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Title:
MACHINE AND METHOD FOR MACHINING AND/OR FINISHING MOLDED OR MACHINED MECHANICAL PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1990/008623
Kind Code:
A1
Abstract:
The machine is comprised of a housing (10) containing two series of finishing units (14, 15, 16 and 14', 15', 16') and two manipulator robots (12 and 12'). Two loading devices (9 and 9') are provided to set in place manually or automatically parts to be treated and their manipulation by the robots. The latter are of the pendular type and are fixed to a transverse beam (13).

Inventors:
BULA BERNARD (CH)
Application Number:
PCT/CH1990/000020
Publication Date:
August 09, 1990
Filing Date:
January 30, 1990
Export Citation:
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Assignee:
BULA & FILS MACH (CH)
International Classes:
B23Q7/04; B23Q7/14; B24B27/00; (IPC1-7): B23Q7/04; B23Q7/14; B24B27/00; B25J9/00
Domestic Patent References:
WO1987001333A11987-03-12
Foreign References:
DE8715326U11988-01-07
FR2586908A11987-03-13
GB1566444A1980-04-30
Other References:
Sheet Metal Industries, Volume 52, No. 5, Mai 1975, (Redhill, GB), J.P. DEWAR: "Automatic Polishing Machines - Types and Applications - part 2", pages 254-259 voir page 255, colonne 3, paragraphe 8; figure 10
Robotics Engineering, Volume 8, No. 11, Novembre 1986, (Petersborough, NH, US), M. SAIGO et al.: "Coordinating a Dual-arm Assembly Robot", pages 8-12
Technische Rundschau, Volume 76, No. 12, Partie 2, 20 Mars 1984, (Bern, CH), D. HILTI et al.: "Entgraten mit dem Roboter", pages 9-24
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Machine d'Usinage et/ou de finissage de pièces de mécanique moulées ou usinées, comportant une enceinte fermée, des unités d'usinage et/ou de finissage desdites pièces, un dispositif d'approvisionnement pour amener ces pièces dans ladite enceinte, des moyens pour prendre en charge lesdites pièces et pour les présenter auxdites unités d'usinage et/ou de finissage en vue de leur traitement, et des moyens pour les évacuer après ce traitement, caractérisée en ce que lesdits moyens pour prendre en charge lesdites pièces et pour les présenter auxdites unités d'usinage et/ou de finissage comportent deux robots manipulateurs du type à six axes, ces robots étant associés chacun à au moins une unité d'usinage et/ou de finissage et en ce que ces robots sont agencés pour prendre en charge successivement des pièces en vue de leur traitement successif par ladite unité d'usinage et/ou de finissage associée à l'un des robots puis, après une reprise par l'autre robot, par ladite unité d'usinage et/ou de finissage associée à cet autre robot.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les robots manipulateurs sont du type pendulaire et sont montés au haut de ladite enceinte.
3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux robots manipulateurs sont disposés symétriquement par rapport au plan médian de la machine et en ce que chacun de ces robots est associé à plusieurs unités d'usinage et/ou de finissage.
4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en. ce que l'un des robots manipulateurs est agencé pour maintenir les pièces dans une première zone prévue pour être traitée par les unités d'usinage et/ou de finissage associées à l'autre robot et en ce que cet autre robot est agencé pour maintenir les pièces dans une deuxième zone préalablement traitée par les unités d'usinage et/ou de finissage associées au premier robot.
5. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'approvisionnement comporte au moins un dispositif de chargement conçu pour recevoir des pièces à usiner et/ou à finir, ce dispositif étant accessible à au moins un des robots manipulateurs.
6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de chargement comporte un sas de sécurité pourvu d'un guichet d'accès extérieur, ce guichet étant fermé lorsque l'accès du sas par l'un des robots est autorisé.
7. Procédé d'usinage et/ou de finissage de pièces de mécanique moulées ou usinées, au moyen d'une machine comportant une enceinte fermée, des unités d'usinage et/ou de finissage desdites pièces, un dispositif d'approvisionnement pour amener ces pièces dans ladite enceinte, des moyens pour prendre en charge lesdites pièces et pour les présenter auxdites unités d'usinage et/ou de finissage en vue de leur traitement, et des moyens pour les évacuer après ce traitement, caractérisé en ce que l'on prend les pièces en charge au moyen d'un premier robot manipulateur du type à six axes, en ce que l'on présente ces pièces à au moins une unité d'usinage et/ou de finissage associée audit premier robot, en ce que l'on usine et/ou on finit les pièces partiellement sur cette unité, en ce que l'on transfère ces pièces partiellement usinées et/ou finies à un second robot manipulateur du type à six axes, en ce que l'on présente ces pièces à au moins une unité d'usinage et/ou de finissage associé audit second robot, en ce que l'on usine et/ou on finit les pièces préalablement partiellement traitées sur cette unité, et en ce que l'on transfère les .pièces entièrement usinées et/ou finies vers lesdits moyens pour les évacuer.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on traite au moins une partie de la surface desdites pièces au moyen de l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit premier robot manipulateur, et en ce que l'on traite une autre partie de la surface desdites pièces au moyen de l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit second robot manipulateur.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier robot manipulateur maintient les pièces dans une première zone qui fait partie de la surface traitée par l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit second robot et en ce que ledit second robot manipulateur maintient les pièces dans une seconde zone qui fait partie de la surface traitée par l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit premier robot.
10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier robot manipulateur prend en charge les pièces dans un sas de sécurité pourvu d'un guichet d'accès extérieur, ce guichet étant fermé lorsque l'accès du robot au sas est autorisé.
Description:
MACHINE ET PROCEDE D'USINAGE ET/OU DE FINISSAGE DE PIECES DE MECANIQUE MOULEES OU USINEES

