible peuvent comprendre au moins un orifice de fixation d’une goupille et/ou d’une vis.
Le poste de production peut comprendre en outre au moins un élément de guidage adapté pour permettre le positionnement adjacent d’un autre poste de production de sorte que les convoyeurs entraînés dans un même sens soient alignés.
Le poste de production peut comprendre un dispositif de sécurité adapté pour détecter une intrusion dans le poste, et pour arrêter l’outil et les convoyeurs si une intrusion est détectée.
L’invention a également pour objet un dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces comprenant :
- des moyens de fixation amovible à un poste de production selon la description qui précède,
- une zone de chargement/déchargement de pièces,
- deux zones de transferts latéral, et
- un convoyeur adapté pour déplacer une pièce entre la zone de chargement/déchargement et chaque zone de transfert, le dispositif d’introduction ou d’extraction étant conformé de sorte que chaque zone de transfert soit en regard respectivement des convoyeurs du poste de production lorsque le dispositif d’introduction ou d’extraction est fixé à ce dernier.
Avantageusement, le dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes :
- les moyens de fixation amovible sont adaptés pour permettre la fixation du dispositif d’introduction ou d’extraction à l’un ou l’autre des deux côtés opposés d’un poste de production selon la description qui précède.
Le dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces peut comprendre en outre un dispositif de sécurité comprenant deux trappes latérales rapportées sur deux côtés opposés du dispositif, chaque trappe étant mobile entre une déployée position où elle se trouve en saillie par rapport au plan du convoyeur, au niveau d’une zone de transfert, et une position escamotée, et un capteur adapté pour détecter quand les trappes sont en position déployée.
- chaque trappe peut être mobile dans un plan vertical situé sur un bord du convoyeur.
- le dispositif de sécurité peut comprendre en outre :
o une porte s’étendant entre la zone de chargement/déchargement de pièces et la première zone de transfert latéral, et o un capteur adapté pour détecter une position fermée de la porte.
Le dispositif d’introduction ou d’extraction peut comprendre en outre une unité de contrôle adaptée pour commander l’arrêt du convoyeur quand la porte est ouverte et les trappes sont en position escamotée.
En variante, le dispositif de sécurité peut comprendre en outre au moins un ensemble de détection disposé entre la zone de chargement/déchargement de pièces et la première zone de transfert latéral, chaque ensemble de détection comprenant un émetteur d’un faisceau infrarouge, un détecteur, et deux miroirs, l’émetteur et le détecteur étant positionnés de part et d’autre du convoyeur, l’émetteur et le détecteur étant orientés parallèlement à la direction du convoyeur, et les miroirs étant positionnés de part et d’autre du convoyeur, à distance respectivement de l’émetteur et du détecteur, et orientés de manière à guider un faisceau infrarouge émis par l’émetteur vers le détecteur.
L’invention a également pour objet un module de production comprenant :
- un poste de production, et
- deux dispositifs d’introduction et d’extraction de pièces, les dispositifs d’introduction et d’extraction étant fixés à chacun des côtés opposés du poste de production reliés par les convoyeurs du poste de production.
Un autre objet de l’invention concerne une chaîne de production comprenant :
- une pluralité de postes de production alignés l’un à la suite de l’autre de manière à aligner les convoyeurs de tous les postes entraînés dans le même sens,
- un dispositif d’introduction de pièces, fixé à un côté libre du premier poste de production, et
- un dispositif d’extraction de pièces, fixé à un côté libre du dernier poste de production.
Dans certains modes de réalisation, chaque poste de production comprend un dispositif de sécurité adapté pour détecter une intrusion dans ledit poste, et configuré pour arrêter les convoyeurs et l’outil du poste concerné, du ou des poste(s) de production adjacent(s) et/ou du dispositif d’introduction/d’extraction de pièces adjacents si une intrusion est détectée.
Le poste de production selon l’invention comprend deux convoyeurs entraînés dans des sens opposés et reliant deux côtés opposés du poste de production. De plus, il comprend des moyens de fixation amovibles avec un dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces.
Le poste de production peut alors être utilisé de manière individuelle, c’est-àdire en mode « semi-automatique ». Dans ce cas, il suffit de fixer un dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces de chaque côté du poste.
Les deux convoyeurs du poste en sens opposés permettent à un opérateur de travailler de façon ergonomique puisqu’alors, un porte-pièce portant une pièce est acheminé jusqu’à l’outil, puis jusqu’à une zone de chargement/déchargement du dispositif d’extraction. Un opérateur peut récupérer la pièce, et le porte-pièce vide peut repartir en sens inverse par l’autre convoyeur, pour retourner à la zone de chargement/déchargement du dispositif d’introduction.
