FR3078957A1 - Systeme de transfert de pieces pour atelier - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système (1) de transfert de pièces pour atelier comprenant : - des postes de travail (3) configurés pour travailler des pièces (10), - une plateforme (4) s'étendant au-dessus des postes de travail (3) et dans laquelle des ouvertures (8) sont aménagées, et - au moins un véhicule autonome (5) adapté pour circuler sur la plateforme (4) et pour transférer les pièces (10), vers ou à partir d'au moins un poste de travail (3), au travers d'au moins une desdites ouvertures (8).

Description

L'invention se rapporte au domaine des ateliers industriels de fabrication de pièces, notamment les ateliers d’usinage. Plus particulièrement, l’invention se rapporte aux systèmes de transfert de pièces pour atelier.
Pour faciliter la description de l’invention, nous décrirons, par la suite, l’application de celle-ci dans un atelier d’usinage de pièces mécaniques sachant que l’invention trouve des applications dans tout type d’atelier où des opérations sont réalisées successivement sur différents postes de travail sur des pièces, ou ensembles de pièces.
Généralement, un atelier d’usinage comprend une ou plusieurs lignes d’usinage, chacune étant composées de plusieurs machines pour réaliser des opérations différentes sur une pièce (tournage, fraisage, galetage, perçage, taraudage rectification, superfinition...). Une gamme d’usinage d’une pièce donne l’ordre dans lequel les opérations d’usinage sont réalisées et donc le cheminement de la pièce dans la ligne d’usinage. Cette gamme d’usinage peut être différente d’une pièce à une autre. Ainsi, le cheminement d’une pièce dans l’atelier peut prendre différents chemins. De même, les machines utilisées et l’ordre dans lequel les pièces sont opérées sur ces machines varient selon la gamme d’usinage.
Les pièces sont déplacées le long de la ligne d’usinage par différents moyens pouvant être manuels ou partiellement ou totalement automatisés. Par exemple, les pièces peuvent être placées sur des chariots poussés par un opérateur, de poste en poste, ou placées dans un bac déposé sur un véhicule autonome automatisé (AGV).
Selon l’état de la technique, le déplacement des pièces entre les machines d’usinage est réalisé par des opérateurs ou des machines situées au niveau du sol. Le déplacement des opérateurs ou des moyens de manutention doit être réalisé avec précaution pour éviter tout accident. Il nécessite un encombrement au sol important avec des zones de cheminements délimitées et sécurisées.
Au pied des machines, on peut trouver des zones de stockage temporaire des pièces avant usinage et/ou, après usinage. Des équipements de préhension des pièces peuvent également être présents pour la mise en place et/ou le retrait des pièces de la machine. Ces zones de stockage temporaire et ces équipements de préhension peuvent avoir une emprise au sol importante, et rendre l’accès aux machines plus difficile pour les opérateurs.
Un but de l’invention est ainsi de réduire l’emprise au sol des ateliers équipés d’un système selon l’invention.
A cet effet, l’invention a pour objet un système de transfert de pièces pour atelier comprenant :
- des postes de travail configurés pour travailler des pièces, et pour obtenir des pièces travaillées,
- une plateforme s’étendant au-dessus des postes de travail et dans laquelle des ouvertures sont aménagées, et
- au moins un véhicule autonome adapté pour circuler sur la plateforme et pour transférer les pièces, vers ou à partir d’au moins un desdits postes de travail, au travers d’au moins une desdites ouvertures.