La présente invention concerne une machine d'usinage et/ou de finissage de pièces de mécanique moulées ou usinées, comportant une enceinte fermée, des unités d'usinage et de finissage desdites pièces, un dispositif d'approvisionnement pour amener ces pièces dans ladite enceinte, des moyens pour prendre en charge lesdites pièces et pour les présenter auxdites unités d'usinage et/ou de finissage en vue de leur traitement, et des moyens pour les évacuer après ce traitement.

Elle concerne également un procédé d'usinage et/ou de finissage de pièces de mécanique moulées ou usinées, au moyen d'une machine comportant une enceinte fermée, des unités d'usinage et/ou de finissage desdites pièces, un dispositif d'approvisionnement pour amener ces pièces dans ladite enceinte, des moyens pour prendre en charge lesdites pièces et pour les présenter auxdites unités d'usinage et/ou de finissage en vue de leur traitement, et des moyens pour les évacuer après ce traitement.

On connaît déjà différentes machines d'usinage et/ou de finissage, montées à l'intérieur d'une enceinte fermée, comportant un robot manipulateur pour présenter des pièces ou des parties de pièces à traiter à une ou de préférence plusieurs unités de finissage. Les unités de finissage sont en général des machines d'ébavurage, de brossage, de ponçage, de polissage, de meulage, etc., et le robot manipulateur est de préférence un robot du type pendulaire conçu pour permettre de déplacer les pièces selon des trajectoires complexes en vue de les présenter aux différentes unités de finissage. Une telle machine est par exemple illustrée par la demande internationale

de brevet publiée sous le No. PCT/CH86/00126. Ces machines se prêtent particulièrement bien au finissage de pièces fabriquées en séries relativement petites, lorsque les opérations .sont sensiblement les mêmes pour toutes.

Néanmoins, lorsque les opérations sont différentes ou lorsque l'on souhaite combiner des interventions d'usinage et des interventions de finissage sur un même équipement, les machines connues ne permettent plus d'intervenir de manière simple.