Le poste de production peut aussi être utilisé en mode automatique dans une chaîne de production. Dans ce cas il suffit d’enlever les dispositifs d’introduction et d’extraction de pièces et d’aligner, en amont et en aval du poste, d’autres postes devant réaliser les autres opérations sur la pièce. Les convoyeurs des différents postes sont alignés, de sorte que la pièce est automatiquement acheminée de poste en poste pour mettre en oeuvre les différentes opérations. Un porte-pièce vide peut également être automatiquement acheminé en sens inverse pour revenir à une zone de chargement de pièce d’un dispositif d’introduction de pièce monté sur le premier poste.
Cette modularité d’utilisation permet d’ajuster les cadences de production aux besoins en volume, et permet à une usine d’être ainsi plus réactive aux besoins des clients, tout en limitant réduisant les investissements nécessaires à ces ajustements de cadences.
En outre la sécurité peut être assurée quel que soit le mode de fonctionnement d’un poste de production.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels:
- La figure 1a représente un exemple d’un poste de production selon un mode de réalisation de l’invention,
- La figure 1b représente un exemple de réalisation d’éléments de guidage pour le positionnement et l’assemblage de deux postes adjacents,
Les figures 2a à 2c représentent des exemples de dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces selon un mode de réalisation de l’invention, dont les trappes latérales sont représentées dans des positions différentes,
Les figures 3a et 3b représentent un exemple de réalisation de la fixation amovible d’un dispositif d’introduction et d’extraction de pièces à un poste de production,
- La figure 4 représente, en vue du dessus, une variante de réalisation du dispositif de sécurité d’un dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces,
- La figure 5 représente un module de production comprenant un poste de production et des dispositifs d’introduction et d’extraction de pièces de part et d’autre du poste,
Les figures 6a à 6c représentent différents modes de mises en oeuvre de postes de production:
o Sur la figure 6a : poste semi-automatique autonome o Sur la figure 6b : postes semi-automatiques pour ligne de production lean en U o Sur la figure 6c : postes automatiques pour ligne automatisée
La figure 7 représente un exemple de cycle de production de pièces dans un module de production selon un mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D’AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION
Poste de production
En référence à la figure 1a, on a représenté un exemple de poste de production 10 selon un mode de réalisation de l’invention. Ce poste de production comprend un outil 19 (représenté schématiquement sur les figures 6a à 6c), qui est adapté pour réaliser une opération sur une pièce, notamment dans le cadre de la fabrication d’une pièce.
La nature de l’opération mise en oeuvre par l’outil peut être diverse. L’opération peut avantageusement être choisie parmi le groupe suivant ; vissage, rivetage, bouterollage, sertissage, soudure, collage, dépose de joint, dépose de pâte thermique, coulée de potting, marquage, pressage, contrôle, test.
Le poste de production 10 comprend en outre un système de déplacement 11 de pièces, qui comprend deux convoyeurs 110A, 110B. Les pièces sur lesquelles les opérations sont réalisées sont disposées sur des porte-pièces ou palettes, qui sont entraînées en mouvement par les convoyeurs.
Chacun des convoyeurs relie un premier côté 120 du poste de production à un côté opposé 130. De plus, l’un des convoyeurs 110A est conformé pour amener la pièce sur son porte-pièce à portée de l’outil pour que celui-ci puisse réaliser l’opération sur la pièce. Pour ce faire, soit l’outil se situe sur la trajectoire du convoyeur, soit un bras robotisé du poste de production peut être prévu pour saisir la pièce à une position déterminée du porte-pièce sur le convoyeur 110A, l’amener à l’outil et la ramener ensuite sur le porte-pièce.
Avantageusement, les deux convoyeurs sont rectilignes et parallèles, et s’étendent sur une même surface horizontale 13 du poste de production. De plus, les convoyeurs débouchent avantageusement de chaque côté du poste de production au niveau d’un bord de la surface sur laquelle ils s’étendent, de sorte qu’aucun rebord ne vient fermer les extrémités des convoyeurs.
Avantageusement, le premier convoyeur 11 OA est situé le plus proche de l’opérateur, on parlera de convoyeur avant, et le deuxième convoyeur est le plus éloigné de l’opérateur, on parlera de convoyeur arrière.
Dans un mode de réalisation représenté sur la figure 1a, le poste de production comprend deux parois latérales 121, 131, s’étendant respectivement de chaque côté 120, 130 du poste, chaque paroi latérale comprenant une ouverture traversante 122, 132 alignée avec les convoyeurs de sorte que ceux-ci débouchent du poste au droit de l’ouverture traversante.
Le système de déplacement des pièces 11 comprend également un dispositif d’entraînement 111, adapté pour entrainer les deux convoyeurs dans des sens opposés. De cette manière le convoyeur avant 11 OA peut amener une pièce sur son porte-pièce à portée de l’outil, tandis que le convoyeur arrière 110B peut amener un porte-pièce vide en sens inverse vers une zone de chargement de pièce décrite plus en détails ci-après.
Le poste de production 10 comprend également une unité de contrôle 14 adaptée pour contrôler le dispositif d’entrainement 111 et l’outil, afin de piloter le démarrage et l’arrêt de l’outil et des convoyeurs. L’unité de contrôle peut par exemple être un contrôleur ou un microcontrôleur, comprenant en mémoire des instructions de contrôle de l’outil et des convoyeurs.
