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Nouveau manipulateur automatique associé à un dispositif de coupe.
La présente invention est relative aux installations de montage et, en particulier, à un manipulateur automatique qui permet de transporter une pièce jusqu'à une position précise par rapport à un sous-ensemble sur lequel elle doit être montée et d'exécuter diverses opérations de montage sur cette pièce.
.L'un des objets de l'invention est de réaliser un manipulateur de montage qui puisse être facilement modifié pour permettre des opérations différentes, mais qui est particulièrement utile pour le montage automatique de dispositifs relativement complexes faisant partie de séries relativement petites. Dans les installations de montage automatique qu'on connaît actuellement
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les outils et les dispositifs de manipulation sont spécialement conçus pour assurer une opération de montage particulière. Une telle chaîne de montage ne peut produire que des montages de méme type et toute modification du montage exige une modification importante de la chaîne.
Lorsqu'il s'agit de produire des articles do manufacture qui correspondent à un chiffre d'affaires important, on peut évidemment concevoir des machines-outils spéciales pour chaque chaîne de montage. Au contraire, lorsqu'il s'agit de monter des articles qui ne correspondent pas à un chiffre d'affaires aussi élevé, les frais d'outillage deviennent excessifs si l'outil- lage devient sans emploi dès qu'une série particulière est achevée.
Le besoin s'est donc fait sentir depuis longtemps d'un dispositif universel qui puisse saisir une pièce d'un montage . et la transporter jusqu'à un point déterminé et, en même temps, assurer la fixation de cette pièce par soudage, brasage, boulon- nage, etc. et qu'on puisse facilement et à peu de frais transformer pour l'adapter à un autre type de montage.
Un manipulateur permettant d'obtenir ce résultat a été décrit dans la demande de brevet français déposée au nom de Kodak- Patlié et intitulée "Nouveau manipulateur automatique pour poste de montage". La présente invention a pour objet la réalisation d'un dispositif simple et fiable permettant de découper une pièce et de la mettre en place par rapport au sous-ensemble en cours de fabrication, ce dispositif étant fonctionnellement combiné à un manipulateur du type décrit dans la demande de brevet précitée.
Le dispositif suivant l'invention est donc associé à un manipulateur qui comprend un moteur pas à pas dont chaque tour est divisé en plusieurs centaines de rotations élémentaires suivant un programme déterminé à l'avance , et qui entralne une transmission de manière à commander au choix une pièce à coulissement transversal, une roue moletée montée pour tourner sur cette pièce ou un coulisseau porte-outil mobile suivant un rayon de la roue moletée.
Les rapports de la transmission sont choisis de manière qu'on
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puisse régler la position du coulisseau porte-outil par des translations élémentaires d'environ 0,8 mm et, en outre, régler l'angle.d'attaque de l'outil à envia-on 1 près.
Suivant la présente invention, le coulisseau porte-outil porte sélectivement un organe de préhension pour la pièce à monter et la roue moletée est munie d'un dispositif de coupe.
Le sous-ensemble principal sur lequel on travaille est maintenu dans une position précise dans le champ de l'outil qu'on peut assujettir au coulisseau porte-outil de telle manière que les opérations qui doivent se faire sur le sous-ensemble se fassent en des points précis fixés à l'avance. Les opérations de l'or- gane de préhension et du dispositif de coupe sont coordonnées pour placer la pièce à monter dans une position définie et la découper dans le flan dont elle fait partie, dans cet ordre ou dans l'ordre inverse.
Au dessin annexé donné seulement à titre d'exemple : - la fig. 1 est une vue d'un manipulateur conforme à un mode de réalisation de l'invention, dont certaines pièces sont représentées dans une position qui se déduit de la position réelle par des translations parallèles; -la fig. 2 est une élévation, avec coupe partielle, du dispositif de coupe; -la fig. 3 est une élévation, avec coupe partielle, de l'organe de préhension.
