DISPOSITIF D'EXTRACTION D'ELECTRODE DE ROBOT DE SOUDURE ET ENSEMBLE D'EXTRACTION

Le secteur technique de la présente invention est celui des robots de soudure par point et en particulier les dispositifs d'extraction et de chargement des électrodes.

On connaît différents dispositifs d'extraction et de chargement d'électrodes et on peut se reporter aux brevets FR-2870149, FR-2760391, US-5495663, FR-2651457, EP-0267109.

Le brevet FR-2870149 du présent demandeur décrit un dispositif d'extraction des électrodes usagées dans lequel on prévoit un bloc d'extraction rotatif comportant des mors d'extraction appliqués autour de l'électrode en relation avec une came afin d'imprimer un mouvement hélicoïdal pour extraire l'électrode usagée. Dans cette réalisation, l'électrode est maintenue par les mors ce qui nécessite des moyens spécifiques afin de les fermer sur l'électrode.

Le brevet FR-2760391 également du demandeur décrit un dispositif dans lequel le module d'extraction est double c'est-à-dire deux éléments superposés et coaxiaux afin de permettre l'extraction simultanée de deux électrodes. L'extraction de l'électrode nécessite toujours l'utilisation de mors d'extraction.

Le brevet US-5495663 décrit un dispositif d'extraction d'électrodes usagées dans lequel l'électrode est prise entre deux mâchoires et pour extraire l'électrode on provoque une translation des mâchoires et assurer ainsi un arrachement en force de celle-ci. On comprend qu'avec un tel dispositif il faille assurer l'immobilisation de la pince du robot.

Le brevet FR-2651457 décrit un ensemble permettant de changer les électrodes usées et de les remplacer par des électrodes neuves. L'extraction de l'électrode s'effectue en assurant le blocage de l'électrode dans le module d'extraction et ensuite d'imprimer à ce module un mouvement de rotation puis de translation. On voit donc qu'il s'agit l'ensemble du module.

Le brevet EP-0267109 décrit un système d'extraction dans lequel on prévoit des fourches articulées que l'on introduit entre l'électrode et le porte électrode. En actionnant en

rotation une fourche par rapport à l'autre on sépare, suivant une translation cette électrode. Cette réalisation implique des moyens spécifiques afin d'assurer la rotation d'une fourche par rapport à l'autre, ce qui rend ce système complexe et fragile.

De façon générale lorsque ces dispositifs extraction chargement d'électrodes de soudure sont complets, l'ensemble qu'ils forment présente l'inconvénient d'être beaucoup trop important pour être localisé facilement dans un site ou placé sur un bras robot dont la fonction première est de présenter les pièces à souder à portée de la pince de soudure par points.

Le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'extraction d'électrode intégré dans un ensemble assurant le remplacement des électrodes usagées par des électrodes neuves.

L'invention a donc pour objet un dispositif d'extraction d'électrode fixée sur un porte-électrode d'une pince de robot de soudure par point, caractérisé en ce qu'il comprend un support dans lequel coulisse un extracteur destiné à venir en appui sur l'électrode, un logement de réception de l'électrode et au moins un moyen de contre appui de l'électrode se présentant sous la forme d'un tronc de cône afin d'imprimer à ladite électrode sous l'action de l'extracteur un mouvement hélicoïdal d'extraction par rapport au porte électrode.

Selon une caractéristique de l'invention, le moyen de contre appui se présente sous la forme d'un galet tronconique monté libre en rotation par rapport au support. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte deux moyens d'appui définissant ensemble avec l'extracteur trois points de contact non alignés avec ladite électrode.

Selon encore une autre caractéristique, le support comprend deux logements d' électrode chacun muni de moyen de contre appui .

Selon encore une autre caractéristique, les deux logements sont ouverts à chaque extrémité, vers deux directions opposées par rapport au support.

