FR3078006A1 - Station de montage d’un ouvrant sur une caisse de vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une station (1) et un procédé pour le montage d'un ouvrant (3) sur une caisse (5) de véhicule ; la station (1) comprenant au moins un robot manipulateur (7) doté d'une main de préhension (9) pour la préhension et le maintien d'un ouvrant (3), ledit ouvrant (3) étant de préférence un volet arrière ; et au moins un robot collaboratif (11) multiaxes configuré pour visser ledit ouvrant (3) en position fermée au moyen d'une visseuse (13) asservie.

Description

STATION DE MONTAGE D’UN OUVRANT SUR UNE CAISSE DE VEHICULE

L’invention se situe dans le domaine des chaînes d’assemblage de véhicules automobiles et concerne, plus particulièrement, les stations de montage d’un ouvrant de véhicule automobile, tel qu’un hayon ou un volet arrière.

Les véhicules automobiles sont formés d’une caisse sur laquelle sont montés différents panneaux. L’assemblage se fait généralement par des robots et des opérateurs le long d’une chaîne d’assemblage divisée en une pluralité de postes.

Ainsi, le montage d’un volet arrière peut s’effectuer comme suit. La caisse est transportée jusqu’à la station de montage au moyen d’un chariot de convoyage motorisé, couramment connu sous la dénomination AGV (pour « Automatic Guided Vehicle » en anglais). L’opérateur déploie une passerelle lui permettant de se mettre à niveau pour travailler en partie centrale arrière de ladite caisse. L’opérateur, aidé d’un manipulateur doté d’une main de préhension, va alors saisir un volet arrière depuis le tapis d’un magasin d’approvisionnement et le placer en position sur la caisse. L’opérateur bloque le manipulateur en position et effectue manuellement le vissage des écrous de fixation dudit volet sur ladite caisse au moyen d’une visseuse pneumatique. Il débloque ensuite le manipulateur, et quitte la passerelle. Il commande le repliement de la passerelle afin de pouvoir commencer un nouveau cycle. La station est équipée d’un scrutateur laser de sécurité afin d’éviter tout repliement de la passerelle lorsqu’un opérateur est encore dessus. Elle est également équipée d’un détecteur permettant de vérifier le gabarit de l’ensemble formé par le chariot de convoyage et la caisse du véhicule, et son positionnement dans la station au moment de son entrée dans ladite station.

Une telle station et un tel procédé de montage sont satisfaisants, mais peuvent encore être améliorés. En effet, ils impliquent une opération manuelle de vissage d’écrou par un opérateur, ce qui peut montrer différents inconvénients, comme le fait que l’opérateur puisse oublier de visser un écrou par exemple. Par ailleurs, pour certains écrous, le travail ne se fait pas dans une position ergonomique et certaines opérations se font à l’aveugle, c’est-à-dire que l’opérateur n’a pas une vision directe de l’endroit où il effectue le vissage. Une solution reste donc à trouver pour pallier ces inconvénients.

Le document FR2574691 décrit un îlot robotisé d’assemblage d’ouvrants sur la caisse d’un véhicule et le procédé mis en œuvre sur cet îlot. Le procédé de montage consiste à déplacer un chariot motorisé, portant la caisse du véhicule, le long d’une voie de transport. Un couple de plateaux mobiles disposés de chaque côté de ladite voie de transport est déplacé en synchronisme avec le chariot en suivant la même direction. Chaque plateau comprend un robot et un dispositif d’assemblage. Les plateaux vont prendre en charge la caisse du véhicule pendant le déplacement synchronisé. Les robots vont placer et tenir les panneaux formant les ouvrants du véhicule en position sur la caisse durant le déplacement synchronisé du chariot et des plateaux mobiles. Le dispositif d’assemblage est mis en œuvre pour la fixation des ouvrants. Puis, les plateaux reposent la caisse sur le chariot.

Le document EP1934085 propose un poste de vissage pour un transporteur suspendu avec des suspensions de carrosserie à la fois pour une carrosserie de véhicule et pour des composants de châssis à monter sur ladite carrosserie du véhicule, lequel poste de vissage comprend un train de roulement avec une plaque flottante présentant un dispositif de vissage. Une unité de centrage, d’adaptation et de déplacement est prévue pour la liaison transitoire entre une suspension de carrosserie et une plaque flottante. Par ailleurs, le train à roulement est conçu comme un convoyeur continu mobile selon l’axe X.

Ces solutions sont intéressantes, mais impliquent de lourds investissements en équipement et ne sont pas adaptées au montage d’un ouvrant arrière. Une solution plus adaptée et plus simple reste donc à trouver.