Comme indiqué à la fig. 1, un moteur pas à pas 10 est accouplé par un arbre 11 à une roue à chaîne 12. Ces organes sont montés de manière usuelle sur un socle 13 qui peut être orienté à volonté suivant le travail à exécuter. La roue 12 entraîne une chaîne ou une courroie sans glissement 14 qui, à son tour, fait tourner une roue moletée 15. Un bouton d'excentrique 17 est fixé sur la roue 15 et porte un galet qui entraîne un coulisseau 18. La chaîne de transmission primaire va du moteur 10 au coulisseau
18 par l'arbre 11, la roue 12, la chaîne 14, la roue moletée 15 et le bouton 17, comme indiqué par un trait discontinu 19.
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On peut placer sur le coulisseau 18 divers outils, par exemple un fer à souder 20 ou un dispositif de préhension 21 destiné à saisir une pièce et commandé par un électroaimant. La disposi- tif de préhension 21 est représenté à la fig. 1 à une plus grande échelle que les autres organes. Il est monté élastiquement dans des feuillures 23 du coulisseau 18.
On peut remplacer le moteur pas à pas 10, l'arbre 11 et la roue à chaîne 12 par d'autres types de transducteurs à commande précise, par exemple par des relais pas à pas ou des dispositifs analogues.
On conçoit que la force appliquée par la roue 12 au coulis' seau porte-outil 18 n'entraîne pas nécessairement un mouvement fixé , à l'avance de ce dernier. Par exemple, la chaîne 14 peut ne dépla- - cer dans un sens qu'un organe mobile transversalement, tel qu'un coulisseau principal 24, sans faire tourner la roue moletée
15. On peut empêcher la translation du coulisseau principal 24 en mettant en prise, à l'intervention d'un électroaimant 29, ,:un cliquet de verrouillage 28 avec une crémaillère 26 disposée au dos du coulisseau 24. Lorsque le coulisseau 24 se trouve ainsi verrouillé, la chaîne 14 peut fournir son énergie ailleurs.
Le dispositif de verrouillage qu'on vient de décrire ne détermine pas l'action du bouton 17 sur le coulisseau porte-outil
18. Une autre roue moletée 30 peut tourner librement et entraîner ' le coulisseau 18 qui tourne alors au lieu de subir une translation; au contraire, lorsque la roue moletée 30 est immobilisée la rota- tion de la roue 15, par l'intermédiaire du bouton 17, détermine la translation du coulisseau 18 vers le bas ou vers le haut dans un guide 32 qui est fixé, par exemple par des boulons 33, sur la roue 30 de manière à ne pas pouvoir tourner par rapport à cette dernière.
Le choix entre ces deux mouvements est déterminé par un cliquet 34 qui est commandé par un électroaimant 35 pour venir en prise avec le moletage 36 de la roue 30 ou par un cliquet 37 (fig.2) qui est commandé par un ,électroaimant 38 pour venir en
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prise avec le moletage 40 de la roue 15. Le pas de la denture de tous les dispositifs de verrouillage est choisi de manière à correspondre aux rotations élémentaires du Moteur et de la roue 12.
En excitant au choix deux des trois électroaimants 29, 35 et 38, on assure un mouvement simple du coulisseau porte-outil 18. Par exemple, si l'on excite les électroaimants 35 et 38, la roue 15 n'a plus la liberté de tourner et agit comme organe de transmission entre la chaîne 14 et le coulisseau principal 24.
Comme indiqué aa dessin, une fraction notable de la longueur de la chaîne 14 est en prise avec deux roues 42 qui, avec deuX galets fous 43, maintiennent la tension de cette chaîne. Lorsque l'entraînement de la chaîne 14 par le moteur 10 assure la trans- lation transversale du coulisseau 24 sur le socle 13, deux règles de guidage 44 qui supportent ce coulisseau dans une coulisse 45 formée dans un support 46 se déplacent dans ce support.
La longueur de la coulisse 45 et la longueur des règles 44 du coulis- seau 24 et de la chaîne 14 limitent l'amplitude de la translation transversale du coulisseau principal 24 et du coulisseau porte- outil 18.