Selon encore une autre caractéristique, l'extracteur se présente sous la forme d'un éperon comportant deux griffes munies à chacune de leur extrémité d'une surface dentelée destinée à imprimer à l'électrode un mouvement de rotation. L'invention a également pour objet un ensemble d'extraction d'électrodes usagées et de chargement d'électrodes neuves de pinces de robot de soudure par point, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'extraction d'électrode et au moins un chargeur d'électrodes neuves fixé au support du dispositif d'extraction afin de constituer un ensemble compact apte à être fixé au robot.

Selon un mode de réalisation, le chargeur d'électrode comprend une butée coopérant avec un détecteur de présence d'électrode, ladite butée étant soumise à l'action d'un ressort pour occuper une première position en appui sur une électrode et une seconde position destinée à occulter un détecteur en l'absence de l'électrode.

Un tout premier avantage de la présente invention réside dans le fait que l'extraction des électrodes usagées ne nécessite qu'un mouvement mécanique de translation.

Un autre avantage de la présente invention résulte dans l'extrême compacité de l'ensemble assurant son implantation dans une chaîne de fabrication sans aucune modification de celle-ci . Un autre avantage encore de l'invention réside dans sa simplicité technique permettant d'obtenir un fonctionnement automatique et de l'installer soit en poste fixe, soit sur un bras robot, ce que n'assure aucun des dispositifs existants.

Le dispositif selon l'invention propose une solution légère et peu encombrante d'un système de remplacement des électrodes usagées des pinces de soudure par points.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la suite de la description faite en relation avec les dessins sur lesquels : - la figure 1 représente une vue générale de l'ensemble selon l'invention en vue de dessus,

- la figure 2 est une vue éclatée montrant la structure du dispositif d'extraction selon l'invention,

- la figure 3 représente une coupe en vue dessus du dispositif d' extraction,

- la figure 4 est une vue montrant la position de l'électrode dans le dispositif d'extraction, et - la figure 5 est une vue générale montrant la structure de distribution des électrodes neuves.

Comme on peut le voir sur la figure 1, l'ensemble 1 selon l'invention est constitué de deux composants, un extracteur automatique 2 et deux chargeurs automatiques 3 et 4 combinés de façon compacte pour être intégrés aisément dans un site ou être montés facilement sur un bras de robot de soudure (non représenté) , soit pour y être fixé à demeure, soit pour y être chargé au moment où il devient nécessaire de remplacer automatiquement les électrodes usagées . Pour plus de précision sur le robot de soudure, on peut se reporter aux documents analysés précédemment, la description détaillée de ce robot n'étant pas nécessaire à la compréhension de l'invention.

Le module d'extraction 2 est constitué de deux éléments, un moyen moteur 5 qui permet d'assurer le mouvement du mécanisme d'extraction, et un ensemble mécanique 6 qui permet d'extraire les électrodes usagées quel que soit le diamètre de l'électrode à extraire. Comme on le voit sur la figure, le module d' extraction est relié au module de chargement suivant une disposition en croix sur une platine 7 décrite ci-après.

Le module de chargement 3 ou 4 est composé de chargeurs rotatifs, dénommées cartouches, qui peuvent être à simple ou double rangée d'électrodes neuves. Dans ces cartouches, les électrodes sont disposées dans des alvéoles en forme de U, adaptées aux électrodes qui devront être chargées sur la pince de soudure.

Le module d'extraction est muni d'un corps recouvert par un couvercle 8 fixé à ce corps par des vis 9 (9a-9c) et laisse voir deux empreintes 10 et 11 dans lesquelles viennent s'introduire les pinces (non représentées) du robot afin de procéder au remplacement des électrodes usées. Un module de blocage de la pince du robot décrit en relation avec les figures 6 et 7 est fixé sur ce couvercle 8.

Sur la figure 2, on a représenté en coupe l'extrémité d'une pince 40 d'un robot de soudure solidaire d'une allonge 41 prolongée par une partie tronconique 42 venant s'engager à force dans un trou borgne 43 de même forme pratiquée dans la masse d'une électrode 44. D'autres moyens de fixation de l'électrode sont connus qu'il n'est pas nécessaire de détailler plus avant. Cependant, on comprend que pour extraire une électrode usagée, il faut réaliser un blocage de l'allonge 41 afin d'éviter la transmission des efforts à la pince elle-même. Le dispositif d'extraction comprendra donc un module d'extraction de l'électrode et un module de blocage de l'allonge, ces deux modules étant de préférence tous deux solidaires du même support.

