FR3085672A1 - Ensemble de convoyage pour systeme de distribution de pieces unitaires en vrac - Google Patents

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Abstract

Ensemble de convoyage (100) pour système de distribution (1) de pièces, comprenant - un plateau de convoyage, - des moyens d'actionnement dudit plateau de convoyage, permettant un déplacement desdites pièces sur la surface supérieure dudit plateau de convoyage au moins selon une direction longitudinale et/ou transversale du plateau de convoyage, - des moyens de visualisation pour détecter individuellement le nombre, la position et/ou l'orientation des pièces en vrac présentes sur au moins une zone de la surface supérieure dudit plateau de convoyage, ledit système de distribution (1) comprenant en outre - une réserve d'alimentation (2) de pièces où les pièces peuvent être empilées en vrac, - des moyens d'alimentation dudit plateau de convoyage en pièces à partir dudit magasin, - un robot (4) capable de saisir lesdites pièces sur au moins une zone de ladite surface supérieure dudit plateau de convoyage, ledit ensemble de convoyage étant caractérisé en ce que la surface supérieure dudit plateau de convoyage est pourvue d'une pluralité d'organes de retenue contrôlée capables de freiner et/ou d'amortir le mouvement desdites pièces sur ladite surface supérieure du plateau de convoyage, chaque organe de retenue contrôlée comprenant une pluralité d'éléments filiformes sensiblement rigides, s'étendant à partir de la surface dudit plateau.

Description

ENSEMBLE DE CONVOYAGE POUR SYSTEME DE DISTRIBUTION DE PIECES UNITAIRES EN VRAC
Domaine de l’invention
La présente invention relève du génie mécanique et concerne les convoyeurs de pièces dans un système de distribution de pièces unitaires. Elle concerne plus précisément un système et un procédé destinés à distribuer des pièces en vrac, à partir d’un dispositif de stockage des pièces entassées en désordre, les unes sur les autres, jusqu’à un dispositif de séparation et sélection où elles peuvent être saisies par le bras manipulateur d’un robot afin de permettre d’alimenter un dispositif faisant partie d’une installation de production qui va utiliser ces pièces unitaires.
Etat de la technique
On connaît des systèmes de distribution de pièces en vrac dans lesquels les pièces tombent d’un réservoir sur une première zone, dite zone d’amenage, d’une surface de convoyage, qui les achemine vers une deuxième zone, dite zone de prise, située au voisinage d’un robot, où elles sont appréhendées, l’une après l’autre, par le bras d’un robot. De tels systèmes se trouvent dans le commerce. Ils sont décrits dans plusieurs brevets, par exemple dans EP 1 513 749 B1 (Flexfactory AG), EP 2 393 739 (Asyril SA) et FR 2 946 035 (Capeo).
Un tel système de distribution de pièces en vrac comprend typiquement une réserve d’alimentation en pièces en vrac, typiquement à partir d’un magasin de stockage, à partir duquel les pièces sont déversées en vrac sur la surface de convoyage, et plus particulièrement sur une zone (appelée ici « zone d’amenage ») de cette dernière situés à proximité de la réserve d’alimentation. Cette surface de convoyage est typiquement la surface d’un convoyeur de type table vibrante (appelée aussi table oscillante), comportant un plateau de convoyage (dont la surface supérieure est appelée ici « surface de convoyage ») soumise à des vibrations ou oscillations qui font avancer les pièces selon une cadence prédéfinie par le réglage de la vitesse et de la durée des impulsions vibratoires, et par le réglage de la direction de l’impulsion donnée à la pièce. Plus précisément, sous l’effet de vibrations capables de conférer aux pièces une impulsion dans chacune des trois directions spatiales, les pièces déposées en vrac à une extrémité de ladite surface de convoyage (i.e. sur la zone d’amenage) se déplacent selon un mouvement d’avance orienté sensiblement dans le sens longitudinal et/ou transversal de ladite surface de convoyage, s’étalent sur toute la largeur de la surface de convoyage et avancent vers la zone de sélection, où elles peuvent être appréhendées par le bras manipulateur du robot, pour être utilisées selon leur destination, par exemple dans un procédé de façonnage ou d’assemblage. On peut prévoir que sous l’effet des vibrations, les pièces peuvent se retourner.
Ces systèmes sont utilisés par exemple dans les ateliers d’usinage mécanique : le robot transfère les pièces alimentées en vrac unitairement vers une machine d’usinage où elles sont façonnées. Ces installations peuvent comprendre un système de visualisation des pièces, ainsi qu’une unité de traitement des signaux provenant de cet ensemble de visualisation, comme cela est décrit dans les documents EP 2 393 739 et FR 2 946 035 précités. A titre d’exemple, le document FR 2 946 035 décrit un ensemble de visualisation qui permet de détecter le nombre, la position et l’orientation des pièces pour que le bras de robot puisse localiser la pièce à appréhender sur la zone de sélection, et pour qu’il puisse l’appréhender dans une orientation déterminée sans l’endommager.
Le système de visualisation permet également de visualiser la surface de convoyage pour commander les moyens d’alimentation en pièces unitaires, ce qui déclenche typiquement soit une alimentation à partir de la réserve d’alimentation pour augmenter le nombre de pièces sur la surface de convoyage, soit une impulsion ou séquence d’impulsions de la table vibrante pour faire avancer des pièces vers la zone de prise. Cette commande des moyens d’alimentation se fait en fonction de la densité ou du nombre de pièces présentes dans la zone de sélection. A titre d’exemple et tel que décrit dans FR 2 946 035, ce système de visualisation peut comprendre une première caméra ou un premier capteur, ainsi qu’éventuellement une seconde caméra ou un second capteur disposé en amont. Chaque caméra ou capteur permet de détecter le nombre, la position et l’orientation des pièces, dans des zones respectives de l’ensemble de convoyage.