L’invention a pour objectif de répondre à au moins un des inconvénients présentés par l’art antérieur en proposant une nouvelle station de montage pour un ouvrant de véhicule tel qu’un volet arrière de véhicule, et un nouveau procédé de montage.

A cet effet et selon un premier aspect, l’invention a pour objet une station pour le montage d’un ouvrant sur une caisse de véhicule ; la station étant remarquable en ce qu’elle comprend au moins un robot manipulateur doté d’une main de préhension pour la préhension et le maintien d’un ouvrant, ledit ouvrant étant de préférence un volet arrière ; et en ce qu’elle comprend en outre au moins un robot collaboratif multiaxes configuré pour fixer ledit ouvrant au moyen d’une visseuse asservie.

Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à automatiser l’opération de vissage d’un ouvrant, tel qu’un volet arrière, au moyen d’un robot montrant une liberté de mouvement suffisante pour pouvoir effectuer des vissages en au moins deux positions différentes. L’invention est remarquable par sa facilité d’implantation puisqu’il n’est pas nécessaire de modifier le reste de l’installation. Elle est également remarquable par son adaptabilité, puisque les degrés de liberté de mouvements du robot collaboratif multiaxes le rendent adaptable à différents types de silhouettes de véhicules.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, le robot manipulateur et le robot collaboratif sont disposés de part et d’autre des côtés latéraux du véhicule lorsque ce dernier est en position dans la station.

Avantageusement, la caisse de véhicule définissant un habitacle, la station est remarquable en ce que le robot collaboratif est agencé pour être placé en regard d’un des côtés de la caisse de véhicule lorsque cette dernière est en position dans la station, de telle sorte à ce qu’il puisse pénétrer dans l’habitacle de ladite caisse de véhicule en vue du vissage de l’ouvrant sur la caisse par une ouverture latérale de ladite caisse. Par exemple, il pénètre dans l’habitacle de ladite caisse de véhicule par un ouvrant latéral, ledit ouvrant présentant une ouverture destinée à être obturée ultérieurement par une vitre.

En effet, l’invention propose d’utiliser les côtés de caisse et en particulier les ouvrants latéraux du véhicule, et non plus l’ouvrant arrière, pour accéder aux parties à visser. Une telle configuration est avantageuse en ce qu’elle apporte une solution aux problèmes d’encombrement liés à la présence du robot manipulateur positionné à l’arrière du véhicule.

Avantageusement, la station comprend en outre une rampe d’approvisionnement en écrous et/ou un système d’approvisionnement automatique en écrous destiné au robot collaboratif. De préférence, le système d’approvisionnement automatique en écrous comprend un bol vibrant.

Préférentiellement, le robot collaboratif comprend une visseuse asservie équipée d’un embout montrant une prise à douze pans pour saisir les écrous, et/ou un système télescopique permettant de modifier sa longueur, de préférence le système télescopique est un système passif comprenant un ressort.

Selon un mode de réalisation préféré, le robot collaboratif comprend des moyens de vérification du serrage des écrous par analyse du couple de serrage. De préférence, la station comprend en outre une interface homme-machine pour communiquer avec un opérateur en cas de défaut de serrage d’un écrou tel qu’analysé par ledit robot collaboratif.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, la station présente des moyens de guidage d’un chariot de convoyage motorisé porteur d’une caisse de véhicule, et/ou elle comprend une passerelle de sécurité escamotable configurée pour pouvoir être déployée à l’arrière de la caisse de véhicule lorsque cette dernière est en position dans ladite station.

Selon un second aspect, l’invention a pour objet un procédé de montage d’un ouvrant sur une caisse de véhicule, ledit procédé étant mis en œuvre dans une station selon le premier aspect, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend les étapes suivantes :

le transfert d’une caisse de véhicule dans la station et mise en position de ladite caisse; le prélèvement sur un magasin d’approvisionnement d’un ouvrant par un robot manipulateur au moyen d’une main de préhension, ledit ouvrant étant de préférence un volet arrière ; et la mise en place dudit ouvrant à monter sur la caisse par le robot manipulateur ;

et en ce qu’il comprend en outre une étape de montage par vissage dudit ouvrant sur la caisse par un robot collaboratif multiaxes équipé d’une visseuse asservie.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’étape de transfert dans la station de la caisse de véhicule se fait au moyen d’un chariot de convoyage motorisé portant ladite caisse. De préférence, le procédé peut être mis en œuvre selon un mode dégradé comprenant une étape de fermeture d’une passerelle de sécurité après l’entrée dudit chariot dans ladite station. Le mode « dégradé » définit les variantes du procédé mis en œuvre pour poursuivre la production du véhicule alors qu’un robot ou un élément de l’installation (par exemple le magasin d’approvisionnement en ouvrants) est en panne et/ou ne peut pas être utilisé. Ici, la fermeture d’une passerelle de sécurité permet à l’opérateur d’être à niveau pour intervenir manuellement afin de monter l’ouvrant.