Suivant certains modes de réalisation, l’atelier comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le système selon l’invention comprend un dispositif d’amenée pour apporter les pièces au niveau de la plateforme ;
- le système selon l’invention comprend un dispositif d’évacuation pour évacuer les pièces travaillées de la plateforme ;
- la plateforme comprend :
o une zone de stockage d’entrée adaptée pour un stockage provisoire des pièces destinées à être travaillées sur au moins un des postes de travail, et/ou o une zone de stockage de sortie adaptée pour un stockage provisoire des pièces travaillées, et/ou o une zone de stockage intermédiaire adaptée pour un stockage provisoire de pièces en transit entre deux postes de travail ;
- le véhicule autonome comprend un préhenseur, le préhenseur étant configuré pour saisir les pièces, les pièces travaillées, et/ou des couvercles adaptés pour obturer les ouvertures ;
- au moins un des postes de travail dispose d’un préhenseur adapté pour saisir les pièces ou les pièces travaillées ;
- le système comprend en outre un dispositif configuré pour transférer les pièces ou les pièces travaillées entre le préhenseur du véhicule autonome et le préhenseur dudit au moins un des postes de travail ;
- le dispositif configuré pour transférer les pièces ou les pièces travaillées est un robot ou un dispositif monte et baisse ;
- le dispositif configuré pour transférer les pièces ou les pièces travaillées est embarqué sur ledit véhicule autonome ;
- le dispositif configuré pour transférer les pièces ou les pièces travaillées est solidaire de la plateforme ;
- la plateforme comprend des dalles amovibles adaptées pour être sélectivement retirées et remises en place, le retrait d’une des dalles permettant de créer une desdites ouvertures, et la remise en place d’une des dalles permettant à un véhicule autonome de circuler sur ladite une des dalles ;
- la zone de stockage d’entrée et la zone de stockage de sortie sont confondues ; et le véhicule autonome assure le cheminement des pièces entre une zone de stockage, un dispositif d’amenée de pièces, ou un dispositif d’évacuation de pièces, et au moins une des ouvertures.
L'invention comprend optionnellement un certain nombre d'autres caractéristiques dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits en référence au dessin annexé, mais nullement limitatifs.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant au dessin annexé.
Sur le dessin annexé, la Fig. 1 est une représentation schématique d’un atelier équipé d’un système de transfert de pièce selon l’invention.
En se reportant au schéma de la Fig. 1, on peut voir schématiquement représenté un atelier d’usinage comprenant un système 1 selon l’invention, et un plancher 2.
Le système 1 comprend par exemple six postes de travail 3 disposés sur le plancher
2.
Chaque poste de travail 3 peut comprendre une machine réalisant une ou plusieurs opérations sur une pièce, par exemple par fraisage. Il comprend un préhenseur 9 permettant de recevoir une pièce 10, 11, 17, éventuellement la saisir et/ou la manipuler sur la machine et la brider. Ce préhenseur 9 peut ainsi être passif ou actif. Par exemple, il peut s’agir d’un mandrin.
Le système 1 comprend une plateforme 4 est placée au-dessus des postes de travail 3, à distance des postes de travail 3, et par exemple à 3,5 m du sol. Le système 1 comprend aussi, par exemple, deux véhicules autonomes 5 circulant sur la plateforme 4 et assurant la manutention de pièces 10 devant être opérées sur les postes de travail 3.
La plateforme 4 est munie d’ouvertures 8, par exemple verticalement traversantes, situées sensiblement à la verticale de postes de travail 3, et au travers desquelles les pièces 10 sont transférées d’un véhicule autonome 5 à l’un des postes de travail 3. Lorsqu’elles ne sont pas utilisées, les ouvertures 8 sont avantageusement refermées par un couvercle 19 comprenant un point d’accrochage 20.
En variante de réalisation (non représentée), les ouvertures 8 sont formées par des trappes équipées d’un couvercle articulé qui se rabat pour refermer la trappe.
Les véhicules autonomes 5 sont avantageusement électriques et alimentés par une batterie embarquée. Ils peuvent également être alimentés électriquement par le sol ou par un filet électrisé, par exemple disposé au-dessus de la plateforme 4.
Ainsi, en cas de défaillance d’un des véhicules autonomes 5celui-ci ne bloque pas le passage au niveau du plancher 2 de l’atelier. Le dépannage du véhicule en panne ne bloque donc pas la production. Une zone de maintenance peut par exemple être définie autour du véhicule autonome 5 en panne, à laquelle les autres véhicules autonomes 5 en service n’ont plus accès.
Un dispositif d’amenée 12 optionnel permet d’amener au niveau de la plateforme 4 les pièces 10 devant être opérées sur au moins un des postes de travail 3. Dans l’exemple représenté, le dispositif d’amenée 12 est positionné sur le sol.