Ce système de distribution se révèle tout à fait satisfaisant, à l’échelle industrielle, pour de nombreuses utilisations. Néanmoins, la demanderesse a décelé des points à améliorer, notamment pour l’utilisation avec des pièces à révolution susceptibles de rouler sur la surface de convoyage, et pour des pièces adhérentes de type joint torique ou joint plat en élastomère ou caoutchouc. En effet, lorsque les pièces tombent sur la surface de convoyage qui les achemine vers la zone de prise, ou lorsque les pièces sont soumises sur la surface de convoyage à une ou plusieurs impulsions pour les faire avancer et/ou pour les retourner, ces pièces peuvent rebondir ou rouler sur la surface de convoyage.
Ces phénomènes de roulis et de rebond induisent un temps de stabilisation, pendant lequel le système de visualisation ne peut pas déterminer leur position individuelle par rapport à la surface de convoyage, et pendant lequel le bras de robot ne peut pas les appréhender. Autrement dit : le rebond et le roulis des pièces sont indésirables dans la mesure où ils induisent après chaque impulsion ou séquence d’impulsions vibratoires un délai de stabilisation, qui équivaut à un délai d’attente du système. Le rebond et le roulis des pièces sont donc des phénomènes qui diminuent la productivité du robot, exprimée en nombre de pièces appréhendées par unité de temps.
La présente invention cherche donc à améliorer les systèmes existants, décrits dans les brevets précités, pour que les pièces se stabilisent aussi vite que possible sur la surface de convoyage. Elle vise en particulier à réduire les phénomènes de roulis et de rebond, intervenant lorsque que les pièces sont admises en amont de l’ensemble de convoyage. Elle vise également à proposer des moyens qui sont techniquement simples et d’un coût de revient réduit, pour réduire ce phénomène de roulis et/ou ce phénomène de rebond, ce qui implique de diminuer le temps de stabilisation des pièces sur la surface du convoyeur, et/ou de diminuer leur trajet relatif à la surface du convoyeur.
Objet de l’invention
L’invention vise un système de distribution de pièces en vrac, qui est un système flexible d’amenage de pièces sur une surface de convoyage, où elles sont reconnues et contrôlées par un système de traitement de l’image de manière à pouvoir ensuite être prélevées par un robot. Ce système est donc prévu pour transporter des pièces en vrac depuis un magasin de stockage jusqu’à une zone de prise où un système de visualisation transmet les coordonnées des pièces au robot qui les saisit l’une après l’autre puis les transmet à une installation de production. Par moyen de convoyage on comprend tout moyen de convoyage présentant une surface sensiblement horizontale (appelée ici « surface de convoyage ») et comportant des moyens d’actionnement aptes à déplacer des pièces en vrac sensiblement dans le sens longitudinal et/ou latéral de celle-ci, ou encore dans le sens orthogonal au plan (i.e. au sens vertical). Dans ce qui suit l’invention sera décrite par rapport à un moyen de convoyage de type table vibrante (appelé aussi table oscillante).
Par moyens d’actionnement permettant un déplacement des pièces en vrac selon un mouvement d’avance des pièces orienté sensiblement dans le sens longitudinal et/ou latéral de ladite surface de convoyage, on comprend des moyens qui peuvent imprimer un déplacement aux pièces, soit un mouvement longitudinal dans le plan de la surface de convoyage, soit un mouvement latéral dans le plan de la surface de convoyage, soit encore dans la direction orthogonale à ce plan, sachant que deux ou trois de ces directions peuvent être combinés ; par exemple le mouvement peut être selon aux deux directions, dont l’une dans le plan de la surface de convoyage et l’autre dans un plan perpendiculaire à cette dernière. La résultante desdits mouvements peut alors être un mouvement d’avance orienté sensiblement dans le sens longitudinal de la surface de convoyage, ou un mouvement de recul, et/ou un mouvement latéral dans l’une ou l’autre des directions. A cela peut s’ajouter un mouvement vertical ; ce dernier est particulièrement utile pour retourner les pièces. Lesdites moyens d'actionnement sont connus en tant que tels, sont décrits par exemple dans les brevets précités, et ne font pas partie de la présente invention.
Les pièces en vrac sont déversées sur la surface de convoyage, à partir de la réserve de stockage qui est agencé à l’arrière de la surface de convoyage (dans le sens d’avancement des pièces) ; la zone de la surface de convoyage sur laquelle sont déversées les pièces est appelée ici la « zone d’amenage ». La réserve de stockage de l’ensemble de convoyage selon l’invention peut comporter des moyens de déplacement de pièces pour permettre leur déversement sur la surface de convoyage ; ces moyens de déplacement sont distincts de ceux des moyens d’actionnement de la surface de convoyage et ne font pas partie de la présente invention.
De manière connue en tant que telle, l’amenage des pièces de la zone d’amenage vers la zone de sélection peut se faire en commandant leur mise en mouvement depuis la réserve d’alimentation (qui peut être un magasin de stockage), par exemple en fonction de données reçues d’un système de visualisation. Ceci permet de commander l’arrivée en zone de prise d’un certain nombre de pièces, un nombre qui peut être calculé ou estimé et commandé par l’unité de traitement du système ; ce nombre typiquement de dépasse pas le nombre nécessaire pour recouvrir la zone de prise de la surface de convoyage en une seule couche d’un maximum de pièces bien positionnées. Par pièces bien positionnées on comprend des pièces qui sont prenables par le bras du robot en zone de prise. En fonction de la taille et forme des pièces, une pièce bien positionnée aura typiquement besoin d’avoir une certaine distance par rapport à ses pièces voisines (et, le cas échéant, par rapport au bord de la surface de prise).
En fonction de la forme des pièces il peut être nécessaire de les retourner pour qu’elles se trouvent bien positionnées sur la surface de prise. A titre d’exemple, certaines pièces peuvent se trouver sur la zone d’amenage dans une position telle qu’elles doivent subir un retournement pile/face pour que le robot puisse les appréhender avec une orientation déterminée. Le retournement peut être effectué à l’aide de moyens de retournement, qui peuvent être les mêmes que les moyens d’actionnement permettant un déplacement des pièces, et qui impliquent en particulier de donner aux pièces une impulsion venant du bas et allant vers le haut. Le retournement des pièces pose évidemment le même problème de roulis et de rebond que leur chargement du magasin et leur déplacement sur la surface de prise.