En particulier, lorsque les pièces sont saisies par un robot manipulateur, la zone de la pièce dans laquelle le robot la maintient, ne peut pas être usinée ou finie au cours d'une seule opération. Ceci nécessite habituellement une reprise par le même robot pour une deuxième phase de traitement. La perte de temps est certaine et la rentabilité d'une production est handicapée par une double opération séparée par une phase de stockage intermédiaire suivie d'une reprise.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une machine universelle qui peut être adaptée de façon extrêmement rapide et simple à divers modes d'utilisation aussi différents que les modes d'usinage et les modes de finissage. En outre, la machine proposée permet de combiner ces deux modes de fonctionnement et notamment d'effectuer une des opérations en temps réel, alors que l'autre opération s'effectue simultanément en temps caché.

Dans ce but, la machine selon l'invention est caractérisée en ce que lesdits moyens pour prendre en charge lesdites pièces et pour les présenter auxdites unités d'usinage et/ou de finissage comportent deux robots manipulateurs du type à six axes, ces robots étant

associés chacun à au moins une unité d'usinage et/ou de finissage et en ce que ces robots sont agencés pour prendre en charge successivement des pièces en vue de leur traitement successif par ladite unité d'usinage et/ou de finissage associée à l'un des robots puis, après une reprise par l'autre robot, par ladite unité d'usinage et/ou de finissage associée à cet autre robot.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les robots manipulateurs sont du type pendulaire et sont montés au haut de ladite enceinte.

Selon une variante, les deux robots manipulateurs sont disposés symétriquement par rapport au plan médian de la machine et chacun de ces robots est associé à plusieurs unités d'usinage et/ou de finissage.

De préférence, l'un des robots manipulateurs est agencé pour maintenir les pièces dans une première zone prévue pour être traitée par les unités d'usinage et/ou de finissage associées à l'autre robot et cet autre robot est agencé pour maintenir les pièces dans une deuxième zone préalablement traitée par les unités d'usinage et/ou de finissage associées au premier robot.

Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif d'approvisionnement peut comporter au moins un dispositif de chargement conçu pour recevoir des pièces à usiner et/ou à finir, ce dispositif étant accessible à au moins un des robots manipulateurs.

Pour permettre un approvisionnement de la machine en pièces à traiter qui soit sûr et sans danger pour l'utilisateur, le dispositif de chargement comporte un sas de sécurité pourvu d'un guichet d'accès extérieur, ce guichet étant fermé lorsque l'accès du sas par l'un des

robots est autorisé.

Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on prend les pièces en charge au moyen d'un premier robot manipulateur du type à six axes, en ce que l'on présente ces pièces à au moins une unité d'usinage et/ou de finissage associée audit premier robot, en ce que l'on usine et/ou on finit les pièces partiellement sur cette unité, en ce que l'on transfère ces pièces partiellement usinées et/ou finies à un second robot manipulateur du type à six axes, en ce que l'on présente ces pièces à au moins une unité d'usinage et/ou de finissage associé audit second robot, en ce que l'on usine et/ou on finit les pièces préalablement partiellement traitées sur cette unité, et en ce que l'on transfère les pièces entièrement usinées et/ou finies vers lesdits moyens pour les évacuer.

De préférence, l'on traite au moins une partie de la surface desdites pièces au moyen de l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit premier robot manipulateur, et l'on traite une autre partie de la surface desdites pièces au moyen de l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit second robot manipulateur.

Selon une forme avantageuse du procédé, le premier robot manipulateur peut maintenir les pièces dans une première zone qui fait partie de la surface traitée par l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit second robot et ledit second robot manipulateur peut maintenir les pièces dans une seconde zone qui fait partie de la surface traitée par l'unité d'usinage et/ou de finissage associée audit premier robot.

Dans cette forme de réalisation, le premier robot

manipulateur prend en charge les pièces dans un sas de sécurité pourvu d'un guichet d'accès extérieur, ce guichet étant fermé lorsque l'accès du robot au sas est autorisé.

La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel :

- la figure 1 représente une vue schématique de dessus d'une première forme de réalisation de la machine selon l'invention,

- la figure 2 représente une vue en élévation d'une des deux parties sensiblement identiques de la machine de la figure 1,

- la figure 3 représente une vue en plan, similaire à celle de la figure 1, mais illustrant une autre forme de réalisation de la machine selon l'invention, et

- la figure 4 représente schématiquement une vue en élévation d'un des dispositifs de chargement de la machine des figures 1 et 2.

