FR3054465A1 - Magasin universel pour l'alimentation en ebauches et la reception des pieces usinees d'une machine-outil. - Google Patents

Magasin universel pour l'alimentation en ebauches et la reception des pieces usinees d'une machine-outil. Download PDF

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Abstract

Le magasin universel (10) est constitué d'un premier automate ou boitier (3) fixé sur une machine-outil (1) et commandant les opérations d'usinage effectuées par la machine-outil (1) et d'une cellule (2) indépendante de la machine-outil (1) généralement mobile constituée elle-même d'un chariot (5) muni de tiroirs (7, 8) aptes à recevoir les ébauches et les pièces usinées, d'un robot coopératif (6) permettant le déplacement des ébauches et des pièces usinées entre la zone d'usinage de la machine-outil (1) et les tiroirs (7, 8) et enfin d'un second automate ou boitier (4) commandant le robot (6). Les boitiers (3) et (4) dialoguent de façon à organiser le déplacement des ébauches et des pièces usinées entre la machine-outil (1) et la cellule (2). Les tiroirs (7, 8) sont orientés côté opposé à la zone d'usinage de façon à permettre leur chargement et déchargement à tout moment par un opérateur.

Description

© N° de publication : 3 054 465 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 17 70155 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © Int Cl8 : B 23 Q 7/10 (2017.01), B 23 P23/06, B 25 J 18/04
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 17.02.17. © Demandeur(s) : PREVOST JEROME — FR.
©) Priorité : @ Inventeur(s) : PREVOST JEROME.
©) Date de mise à la disposition du public de la demande : 02.02.18 Bulletin 18/05.
©) Liste des documents cités dans le rapport de recherche préliminaire : Se reporter à la fin du présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux apparentés : ® Titulaire(s) : PREVOST JEROME.
©) Demande(s) d’extension : ® Mandataire(s) : PREVOST JEROME.
MAGASIN UNIVERSEL POUR L'ALIMENTATION EN EBAUCHES ET LA RECEPTION DES PIECES USINEES D'UNE MACHINE-OUTIL.
FR 3 054 465 - A1
Le magasin universel (10) est constitué d'un premier automate ou boitier (3) fixé sur une machine-outil (1 ) et commandant les opérations d'usinage effectuées par la machine-outil (1) et d'une cellule (2) indépendante de la machine-outil (1) généralement mobile constituée ellemême d'un chariot (5) muni de tiroirs (7, 8) aptes à recevoir les ébauches et les pièces usinées, d'un robot coopératif (6) permettant le déplacement des ébauches et des pièces usinées entre la zone d'usinage de la machine-outil (1) et les tiroirs (7, 8) et enfin d'un second automate ou boitier (4) commandant le robot (6).
Les boîtiers (3) et (4) dialoguent de façon à organiser le déplacement des ébauches et des pièces usinées entre la machine-outil (1 ) et la cellule (2). Les tiroirs (7,8) sont orientés côté opposé à la zone d'usinage de façon à permettre leur chargement et déchargement à tout moment par un opérateur.
Figure FR3054465A1_D0001
Figure FR3054465A1_D0002
Magasin universel pour l'alimentation en ébauches et la réception des pièces usinées d'une machine-outil
L’invention concerne la production et la gestion de production d’un atelier de fabrication de pièces à partir d’ébauches comme par exemple un atelier d’usinage comportant des tours, fraiseuses, emboutisseuses, perceuses, etc.
L’invention concerne principalement un magasin automatisé pour l'alimentation en ébauches et la réception des pièces usinées d'une machine-outil dans un atelier d'usinage. Ce magasin comprenant un automate programmable fixe aussi appelé boîtier A installé dans la machine-outil, dialoguant avec celle-ci durant les opérations d'usinage et d'une cellule indépendante de la machine-outil placée au regard de celle-ci, laquelle cellule consiste en :
- un chariot, muni de tiroirs pour contenir les ébauches et les pièces usinées, placé en un endroit déterminé au regard de la machine-outil lors de son fonctionnement
- un robot muni d’un bras embarqué sur le chariot dont le socle est solidaire dudit chariot permettant le déplacement des ébauches depuis les tiroirs du chariot mobile vers la zone d'usinage de la machine ainsi que le déplacement des pièces usinées depuis la zone d'usinage de la machine vers les tiroirs du chariot. Ce robot est du type coopératif on emploie également l’adjectif : collaboratif), communément appelé « cobot >>. II est associé en général à un contrôleur fourni par le fabricant.
- un autre automate programmable ou boitier B, solidaire du chariot complétant les capacités d’entrée/sortie du cobot pour piloter les tiroirs, gérer les éléments de sécurité (scrutateur laser, arrêts d’urgence...) et dialoguer avec le boitier A installé dans la machine-outil afin d’assurer la synchronisation cellule/machine-outil pendant les cycles d’usinage.
L’invention concerne plus particulièrement la production et la gestion de production de petites pièces de petite ou moyenne série, c’est-à-dire de l’ordre de quelques milliers de pièces, dont les ébauches présentent un poids inférieur à 10 kg environ.