On peut prévoir sur les règles de guidage 44 ou sur la coulisse 45 ou sur l'ensemble de ces organes des surfaces à faible coefficient de friction, par exemple en polyamide linéaire ' ou en polytétràfluoroéthylène. De même, on peut remplacer le guidage glissant du coulisseau principal par des roulements à billes. On peut aussi utiliser un moteur pas à pas plus puissant ou plusieurs moteurs pas à pas synchronisés. Il est seulement @ essentiel que le dispositif moteur 10 ne présente pas de déphasage notable par rapport aux signaux de commande fournis par exemple par un lecteur 47 de bande perforée 47'.
Lorsque la position transversale désirée a été atteinte, on arrête le moteur 10 et l'on excite l'électro-aimant 29 pour mettre en prise le cliquet 28 avec la crémaillère 26 et fixer ainsi la position transversale d'un palier 48 qui supporte un
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arbre central 49 sur lequel sont montées les roues 15 et 30.
Comme indique à la fig, 1, le coulisseau principal 24 est évidé au regard de la coulisse 45 de manière qu'on puisse loger la chaîne 14, les roues 42 et des dispositifs de commande électrique constitues par des barrettes de contact 50 sur des balais 51. Les barrettes 50 sont, de préférence, fabriquées suivant les techniques connues utilisées pour les circuits imprimés. Des balais 52 transmettent l'énergie électrique vers les outils 20 et 21 au moyen de bagues de contact (non représentées) disposées sur la face non apparente de la roue 30.
La disposition de la chaîne d'entraînement est telle qu'on peut: inverser facilement le coulisseau principal 24 peur constituer à volonté une machine à gauche ou une machine à droite.
On peut ainsi .placer deux machines face à face sur le même socle 13 ou sur des socles distincts et les faire fonctionner simultané- ment sous la commande de la même bande perforée 47'. Bien entendu, lorsque l'on inverse la position du coulisseau principal 24, il convient souvent de modifier la position des butées (non représen- tées) et des organes analogues.
Lorsque la rotation de la roue 30 a réglé à la valeur dé- sirée l'angle d'attaque, le moteur 10 s'arrête et l'électroaimant 35 met en prise le cliquet 34 avec la roue 30 pour l'immobiliser.
Dès que la roue 30 est immobilisée, l'électro-aimant 38 est libéré de telle sorte que la chaîne 14 fait descendre le coulisseau 18 pour placer l'organe de préhension 21 en position de travail.
Lorsque le dispositif de préhension 21 est placé de manière telle que ses mâchoires 54 et 55 embrassent la pièce à soulever, l'électro- aimant est excita par l'énergie transmise par les barrettes 50, ce qui rapproche les mâchoires 54 et 55 et leurs supports coulissants 56 et 57 pour serrer la pièce. Comme indiqué en 59, les mâchoires 54 sont usinées de manière à pouvoir saisir facilement une pièce d'une forme dormée. Les supports coulissants 56 et 57 sont montés sur des tringles 58 qui sont fixées sur un cadre 60.
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Dès que les mâchoires 54 et 55 ontsaisi une pièce, le cou- lisseau 18 se soulève de la hauteur nécessaire pour dégager le trajet des sous-ensembles 22. Le coulisseau principal 24 est alors mû jusqu'à une position fixée à l'avance au-dessus de l'un de sous-ensembles 22, et dans cette position, le coulisseau 18 s'abaisse et la pièce est libérée pour tomber dans sa position correcte ou, inversement, est placée dans cette position, puis libérée.
Lorsque l'opération au poste de montage envisagée est terminée, un verrou 63 commandé par un électro-aimant 64 libère une palette 62 qui porte le sous-ensemble 22. Dès que la palette est libérée, un moteur 66 l'entraîne sur un monorail sans fin
67, tandis qu'un moteur analogue associé à la palette suivante entraine un sous-ensemble analogue jusqu'à une position où ce sous-ensemble doit recevoir la pièce correspondant à ce poste de montage.