Avantageusement, le poste de production comprend également une paroi frontale 140 reliant entre elles les parois latérales, cette paroi frontale 140 comprenant également une ouverture traversante 142 permettant à un opérateur d’accéder à l’outil, au porte-pièce ou à la pièce si besoin, par exemple pour une opération de maintenance ou pour agir sur une pièce en défaut, et une porte 141 permettant de fermer l’ouverture en dehors de ces opérations de maintenance. De préférence la porte comprend au moins une portion transparente (par exemple vitrée) permettant de visualiser l’intérieur du poste de production. Le poste comprend enfin des parois supérieure, inférieure et arrière (non référencées).
Comme représenté schématiquement sur la figure 1a, le poste de production 10 comprend en outre un dispositif de sécurité 15 adapté pour détecter une intrusion dans le poste de production.
A cet égard, le dispositif de sécurité 15 comprend de préférence au moins un capteur 150 adapté pour détecter l’ouverture de la porte, et/ou la présence d’un objet étranger dans l’ouverture traversante (typiquement, un bras de l’opérateur), et une unité de contrôle recevant en entrée le signal du capteur, et configurée pour arrêter l’opération de l’outil si le capteur a détecté un objet étranger ou l’ouverture de la porte. De préférence, l’unité de contrôle est également configurée pour interrompre le déplacement des convoyeurs.
L’unité de contrôle est avantageusement l’unité 14 décrite ci-avant.
Comme décrit plus en détails ci-après, une ligne de production peut avantageusement être formée en alignant plusieurs postes de production les uns aux autres, de sorte que les convoyeurs des deux postes de production soient alignés et donc en communication l’un avec l’autre, pour qu’un porte-pièce puisse transiter d’un convoyeur à l’autre. Pour simplifier le positionnement, et éventuellement l’assemblage, de deux postes de production adjacents, chaque poste de production comprend avantageusement des éléments de guidage 16.
Les éléments de guidage 16 peuvent comprendre des marqueurs visuels ou des éléments de relief adaptés pour coopérer avec les éléments complémentaires d’un autre poste. Par exemple, comme représenté schématiquement sur la figure 1a les éléments de guidage 16 peuvent comprendre des encoches agencées sur une paroi latérale, toujours du même côté de plusieurs postes de production, et des rainures complémentaire agencées sur la paroi latérale opposée. En variante, il peut s’agir de rails venant recevoir une rainure complémentaire.
Selon une autre variante de réalisation représentée sur la figure 1b, chaque poste de production peut comprendre une poignée de verrouillage 160 adaptée pour actionner un doigt de verrouillage 161 en translation dans un support de verrouillage 164. Le doigt de verrouillage 161 est avantageusement positionné de manière à saillir d’une paroi latérale du poste quand la poignée de verrouillage est actionnée.
Chaque poste comprend également, sur la paroi latérale opposée, une encoche d’accueil 163 du doigt de verrouillage, permettant de recevoir le doigt. Ces éléments de guidage permettent d’aligner les postes en profondeur, c’est-à-dire selon un axe orthogonal à la paroi frontale 140.
De plus, un guide visuel 162 tel que par exemple un niveau à bulle, et présent de préférence sur la face avant du poste, permet d’aligner les postes en hauteur, c’est-à-dire selon un axe orthogonal à la surface horizontale 13. Chaque poste de production peut également comprendre un guide visuel supplémentaire (par exemple un niveau à bulle rond) permettant de régler l’assiette du poste.
L’alignement en largeur (c’est-à-dire selon un axe orthogonal aux parois latérales 121, 131 du poste) peut être réalisé par l’ajout de bandes glissantes (non représentées) à droite et à gauche des postes, ces bandes étant d’une épaisseur adaptée pour que, lorsque deux postes sont accolés avec les bandes en contact, l’espacement entre les deux postes est celui qui convient au bon fonctionnement des postes.
Ces éléments de guidage 16 sont conçus de façon à pouvoir extraire un poste 10 par l’avant ou l’arrière sans avoir besoin de déplacer les postes adjacents - on peut simplement escamoter le doigt de verrouillage 161 de la machine adjacente. De la sorte la modification d’une ligne de production est simple et rapide. Dispositif d’introduction et d’extraction
En référence aux figures 2a à 2c, on a représenté un dispositif d’introduction et/ou d’extraction de pièces 20. Ce dispositif peut être monté de façon amovible sur un poste de production 10, sur l’un ou l’autre des côtés latéraux 120, 130 où débouchent les convoyeurs.
A cet égard, et comme visible sur les figures 3a et 3b, le poste de production 10 et le dispositif d’introduction/d’extraction comprennent des moyens de fixation amovible 18, 28 adaptés pour coopérer ensemble pour permettre le montage et le démontage d’un dispositif d’introduction/d’extraction 20 sur le poste de production
10.