Selon l’invention le problème est résolu par la sélection d’une structure particulière pour la surface de convoyage sur laquelle tombent et/ou se déplacent les pièces. Cette structure particulière de surface comporte des organes de retenue contrôlée. Ces organes de retenue contrôlée peuvent être notamment des éléments filiformes, disposés en grand nombre et grande densité sur la surface de convoyage, et/ou des faisceaux d’éléments filiformes.
Dans ces conditions, le fait de prévoir, conformément à l’invention, des organes de retenue contrôlée des pièces sur la surface de convoyage permet de réduire la distance de roulement et le temps de roulement de ces pièces. Cela s’applique notamment aux pièces susceptibles de rouler, telles que les pièces de révolution. Ces mêmes organes de retenue contrôlée diminuent aussi le rebond des pièces. Dans ces conditions, la durée d’attente du robot est substantiellement réduite, ce qui accélère le cycle de fonctionnement du robot.
Au moins un des objectifs ci-dessus est atteint par l’intermédiaire d’un ensemble de convoyage pour système de distribution de pièces, ledit ensemble de convoyage comprenant
- un plateau de convoyage,
- des moyens d’actionnement dudit plateau de convoyage, permettant un déplacement desdites pièces sur la surface supérieure dudit plateau de convoyage au moins selon une direction longitudinale et/ou selon une direction latérale du plateau de convoyage,
- des moyens de visualisation pour détecter individuellement le nombre, la position et/ou l’orientation des pièces en vrac présentes sur au moins une zone de la surface supérieure dudit plateau de convoyage, ledit système de distribution comprenant en outre
- des moyens d’alimentation dudit plateau de convoyage en pièces à partir dudit magasin,
- une réserve d’alimentation de pièces où les pièces peuvent être empilées en vrac,
- un robot capable de saisir lesdites pièces sur au moins une zone de ladite surface supérieure dudit plateau de convoyage, ledit ensemble de convoyage étant caractérisé en ce que la surface supérieure dudit plateau de convoyage est pourvue d’une pluralité d’organes de retenue contrôlée capables de freiner et/ou d’amortir le mouvement desdites pièces sur ladite surface supérieure du plateau de convoyage, lesdits organes de retenue contrôlée étant ou comprenant une pluralité d’éléments filiformes sensiblement rigides, s’étendant à partir de la surface dudit plateau.
Ces organes de retenue contrôlée peuvent être notamment des éléments filiformes, disposés en grand nombre et grande densité sur la surface de convoyage, et/ou des faisceaux d’éléments filiformes.
Avantageusement l’extrémité inférieure desdits éléments de retenue contrôlée est fixée sur le plateau par des moyens de fixation permanente, notamment par collage ou agrafage. Lesdits éléments de retenue contrôlée peuvent être posés dans des trous aménagés dans la surface de convoyage dudit plateau de convoyage.
Dans un mode de réalisation avantageux la dimension principale, ou hauteur, de chaque élément filiforme est compris entre 4 mm et 55 mm, de préférence entre 5 mm et 50 mm, et plus spécialement entre 10 mm et 50 mm.
La section transversale, ou diamètre, de chaque élément filiforme peut être comprise entre 0,05 mm et 0,25 mm, de préférence entre 0,06 mm et 0,22 mm.
Le nombre de faisceaux d’éléments filiformes peut être compris entre 300 et 1000 par dm2, de préférence entre 400 et 900 par dm2, et encore plus préférentiellement entre 500 et 800 par dm2.
Les organes de retenue contrôlée, et en particulier les faisceaux d’éléments filiformes, sont avantageusement répartis selon des lignes parallèles, selon la direction longitudinale du plateau ; les faisceaux se trouvant sur deux lignes adjacentes peuvent être disposés en quinconce.
Dans une première variante, on choisit des éléments filiformes d’un diamètre compris entre 0,15 mm et 0,25 mm (de préférence entre 0,17 mm et 0,22 mm) et d’une hauteur comprise entre 30 mm et 55 mm, de préférence entre 30 mm et 50 mm.
Dans une deuxième variante, on choisit des éléments filiformes d’un diamètre compris entre 0,05 mm et 0,15 mm (de préférence entre 0,07 mm et 0,12 mm) et d’une hauteur comprise entre 4 mm et 20 mm, de préférence entre 5 mm et 15 mm, et encore plus préférentiellement entre 7 mm et 13 mm.
Pour chacune de ces deux variantes on observe une bonne capacité de stabilisation d’une pièce lors d’un mouvement dans une direction perpendiculaire au plan du plateau (direction z), probablement grâce à l’absorption d’énergie à l’impact par les éléments filiformes.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le système de distribution de pièce est doté d’un système de rétroéclairage qui éclaire les pièces par la face inférieure du plateau de convoyage. A cette fin le plateau de convoyage droit être translucide ou transparente, et les éléments de retenue contrôlée doivent être également translucides ou transparents ; de préférence le plateau de convoyage et les éléments de retenue contrôlée sont incolores. La présence d’un système de rétroéclairage augmente les performances du système de visualisation dû à l’absence de reflets de lumière d’éclairage sur les pièces, comparé à un éclairage par le dessus. Avec rétroéclairage les pièces apparaissent au système de visualisation en ombres chinoises.
Un deuxième objet de l’invention est un système de distribution de pièces, comprenant un ensemble de convoyage selon l’invention, une réserve d’alimentation de pièces où les pièces peuvent être empilées en vrac, des moyens d’alimentation dudit plateau de convoyage en pièces à partir de ladite réserve d’alimentation, et un robot capable de saisir lesdites pièces sur au moins une zone de ladite surface supérieure dudit plateau de convoyage.