On a représenté à la fig. 2 un moyen pour détacher une pièce (constituée par une plaquette 70) de la bande 71 qui porte 'une série de plaquettes identiques qui ne tiennent à la bande que par de petites pattes non découpées (non représentées). Comme indiqué à la fig. 1, un galet de commande 72 fait saillie à la périphérie de la roue moletée 15 qui tourillonne dans le moyeu de la roue 30 au moyen d'un roulement à billes 73. Comme indiqué à la fig. 2, le galet est agencé pour venir au contact d'un poinçon 74 qui est associé à une matrice 75 montée directement sur : le socle 13. Lorsque la roue moletée 30 tourne, le galet 72 vient au contact du poinçon 74 et pousse ce dernier vers le bas jusqu'au- dessous de la surface de coupe de la matrice 75.
Les pattes de la @ plaquette 70 se trouvent ainsi coupées lorsque le coulisseau 18 atteint l'extrémité de sa course descendante et la plaquette 70 tombe jusqu'à la position indiquée à la fig. 2. Lorsque la plaquette est dans cette position, la roue 30 tourne pour placer les mâchoires 54 et 55 le long des bords externes de la plaquette, puis
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1'électro-aimant se trouve excité.
Dans le mode de réalisation représenté, la pièce à couper présente des bords biseautés. Si le socle 13 est muni de rainures appropriées, non représentées, les mâchoires 54 et 55 s'insèrent dans ces rainures peur saisir les bords de la plaquette 70. Si l'on modifie les dimensions de la plaquette, il faut alors prévoir des rainures supplémentaires dans le socle 13. Pour éviter cette difficulté, on préfère saisir la plaquette 70 par les mâchoires 54 et 55 avant de la couper. Ce faisant, on abrège aussi le-cycle.
Toutefois, ce mouvement simultané du galet 72 et du coulisseau 18 exige une course supplémentaire importante du dispositif de préhension 21 dans les feuillures 23 pendant la fin de la course de la roue 15 et du bouton 17. Cette course supplémentaire doit être compensée dès que la plaquette a été coupée, Des mouvements appropriés du manipulateur assurent ensuite la mise en place de la plaquette 70 et du sous-ensemble 22.
Comme indiqué à la fig. 3. la distance entre les mâchoires 54 et 55 peut être réglée à volonté au moyen de boulons 76 de manière que ces mâchoires puissent saisir des pièces de diverses dimensions. De même, le cadre 60 est fixé au moyen de boulons 77 de manière à pouvoir prendre deux orientations perpendiculaires dans lesquelles les mâchoires peuvent saisir une pièce se présentant dans la direction longitudinale du socle 13 ou une pièce se présentant perpendiculairement à cette position.
Les supports coulissants 56 et 57 sont directement entraînés par des leviers 78 et.79.
Dans le mode de réalisation particulier représenté à la fig. 3, une armature 80 de l'électro-aimant du dispositif de préhension 21 est attirée vers le haut à l'encontre d'un ressort 81 préalablement à la prise d'une pièce. L'extrémité des leviers 78 et 79 articulée sur l'armature est donc mue vers le haut, tandis que leur autre extrémité rapproche symétriquement les supports coulissants 56 et 57. Lorsque l'électro-aimant n'est plus excité,
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le ressort assure le serrage. La mâchoire 54 se déplace vers la gauche avec le support antérieur 56 et la mâchoire 55 se déplace vers la droite,avec le support postérieur 57. Le ressort relativement faible 80 peut, grâce à cette disposition, maintenir solidement une pièce dont les surfaces sont dures et glissantes.
Etant donné que les pièces doivent occuper des positions précises, la position exacte de l'armature 80 est assurée par un levier 82 qui relie l'extrémité de l'armature au support horizontal ' 60. Le fait que les deux points d'articulation du levier 82 sont au même niveau assure une mise en place plus précise de la pièce.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de ' réalisation décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
Par exemple si l'on veut que le dispositif de préhension 21 saisisse une pièce par l'intérieur, il suffit d'échanger les mâ- choires 54 et 55 de manière à les monter respectivement sur les supports coulissants 57 et 56. Si l'on préfère que le serrage soit positif et qu'un ressort libère les mâchoires, on peut alors utiliser le premier agencement pour saisir une pièce par l'inté- rieur et le second agencement pour la saisir par l'extérieur..