Selon une variante, il pourrait également être solidaire de la plateforme. Le dispositif d’amenée 12 peut déposer les pièces 10 sur une zone de stockage d’entrée 6 où les pièces 10 sont stockées provisoirement avant d’être opérées sur les poste de travail 3.
Le dispositif d’amenée 12 peut également transférer les pièces 10 directement aux véhicules autonomes 5.
Le dispositif d’amenée 12 représenté sur la Fig. 1 est un système monte et baisse. Il peut également s’agir d’un robot.
Une fois terminées, les pièces travaillées 11 sur les postes de travail 3 peuvent être placées sur une zone de stockage de sortie 7 de la plateforme 4 avant d’être évacuées. Cette zone de stockage de sortie peut être distincte de la zone de la zone de stockage d’entrée 6, ou confondue avec celle-ci.
Un dispositif d’évacuation 13 optionnel permet d’évacuer des pièces travaillées 11 de la plateforme. Celui-ci peut prendre les pièces travaillées 11 en attente sur la zone de stockage de sortie 7 ou prendre celles-ci directement sur un véhicule autonome 5. Dans l’exemple représenté, le dispositif d’évacuation 13 est positionné sur le sol. Il peut également être solidaire de la plateforme. Selon une variante non représentée, un seul dispositif 18 (représenté à deux endroits sur la Figure 1) assure les deux fonctions d’amenée des pièces 10 et d’évacuation des pièces travaillées 11. Ces dispositifs 13, 18 peuvent être du type monte et baisse. Ils peuvent également être des robots ou de toute autre nature connue en soi.
On notera qu’on en entend par robot, un robot multi-axes ou un bras robotisé multiaxes.
La plateforme 4 peut également comprendre une zone de stockage intermédiaire 16 dans laquelle sont stockés des couvercles 19 et/ou des pièces 17 en transit entre deux postes de travail 3. Selon un mode de réalisation particulier, cette zone de stockage intermédiaire 16 peut être confondue avec la zone de stockage d’entrée 6 ou la zone de stockage de sortie 7. Les couvercles 19 peuvent également être placés sur une zone de stockage dédiée non représentée. Les pièces 17 sont des pièces 10 en cours de traitement par les postes de travail 3, par exemple des pièces devant être travaillées par des postes de travail 3 effectuant des opérations différentes.
Les zones 6, 7, 16 sont avantageusement délimitées/balisées sur la plateforme 4.
La plateforme 4 est avantageusement modulaire afin de faire évoluer facilement la position des ouvertures 8 selon les changements souhaités sur le nombre et la position des postes de travail.
La plateforme 4 peut par exemple être constituée d’une structure métallique avec des traverses transversales et longitudinales entre lesquelles sont placés des dalles amovibles, par exemple encastrables. Ainsi, en cas d’ajout d’un poste de travail pour modifier une gamme de fabrication, il suffit de retirer une dalle pour obtenir une ouverture 8 au-dessus de ce nouveau poste de travail.
L’implantation de l’atelier est simplifiée, on peut regrouper les postes de travail par taille ou type de machines. Ce sont les véhicules qui atteindront les machines respectives suivant la gamme d’opération à réaliser sur les pièces. La ligne d’usinage peut être modifiée et adaptée à l’infini, dans la limite des combinaisons des machines disponibles et en fonction de chaque production.
Les véhicules autonomes 5 assurent le cheminement sur la plateforme 4 des pièces 10, 11, 17 entre les zones de stockage 6, 7, 16, le dispositif d’amenée 12, 18, le dispositif d’évacuation 13, 18, et les ouvertures 8 placées sensiblement au droit des postes de travail
3. Les véhicules autonomes 5 peuvent se déplacer sur la plateforme 4 dans toutes les directions en évitant les autres véhicules, les ouvertures 8 et une éventuelle zone de maintenance ou de stockage.