Avantageusement, le poste de production 10 comprend des moyens de fixation amovible 18 d’un dispositif 20 d’introduction/d’extraction de pièces de chaque côté 120, 130 pour permettre de fixer un ou deux dispositifs en fonction des besoins.
Un dispositif 20 d’introduction/d’extraction de pièces peut également comprendre des moyens de fixation 28 amovible à un poste de production 10 sur chacun de ses côtés pour pouvoir être placé à gauche ou à droite d’un poste de production 10 en fonction des besoins. En variante, les moyens de fixation amovible 28 d’un dispositif 20 d’introduction/d’extraction de pièces peuvent être démontables pour pouvoir être sélectivement positionnés du côté gauche ou droit du dispositif. Il n’est donc pas nécessaire de prévoir deux types de dispositifs 20 d’introduction/d’extraction de pièces en fonction du côté par lequel il est fixé à un poste de production.
Sur l’exemple de réalisation représenté sur la figure 3b, les moyens de fixation amovible 18 du poste comprennent avantageusement, pour chaque côté, une platine de réception 180 dans laquelle est agencé au moins un orifice 182 de réception d’une goupille 30 ou d’une vis 40. Selon un exemple particulier, la platine de réception 180 et le support de verrouillage 164 décrit ci-avant sont une unique pièce.
De préférence, la platine de réception comprend une surface horizontale 181 comportant un premier orifice 182, adapté pour recevoir une goupille 30 de positionnement du dispositif 20, et une surface verticale 183 comportant un deuxième orifice 182’, adapté pour recevoir une vis de verrouillage 40.
Les moyens de fixation amovible 28 du dispositif d’introduction/d’extraction comprennent une platine d’arrimage 21 du dispositif, qui comprend un rebord d’appui 210 présentant une section en L adaptée pour être monté sur la platine de réception 180 et pour que le poids du guichet soit repris par le poste de production.
Le rebord d’appui présente une portion horizontale 211 adaptée pour venir en regard de la surface horizontale 182 de la platine de réception 180, et une portion verticale 212 venant en appui contre la surface verticale 183 de cette platine 180. La portion horizontale comporte un premier orifice 280 adapté pour venir en regard de l’orifice 180 pour recevoir la goupille 30 de positionnement. La portion verticale comporte un deuxième orifice 280’ adapté pour venir en regard de l’orifice 180’ pour recevoir la vis de verrouillage.
De retour aux figures 2a à 2c, le dispositif d’introduction et/ou d’extraction de pièces 20 comprend en outre une zone 220 de chargement/déchargement de pièces, et deux zones de transfert latéral 221, 222 de pièces vers ou depuis un poste de production 10. Le dispositif d’introduction et/ou d’extraction de pièces est conformé de sorte que les zones de transfert latéral 221,222 soient respectivement en regard des convoyeurs 110A, 110B du poste de production quand le dispositif 20 est fixé sur ce dernier.
A cet égard, l’espacement entre les zones de transfert latéral correspond à l’espacement entre les convoyeurs 11 OA, 110B d’un poste de production. Ainsi les zones de transfert latéral 221, 222 correspondent aux zones au niveau desquelles les porte-pièces sont transférées du ou vers un convoyeur respectif du poste de production.
La zone 220 de chargement/déchargement de pièces correspond quant à elle à une extrémité du dispositif d’introduction/d’extraction de pièces, à laquelle peut accéder un opérateur pour placer une pièce sur un porte-pièce ou retirer une pièce d’un porte-pièce.
Le dispositif d’introduction et/ou d’extraction de pièces comprend en outre des moyens de déplacement de porte-pièces. Il comprend en particulier un convoyeur 22 adapté pour déplacer les porte-pièces entre la zone de chargement/déchargement 220 et chacune des zones de transfert latéral 221, 222, dans un sens ou dans l’autre. Avantageusement, il comprend aussi des butées et des poussoirs (non représentés) mobiles qui permettent sélectivement d’arrêter un porte-pièce au niveau d’une zone de transfert et de pousser le porte-pièce vers le convoyeur adjacent d’un poste de production, afin de réaliser le transfert du portepièce vers le poste.
Avantageusement, les trois zones sont alignées et le convoyeur 22 est rectiligne, afin de simplifier la conception du dispositif 20 et diminuer son encombrement.
Le dispositif d’introduction et/ou d’extraction de pièces 20 comprend en outre une unité de contrôle 29 adaptée pour commander le démarrage, l’arrêt et le sens de déplacement du convoyeur 22, ainsi que le mouvement des butées et poussoirs. Cette unité de contrôle 29 peut par exemple être un contrôleur ou un microcontrôleur exécutant des instructions enregistrées en mémoire. Avantageusement le dispositif d’introduction/d’extraction de pièces est raccordé électriquement au poste de production 10 pour l’alimentation de cette unité de contrôle 29 et des autres composants électriques ou électroniques, et la communication de cette unité de contrôle 29 avec l’unité de contrôle 14 du poste de production adjacent 10.