De préférence, le procédé comprend en outre une étape de vérification du serrage par mesure et analyse du couple de serrage, et éventuellement une étape d’alerte d’un opérateur lorsque le couple de serrage mesuré est inférieur à une valeur prédéterminée.

Avantageusement, le procédé est mis en œuvre après le montage des portes latérales et le robot collaboratif pénètre dans l’habitacle de la caisse de véhicule au travers de la fenêtre d’une des portes latérales pour effectuer ledit vissage, ou plus précisément au travers de l’ouverture de la porte latérale destinée à recevoir une vitre.

De préférence, le procédé, comprend une étape de prélèvement d’un ouvrant par le robot manipulateur au moyen d’une main de préhension dans un stock lorsque l’étape de prélèvement dans le magasin d’approvisionnement ne peut pas être effectuée. On comprend que dans un tel cas le procédé est mis en œuvre dans un mode dégradé.

Avantageusement, l’étape de montage par vissage dudit ouvrant sur la caisse par un robot collaboratif comprend au moins deux sous-étapes de vissage d’écrous disposés dans des localisations différentes de la caisse, les au moins deux sous-étapes étant réalisées successivement par un même robot.

L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple, en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles :

La figure 1 est une représentation schématique d’une station selon l’invention telle que vue de haut.

La figure 2 est une représentation en perspective d’une station selon l’invention.

La figure 3 illustre l’étape de mise en position de la caisse de véhicule dans la station.

La figure 4 illustre une prise d’une visseuse asservie dotée d’un système télescopique de type passif à ressort.

Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans la station ou sur les robots manipulateur et/ou collaboratif ou d’autres étapes dans le procédé auquel il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». Le terme « inférieur » désignera une proximité au sol plus importante que « supérieur » selon l’axe vertical. Les termes « avant » et « arrière » s’entendront par rapport à l’orientation normale d’un véhicule. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

La station et le procédé selon l’invention seront décrits conjointement. On se référera en premier lieu aux figures 1 et 2 illustrant un exemple de réalisation d’une station 1 selon l’invention, pour le montage d’un ouvrant 3 sur une caisse 5 de véhicule. La station 1 comprend au moins un robot manipulateur 7 doté d’une main de préhension 9 pour la préhension et le maintien d’un ouvrant 3. Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’ouvrant 3 est un volet arrière. Le volet arrière monté sur la caisse est un « volet assemblé » comprenant plusieurs pièces assemblées les unes aux autres. Néanmoins, l’invention pourra être adaptée au montage d’autres types d’ouvrants par l’homme du métier. L’ouvrant 3 est destiné à pouvoir être déplacé entre une position ouverte dans laquelle il dégage une ouverture de la caisse du véhicule et une position fermée dans laquelle il obture ladite ouverture.

Selon l’invention, la station 1 comprend en outre au moins un robot collaboratif 11 multiaxes configuré pour fixer ledit ouvrant 3 en position fermée au moyen d’une visseuse asservie 13.

La caisse 5 de véhicule est avantageusement transférée dans la station 1 et mise en position au moyen d’un chariot de convoyage motorisé 15 portant ladite caisse 5. De tels chariots 15 sont connus de l’homme du métier et ne seront pas décrits plus avant. Il est cependant précisé que l’homme du métier aura un avantage à sélectionner un chariot de convoyage motorisé 15, équipé d’un système de positionnement 17 (également appelé système de « retaquage » ou de « mise à zéro ») permettant un positionnement précis et prédéfini de ladite caisse 5 lorsqu’elle est dans la station 1. Cette configuration permet notamment au robot manipulateur 7 de placer avec précision l’ouvrant 3 sur ladite caisse. Le système de positionnement 17 est illustré en figure 3, il comprend notamment un ensemble de pieds 19 configurés pour prendre appui sur le sol et soulever légèrement la caisse dudit véhicule.

Eventuellement, lorsque la caisse 5 est transférée dans la station 1 par le biais d’un tel chariot 15, la station est avantageusement traversée par des moyens de guidage 21 d’un tel chariot 15, se présentant par exemple sous forme d’une bande magnétique.