Chaque véhicule autonome 5 peut avantageusement assurer le transport d’une ou plusieurs pièces 10, 11, 17 à la fois. Dans le cas où au moins deux pièces sont transportées à la fois, celles-ci peuvent être placées sur un plateau (non représenté) ou tout autre moyen. Le plateau peut alors être manipulé par le préhenseur 14 du véhicule autonome. En variante, le plateau, ou tout autre moyen, est fixé sur le véhicule autonome et le préhenseur 14 permet de placer et de retirer les pièces du plateau.
Le déplacement de chacun des véhicules autonomes 5 sur la plateforme est par exemple réalisé selon un trajet optimisé par un programme d’ordinateur comprenant un ou plusieurs algorithmes. Il prend en compte la position des ouvertures 8 ainsi que la position et le trajet des autres véhicules autonomes, ainsi qu’une éventuelle zone de maintenance ou de stockage, afin de réduire la durée des déplacements et la distance parcourue. Le programme d’ordinateur optimise également le flux des pièces en limitant les stockages intermédiaires et en choisissant sur quelles surfaces de stockage celles-ci doivent être déposées. Pour les ateliers comprenant de nombreux véhicules autonomes, le programme d’ordinateur optimise l’utilisation des véhicules en affectant les tâches aux véhicules selon leurs positions sur la plateforme et les trajets à parcourir, ainsi qu’en prenant en compte leur taux d’utilisation et le niveau de leur batterie. Le programme d’ordinateur peut comprendre un système d’auto-apprentissage, par exemple par réseau de neurones, permettant d’optimiser la productivité de l’atelier selon les opérations réalisées antérieurement.
Les véhicules autonomes 5 assurent également le déplacement des couvercles 19 qui referment les ouvertures 8 entre ces ouvertures et une zone de stockage des couvercles. Les véhicules autonomes 5 comprennent un préhenseur 14 permettant de saisir et manipuler des pièces 10, 11, 17 et les couvercles 19 par leur point d’accrochage 20. Le préhenseur 14 des véhicules autonomes peut également permettre de manœuvrer les couvercles articulés. Un préhenseur dédié aux couvercles articulés peut également être prévu. En variante, les ouvertures 8 peuvent être équipées d’un moyen permettant de manœuvrer les couvercles articulés sans l’intervention d’un véhicule autonome.
Un dispositif 15 de manutention de pièces 10, 11, 17 permet le transfert de pièces entre le préhenseur 14 d’un véhicule autonome 5 et le préhenseur 9 d’un poste de travail 3. Ce dispositif 15 est représenté sur la Fig. 1 embarqué sur le véhicule autonome. Il peut également être solidaire de la plateforme 4, en étant posé sur celle-ci ou en étant fixé sur sa face inférieure orientée vers les postes de travail 3. Le système 1 peut comprendre uniquement des dispositifs 15 de manutention de pièces embarqués sur des véhicules autonomes, uniquement des dispositifs 1 5 de manutention de pièces solidaires de la plateforme 4, ou une combinaison des deux, certains postes de travail 3 ayant leur dispositif 15 de manutention de pièces dédié.
En variante de réalisation, le dispositif d’amenée 12 alimente directement le premier poste de travail 3 en pièces 10, c’est-à-dire sans faire transiter celles-ci par la plateforme. Ensuite, les dispositifs 15 de manutention de pièces, combinés aux véhicules autonomes, assurent le cheminement des pièces de poste de travail en poste de travail.
L’atelier 1 peut également ne pas comprendre de dispositif d’évacuation 13, les pièces travaillées 11 étant prises directement sur le dernier poste de travail et évacuées par tout moyen connu en lui-même.
Egalement en variante, les véhicules autonomes 5 peuvent être munis de deux préhenseurs, ou plus, pour traiter des pièces de natures très différentes. Ils peuvent également être équipés de préhenseurs facilement interchangeables par une opération manuelle ou automatique.
Les véhicules autonomes 5 peuvent également être munis de deux, ou plus, systèmes 15 de manutention de pièces pour traiter des pièces de natures très différentes ou alimenter des postes de travail de caractéristiques très différentes.