Selon une variante de mise en oeuvre, l’unité de contrôle 29 peut être l’unité de contrôle 14 du poste de production adjacent 10. Dans ce cas une interface de connexion entre le poste 10 et le dispositif 20 pour la transmission des instructions de l’unité de contrôle 14 aux convoyeurs, poussoirs et butées est prévue.
De préférence, le dispositif d’introduction/d’extraction de pièces 20 peut comprendre en outre des parois de sécurité, incluant des parois supérieure et inférieure 24, 24’ respectivement au-dessus et en-dessous du convoyeur, une paroi avant sous le convoyeur (non repérée), et une paroi arrière 25 sur toute la hauteur du dispositif 20. Le dispositif comprend aussi de préférence une seule paroi latérale 23, éventuellement transparente, pour fermer un côté du dispositif d’introduction/d’extraction de pièces 20, le côté opposé étant ouvert mais inaccessible, en fonctionnement, car le poste de production y est monté au dispositif 20. La paroi latérale est avantageusement démontable pour pouvoir être montée sur l’un ou l’autre des côtés du convoyeur en fonction de la position du convoyeur par rapport au poste de production.
Le dispositif d’introduction et/ou d’extraction de pièces comprend en outre un dispositif de sécurité 27 adapté pour empêcher à un opérateur d’accéder aux zones potentiellement dangereuses du poste de production telles que l’outil quand le dispositif d’introduction/d’extraction est monté sur le poste de production.
A cet égard, selon un mode de réalisation qui est représenté sur les figures 2a à 2c, le dispositif de sécurité 27 comprend une porte 270 s’étendant entre la zone de chargement/déchargement de pièces 220 et les zones de transfert 221, 222. Cette porte 270 peut commuter entre une position ouverte permettant aux porte-pièces de transiter entre les zones, et une position fermée dans laquelle elle obture totalement l’espace délimité par le convoyeur 22, les parois latérales 23, 24 et la paroi supérieure 25.
Avantageusement, la porte est conçue de sorte qu’en position ouverte, elle s’étende vers la zone de chargement/déchargement de pièces 220, et non pas vers les zones de transfert latéral.
En particulier, une butée (non représentée) est avantageusement prévue pour empêcher un mouvement de la porte vers les zones de transfert. Ceci permet de garantir que la porte ne peut être forcée en étant poussée vers les zones de transfert.
En particulier, dans l’exemple de réalisation représenté sur les figures 2a et 2b, la porte comprend deux panneaux pivotant autour d’un axe vertical, chaque panneau ne pouvant pivoter que d’un quart de tour entre la position fermée et une position ouverte dans laquelle il s’étend verticalement vers la zone de chargement/déchargement de pièces 220.
En variante, la porte pourrait être formé d’un panneau unique pivotant autour d’un axe horizontal s’étendant perpendiculairement à la direction du convoyeur, audessus de celui-ci, et ne pouvant pivoter que d’un quart de tour entre la position fermée et une position ouverte dans laquelle il s’étend horizontalement vers la zone de chargement/déchargement.
En outre, le dispositif de sécurité 27 comprend deux trappes latérales 271, 272, rapportées sur les côtés latéraux du convoyeur 22. Chaque trappe 271,272 est mobile entre :
- une position déployée, visible sur la figure 2a, où elle se trouve adjacente à la première zone de transfert, et en saillie par rapport au plan du convoyeur, de manière à former un rebord au niveau de cette zone, empêchant la communication entre cette zone et un poste de production 10, et
- une position escamotée, visible sur la figure 2b, où elle libère cette communication.
De ce fait, chaque trappe peut bloquer le passage d’un objet entre le dispositif d’introduction et d’extraction de pièce 20 et le poste de production 10 au niveau de cette zone de transfert 221. Dans un mode de réalisation, les trappes peuvent être conformées pour s’étendre de la première à la deuxième zone de transfert latéral dans la première position, mais cela n’est pas nécessaire dans les cas où cette deuxième zone de transfert est trop éloignée de la zone de chargement/déchargement pour qu’un opérateur puisse atteindre les zones potentiellement dangereuses du poste telles que l’outil en passant par elle.
Avantageusement, les trappes 271 et 272 s’étendent dans un plan vertical et leur mouvement est également contenu dans un plan vertical. Selon un mode de réalisation préféré représenté sur les figures 2a à 2c, les trappes 271 et 272 sont montées sur des rails (non représentés) et actionnées en translation verticale par des bielles 273 entraînées par un vérin 274.
Enfin le dispositif de sécurité 27 comprend au moins un capteur 279 permettant de détecter que la porte 270 est en position fermée, et un capteur 279’ permettant de détecter que les trappes 271 et 272 sont fermées. Avantageusement, le vérin et les bielles sont conçus pour actionner simultanément les deux trappes
271 et 272 de sorte qu’un seul capteur de position 279’ suffit, mais on peut prévoir d’utiliser un capteur 279 par trappe pour détecter une éventuelle défaillance ou une casse du système d’actionnement des trappes.