En cas de panne de tout ou partie de l’équipement de la station 1 ; une fois la caisse 5 en position dans la station 1, une passerelle de sécurité 23 est déployée à l’arrière de ladite caisse

5. Cette passerelle 23 est escamotable pour permettre l’entrée de la caisse du véhicule dans la station 1. Elle permet à un opérateur d’intervenir en cas de défaut de serrage d’un écrou comme nous le verrons plus loin. Elle permet également à l’opérateur d’effectuer manuellement la fixation de l’ouvrant avec l’assistance d’un manipulateur (non représenté) et/ou avec une visseuse manuelle pneumatique.

Comme illustré, le robot manipulateur 7 et le robot collaboratif 11 sont disposés de part et d’autre des côtés latéraux de la caisse 5 du véhicule lorsque cette dernière est en position dans la station 1.

Le robot manipulateur 7 est alors sollicité et va prélever sur un magasin d’approvisionnement 25 un ouvrant3. Le magasin comprend par exemple un tapis roulant pour l’approvisionnement en continu de la station en ouvrants 3.

De manière optionnelle, la station 1 est également équipée d’un stock 27 d’ouvrants 3. Ainsi, en cas de panne dudit magasin d’approvisionnement 25, le robot manipulateur 7 est avantageusement programmé pour changer de trajectoire et prélever un ouvrant 3 dans le stock 27. Cette configuration est avantageuse en ce qu’elle permet de ne pas ralentir la cadence de production de l’installation recevant la station 1 durant le dépannage dudit magasin 25.

L’ouvrant 3 est alors mis en place sur la caisse 5 du véhicule par le robot manipulateur 7 comme illustré en figure 2.

Une fois l’ouvrant 3 en position, le robot collaboratif 11 entre en action. Il prélève un premier écrou sur une rampe 29 d’approvisionnement (non représentée en figure 2) au moyen de l’embout 31 de sa visseuse asservie 13. De manière alternative ou complémentaire, la station est équipée d’un système d’approvisionnement automatique en écrous comprenant un bol vibrant.

Un exemple d’embout 31 utilisable selon l’invention est représenté en figure 4. L’embout 31 montre avantageusement une prise 33 à douze pans pour saisir les écrous. De préférence, l’embout 31 est équipé d’un système télescopique 35 permettant de modifier sa longueur. Avantageusement, le système télescopique 35 est un système passif dans lequel la prise 33 est montée sur ressort 37 et peut coulisser longitudinalement sur le corps 39 de l’embout 31. La prise 33 comprend alors des moyens 41 de liaison en rotation avec ledit corps 39 de l’embout 31, par exemple de type doigt coulissant dans une boutonnière. La présence d’un système télescopique associé à la visseuse permet d’absorber d’éventuels jeux dans le positionnement de ladite visseuse au moment de l’opération de vissage et au moment de la prise de l’écrou.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, le robot collaboratif 11 est agencé pour être placé en regard d’un des côtés de la caisse 5 du véhicule lorsque cette dernière est en position dans la station 1. Cette configuration lui permet de faire pénétrer son bras et la visseuse asservie dans l’habitacle de la caisse 5 de véhicule en vue du vissage de l’ouvrant 3 par une des ouvertures latérales 43 de ladite caisse 5.

Lorsque l’ouvrant 3 doit être fixé au moyen d’une pluralité d’écrous, par exemple au moyen d’au moins deux écrous, l’étape de montage par vissage dudit ouvrant 3 sur la caisse 5 par le robot collaboratif 11 comprend au moins deux sous-étapes de vissage d’écrous disposés dans des localisations différentes de la caisse 5, les au moins deux sous-étapes étant réalisées successivement par un même robot 11.

Selon un mode de réalisation préféré, le robot collaboratif 11 comprend des moyens de vérification du serrage des écrous par analyse du couple de serrage. La station 1 comprend alors une interface homme-machine 45 pour communiquer avec un opérateur en cas de défaut de serrage d’un écrou tel qu’analysé par ledit robot collaboratif 11. Cette interface hommemachine permettant audit robot 11 d’indiquer à l’opérateur sur quel écrou le défaut a été constaté. L’opérateur peut alors prendre le relais en commandant un mode dégradé dans lequel le robot collaboratif 11 se place en position de repli et le robot manipulateur 7 se place dans une position spéciale lui permettant de maintenir l’ouvrant en position sur la caisse tout en offrant un accès à l’habitacle du véhicule à l’opérateur depuis la passerelle de sécurité 23 déployée à l’arrière de la caisse 5.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, la station présente des moyens de guidage d’un chariot de convoyage motorisé porteur d’une caisse de véhicule, et/ou en ce qu’elle comprend une passerelle escamotable configurée pour pouvoir être déployée à l’arrière de la caisse de véhicule lorsque cette dernière est en position dans ladite station.

