WO2001068267A1 - Installation robotisee de peinture en ligne d'un objet, notamment une carrosserie automobile - Google Patents

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Hubert Croly Labourdette
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Definitions

  • Robotic installation of in-line painting of an object in particular an automobile body
  • the present invention relates to a robotic installation for in-line painting of a product such as a motor vehicle body.
  • Such a painting line mainly comprises a conveyor which transports the product through the different treatment zones (or stations) which follow one another and in each of which is carried out an elementary task the sum of which constitutes the overall treatment of the product.
  • the length of an area depends on the number of robots it contains to execute the task assigned to it, knowing that this task has been made as basic as possible so that it can be executed as quickly as possible.
  • tasks which remain complex and require significant tools to carry them out For example, the interior paint of a vehicle (in particular the rebate of the opening frames) requires that a door be opened, that it be kept open during the painting operation and that it be then closed so that the body from the vehicle can be safely transferred to the next area. It is understood that it therefore requires in such a zone a tool (robot) for handling and holding by door and at least one painting robot.
  • the conveyor crosses the succession of zones which it comprises and all the robots and tools of an area move parallel to the conveyor for the time necessary for the execution of operations (for example door opening, painting, door closing).
  • the length of such a zone is therefore at least equal to the static longitudinal size of the robots and tools increased by the distance traveled by the robots and tools during the cycle time in the zone.
  • document EP 0 745 429 describes an installation which comprises several successive stations.
  • jointing robots are arranged on an upper floor, while underbody painting robots are provided fixed or mobile under the vehicle body.
  • underbody painting robots are provided fixed or mobile under the vehicle body.
  • door opening robots are described as being functionally associated only with robots for laying seals and arranged at the same level as eu.
  • the present invention proposes a post organization of a paint line which makes it possible to further reduce the length of the line.
  • the subject of the invention is a robotic installation for in-line painting of an object comprising a succession of zones served by a conveyor conveying the object, at least one of the zones comprising on each side of the conveyor at at least two robots equipped one with a tool for painting at least one surface of the object and the other for a tool for manipulation of a part of the object to update the surface to be painted during its residence time in the zone, in which the painting robots are arranged below the handling robots.
  • the manipulator robots are outside the paint area and are protected from projections.
  • the installation comprises side walls equipped with means for guiding the robots parallel to the conveyor, prefabricated and assembled in a modular fashion on each side of the conveyor /
  • FIG. 1 shows, in cross section through a painting area, an installation according to the invention
  • FIG. 2 is a detailed view of a robot used in the installation according to FIG. 1.
  • a line according to the invention comprises a conveyor (conveyor) 1 which supports a body (body) 2 of a motor vehicle.
  • This conveyor is mounted on a clear floor 3 under which is disposed an entire infrastructure 4 (not shown) for cleaning the air loaded with paint mist.
  • This infrastructure which is known in itself, is associated with an upper structure 5 also known, which is essentially constituted by an air flow distributor in a vertical direction towards the floor 3.
  • an air flow scans vertically the zone shown entraining towards the infrastructure 4 all the paint particles which would not have been deposited on the automobile bodywork and all the gaseous solvents which are emitted by the sprayed paint and the paint deposited on the object.
  • this air flow can have in a cross section (that shown) different speeds (higher near the walls than in the vicinity of the median axis) in order to better protect the robots and their tools from pollution by painting while avoiding blowing the paint in the vicinity of the object so as not to disturb the application.
  • the installation On each side of the conveyor 1, at the level of the floor 3, the installation comprises a robot 10, 11 whose function in the area is to paint the interior or exterior of the box 2. This arrangement is identical to that used. used in known installations. In order to be able to be maneuvered at best for painting, these robots 10 and 11 are mounted on structures (not shown in this figure) for guiding their movement in translation parallel to the conveyor.
  • the installation also comprises on each side of the conveyor but at a higher level, above the robot 10 and 11, a robot 12, 13.
  • the function of these robots is to carry out the operations of handling the doors or. trunk lid protected from paint pollution.
  • the advantage of this implantation at a different level from that of the previous robots lies in the gain in longitudinal dimensions. In fact, the robots on the upper floor can be aligned with those on the lower floor. They can even be moved independently of each other and intersect, which would not be possible at the same level.