Sur la figure 3, on a représenté une vue éclatée du module d'extraction 6 lié au moteur 5 assurant par l'intermédiaire d'un accouplement 12 la translation d'un extracteur 13 dirigé dans le plan de la figure soit vers la gauche pour extraire une électrode usagée, soit vers la droite pour évacuer cette électrode qui tombe par son propre poids lorsqu'elle a été extraite de la pince 40.

L'extracteur 13 est réalisé ici sous la forme d'un éperon comportant deux griffes 14a et 14b munies à chacune de leur extrémité d'une surface dentelée 15 destinée à imprimer à l'électrode un mouvement de rotation comme cela sera expliqué ci-après.

L'extracteur comprend un support 16 de forme allongée muni d'un alésage 17 borgne transversal dans lequel coulisse l'extracteur 13 destiné à venir en appui sur l'électrode. A cette fin, l'alésage 17 est prolongé par six perçages transversaux 18a-18b, 19-22. Les perçages 18a-18b constituent chacun un logement de réception de l'électrode (non visible sur cette figure) . Les perçages 19 et 20 constituent les logements de réception distincts d'un premier moyen de contre d'appui 23 et d'un second moyen de contre appui 24 de l'électrode se présentant sous la forme d'un tronc de cône. De même, les perçages 21 et 22 constituent des logements de réception distincts d'un troisième moyen de contre appui 25 et d'un quatrième moyen de contre d'appui 26 de l'électrode.

Ces moyens de contre appui 23, 24, 25 et 26 sont par exemple réalisés sous la forme de galets tronconiques .

Comme on le voit sur la figure, les galets 23 et 24 sont disposés dans le même sens tandis que les galets 25 et 26 sont disposés dans le sens inverse. Cette disposition permet de traiter une pince du robot dont l'électrode doit être changée dans un sens et de traiter l'autre pince du robot dans l'autre sens, ce qui permet de ne pas avoir à retourner les pinces du robot. Bien entendu, on pourrait disposer ces galets tronconiques dans le même sens sans changer la structure des moyens selon la présente invention.

Le support 16 est complété par les plaques 27 et 28 et le couvercle 29 fixés à ce support par l'intermédiaire de vis 30

(30a-30d) et des galets cylindriques 31a et 31b dont le but est de guider l'extracteur 13 dans son déplacement horizontal .

Sur la figure 4, on a représenté une coupe partielle montrant un détail de réalisation au niveau de l'alésage borgne 17 où les six perçages 18a-18b, 19, 20, 21 et 22 sont visibles dans lesquels les galets sont insérés. On voit sur la partie droite de cette figure que la première pince du robot est destinée à venir s'insérer dans le perçage 18a afin de réaliser l'extraction d'une première électrode dans un premier sens et que la seconde pince du robot est destinée à venir s'insérer dans le perçage 18b pour procéder à l'extraction de la seconde électrode.

Sur la partie droite de la figure, on note le perçage 19 recevant le galet 24 monté sur l'axe 33b, le perçage 20 recevant le galet 23 monté sur son axe 33a. La vue représentée permet de comprendre que ces deux galets sont montés avec leur grande base visible pour imprimer à l'électrode un mouvement vers le bas par rapport à une direction perpendiculaire au plan de la figure.

Sur la partie gauche de la figure, on note de la même manière le perçage 21 recevant le galet 25 monté sur l'axe

13b, le perçage 22 recevant le galet 26 monté sur son axe

13a. Cette partie gauche illustre l'extraction de l'autre

électrode de la pince de soudure vers le haut suivant une direction perpendiculaire au plan de la figure.