De préférence, le procédé comprend en outre une étape de vérification du serrage par mesure 10 et analyse du couple de serrage et éventuellement une étape d’alerte d’un opérateur lorsque le couple de serrage mesuré est inférieur à une valeur prédéterminée.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Station (1 ) pour le montage d’un ouvrant (3) sur une caisse (5) de véhicule, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un robot manipulateur (7) doté d’une main de préhension (9) pour la préhension et le maintien d’un ouvrant (3), ledit ouvrant (3) étant de préférence un volet arrière ; et en ce qu’elle comprend en outre au moins un robot collaboratif (11) multiaxes configuré pour fixer ledit ouvrant (3) au moyen d’une visseuse (13) asservie.
2. 2. Station (1) selon la revendication 1, la caisse (5) de véhicule définissant un habitacle, la station (1) est caractérisée en ce que le robot collaboratif (11) est agencé pour être placé en regard d’un des côtés de la caisse (5) de véhicule lorsque cette dernière est en position dans la station (1), de telle sorte à ce qu’il puisse pénétrer dans l’habitacle de ladite caisse (5) de véhicule en vue du vissage de l’ouvrant (3) sur la caisse (5) par une ouverture latérale de ladite caisse (5).
3. 3. Station (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une rampe (29) d’approvisionnement en écrous, et/ou un système d’approvisionnement automatique en écrous destiné au robot collaboratif (11) ; de préférence, le système d’approvisionnement automatique en écrous comprend un bol vibrant.
4. 4. Station (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le robot collaboratif (11) comprend une visseuse (13) asservie, équipée d’un embout (31) montrant une prise (33) à douze pans pour saisir les écrous, et/ou un système télescopique (35) permettant de modifier sa longueur ; de préférence, le système télescopique (35) est un système passif comprenant un ressort (37).
5. 5. Station (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le robot collaboratif (11) comprend des moyens de vérification du serrage des écrous par analyse du couple de serrage ; de préférence, la station (1) comprend en outre une interface homme-machine (45) pour communiquer avec un opérateur en cas de défaut de serrage d’un écrou tel qu’analysé par ledit robot collaboratif (11).
6. 6. Station (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en qu’elle présente des moyens de guidage (21) d’un chariot de convoyage motorisé (15) porteur d’une caisse (5) de véhicule, et/ou en ce qu’elle comprend une passerelle de sécurité (23) escamotable configurée pour pouvoir être déployée à l’arrière de la caisse (5) de véhicule lorsque cette dernière est en position dans ladite station (1).
7. 7. Procédé de montage d’un ouvrant (3) sur une caisse (5) de véhicule, ledit procédé étant mis en œuvre dans une station (1) selon l’une des revendications 1 à 6, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :

   le transfert d’une caisse (5) de véhicule dans la station (1) et mise en position de ladite caisse (5);

   le prélèvement sur un magasin d’approvisionnement (25) d’un ouvrant (3) par un robot manipulateur (7) au moyen d’une main de préhension (9), ledit ouvrant (3) étant de préférence un volet arrière ; et la mise en place dudit ouvrant (3) à monter sur la caisse (5) par le robot manipulateur (7) ;

   et en ce en ce qu’il comprend en outre une étape de montage par vissage dudit ouvrant (3) sur la caisse (5) par un robot collaboratif (11) multiaxes équipé d’une visseuse (13) asservie.
8. 8. Procédé de montage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’étape de transfert dans la station (1) de la caisse (5) de véhicule se fait au moyen d’un chariot de convoyage motorisé (15) portant ladite caisse (5) ; de préférence, le procédé peut être mis en œuvre selon un mode dégradé comprenant une étape de fermeture d’une passerelle de sécurité (23) après l’entrée dudit chariot (15) dans ladite station (1).
9. 9. Procédé de montage selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de vérification du serrage par mesure et analyse du couple de serrage, et éventuellement une étape d’alerte d’un opérateur lorsque le couple de serrage mesuré est inférieur à une valeur prédéterminée.
10. 10. Procédé de montage selon l’une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de prélèvement d’un ouvrant (3) par le robot manipulateur (7) au moyen d’une main de préhension (9) dans un stock (27) lorsque l’étape de prélèvement dans le magasin d’approvisionnement (25) ne peut pas être effectuée, et/ou en ce que l’étape de montage par vissage dudit ouvrant (3) sur la caisse (5) par un robot collaboratif (11) comprend au moins deux sous-étapes de vissage d’écrous disposés dans des localisations différentes de la caisse (5), les au moins deux sous-étapes étant réalisées successivement par un même robot (11).