En référence à la figure 1, la machine 10 représentée comporte essentiellement une enceinte fermée 11 à l'intérieur de laquelle sont suspendus deux robots manipulateurs programmables respectivement 12 et 12', du type pendulaire, fixés à une poutre transversale 13 (représentée partiellement). Ces robots manipulateurs comportent avantageusement six axes mais peuvent être remplacés aisément par des robots à neuf axes pour augmenter la flexibilité du système en accroissant les dimensions de l'espace accessible par les bras (non représentés) de ces robots.

La machine telle que le montre la figure 1 comporte par exemple trois paires d'unités de finissage respectivement 14, 14',"15, 15' et 16, 16' destinées chacune à effectuer une opération différente sur des pièces brutes à traiter. Les unités de finissage 14 et 14' sont constituées dans ce cas par une bande équipée d'une toile émeri 17, respectivement 17', entraînée en rotation autour d'un galet de guidage 18, respectivement 18', d'axe vertical. Les unités de finissage 15 et 15' sont des unités de brossage équipées de brosses 19, respectivement 19', d'axe vertical. Les unités de finissage 16 et 16' sont dans ce cas constituées par des polisseuses comportant des brosses à polir 20, respectivement 20', d'axe horizontal de préférence, respectivement associées aux distributeurs automatiques 21 et 21' de pâte à polir.

Il est bien évident que le nombre et la nature des différentes unités de finissage peuvent être variés à volonté en fonction des opérations que l'on doit faire subir à une pièce pour que sa surface atteigne l'état désiré.

Dans l'exemple représenté par la figure, l'enceinte 11 de la machine 10 comporte deux dispositifs de chargement 9 et 9' qui seront décrits plus en détail en référence à la figure 4 et qui reçoivent les pièces à traiter qui sont prélevées automatiquement par les bras (non représentés) des robots manipulateurs 12 et 12'. Selon une variante, l'un des dispositifs de chargement, par. exemple 9, est seul utilisé pour l'approvisionnement des deux robots manipulateurs et l'autre dispositif de chargement 9' sert à l'évacuation des pièces traitées. Dans ce cas, le processus de fonctionnement peut être le suivant : le robot manipulateur 12 prélève une pièce dans le dispositif de chargement 9 et lui fait subir l'ensemble des traitements requis et exécutés par les différentes

unités de finissage. A la fiiî de ce processus, le même bras manipulateur 12 dépose la pièce terminée dans le dispositif 9' qui est dans ce cas un dispositif d'évacuation. Parallèlement à cette intervention, le robot manipulateur 12' prélève une deuxième pièce dans le dispositif de chargement 9 et fait exécuter les opérations de finissage reguises exécutées par les unités de finissage correspondantes avant de déposer la pièce traitée dans le dispositif d'évacuation 9'. Dans le cas où les unités de finissage 14', 15' et 16' sont différentes des unités correspondantes 14, 15 et 16 et sont complémentaires à ces premières, on peut imaginer que le robot manipulateur 12 après avoir prélevé une pièce dans l'unité de chargement 9 fait exécuter un ensemble d'opérations de finissage par les unités de finissage 14, 15 et 16, transmet la pièce semi-finie au manipulateur 12' qui fait exécuter les opérations complémentaires requises au traitement de la pièce par des unités de finissage 14'. 15' et 16' avant de déposer la pièce finie dans le dispositif d'évacuation 9'. A chaque unité de finissage est associé un dispositif d'aspiration comportant une tête d'aspiration 30, respectivement 30', connectée par un conduit flexible 31, respectivement 31' à une installation d'aspiration non représentée.