Le dispositif de sécurité 27 comprend également une unité de contrôle adaptée pour commander l’ouverture des trappes 271,272 et l’ouverture de la porte 270, et recevant en entrée les données des capteurs 279, 279’.
Cette unité de contrôle est avantageusement l’unité de contrôle 29 décrite ciavant. Dans ce cas, comme décrit précédemment, elle peut être embarquée dans le dispositif d’introduction/d’extraction de pièce 20 ou se trouver dans le poste de production, par exemple en étant confondue avec l’unité de contrôle 14. Si elle n’est pas confondue avec l’unité de contrôle 14, elle doit cependant être connectée à celle-ci.
L’unité de contrôle est configurée pour commander l’ouverture des trappes 271,272 quand la porte 270 est fermée, et réciproquement.
Dans le cas où les capteurs détectent que ni la porte 270 ni les trappes 271,
272 ne sont fermées, l’unité de contrôle est adaptée pour mettre à l’arrêt le convoyeur, ainsi que les convoyeurs et l’outil du ou des poste(s) de production adjacent(s), et mettre la porte et les trappes en position ouvertes.
Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 4, le dispositif de sécurité 27 peut comprendre, à la place de la porte 270, une barrière immatérielle comprenant au moins un ensemble de détection 275 comprenant un émetteur d’un faisceau infrarouge 276, un détecteur 277, et deux miroirs 278, l’émetteur et le détecteur étant positionnés de part et d’autre du convoyeur, l’émetteur et le détecteur étant orientés parallèlement à la direction du convoyeur, et les miroirs étant positionnés de part et d’autre du convoyeur, à distance respectivement de l’émetteur et du détecteur, et orientés de manière à guider un faisceau infrarouge émis par l’émetteur vers le détecteur.
Sur la figure 4, le dispositif de sécurité 27 comprend deux barrières immatérielles disposées entre la zone de chargement/déchargement 220 et la première zone de transfert 221. Les deux faisceaux infrarouge traversent le convoyeur en deux niveaux différents qui sont avantageusement espacés d’une distance supérieure à la dimension du porte-pièce. Ceci est permis tout en conservant une bonne compacité du dispositif d’introduction/d’extraction de pièce grâce aux miroirs 278 qui déportent les faisceaux infrarouge. L’unité de contrôle 29 est alors configurée pour interdire une ouverture des panneaux 271,272 si les deux faisceaux sont coupés au même moment.
En référence à la figure 5, on peut avantageusement obtenir un module de production 1 en montant de part et d’autre d’un poste de production 10 deux dispositifs d’introduction et/ou d’extraction de pièces 20, l’un servant pour l’introduction et l’autre pour l’extraction.
Dans ce cas, comme cela est représenté schématiquement au moyen de flèches sur la figure 6a, un opérateur peut placer une pièce sur un porte-pièce se trouvant dans la zone de chargement du dispositif d’introduction 20 à droite du poste.
Le porte-pièce est entraîné par le convoyeur vers la première zone de transfert et transféré sur le premier convoyeur 110A qui amène la pièce à portée de l’outil. L’opération correspondant au poste de production est réalisée par l’outil.
Puis le convoyeur 110A amène le porte-pièce vers le dispositif d’extraction de pièces 20 représenté à gauche du poste de production 10. Le porte-pièce est transféré à la première zone de transfert 221, puis ramené par le convoyeur 22 vers la zone de déchargement 220 pour que l’opérateur puisse récupérer la pièce.
Le porte-pièce vide est ensuite acheminé par le convoyeur (entraîné dans un sens différent que précédemment) vers la deuxième zone de transfert, et transféré vers le deuxième convoyeur 110B du poste de production. Il est ensuite transféré au convoyeur 22 du dispositif d’introduction de pièces, qui ramène le porte-pièce vers la zone de chargement de pièce pour charger une nouvelle pièce amenée par un opérateur.
Les sens de déplacement des convoyeurs sont gérés par les unités de contrôle 29 de chaque convoyeur, ou en variante par une unité de contrôle 14 commune à tout le module 1.
Plusieurs porte-pièces peuvent simultanément suivre ce circuit dans le module de production pour augmenter la cadence de production. Par exemple, on a représenté sur la figure 7 un exemple de cycle de production mis en œuvre par le module avec quatre portes-pièces simultanément pris en charge.
Sur cette figure on entend par :
- « Chargement >> l’étape de chargement d’une pièce sur un porte-pièce et d’amenée du porte-pièce jusqu’à l’outil,
- « Outil >> la réalisation par l’outil de l’opération sur la pièce,
- « Déchargement >> l’amenée de la pièce jusqu’à la zone de déchargement et l’enlèvement de la pièce du porte-pièce, et
- « Retour porte-pièce >> le retour du porte-pièce vers le dispositif d’introduction de pièces pour le chargement d’une nouvelle pièce.