Le fonctionnement est le suivant lors de l'extraction vers le bas de l'électrode en considérant la partie droite de la figure 3. Lorsqu'une électrode de la pince de soudure du robot est à changer, celle-ci se présente une première fois dans la cavité 18a du module d'extraction pour l'extraction de l'électrode supérieure, puis dans la cavité 18b du même module pour l'extraction de l'électrode inférieure. Sous l'action du moteur 5, l'éperon 13 est déplacé en translation suivant la flèche F dans l'alésage 17 jusqu'à venir en butée contre l'électrode (non représentée) insérée dans le perçage

18a par l'intermédiaire de la partie dentelée 15a.

L'électrode est alors comprimée contre les moyens de contre- appui 23 et 24 par exemple.

Bien entendu, lorsque l'électrode usagée est introduite dans une des cavités 18a ou 18b un signal, soit électrique, soit mécanique, est donné au moteur 5 du module d'extraction

6. Ce signal provoque le mouvement vers l'avant de l'éperon 13 qui se déplace guidé à l'intérieur du corps 16 par les galets cylindriques 31a et 31b. Dans ce mouvement vers l'avant, l'extrémité conique 15a de l'éperon 13 prend progressivement en charge l'électrode à extraire, en la mettant en appui sur les galets tronconiques 23 et 24 des cavités 18a et 18b. Ces galets tronconiques sont montés libres en rotation sur des axes 33a et 33b. Lorsque l'éperon

13 est déplacé vers l'avant, l'électrode, en contact avec l'éperon 13 et les galets coniques 23 et 24 est entraînée à la fois en rotation et en translation, et ce mouvement de type hélicoïdal permet d'extraire les électrodes sans détériorer la pince de soudure. Ce mouvement hélicoïdal est inversé lorsque l'électrode de l'autre pince est traitée.

Bien entendu, on peut réaliser l'invention avec un moyen de contre-appui unique. Les galets cylindriques 31a et 31b ont pour but d'assurer un bon guidage de l'éperon 13 pendant son mouvement vers la gauche.

Sur la figure 5, on a représenté une coupe au niveau des électrodes 35 et 36 engagées dans les perçages 18a et 18b non désignés pour des raisons de commodité. Les deux électrodes sont représentées afin de mieux mettre en évidence le fonctionnement de la pince. Dans la configuration représentée, l'électrode 35 est comprimée par l'extrémité 14a de l'éperon avec les griffes 15a en appui contre la paroi latérale de l'électrode. L'électrode 35 vient donc en contact intime avec les galets 24 et 23 (seul 24 est visible sur cette figure) , ce qui provoque avec la translation de l'éperon la rotation et la translation de l'électrode et donc sa séparation de la pince de soudure. Le processus se déroule de la même manière pour l'autre électrode avec l'extrémité

14a de l'éperon dont les griffes 15b viennent prendre en charge cette électrode 36 suivant un mouvement inverse.

L'invention concerne également un ensemble incorporant un module d'extraction et un module de chargement d'électrodes.

Sur la figure 6, on a représenté un module de blocage supérieur 50 fixé sur le couvercle 8 dans les perforations 52 et 53 et un module de blocage inférieur 51 fixé de la même manière sur la partie inférieure du boîtier. Bien entendu, l'ouverture du module de blocage est alignée avec les empreintes 10 et 11.

La figure 7 est une vue éclatée du module de blocage supérieur 50 mais il va de soi que le module inférieur 51 présente la même structure. Il se compose essentiellement d'un couvercle 54 venant se fixer sur le module d'extraction les mâchoires 55 et 56 ainsi qu'un vérin 57 destiné à actionner ces mâchoires. A cette fin, les axes de fixation 58 et 59 sont vissés dans les perforations 52 et 53 du couvercle

8. Les mâchoires 55 et 56 sont montées mobiles en rotation autour des axes 60 et 61. Selon l'invention, la mâchoire 55 est associée à une pièce intermédiaire 62 et un mors 63 par l'intermédiaire d'une vis 64 à travers la lumière 65 de la mâchoire 55. La mâchoire 56 comporte un mors 66 fixé à l'aide de la vis 67 à travers la lumière 68. On comprend que les mors 63 et 66 sont adaptés à la forme des allonges des

électrodes afin d'assurer une polyvalence du module de blocage.