Encore un autre objet de l’invention est l’utilisation d’un système de distribution selon l’invention pour la distribution de pièces, et de préférence de pièces de révolution, qui peuvent être notamment des pièces en métal, en plastique ou en caoutchouc, creuses ou pleines, possiblement plates, et/ou qui peuvent être des joints plats ou toriques en matière plastique (tel que le silicone) ou en caoutchouc. Pour cette utilisation, de manière avantageuse la longueur des éléments filiformes est comprise entre 15 mm et 55 mm et le diamètre des éléments filiformes est choisi entre 0,06 mm et 0,22 mm ; on préfère que le nombre des faisceaux d’éléments filiformes soit compris entre 300 et 1000 par dm2.
Un dernier objet de l’invention est un procédé de distribution de pièces, de préférence de pièces de révolution, en utilisant le système de distribution selon l’invention, dans lequel procédé, successivement :
(i) on fait tomber à partir d’une réserve d’alimentation lesdites pièces sur la surface supérieure du plateau de convoyage ;
(ii) on actionne pendant une certaine durée les moyens d’actionnement pour déplacer et/ou retourner lesdites pièces sur ladite surface ;
(iii) on détecte individuellement le nombre, la position et/ou l’orientation des pièces en vrac présentes sur au moins une partie aval de la surface supérieure dudit plateau de convoyage ;
(iv) on saisit une pièce présente sur au moins une partie aval de la surface supérieure du plateau de convoyage à l’aide d’un bras de robot qui utilise l’information concernant le nombre, la position et/ou l’orientation des pièces en vrac sur ladite surface ;
(v) on recommence le procédé à l’étape (ii) ou à l’étape (i), en fonction du nombre, de l’orientation et/ou de la position de pièces présentes sur au moins une partie aval de ladite surface.
Description des figures
La figure 1(a) illustre de manière schématique une vue en perspective d’un système de distribution de pièces en vrac comprenant un ensemble de convoyage conforme à l’invention. La figure 1(b) en montre de manière schématique une vue du dessus.
La figure 2 illustre une vue en perspective, à plus grande échelle, du plateau de convoyage appartenant à ce système de distribution.
La figure 3 est une vue de face, à encore plus grande échelle, illustrant un faisceau d’élément filiforme équipant cet ensemble de convoyage.
Les figures 4 et 5 sont des vues respectivement de face et en bout, selon les flèches respectives IV et V de la figure 2, illustrant cet ensemble de convoyage.
La figure 6 montre un autre mode de réalisation d’un plateau de convoyage tel que montré sur la figure 2.
Les repères numériques suivants sont utilisés sur les figures et dans le texte de la description :
ï Système de distribution |~2 Magasin de stockage
3 Moyens d’alimentation 4 Robot
5 Bras du robot 4 7 Moyens d’actionnement
10 Système de convoyage 11 Plateau de convoyage
12 Zone amont (d’amenage) 13 Moyens d’actionnement
14 Système de visualisation 15 Caméra
100 Ensemble de convoyage 112 Surface supérieure de 11
120 Faisceau d’éléments filiformes 130 Elément filiforme
140 Trou aménagé dans le plateau
Description détaillée de l’invention
Les termes « avant » et « arrière » sont utilisés dans le cadre de la présente invention pour indiquer une relation temporelle. A titre illustratif, « avant » sera synonyme de « antérieurement à » et « arrière » sera synonyme de « postérieurement à ». Les termes « amont » et « aval » sont utilisés dans le cadre de la présente invention pour indiquer une relation spatiale par rapport à une direction principale. Ces termes seront bien entendu interprétés selon le contexte respectif dans lequel ils seront utilisés.
La figure 1 illustre un système de distribution 1 de pièces en vrac, conforme à l’invention. Ce système comprend essentiellement d’abord un système de convoyage 10 doté d’un plateau de convoyage 11 à surface sensiblement horizontale, et d’un magasin de stockage 2 où les pièces sont empilées en désordre les unes sur les autres, ainsi que de moyens d’alimentation 3 en pièces, à partir du magasin 2.
Lesdits moyens d’alimentation en pièces 3 sont représentés ici par un système permettant d’incliner la surface du magasin de stockage 2 pour que les pièces puissent tomber sur la surface supérieure du plateau de convoyage 11 ; ils peuvent comporter alternativement un convoyeur à bande, un plateau de convoyage vibrant ou tout autre dispositif approprié.
Le système de distribution 1 comprend par ailleurs un robot multi-axes 4, disposé en aval du magasin de stockage 2. Par l’action des moyens d’alimentation 3 en pièces les pièces sont déversées sur le plateau de convoyage 11, et plus précisément sur une zone 12 dite zone d’amenage dudit plateau. Par l’action des moyens d’actionnement 13 du plateau de convoyage les pièces sont déplacées selon au moins une des directions x (en aval du magasin de stockage 2) et y pour être réparties sur le plateau et séparées les unes des autres ; elles peuvent aussi être retournées si nécessaire. Les pièces sont ainsi acheminées vers une zone dite zone de prise où elles peuvent être appréhendées, l’une après l’autre, par le bras 5 du robot 4.
Ce système de convoyage 10 fait partie de l’invention et sera décrit plus en détail dans ce qui suit. Il coopère avec des moyens d’actionnement 13 aptes à mettre en mouvement le plateau de convoyage 11 pour réaliser le déplacement des pièces. Le mouvement des pièces sur la surface du plateau de convoyage 11 peut s’effectuer dans le plan (x-y) de ladite surface et/ou dans un plan perpendiculaire (z) de celle-ci tel qu’il sera expliqué par la suite. Comme cela est décrit dans les brevets cités cidessus, les moyens d’actionnement peuvent notamment être des vérins linéaires, pneumatiques ou hydrauliques, des moteurs linéaires ou pas à pas, ou des moteurs rotatifs mettant en rotation des masses excentrées. Ces moyens d’actionnement mettent en mouvement les pièces en vrac situées sur le plateau de convoyage 11 générant un mouvement d’avance ou de retour selon au moins la direction longitudinale et/ou transversale de cet ensemble de convoyage et/ou générant un mouvement vertical ou de soulèvement des pièces par rapport à la surface de ce plateau de convoyage 10, tel qu’il sera expliqué par la suite. A chaque actionneur peut être associé un capteur (non représenté) qui est apte à déterminer le déplacement effectué par le moyen mis en marche par l’actionneur respectif.