Egalement dans ce tableau, on a repéré par le symbole « XXX >> le changement de sens du convoyeur du dispositif d’introduction, et par le symbole « — >> changement de sens du convoyeur du dispositif d’extraction.
En référence aux figures 6b et 6c, plusieurs modules comprenant différents outils 19 peuvent être rapprochés et ordonnés pour former une ligne de production semi-automatique, afin de réaliser par exemple une ligne en U selon les principes du LEAN et ainsi augmenter la cadence de production par rapport à des modules isolés. Avantageusement, la ligne est optimisée d’un point de vue ergonomique en positionnant les modules dans l’ordre des opérations à effectuer, et en organisant les postes de sorte que le chargement se fasse toujours du même côté. Les principes d’une ligne de production lean prévoient également que le chargement soit fait à droite d’un poste et le déchargement à gauche d’un poste, pour charger une pièce avant de décharger et ainsi éviter de porter deux pièces en même temps.
Ainsi sur la figure 6b on a représenté une ligne de production lean en U.
Dans tous les cas, le fonctionnement semi-automatique implique qu’un opérateur récupère la pièce traitée par les modules en sortie de chaque module et la positionne en entrée du module suivant, éventuellement après avoir manuellement réalisé une opération sur cette pièce.
En référence à la figure 6c, on peut également créer une ligne de production 100 automatique, qui comprend un ensemble de plusieurs postes de production 10 alignés les uns à la suite des autres de sorte que les convoyeurs soient tous alignés et puissent donc transférer un porte-pièce d’un poste au suivant. La ligne comprend également un dispositif d’introduction de pièces 20 à une extrémité de la ligne, monté sur un côté libre d’un poste de production d’extrémité, et un dispositif d’extraction de pièces 20 à l’autre extrémité de la ligne, monté sur le côté libre de l’autre poste de production d’extrémité.
Dans ce cas, il suffit à un opérateur de charger une pièce sur un porte-pièce dans la zone de chargement du dispositif d’introduction de pièces. Le porte-pièce est transféré sur le convoyeur avant 110A du premier poste pour réaliser la première opération, puis successivement sur tous les postes suivants, et toutes les opérations sont réalisées les unes après les autres automatiquement.
Il suffit à l’opérateur de récupérer la pièce à l’autre extrémité de la ligne. Le porte-pièce peut ensuite retourner dans la zone de chargement du dispositif d’introduction de pièces en passant par les convoyeurs arrières 110B alignés de tous les postes. Plusieurs porte-pièces et pièces correspondantes suivent avantageusement ce circuit dans la ligne de production 100 simultanément, en se trouvant à tout moment en différents points de la ligne.
Avantageusement, dans une ligne de production automatique, les dispositifs de sécurité 15 des postes de production sont adaptés (par exemple reconfigurés) pour que l’accès, à l’intérieur d’un poste (et donc à des zones potentiellement dangereuses telles que l’outil) par un opérateur nécessite au préalable l’arrêt des convoyeurs, des outils, des robots et de tout autre procédé potentiellement dangereux du poste concerné, des dispositifs 20 assemblés sur ce poste et des postes adjacents.
Le passage d’un mode de production semi-automatique par modules 1 à une ligne automatique 100 est facilité par le fait que les dispositifs d’introduction et d’extraction de pièces sont fixés de façon amovible aux postes 10 et qu’il est donc facile de les retirer ou de les repositionner en fonction des besoins. De plus, la configuration des convoyeurs des postes permet de créer une ligne uniquement en alignant les postes les uns aux autres, ce qui peut être simple et rapide.
Une ligne automatique 100 permettant une cadence de production plus élevée qu’un module ou une série de module, ce changement peut donc être opéré lorsque la demande croît pour un produit, et qu’un poste peut être utilisé à tempsplein dans la ligne 100. Si la demande décroît et que les modules doivent alors servir dans des processus de fabrication différents pour d’autres pièces, la ligne 100 peut être aisément démantelée pour individualiser les postes en modules de production semi-automatiques.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Ensemble comprenant au moins un poste de production (10), et deux dispositifs (20) d’introduction et d’extraction de pièces, dans lequel chaque poste de production (10) comprend :un outil adapté (19) pour réaliser une opération sur une pièce, un système (11) de déplacement de pièces, comprenant deux convoyeurs (110A, 110B), chaque convoyeur reliant un premier côté (120) du poste (10) de production à un côté opposé (130), et un dispositif d’entrainement (111) des convoyeurs dans des sens opposés, l’un des convoyeurs (110A) étant adapté pour amener une pièce à portée de l’outil (19) pour la mise en œuvre de l’opération sur la pièce, et- des moyens de fixation amovible (18) à un dispositif (20) d’introduction et d’extraction de pièces, à chacun des côtés (120, 130) du poste reliés par les convoyeurs (110A, 110B), et dans lequel chaque dispositif d’introduction et d’extraction de pièces comprend : des moyens de fixation amovible (28) à un poste de production (10), une zone de chargement/déchargement de pièces (220),- deux zones de transferts latéral (221, 222), et un convoyeur adapté pour déplacer une pièce entre la zone de chargement/déchargement et chaque zone de transfert, chaque dispositif (20) d’introduction ou d’extraction étant conformé de sorte que chaque zone de transfert (221, 222) soit en regard respectivement des convoyeurs (110A, 110B) d’un poste de production (10) lorsque le dispositif (20) d’introduction ou d’extraction est fixé à ce dernier, les dispositifs d’introduction et d’extraction (20) étant fixés à un côté d’un premier poste de production et à un côté opposé d’un dernier poste de production reliés par les convoyeurs (110A, 110B) de chaque poste de production.