Pendant la fabrication d’une pièce, des opérations d’inspection peuvent être réalisées après chaque poste de travail pour vérifier que la pièce est conforme. Si la pièce inspectée n’est pas conforme, un réglage d’un ou plusieurs des postes de travail 3 est éventuellement réalisé. Le traitement des pièces permet de demander une inspection de pièces à tout moment et sur chacun des postes de travail 3. Un ou plusieurs des véhicules autonomes 5 peut être configuré pour prélever la pièce à contrôler et la mettre à disposition pour les opérations d’inspection.
Comme le montre la Fig. 1, l’invention permet de libérer l’espace au niveau du sol. Un opérateur (non représenté) bénéficie d’un espace dégagé de convoyeurs, pieds de portique, embases, robots et de protections grillagées. L’opérateur peut circuler aisément autour des postes de travail sans risque de collision avec un véhicule autonome. Il peut également facilement intervenir sur les postes de travail 3, car leur environnement n’est pas encombré par des équipements annexes de manutention ou de stockage de pièces. La surface au sol de l’atelier 1 est fortement réduite.
L’investissement dans un atelier d’usinage neuf peut être réalisé par étapes : un seul véhicule autonome suffit pour une cadence très faible. Le nombre de véhicule est ajusté ensuite en fonction du besoin de cadence.
Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, le système 1 décrit ci-dessus présente des dimensions au sol réduites. De plus, le système 1 limite les risques d’accidents liés aux déplacements des pièces 10, 17 entre les postes de travail 3, et optimise le flux de pièces entre les postes de travail. Enfin, il facilite l’accès aux postes de travail 3 par le ou les opérateurs de l’atelier.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système (1 ) de transfert de pièces pour atelier, le système (1 ) comprenant :
    - des postes de travail (3) configurés pour travailler des pièces (10) et pour obtenir des pièces travaillées (11 ),
    - une plateforme (4) s’étendant au-dessus des postes de travail (3) et dans laquelle des ouvertures (8) sont aménagées, et
    - au moins un véhicule autonome (5) adapté pour circuler sur la plateforme (4) et pour transférer les pièces (10), vers ou à partir d’au moins un desdits postes de travail (3), au travers d’au moins une desdites ouvertures (8).
  2. 2. - Système (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’amenée (12) pour apporter les pièces (10) au niveau de la plateforme (4).
  3. 3. - Système (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’évacuation (13) pour évacuer les pièces travaillées (11) de la plateforme (4).
  4. 4. - Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plateforme (4) comprend :
    - une zone de stockage d’entrée (6) adaptée pour un stockage provisoire des pièces (10) destinées à être travaillées sur au moins un des postes de travail (3), et/ou
    - une zone de stockage de sortie (7) adaptée pour un stockage provisoire des pièces travaillées (11), et/ou
    - une zone de stockage intermédiaire (16) adaptée pour un stockage provisoire de pièces (17) en transit entre deux postes de travail (3).
  5. 5. - Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le véhicule autonome (5) comprend un préhenseur (14), le préhenseur (14) étant configuré pour saisir les pièces (10, 17), les pièces travaillées (11), et/ou des couvercles (19) adaptés pour obturer les ouvertures (8).
  6. 6. - Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins un des postes de travail (3) dispose d’un préhenseur (9) adapté pour saisir les pièces (10, 17) ou les pièces travaillées (11).
  7. 7. - Système (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif (15) configuré pour transférer les pièces (10, 17) ou les pièces travaillées (11) entre le préhenseur (14) du véhicule autonome (5) et le préhenseur (9) dudit au moins un des postes de travail (3).
  8. 8. - Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (15) est un robot ou un dispositif monte et baisse.
  9. 9. - Système (1) selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le dispositif (15) est embarqué sur ledit véhicule autonome (5).
  10. 10. - Système (1) selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le dispositif (15) est solidaire de la plateforme (4).
  11. 11. - Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plateforme (4) comprend des dalles (21) amovibles adaptées pour être sélectivement retirées et remises en place, le retrait d’une des dalles (21) permettant de créer une desdites ouvertures (8), et la remise en place d’une des dalles (21) permettant à un véhicule autonome (5) de circuler sur ladite une des dalles (21).
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