A titre d'illustration, la figure 2 est une vue en élévation de l'une des deux parties composant la machine 10 de la figure 1. Comme le montre cette figure, chaque unité de finissage est portée par un support mobile composé essentiellement d'une colonne télescopique 22, par exemple du type à vis, qui supporte une colonne 23 susceptible de se déplacer dans un plan horizontal. Selon une forme de réalisation particulière, la coulisse 23 peut être pivotante; selon un autre mode de réalisation particulier, le support de l'unité de finissage peut être

rotatif par rapport à la coulisse. Dans les deux cas, l'unité de finissage peut être ajustée en hauteur, en position angulaire et en translation horizontale.

Le robot manipulateur 12 est monté au haut de l'enceinte de telle manière que son bras manipulateur 24, terminé par un organe de préhension 25 du type mandrin de serrage, pince hydraulique, pneumatique ou mécanique, électro-aimant, etc., puisse amener les pièces à traiter en contact ave les différentes unités de finissage. Dans ce but, le robot du type pendulaire est avantageusement monté de façon centrale pour que le bras manipulateur 24 ait un rayon d'action maximal. Ce robot est articulé selon deux axes perpendiculaires sur une potence 26 portée par la poutre transversale 13. Les déplacements du bras manipulateur sont programmés au moyen d'une unité de commande programmable, logée dans une armoire 27, équipée d'une console de programmation 28 et reliée au robot par un câble de liaison 29.

La figure 3 illustre une autre forme de réalisation dans laquelle la machine comporte comme précédemment une enceinte fermée 10 et deux robots manipulateurs respectivement 12 et 12', de préférence du type pendulaire suspendus à une poutre transversale 13. Dans cette forme de réalisation, les robots sont prévus pour fonctionner comme robots d'usinage. Dans ce but, les bras manipulateurs 40, respectivement 40', représentés schématiquement, sont terminés par une tète porte-outil 41, respectivement 41'. Ces outils sont disposés dans des magasins 42 et 42' ayant des compartiments 43 et 43' et qui sont respectivement associés aux robots 12 et 12' . Les pièces à traiter 44 sont amenées dans l'enceinte sur des palettes 45 disposées sur un convoyeur sans fin 46 qui peut être une bande transporteuse sans fin, un système de rails, etc. Les robots manipulateurs sont

commandés de telle manière qu'ils puissent travailler simultanément ou alternativement sur une même pièce 44 ou sur deux pièces successives traversant l'enceinte 10.

Par ailleurs, cette variante pourrait être combinée à la forme de réalisation décrite précédemment et l'un des robots manipulateurs pourrait être un robot d'usinage alors que l'autre pourrait être un robot de transfert des pièces. A titre d'exemple, on suppose que le robot 12 est un robot d'usinage qui est conçu pour effectuer une ou plusieurs opérations d'usinage sur une pièce 44 amenée sur une palette 45. Après cette phase d'usinage, la pièce 44 peut être prélevée par le robot manipulateur 12' qui pourrait se comporter comme un robot de transfert et amener la pièce semi-finie en contact avec différentes unités de finissage (non représentées).

Le convoyeur est disposé de telle manière que son axe longitudinal soit parallèle ou situé dans le plan médian de la machine 10, les robots manipulateurs 12 et 12' étant disposés symétriquement par rapport à ce plan.

Cette machine présente une grande souplesse et permet un gain de temps considérable, étant donné que certaines opérations peuvent se faire en temps caché.

La figure 4 illustre schematiquement le dispositif de chargement 9 et/ou 9'. Le robot manipulateur pourvu d'un bras articulé 50 à plusieurs segments est disposé de telle manière qu'il puisse accéder à une plate-forme de chargement 60 sur laquelle est disposée une pièce 61.

Pour des raisons de sécurité, le dispositif de chargement comprenant la plate-forme 60 est pourvu d'un guichet 62 et d'une porte télescopique 63, les deux fonctionnant simultanément de telle manière que le guichet 62 soit

toujours fermé lorsque la porte coulissante 63 est ouverte et autorise l'accès du bras manipulateur 50 et que le guichet 62 puisse s'ouvrir lorsque la porte coulissante 63 est fermée et interdit l'accès de ce bras.




 
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