  • the robots used are 7-axis robots, thus conferring great flexibility of movement and programming thereon. It is also preferred to use robots, in particular on the upper floor, capable of moving below their basic plane.
  • a robotic paint line can operate with a conveyor continuously running or actuated step by step (stop and go).
  • the arrangements of the invention are particularly advantageous since the reduction in length of the line is very significant at the same production rate. This results in a greatly reduced investment and also reduced operating costs, in particular as regards the consumption of air circulating vertically in the line.
  • FIG 2 there is shown schematically the connection of a robot, such as robot 10 to the infrastructure of the installation.
  • the means for guiding the robot are represented by a rail 20 which is integral with the wall P side of the installation.
  • the robot 10 has rollers 10a, 10b to cooperate with the rail 20 in order to guide and support this robot.
  • this wall will be fitted with an identical rail (except perhaps in length) for the upper robot 12.
  • each wall P can be prefabricated with its technical galleries and its rails, which leads to a modular construction of the 'installation.
  • the two floors can be either in one piece or in two parts assembled on site.
  • the lower part 4 can be formed in a pit by a civil engineering construction 21 supporting the modular construction P, 20, or formed above ground at the level of a base part of the prefabricated lateral structure like the wall parts carrying the rails 20 .
  • the area is then capped by the distributor box 5 of the vertical air flow.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Automobile Manufacture Line, Endless Track Vehicle, Trailer (AREA)

Abstract

Installation robotisée de peinture en ligne d'un objet comprenant une succession de zones desservies par un convoyeur transporteur de l'objet, au moins l'une des zones comprenant de chaque côté du convoyeur au moins deux robots (12, 10) disposés l'un au-dessus de l'autre, le robot inférieur étant destiné à la peinture (10) et le robot supérieur (12) à la manipulation de parties de l'objet.

Description

Installation robotisée de peinture en ligne d'un objet, notamment une carrosserie automobile
La présente invention concerne une installation robotisée de peinture en ligne d'un produit tel qu'une carrosserie de véhicule automobile .
Une telle ligne de peinture comporte principalement un convoyeur qui transporte le produit au travers les différentes zones (ou postes) de traitement qui se succèdent et dans chacun desquels est exécutée une tâche élémentaire dont la somme constitue le traitement global du produit .
Le coût d'une telle ligne, tant en ce qui concerne l'investissement qu'elle requiert qu'en ce qui concerne son exploitation est directement lié à la longueur du trajet parcouru par le convoyeur. Il convient donc, à performances égales, d'organiser une telle ligne de peinture pour que sa longueur soit la plus faible possible.
La longueur d'une zone dépend du nombre de robots qu'elle contient pour exécuter la tâche qui lui est assignée sachant que cette tâche a été rendue la plus élémentaire possible pour pouvoir être exécutée le plus rapidement possible. Il est cependant des tâches qui demeurent complexes et demandent un outillage important pour les réaliser. Par exemple la peinture intérieure d'un véhicule (notamment la feuillure des dormants d'ouverture) demande qu'une portière soit ouverte, qu'elle soit maintenue ouverte pendant l'opération de peinture et qu'elle soit ensuite refermée pour que la caisse du véhicule puisse être transférée en sécurité à la zone suivante. On comprend qu'il faille donc dans une telle zone un outillage (robot) de manipulation et de maintien par portière et au moins un robot de peinture .
L'organisation de ces outils de chaque côté du convoyeur dans la zone en question, l'évitement nécessaire de l'interférence de leurs mouvements, l'aménagement de volumes d'accès pour procéder à leur maintenance et permettre des interventions en sécurité sur la ligne conditionnent l'emprise au sol et notamment la dimension du poste dans le sens de déplacement du convoyeur.
En général dans une ligne de peinture existante, le convoyeur traverse la succession des zones qu'elle comprend et l'ensemble des robots et outillages d'une zone se déplace parallèlement au convoyeur pendant le temps nécessaire à l'exécution des opérations (par exemple ouverture de porte, peinture, fermeture de porte) . La longueur d'une telle zone est donc au minimum égale à l'encombrement longitudinal statique des robots et outillages augmentée de la distance parcourue par les robots et outillages pendant le temps de cycle dans la zone.