- 2. Ensemble selon la revendication 1, l’ensemble étant un module de production comprenant un seul poste de production, et les dispositifs d’introduction et d’extraction sont fixés respectivement aux côtés opposés du poste de production reliés par les convoyeurs dudit poste.
- 3. Ensemble selon la revendication 1, l’ensemble étant une chaîne de production comprenant :une pluralité de postes de production (10) alignés l’un à la suite de l’autre de manière à aligner les convoyeurs (11 OA, 110B) de tous les postes entraînés dans le même sens, un dispositif (20) d’introduction de pièces fixé à un côté libre du premier poste de production (10), et un dispositif (20) d’extraction de pièces fixé à un côté libre du dernier poste de production (10).
- 4. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque outil (19) est adapté pour la mise en œuvre d’une opération parmi le groupe suivant : vissage, rivetage, bouterollage, sertissage, soudure, collage, dépose de joint, dépose de pâte thermique, coulée de potting, marquage, pressage, contrôle, test.
- 5. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de fixation amovible (18) d’un poste de production comprennent au moins un orifice de fixation (180, 180’) d’une goupille (30) et/ou d’une vis (40).
- 6. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque poste de production (10) comprend en outre au moins un élément de guidage (16) adapté pour permettre le positionnement adjacent d’un autre poste de production de sorte que les convoyeurs entraînés dans un même sens soient alignés.
- 7. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque poste de production comprend en outre un dispositif de sécurité (15) adapté pour détecter une intrusion dans le poste, et pour arrêter l’outil et les convoyeurs si une intrusion est détectée.
- 8. Ensemble selon la revendication 7 en combinaison avec la revendication 3, dans lequel le dispositif de sécurité (17) de chaque poste de production est configuré pour arrêter les convoyeurs et l’outil du poste concerné, du ou des poste(s) de production (10) adjacent(s) et/ou du dispositif d’introduction/d’extraction de pièces adjacents si une intrusion est détectée.
- 9. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de fixation amovible (28) de chaque dispositif d’introduction ou d’extraction de pièces sont adaptés pour permettre la fixation du dispositif d’introduction ou d extraction à l’un ou l’autre des deux côtés opposés d’un poste de production.
- 10. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque dispositif d introduction ou d’extraction de pièces comprend en outre un dispositif de sécurité (27) comprenant deux trappes latérales (271, 272) rapportées sur deux côtés opposés du dispositif (20), chaque trappe étant mobile entre une déployée position où elle se trouve en saillie par rapport au plan du convoyeur, au niveau dune zone de transfert (221), et une position escamotée, et un capteur (279’) adapté pour détecter quand les trappes sont en position déployée.
- 11. Ensemble selon la revendication 9, dans lequel chaque trappe (271, 272) est mobile dans un plan vertical situé sur un bord du convoyeur.
- 12. Ensemble selon l’une des revendications 10 ou 11, dans lequel le dispositif de sécurité comprend en outre :une porte (270) s’étendant entre la zone de chargement/déchargement de pièces (220) et la première zone de transfert latéral (221), et- un capteur (279) adapté pour détecter une position fermée de la porte.
- 13. Ensemble selon la revendication 12, comprenant en outre une unité de contrôle (29) adaptée pour commander l’arrêt du convoyeur (22) quand la porte est ouverte et les trappes sont en position escamotée.
- 14. Ensemble selon l’une des revendications 10 ou 11, dans lequel le dispositif de sécurité (27) comprend en outre au moins un ensemble de détection (275) disposé entre la zone de chargement/déchargement de pièces (220) et la première zone de transfert latéral (221), chaque ensemble de détection comprenant un émetteur (276) d’un faisceau infrarouge, un détecteur (277), et deux miroirs (278), lemetteur (276) et le détecteur (277) étant positionnés de part et d’autre du convoyeur (22), l’émetteur et le détecteur étant orientés parallèlement à la direction du convoyeur, et les miroirs étant positionnés de part et d’autre du convoyeur, à distance respectivement de l’émetteur et du détecteur, et orientés de manière à 5 guider un faisceau infrarouge émis par l’émetteur vers le détecteur.
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