On entend généralement par ébauche ou « préforme », un morceau généralement d’un matériau homogène, tel un métal ou une matière plastique, d’une forme simple par exemple parallélépipédique ou cylindrique qui mènera à la pièce finie de forme plus complexe par usinage c’est-à-dire par enlèvement de matière. Ces ébauches sont généralement obtenues par découpe de plaques, blocs ou profilés standards issus de l’industrie sidérurgique ou plastique.
On appelle pièce semi-finie, une ébauche ayant déjà subie un usinage sur une première machine-outil par exemple un tour et destinée à être reprise par une deuxième machine-outil par exemple une fraiseuse.
Ces ébauches et ces pièces semi-finies (qu'on appellera par la suite tout simplement « ébauches >> car une pièce semi-finie peut être considérée comme une ébauche lorsqu'elle est traitée par une seconde machine) se trouvent donc réparties dans l’atelier et circulent entre les différentes machines d’usinage, lesquelles n'ont pas forcément la même durée de cycle.
Cela conduit en particulier dans le cas de petites séries, où il faut gérer simultanément la production d’un grand nombre de pièces finies différentes, à une gestion de production extrêmement lourde. Concrètement cela se traduit par des machines sousemployées, ce qui grève considérablement la rentabilité de l’atelier.
Pour tenter de simplifier cette gestion de production, les machines d’usinage ont évoluées dans deux directions :
tout d’abord, elles sont devenues plus polyvalentes, une même machine peut remplir plusieurs fonctions (tournage et fraisage par exemple). Elles peuvent de plus être équipées d’un magasin comportant plusieurs types d’outils ayant des dimensions variables. Ses magasins d’outillage peuvent être pilotés de manière informatique. On désigne souvent ces machines par le terme « machines à commandes numériques >>. II n’est plus systématiquement nécessaire de transporter les pièces semi-finies d’une machine à l’autre (par exemple du tour à la fraiseuse) ensuite, elles ont été munies de magasins automatisés pour ébauches. Ces magasins sont munis de tiroirs contenant généralement chacun une ébauche. Ces tiroirs sont toujours orientés côté machine pour autoriser la préhension aisée par un bras de préhension ou bien encore ces tiroirs font partie intégrante de la machine comme par exemple lorsque les ébauches sont des cylindres qui peuvent rouler d'eux-mêmes jusqu'au mors d'un tour. Ces magasins d'ébauches sont complétés en général par des magasins de pièces usinées de conceptions similaires destinés à stocker les pièces usinées. Lorsque l'on parle de magasin d'ébauches d'une machine-outil on entend généralement à la fois magasin d'ébauches et magasin de pièces usinées. Magasin d'ébauche sera utilisé dans cette acception par la suite en opposition à magasin d'outillage.
Néanmoins ce magasin d’ébauches ne pouvant contenir qu’un nombre limité d’ébauches et de pièce usinées et étant inaccessible pendant la production pour des raisons évidentes de sécurité, l’opérateur ne peut pas y recharger des ébauches ni réceptionner les pièces usinées selon ses disponibilités mais uniquement en fin de cycle lorsque le magasin d'ébauche est vide. Si, au moment de la fin de cycle, l’opérateur est employé à une autre tâche sur une autre machine cela conduira immanquablement à une perte de production. Cela oblige également à la présence d’un opérateur dès lors que la machine fonctionne ce qui peut être 24h/24h.
De plus le système de robotisation est souvent mal adapté à la préhension d’ébauches de tailles différentes ce qui se produit dans le cas de très petites séries.
Par ailleurs, et du fait même de l’évolution évoquée ci-dessus, ce type d’atelier d’usinage comporte généralement des machines très hétéroclites. En effet la durée de vie d’une machine d’usinage mécaniquement très robuste, est de l’ordre de 30 ans.
Ainsi un même atelier d’usinage peut-il comporter à côté de machines récentes et sophistiquées à magasins d'outillage et d'ébauches automatisés, des machines entièrement à commandes manuelles, des machines initialement à commande manuelle et modifiée par l’adjonction d’un automate programmable, ainsi que des machines à commande numériques mais dépourvues de magasin d'outillage et/ou de magasin d'ébauches. Ce parc de machines « anciennes >> doit continuer à être alimenté manuellement ce qui oblige là aussi à une grande disponibilité des opérateurs.
L'invention qui sera décrite ci-après s'intéresse au magasin d'ébauches (comprenant ébauches et pièces usinées), à son automatisation et à sa gestion, ceci indépendamment de l'automatisation du magasin d'outillage.
Ainsi, un premier but de l’invention est de créer un magasin d'ébauches automatisé universel, dans le sens où il peut s’adapter à tout type de machine-outil et particulièrement bien adapté aux ébauches de tailles différentes dans les limites de poids précisées ci-dessus (donc particulièrement aux petites séries). Il pourra se substituer avantageusement aux magasins robotisés lorsqu’ils existent et compléter les machines anciennes qui en sont dépourvues. La partie du magasin ou cellule, distincte de la machine-outil devra être suffisamment compacte et peu encombrante pour pouvoir être éventuellement aisément déplacée par un opérateur d'une machine à une autre partout dans l'atelier d'usinage. Ainsi le magasin selon l'invention pourra s’utiliser dans tous les contextes d'atelier d'usinage existant.