Dans l'objectif de réduire la longueur d'une ligne de peinture, le document EP 0 745 429 décrit une installation qui comporte plusieurs postes successifs. Dans l'un d'eux, des robots de pose de joints sont disposés à un étage supérieur alors que des robots de peinture du dessous de caisse sont prévus fixes ou mobiles sous la carrosserie du véhicule. En revanche les robots d'ouverture de portes sont décrits comme n'étant fonctionnellement associés qu'à des robots de pose de joints et disposés au même niveau qu ' eu .
On propose par la présente invention une organisation de poste d'une ligne de peinture qui permet de diminuer encore la longueur de la ligne.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation robotisée de peinture en ligne d'un objet comprenant une succession de zones desservies par un convoyeur transporteur de l'objet, au moins l'une des zones comprenant de chaque côté du convoyeur au moins deux robots équipés l'un d'un outillage de peinture d'au moins une surface de l'objet et l'autre d'un outillage de manipulation d'une partie de l'objet pour mettre à jour la surface à peindre pendant son temps de séjour dans la zone, dans laquelle les robots de peinture sont disposés au- dessous des robots de manipulation.
Dans cette disposition, les robots manipulateurs sont à 1 ' extérieur de la zone de peinture et sont protégés des projections.
De manière avantageuse l'installation comprend des parois latérales équipées de moyens de guidage des robots parallèles au convoyeur, préfabriquées et assemblées de manière modulaire de chaque côté du convoyeur/
L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-dessus à titre indicatif d'un mode de sa réalisation.
Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente, en coupe transversale au travers d'une zone de peinture, une installation conforme à 1 ' invention,
- la figure 2 est une vue de détail d'un robot mis en oeuvre dans l'installation selon la figure 1.
Une ligne selon 1 ' invention comprend un transporteur (convoyeur) 1 qui supporte une carrosserie (caisse) 2 de véhicule automobile. Ce convoyeur est monté sur un plancher 3 à claire voie sous lequel est disposée toute une infrastructure 4 (non représentée) d'épuration de 1 ' air chargé de brouillard de peinture . Cette infrastructure, qui est connue en elle-même, est associée à une structure supérieure 5 également connue, qui est essentiellement, constituée par un répartiteur de flux d'air en direction verticale vers le plancher 3. Ainsi un flux d'air balaye verticalement la zone représentée entraînant en direction de 1 ' infrastructure 4 toutes les particules de peinture qui n'auraient pas été déposées sur la carrosserie automobile et tous les solvants gazeux qui sont émis par la peinture projetée et la peinture déposée sur l'objet. Avantageusement, ce flux d'air peut avoir dans une section transversale (celle représentée) des vitesses différentes (plus élevées à proximité des parois qu'au voisinage de l'axe médian) afin de mieux protéger les robots et leurs outils de la pollution par la peinture tout en évitant le soufflage de la peinture au voisinage de l'objet afin de ne pas perturber l'application.
De chaque côté du convoyeur 1, au niveau du plancher 3, l'installation comprend un robot 10, 11 dont la fonction dans la zone est de peindre l'intérieur ou l'extérieur de la caisse 2. Cette disposition est identique à celle mise en oeuvre dans les installations connues. Afin de pouvoir être manoeuvres au mieux pour peindre, ces robots 10 et 11 sont montés sur des structures (non représentées à cette figure) de guidage de leur mouvement en translation parallèlement au convoyeur.
Selon l'invention, l'installation comprend également de chaque côté du convoyeur mais à un niveau supérieur, au-dessus du robot 10 et 11, un robot 12, 13. La fonction de ces robots est de procéder aux opérations de manipulation des portières ou. couvercle de malle à l'abri des pollutions par la peinture. L'intérêt de cette implantation à un niveau différent de celui des robots précédents réside dans le gain en encombrement longitudinal . En effet les robots de 1 ' étage supérieur peuvent être à l'aplomb de ceux de l'étage inférieur. Ils peuvent même être déplacés indépendamment l'un de l'autre et se croiser, ce qui ne serait pas possible étant au même niveau.