Pour actionner les mâchoires 55 et 56, on a prévu un doigt 69 soumis à l'action du vérin 57. Ce doigt 69 présente en coupe une extrémité trapézoïdale dont les faces latérales viennent en appui contre les mâchoires pour leur imprimer un mouvement de rotation autour des axes 60 et 61. Cette rotation provoque le rapprochement des mors 63 et 66 et donc le serrage de l'allonge de la pince lorsque l'électrode doit être changée.

Sur la figure 8, on a représenté la position de ces deux modules. On voit que le module 50 est en prise sur l'allonge 41 afin de la bloquer lors de l'extraction de l'électrode 44 par le module d'extraction 2. Seuls l'éperon 31 et le moyen de contre-appui 31 du module d'extraction sont représentés. Le module de blocage 50 est quant à lui représenté par les mors 63, 66 reliés respectivement aux mâchoires 55 et 56.

Selon l'invention et comme représenté sur la figure 9, le module de chargement en électrodes neuves se compose de deux cartouches amovibles 3 et 4, qui peuvent avoir une ou deux rangées d'électrodes neuves, fixées sur une platine 100 recevant également le module 2, comme décrit dans le document FR-2788999.

Selon l'invention, les deux électrodes usagées sont extraites l'une après l'autre et selon que les modules de chargement sont des cartouches à une ou deux rangées d'électrodes neuves le chargement d'une nouvelle électrode en extrémité de pince peut intervenir soit après l'extraction d'une électrode, pour charger sur un bras, une électrode d'une cartouche à une rangée, soit après extraction des deux électrodes, pour charger simultanément deux électrodes d'une cartouche à double rangée, ce qui permet d'alimenter en électrodes neuves, simultanément les deux bras de pince de soudure et donc d'utiliser un changeur pour deux robots différents d'un même site.

Cette platine 100 est par ailleurs liée de façon flexible à un module de liaison (non représenté) qui permet de fixer le changeur automatique soit sur un bras robot soit sur un

support fixé au sol à l'intérieur du site. D'une façon générale, ce module de liaison est constitué d'un collier qui se fixe sur un élément tubulaire qui peut être solidaire soit platine fixée au bras robot, soit d'une platine fixée au sol. Le module de chargement 3 dispose d'un moyen moteur 105, qui permet d'entraîner les cartouches 3 et 4 en rotation au moment où, la pince de soudure étant chargée de nouvelles électrodes, celle-ci se retire du module de chargement. Le poste de chargement est ainsi alimenté en nouvelles électrodes neuves selon un mouvement dont le principe est identique à celui décrit dans le document FR-2746688. La figure 9 représente une vue éclatée d'une des cartouches 3 composant le module. Le dessin de cette figure montre une cartouche3 à une rangée d' électrodes . Chacune des cartouches est entraînée en rotation par le moyen moteur 105 qui provoque le mouvement de rotation dès que la pince de soudure rechargée s'extrait du poste de chargement. Selon le type de cartouche, à simple ou double rangée, soit une, soit deux électrodes neuves sont mises automatiquement en position au poste de chargement 106 afin qu'il soit alimenté en permanence et puisse assurer à tout moment un nouveau chargement d' électrodes neuves sur la pince de soudure, sans perte de productivité.

Une butée élastique 107 permet de contrôler à la fois la présence d'une ou de deux nouvelles électrodes 108 au poste de chargement et le positionnement de ces électrodes pour assurer un chargement toujours satisfaisant sur la pince de soudure .

Dans la cartouche 3, les électrodes 108 sont insérées dans des alvéoles en forme de U. Dans le cas de cartouches à double rangée, les électrodes sont positionnées selon un même axe vertical, l'une est orientée vers le haut, l'autre vers le bas, ce qui permet aux deux bras de pince de se charger simultanément. Dans le cas d'une cartouche à simple rangée, la cartouche 3 est dédiée au bras de pince supérieur, les électrodes sont dirigées vers le haut, la cartouche 4 est dédiée aux bras de pince inférieure, les électrodes sont dirigées vers le bas.