Le mouvement généré par lesdits moyens d’actionnement peut être une impulsion vibrationnelle ou une séquence d’impulsion vibrationnelles ; ces impulsion peuvent être de type vibratoire. De manière avantageuse chacune des trois composantes spatiales x,y,z du mouvement généré par les moyens d’actionnement est contrôlée par l’unité de commande qui commande l’action des moyens d’actionnement.
Le système de convoyage comprend également un système de visualisation 14 qui comprend une caméra 15 reliée à un système d’analyse d’images. Les moyens d’actionnement du plateau de convoyage sont commandés par une unité de commande, qui utilise notamment les données reçues par le système de visualisation. Cette même unité de commande peut également commande l’action du robot, ou peut transmettre des informations et/ou instructions à une unité de commande qui commande le robot 4.
On va maintenant décrire plus en détail le système de convoyage 1, conforme à l’invention. Comme montré sur la figure 2 le système de convoyage 100 selon l’invention comprend un plateau rectangulaire 11 de convoyage dont on note ici 112 la surface supérieure. Dans cet exemple la plus grande dimension de ce plateau 11 correspond à la direction d’avancée des pièces. Comme cela apparaît sur la figure 4, on note X cette direction longitudinale. La direction transversale de ce plateau est notée Y. On note également X0 le point du plateau, situé à l’aplomb du débouché des moyens d’alimentation 3.
Conformément à l’invention, la surface supérieure 112 du plateau de convoyage 11 est pourvue d’une pluralité de moyens de retenue contrôlée, en l’occurrence des faisceaux 120 d’éléments filiformes 130. Ces faisceaux d’élément filiformes sont fixés sur le plateau 11 et s’étendent de la surface supérieure dudit plateau vers l’extérieur. Ces éléments filiformes 130, avantageusement regroupés en faisceaux 120 pour faciliter leur fixation sur le plateau 11, sont destinés à ralentir et/ou amortir le mouvement des pièces sur la surface supérieure du plateau de convoyage.
L’un de ces faisceaux est décrit plus particulièrement à la figure 3, étant entendu que la totalité de ces faisceaux est avantageusement identique. Chaque faisceau comprend une pluralité d’éléments filiformes 130, dont les extrémités inférieures sont fixées sur le plateau. Le diamètre d’un faisceau à sa base est typiquement de l’ordre de quelques millimètres, en particulier entre environ 1,5 mm et environ
3.5 mm. La distance entre les centres de deux faisceaux voisins est typiquement de l’ordre de 1,5 à 2,5 fois leur diamètre, à savoir entre environ 2,25 mm et
7.5 mm, mais on préfère une distance entre 3 mm et 5,5 mm. La fixation des différents éléments filiformes sur le plateau est réalisée par tout moyen approprié. On préférera une fixation de type permanent, notamment par agrafage. Dans cet esprit, sur la figure 3, on a illustré une agrafe 132 qui permet la solidarisation des différents éléments filiformes sur le plateau.
Dans une variante chaque faisceau 120 peut être inséré dans un trou 140 aménagé dans la surface supérieure du plateau de convoyage 11, comme cela est montré sur la figure 6. Le diamètre du trou e est typiquement celui de la base du faisceau, indiqué ci-dessus. Pour fixer le faisceau dans le trou on peut utiliser une agrafe ou une colle transparente.
Chaque élément filiforme 130 est assez rigide, à savoir qu’il ne se déforme sensiblement pas en l’absence d’action extérieure, en particulier sous l’effet de sa propre gravité. En position de repos, il s’étend de manière sensiblement verticale. De manière typique, cet élément filiforme est réalisé en un matériau polymérique, de préférence sélectionné dans le groupe formé par le polyamide (abrégé PA), le polyester (abrégé PE), le polypropylène (abrégé PP), le polychlorure de vinyle (abrégé PVC), le polysulfure de phénylène (abrégé PPS), le polyétheréthercétone (abrégé PEEK), le poly(téréphtalate de butylène) (abrégé PBT). On préfère le polyamide, et en particulier le PA 11 ou, de préférence, le PA 6 (et plus particulièrement une des variantes suivantes : PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12).
La hauteur H130 des éléments filiformes, à savoir leur dimension verticale à partir de la surface 112, est comprise entre 4 mm et 55 mm, de préférence entre 5 mm et 50 mm, et plus spécialement entre 10 mm et 50 mm. Par ailleurs, son diamètre, ou section transversale, est compris entre 0,05 mm et 0,25 mm, de préférence entre 0,06 mm et 0,22 mm. Selon les constations de la demanderesse les surfaces de convoyage ne présentent pratiquement pas de rebond, si elles sont pourvues d’éléments filiformes qui :
soit présentent un diamètre compris entre 0,05 mm et moins de 0,15 mm (et de préférence entre 0,07 mm et 0,13 mm) pour une longueur des fibres comprise entre 20 mm et moins de 35 mm (et de préférence entre 25 mm et moins de 35 mm), soit présentent un diamètre compris entre 0,15 mm et 0,25 mm (et de préférence entre 0,15 mm et 0,24 mm, et encore plus préférentiellement entre 0,17 mm et 0,22 mm) pour une longueur de fibres comprise entre 35 mm et 55 mm (et de préférence entre 35 mm et 50 mm).