Outre le gain d'encombrement qui se traduit par un gain sur la longueur totale d'une ligne de peinture, un autre avantage de cette organisation réside dans la plus grande liberté dans les mouvements relatifs des bras d'un robot inférieur et d'un robot supérieur par rapport à deux robots au même niveau. On comprend en effet qu'il y a beaucoup moins de risques de conflit . dans ces mouvements, l'espace réservé aux déplacements du robot supérieur étant pour une partie au moins inaccessible au robot inférieur.
On mentionnera que de manière préférée, les robots mis en oeuvre sont des robots 7 axes conférant ainsi une grande souplesse de mouvement et de programmation à ceux- ci. Il est également préféré d'utiliser des robots, notamment à l'étage supérieur, capables d'évoluer au- dessous de leur plan de base .
On mentionnera aussi, parmi les avantages de l'organisation selon l'invention, celui qui résulte de 1 ' implantation dans chaque zone de deux robots par côté à chaque niveau : possibilité de réserver des aires d'intervention en début et fin de zone à chaque étage et de chaque côté du convoyeur. L'incidence de l'espace réservé à ces aires sur une longueur de 1 ' installation peut être minimisée . Chaque robot venant se placer dans cette aire située en bout de son déplacement en translation pourra être accessible en toute sécurité, depuis l'extérieur de la zone de travail des robots, par le personnel de maintenance. Ces aires ou sas d'intervention peuvent être accessibles à chaque niveau au moyen de galeries techniques telles que 14 à 17 courant sur 1 ' autre face des parois P de 1 ' installation.
Une ligne de peinture robotisée peut fonctionner avec un convoyeur continûment en marche ou actionné pas à pas (stop and go) . Dans ce dernier cas les dispositions de 1 ' invention sont particulièrement avantageuses car la réduction de longueur de la ligne est très importante à cadence de production égale. Il s'ensuit un investissement fortement diminué et des coûts d'exploitation également réduits notamment en ce qui concerne la consommation d'air circulant verticalement dans la ligne.
A la figure 2 on a représenté schématiquement la liaison d'un robot, tel que le robot 10 à l'infrastructure de l'installation. Les moyens de guidage du robot sont représentés par un rail 20 qui est solidaire de la paroi P latérale de l'installation. Le robot 10 présente des galets 10a, 10b pour coopérer avec le rail 20 afin d'assurer le guidage et le soutien de ce robot . De même cette paroi sera équipée d'un rail identique (sauf peut-être en longueur) pour le robot supérieur 12. Ainsi chaque paroi P peut-elle être préfabriquée avec ses galeries techniques et ses rails ce qui conduit à une construction modulaire de l'installation. On peut en effet apporter sur le site des ensembles de la longueur d'une zone (par exemple 8 m) qui vont former la structure latérale de l'installation. Les deux étages pourront être soit monobloc soit en deux parties assemblées sur le site. La partie inférieure 4 peut être ménagée en fosse par une construction de génie civil 21 supportant la construction modulaire P, 20, ou ménagée hors sol au niveau d'une partie de soubassement de la structure latérale préfabriquée comme les parties de paroi portant les rails 20.
La zone est ensuite coiffée par le caisson répartiteur 5 du flux d'air vertical. On comprend qu'il est alors aisé d'une part de procéder à l'installation de la ligne, de remplacer une ligne existante en en conservant le convoyeur (et le cas échéant l'infrastructure inférieure 4) ou de modifier une ligne existante modulaire pour la faire évoluer en procédant à l'échange d'un ou plusieurs modules.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation robotisée de peinture en ligne d'un objet (2) comprenant une succession de zones desservies par un convoyeur (1) transporteur de l'objet, au moins l'une des zones comprenant de chaque côté du convoyeur (1) au moins deux robots (10, 11, 12, 13) équipés l'un (10, 11) d'un outillage de peinture d'au moins une surface de l'objet et l'autre (12, 13) d'un outillage de manipulation d'une partie de l'objet pour mettre à jour la surface à peindre pendant son temps de séjour dans la zone, caractérisée en ce que les robots de peinture sont disposés au-dessous des robots de manipulation.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des parois latérales
(P) , équipées de moyens de guidage (20) des robots parallèles au convoyeur, préfabriquées et assemblées de manière modulaire de chaque côté du convoyeur (1) .
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