Un moyen élastique 109 maintient les électrodes centrées dans les alvéoles, et permet d'absorber les variations de tolérances de diamètre desdites électrodes, variations qui peuvent éventuellement créer des défauts de positionnement des électrodes au poste de chargement.

Chaque cartouche 3 à simple ou double rangée d'électrodes, est liée à son moyen moteur par un plateau moteur 110 qui possède dans sa partie centrale une excroissance longitudinale 111 orientée axialement. Les cartouches 3 et 4 présentent une base conformée à cette excroissance par une rainure (non représentée) afin d'assurer leur positionnement respectif à l'aide de vis de fixation.

Ces cartouches peuvent en cas de besoin être extraites de cette position afin d'être rechargées en électrodes neuves en dehors du poste robotisé.

La fixation de la cartouche 3 sur le plateau de liaison 110 est assurée par un axe de positionnement automatique 112, maintenu en position d'une part par le support fixe 114 et d'autre part par le plateau moteur 110 qui possède l'usinage adapté au clipsage automatique de l'axe de positionnement 112.

Une pression sur la tête de l'axe de positionnement 112 permet de sortir l'axe de son logement 116, et donc de libérer le mouvement latéral de la cartouche 3 et de son couvercle 117 toujours maintenu solidaire de la cartouche, lorsque ce couvercle est en position de travail. Une cartouche chargée d'électrodes neuves peut alors être mise en place sur le plateau moteur 110 et fixée en replaçant l'axe 112. La butée flexible 107 est composée d'un support 121, d'un ressort 126, d'une contrebutée, et l'ensemble est fixé sur le couvercle 117 de cartouche. Lorsque la ou les électrodes (non représentées sur la figure) sont correctement en position au poste de chargement 106, la butée 107 est enfoncée dans son logement et recouvre la partie sensible du détecteur 124. Au cas où, la ou les électrodes sont mal engagées ou absentes du poste de chargement, le détecteur 124 n'est pas activé, ce qui signale le défaut de fonctionnement.

Par sécurité, l'action combinée du moyen élastique 109 et de la forme spécifique en creux de l'extrémité de la butée

107 en contact avec l'électrode neuve permet d'éviter les défauts de positionnement des électrodes neuves au poste de chargement .

Sur la figure 10, on a représenté un poste de chargement dans lequel la cartouche 4 est fixée sur une partie 100a articulée du support 100. Cette réalisation permet un accès facile à la cartouche. Dans ce mouvement, le plateau de liaison 110 devient alors vertical, et de par la visibilité qui en résulte, le coulissement exact de la cartouche 4 sur le plateau 110 et sa fixation par l'axe 112 devient très facile. Par le retour de la partie articulée 100a en position horizontale et son immobilisation par un axe 112a, le support 100 retrouve les caractéristiques de sa fonction telle que décrite ci-dessus.

Dans un autre type d'application représenté sur la figure 11, les cartouches rotatives ont chacune deux rangées d'électrodes neuves. Dans ce cas, la cartouche peut être utilisée pour alimenter indifféremment un ou plusieurs robots de soudure du même site, utilisant des électrodes de diamètre égal ou différent, l'extracteur fonctionnant avec des électrodes de différents diamètres. Sur la figure, on voit une cartouche 3' comportant un premier poste de chargement 140 inférieur correspondant à une rangée d'électrodes et un second poste de chargement 141 correspondant à une autre rangée d'électrodes.

L'ensemble ainsi constitué compose un changeur automatique d'électrodes très compact tel qu'on peut le construire pour une utilisation spécifique tant dans un site robotisé que sur bras robot. Ce dispositif de changement automatique, peu encombrant et de faible poids peut être utilisé aussi bien sur socle fixe à l'intérieur d'un site robotisé avec des pinces mobiles que sur bras robot pour changer les électrodes de pinces fixes .