Les différents faisceaux d’éléments filiformes sont, de préférence, regroupés selon des lignes successives Li à Ln, placées les unes derrière les autres selon la direction longitudinale précitée. Au sein d’une même ligne, les distances séparant les faisceaux par rapport au point X0 sont sensiblement identiques. Étant donné le nombre élevé de lignes, les différentes figures ne montrent pas l’ensemble de ces lignes, dans un but de clarté. Ainsi, sur la perspective de la figure 2, on a illustré uniquement deux lignes adjacentes L, et Li+i, placées par exemple dans une région médiane du plateau, selon la direction longitudinale. Par ailleurs, sur la vue de face de la figure 4, on a illustré uniquement les 2 premières lignes Li et L2, ainsi que les 2 dernières lignes Ln.i et Ln. De façon typique la distance D (voir figure 4) séparant deux lignes adjacentes est sensiblement identique, d’un couple de lignes à l’autre.
Cette distance D est par typiquement exemple comprise entre 2,25 mm et 7,5 mm, et de préférence entre 3 mm et 5,5 mm. Au sein d’une ligne donnée, on retrouve un nombre m de faisceaux. La distance d (voir figure 5) séparant deux faisceaux adjacents, au sein d’une même ligne, est typiguement comprise entre 2,25 mm et
7,5 mm. Ces distances d et D sont prises au niveau du milieu de la zone de fixation du faisceau sur le plateau. Dans un mode de réalisation typigue d est égal à D.
Les différentes lignes Li à Ln sont avantageusement prévues en guinconces, comme le montre en particulier la figure 2. En d’autres termes, un faisceau donné d’une ligne donnée se trouve en regard du milieu des deux faisceaux d’une ligne adjacente.
Les éléments filiformes recouvrent avantageusement une partie substantielle du plateau 11. On note X1 la distance, selon l’axe X, entre le point X0 et la première ligne Li. Cette distance est avantageusement inférieure à 10 mm, et de préférence inférieur à 6 mm, pour éviter le coincement des pièces en périphérie latérale du plateau. On note par ailleurs Xn la distance, selon l’axe X, entre le point X0 et la dernière ligne Ln, opposée à celle Li. Cette distance Xn est avantageusement supérieure à 100 mm, et de préférence supérieure à 150 mm. Ces distances X1 et Xn sont, là encore, prises au niveau du milieu de la zone de fixation du faisceau sur le plateau.
Lorsque les pièces en vrac sont admises sur la surface 112 du plateau de convoyage 11, elles ont tendance à se déplacer selon la direction longitudinale X et / ou selon la direction, transversale Y, du fait de leur vitesse initiale nécessaire à leur évacuation hors des moyens de déplacement. La présence des différents faisceaux d’éléments filiformes permet de ralentir ces pièces, lors du déplacement précité, ce qui contribue à les arrêter de manière rapide. Dans ces conditions, elles peuvent alors être rapidement appréhendées par le robot.
De manière préférée, le nombre de faisceaux, présents dans une surface de 1 décimètre carré, est comprise entre 300 et 1000, de préférence entre 400 et 900 et encore plus préférentiellement entre 500 et 800. Cela permet, d’une part, d’assurer un ralentissement efficace des pièces en mouvement. Par ailleurs, les éléments filiformes adjacents laissent subsister des espaces intercalaires suffisamment grands, de manière à permettre une appréhension aisée par le robot.
La surface de convoyage selon l’invention, garnie d’éléments filiformes comme décrit ci-dessus, peut présenter des propriétés anisotropes ou isotropes. On peut réaliser une surface anisotrope notamment en fixant les éléments filiformes avec une inclinaison par rapport à la normale. Une telle surface, selon l’orientation de l’anisotropie par rapport à la direction d’avancement du convoyage, peut accélérer ou ralentir le mouvement des pièces.
Le système de visualisation 14 comprend avantageusement au moins une caméra 15 qui est typiquement une caméra de type CCD (dispositif à couplage de charge). Elle est reliée par des connexions électriques à un boîtier de commande (non montré sur les figures) renfermant une unité de traitement des signaux comportant un processeur (non représentés) qui traite les signaux et commande les divers actionneurs et moyens de déplacement des composants du système. Le plateau de convoyage 11 est avantageusement transparent (ou au moins translucide) pour permettre la transmission de la lumière en provenance d’un ou plusieurs dispositifs d’éclairage (non représentés) disposés au-dessous de la surface de convoyage 100.
Le mécanisme de la surface de convoyage vibrante, et notamment le mécanisme de sa mise en mouvement, peut être réalisé selon l’état de la technique, et par exemple tel que décrit dans FR 2 946 035 en relation avec les figures 6, 7 et 8 de ce document. Ce document comporte décrit également un mode de réalisation avec deux caméras, qui est compatible avec la présente invention, même s’il ne représente pas un mode de réalisation préférée de l’invention. Comme indiqué cidessus, il est très avantageux de prévoir un système de rétroéclairage (i.e. un éclairage à travers le plateau de convoyage) ; cela suppose que la plaque de base du plateau soit réalisée en un matériau translucide ou transparent. Avantageusement les moyens de fixation des éléments filiformes sur le plateau n’absorbent pas trop de lumière ; c’est l’avantage des agrafes par rapport à une colle. Il est également avantageux que les éléments filiformes soient eux-mêmes transparents ou translucides.
Ainsi, en commandant l’arrivée sur la surface de convoyage d’un nombre prédéterminé de pièces en provenance d’un magasin de stockage et en arrêtant l’alimentation au-delà de cette quantité, le système de l’invention permet de gérer le niveau de densité de pièces présentes sur la surface de convoyage. En effet, la quantité de pièces qui arrivent sur la zone de répartition est établie en fonction de la quantité de pièces qui sont réellement évacuées de la surface de convoyage, en particulier par le robot. On peut prévoir d’autres moyens d’évacuation d’un surplus de pièces non appréhendées par le robot, comme décrit dans FR 2 946 035, mais cela correspond à un mode de réalisation non préféré de l’invention.
L’invention trouve tout particulièrement son application avec des pièces qui sont susceptibles, étant donné leur géométrie, de rouler sur la surface de convoyage. Il s’agit par exemple de pièces présentant une surface de révolution. Tant que ces pièces ne sont pas immobilisées sur la surface de convoyage, elles ne peuvent pas être traitées par la caméra ni par le robot. En d’autres termes, ces pièces doivent être stabilisées, afin que leur position soit analysée par la caméra et que le robot puisse les appréhender d’une manière contrôlée. Autrement dit, durant le déplacement de ces pièces sur la surface de convoyage, le procédé d’analyse d’images et, par conséquent, l’ensemble du cycle de fonctionnement du robot, est en attente. On observe que plus la distance parcourue par la pièce dû au roulis et/ou au rebond est longue moins on contrôle la position finale à partir de laquelle le bras du robot va appréhender la pièce. Par exemple, on souhaite éviter que la pièce se trouve en périphérie du convoyeur, ou qu’elle touche une pièce se trouvant déjà sur le convoyeur.
L’invention présente d’autres avantages. Elle facilite la présentation au robot de pièces plates, et en particulier de pièces plates en caoutchouc ou en certaines matières plastiques, dont la mise en mouvement par les moyens d’actionnement est susceptible d’être ralentie par un effet d’adhérence sur les surfaces de convoyage connues ne présentant pas d’éléments de retenue contrôlée. Cela est le cas notamment de joints, plats ou toriques, en caoutchouc. Dans ce cas, les organes de retenue contrôlée exercent leur fonction de retenue lorsque les pièces retombent sur la surface de convoyage après avoir subi une impulsion vibrationnelle, alors que lors du détachement de la surface sous l’influence de ladite impulsion vibrationnelle les organes de retenue contrôlée évitent plutôt un collage incontrôlé des pièces sur la surface de convoyage qui rend leur détachement de la surface aléatoire.
L’invention se prête bien à l’usage avec des pièces plates présentant des ergots ou d’autres protubérances. En choisissant judicieusement la densité surfacique des éléments de retenue contrôlée, ainsi que leur longueur et rigidité, on peut stabiliser ces pièces plus facilement que sur une surface plane, sachant que les ergots de la pièce plate peuvent s’enfoncer dans le tapis formé d’éléments de retenue contrôlée pour être appréhendés par le robot dans un sens bien défini. A titre d’exemple, on a ainsi utilisé le système selon l’invention avec des rondelles à ergots.
Encore un autre avantage de l’invention réside dans le fait que dans le système selon l’invention, la compliance du bras de robot peut, au moins en partie, être remplacée par l’élasticité des éléments de retenue contrôlée. Cela est particulièrement intéressant dans le cas de pièces plates pour l’appréhension desquelles le bras du robot nécessite une très grande précision de positionnement dans la direction orthogonale à la surface du plateau. Selon l’invention, le bras du robot peut s’enfoncer nécessaire pour éviter l’endommagement du bras ou de la surface du plateau. La demanderesse a mis en évidence cet avantage par exemple avec des pièces plates telles que des lames de couteau de poche. Ainsi, dans l’ensemble de convoyage selon l’invention, le bras du robot peut être dépourvu de moyens de compliance, cette fonction étant assurée par la surface du plateau selon l’invention. Cela permet de simplifier la mise en oeuvre du robot.
D’une manière générale, le système selon l’invention peut être utilisé pour alimenter en pièces des dispositifs d’usinage, d’assemblage, de surmoulage, de traitement de surface, de décoration, de métallisation, de marquage.
Exemples
On a réalisé huit plaques de brosses en plateau selon l’invention qui ne se distinguaient que par la hauteur et le diamètre des éléments filiformes, et qui avaient les caractéristiques suivantes : Longueur 500 mm, largeur 340 mm, bordure de largeur 4 mm sans brosses, 111 rangées de brosses en quinconce, éléments filiformes en PA 6, épaisseur de la plaque de base 5 mm, hauteur des éléments filiformes de la brosse 5 mm ou 10 mm ou 15 mm ou 25 mm ou 35 mm ou 50 mm, diamètre des éléments filiformes 0,1 mm ou 0,2 mm, faisceaux d’éléments filiformes insérées dans un trou d’insert d'un diamètre de 2,5 mm, environ 650 faisceaux d’éléments filiformes par décimètre carré.
Tous les essais qui sont décrits ci-dessous ont été réalisés avec un système vibrant fourni par la société Flexfactory (modèle SX340) doté de différents plateaux de de convoyage selon l’invention.
Dans un premier essai on a testé sur cet appareil (en mode « retournement » (composante principale en z) avec une vitesse réglée à la valeur zéro et une durée réglée à la valeur 5) une surface de convoyage doté d’une brosse en plateau de faisceaux d’éléments filiformes en polyamide PA 6 de longueur 5 mm et d’un diamètre de 0,2 mm (échantillon appelé V0). La surface de convoyage a été mise en mouvement de manière impulsionnelle toutes les 4,0 secondes, la durée d’une impulsion était de l’ordre de t1 = 565 ms. On a mesuré à l’aide d’une caméra vidéo le temps qu’il fallait à une pièce tubulaire tronconique en plastique d’une longueur d’environ 9 cm et d’un diamètre évoluant de 40 mm à 25 mm (épaisseur de paroi environ 1,5 mm) de s’arrêter. On a trouvé qu’en moyenne, la pièce était à l’arrêt après t2 = 1430 ms (écart-type environ 176 ms), le t=0 étant compté au début de l’impulsion. En moyenne, 2,5 pièces étaient disponibles pour être appréhendées par le bras de robot. La prise de l’image par la caméra intervient environ à t = 1600 ms, et la position de la pièce à appréhender est transmise au robot à t = 1700 ms.
On a constaté une réduction significative de la durée (t2-t1) comparé avec une surface de convoyage telle que décrite dans FR 2 946 035, sans éléments filiformes. Ainsi, l’invention réduit le temps d’attente du robot et augmente sa productivité.
Dans un deuxième essai on a comparé, avec les mêmes réglages vitesse et de durée que dans le premier essai, et pour le même type de pièces, le temps de stabilisation d’une pièce après un mouvement avec une composante principale en z (i .e. verticale) destinée à retourner la pièce, pour dix surfaces de plateau de convoyage différentes, dont neuf selon l’invention avec éléments filiformes. Ces surfaces étaient comme décrit ci-dessus, avec :
Echantillon V0 : diamètre 0,2 mm / longueur5 mm
Echantillon V6 : diamètre 0,1 mm / longueur10 mm
Echantillon V7 : diamètre 0,1 mm / longueur5 mm
Echantillon V8 : diamètre 0,1 mm / longueur15 mm
Echantillon V10 : diamètre 0,1 mm / longueur25 mm
Echantillon V11 : diamètre 0,2 mm / longueur35 mm
Echantillon V12 : diamètre 0,2 mm / longueur50 mm
Echantillon V14 : diamètre 0,2 mm / longueur10 mm
Echantillon V15 : diamètre 0,2 mm / longueur10 mm sachant que l’échantillon V15 présentait une densité de faisceaux réduite (56 rangs de faisceaux correspondant à environ 325 faisceaux / dm2) ;
l’échantillon « Standard » représente une plaque selon l’état de la technique en POM (polyoxyméthylène) sans éléments filiformes.
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 1. Chaque résultat est une valeur moyenne sur 30 mesures. On note que le fait de diminuer la densité surfacique des faisceaux de moitié ne change rien au résultat.
Tableau 1 : Résultats de temps de stabilisation
Référence échantillon (plaque) Temps de mouvement [ms] Temps de mouvement + temps de stabilisation [ms] Temps de stabilisation [ms]
Standard (Std) 640 3619 2979
VO 566 1428 863
V6
V7 616 1464 848
V8 649 1260 611
V10 636 1178 542
V11 708 1228 520
V12 624 1099 476
V14 645 1594 949
V15 589 1533 944
Dans un troisième essai on a comparé la longueur d’avance d’un joint torique en caoutchouc (diamètre 40 mm, tore 2,5 mm) après un mouvement avec une composante principale en x destinée à faire avancer la pièce, pour les dix surfaces de plateau de convoyage utilisés à l’essai précédent. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2. Chaque résultat est une valeur moyenne sur 6 mesures. Cet essai a été effectué sur le même appareil que les précédents, mais en mode avance, avec un réglage de la vitesse à zéro et un réglage de la durée 10 à 15.
Tableau 2 : Résultats de longueur d’avance LA
Référence Std VO V6 V7 V8 V10 V11 V12 V14 V15
LA [mm] 10,6 8,9 1,5 15,2 13,1 20,7 17,1 1,25 5
On constate qu’une longueur des éléments filiformes convient particulièrement bien aux deux applications des essais 2 et 3 ; ce sont des plateaux polyvalents.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Ensemble de convoyage (100) pour système de distribution (1) de pièces, comprenant
    - un plateau de convoyage,
    - des moyens d’actionnement dudit plateau de convoyage, permettant un déplacement desdites pièces sur la surface supérieure dudit plateau de convoyage au moins selon une direction longitudinale et/ou transversale du plateau de convoyage,
    - des moyens de visualisation pour détecter individuellement le nombre, la position et/ou l’orientation des pièces en vrac présentes sur au moins une zone de la surface supérieure dudit plateau de convoyage, ledit système de distribution (1) comprenant en outre
    - une réserve d’alimentation (2) de pièces où les pièces peuvent être empilées en vrac,
    - des moyens d’alimentation dudit plateau de convoyage en pièces à partir dudit magasin,
    - un robot (4) capable de saisir lesdites pièces sur au moins une zone de ladite surface supérieure dudit plateau de convoyage, ledit ensemble de convoyage étant caractérisé en ce que la surface supérieure dudit plateau de convoyage est pourvue d’une pluralité d’organes de retenue contrôlée capables de freiner et/ou d’amortir le mouvement desdites pièces sur ladite surface supérieure du plateau de convoyage, chaque organe de retenue contrôlée comprenant une pluralité d’éléments filiformes sensiblement rigides, s’étendant à partir de la surface dudit plateau.
  2. 2. Ensemble de convoyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit plateau de convoyage, avec ses organes de retenue contrôlée, est translucide ou transparente.
  3. 3. Ensemble de convoyage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bras dudit robot est dépourvu de moyens de compliance.
  4. 4. Ensemble de convoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dimension principale, ou hauteur, de chaque élément filiforme est comprise entre 4 mm et 55 mm, de préférence entre 5 mm et 50mm, et plus spécialement entre 10 mm et 50 mm.
  5. 5. Ensemble de convoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la section transversale, ou diamètre, de chaque élément filiforme est comprise entre 0,05 mm et 0,25 mm, de préférence entre 0,06 mm et 0,22 mm.
  6. 6. Ensemble de convoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le nombre de faisceaux d’éléments filiformes est compris entre 300 et 1000 par dm2, de préférence entre 400 et 900 par dm2, et encore plus préférentiellement entre 500 et 800 par dm2.
  7. 7. Ensemble de convoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les organes de retenue contrôlée sont répartis selon des lignes parallèles, selon la direction longitudinale du plateau.
  8. 8. Ensemble de convoyage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les faisceaux se trouvant sur deux lignes adjacentes sont disposés en quinconce.
  9. 9. Système de distribution de pièces, comprenant
    - un ensemble de convoyage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,
    - une réserve d’alimentation (2) de pièces où les pièces peuvent être empilées en vrac,
    - des moyens d’alimentation dudit plateau de convoyage en pièces à partir de ladite réserve d’alimentation, et
    - un robot (4) capable de saisir lesdites pièces sur au moins une zone de ladite surface supérieure dudit plateau de convoyage.
  10. 10. Utilisation d’un système de distribution selon la revendication 9 pour la distribution de pièces, et de préférence de pièces de révolution et/ou des pièces élastomères.
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