Un second but de l'invention est de proposer un magasin d'ébauches automatisé universel présentant un système de programmation intuitif supporté par des automates dédiés et bon marchés.
Un troisième but de l’invention est de permettre un chargement et un déchargement continu du magasin d'ébauches en cours de production par un opérateur de façon à permettre une production ininterrompue et ceci dans des conditions optimale de sécurité, l'opérateur intervenant en fonction de ses disponibilité pour compléter ou partiellement vider un magasin sans nécessairement attendre la fin des cycles d'usinage.
Un dernier but de l’invention est de permettre un contrôle et une analyse des flux de l'ensemble de l'atelier de façon à ce que la production de chaque machine puisse être maximisée et les interventions des opérateurs mieux définies, permettant ainsi d’accroître la rentabilité globale de l’atelier d’usinage.
A cet effet, l’invention a pour objet un magasin du type précité, dans lequel :
les tiroirs du chariot destinés à contenir les ébauches et les pièces usinées sont orientés latéralement ou du côté opposé à la zone d'usinage de la machine-outil.
le robot est un robot du type coopératif (communément appelé « cobot >>) tel que défini dans la norme ISO/TS 15066.
le boîtier A et le boîtier B dialoguent ensemble de façon à permettre l'alimentation en ébauches en début de cycle d'usinage et la réception en pièce usinées en fin de cycle d'usinage, de synchroniser les opérations, de gérer les sécurités et, éventuellement, déduire des statistiques de fonctionnement.
Selon des modes de réalisation préférés de l’invention, le magasin présente également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
la cellule est rendue mobile grâce à un chariot muni de moyen de déplacement et d’une motorisation de façon à pouvoir être placée au regard de n'importe laquelle des machines-outils de l'atelier, le boîtier B de la cellule dialoguant alors avec le boîtier 1 dédiée à la machine-outil au regard de laquelle la cellule est positionnée.
le cobot permet une programmation par apprentissage, c’est-à-dire que les points de passage du bras du cobot pendant le cycle de production sont déterminés en positionnant le bras du cobot lui-même sur lesdits points pendant la phase d’apprentissage.
le boîtier de programmation peut être basé sur un microprocesseur ou microcontrôleur suffisamment puissant pour assurer un temps de réaction suffisamment court et un système d’exploitation éventuellement temps réel.
Le boîtier de programmation est apte à remplir à la fois les fonctions du boîtier A et du boîtier B.
les boîtiers de programmation A et B sont aptes à communiquer ensemble, les informations étant transmises par réseau Ethernet, câblé ou sans fil (Wi-Fi par exemple), avec les contraintes de fiabilité et de sécurité au niveau protocoles.
le boîtier de programmation B est apte à dialoguer avec un serveur informatique de l’atelier ou l’intranet de l’entreprise, les informations étant transmises de même par un réseau câblé ou sans fil avec généralement une indépendance complète avec le réseau le liant avec le boitier A.
L’invention a également pour objet :
une machine-outil équipée du magasin universel.
un atelier d’usinage constitué d’un ensemble de machines-outils totalement ou partiellement équipées de magasins universels dont la production est gérée grâce aux informations transmises au réseau Ethernet de l’atelier par les boîtiers A ou B desdits magasins.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et fait en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue de côté d’une machine-outil équipé du magasin selon l’invention.
la figure 2 est une vue détaillée de face de la cellule du magasin selon l’invention.
la figure 3 est une vue de face de la cellule du magasin selon l’invention en fonctionnement.
la figure 4 est une vue schématisant les échanges d’information entre les différents boîtiers via un réseau Ethernet ou le réseau intranet de l’entreprise.
L'invention concerne donc un magasin d'ébauches automatisé pour machinesoutils qui est universel dans le sens où il peut s'adapter à tous les types de machine-outil quel que soit leur conception ou leur niveau d'automatisation.
Le magasin universel est constitué :
d'un automate fixe ou boitier A 3 fixe associé à une machine-outil. Chaque machine-outil de l'atelier possède un boîtier A 3 fixe qui lui est propre. Cet automate est de préférence un système conçu spécifiquement, c’est à dire optimisé pour cette tache (large gamme de signaux électriques acceptés, isolation galvanique totale, nombre conséquent d’entrées sorties, gestion automatique des éléments de sécurité, programmation aisée sans environnement de développement complexe). Néanmoins, un automate programmable conventionnel, associé avec les éléments annexes pour réaliser toutes les fonctions nécessaires est possible. Dans ce dernier cas, le coût global et la complexité sont supérieurs.
d’une cellule 2 mobile et donc déplaçable d'une machine à l'autre selon les besoins. Alternativement, elle peut constituer une cellule fixe permanente associée à une machine et devenir une cellule dédiée à cette machine.
La cellule 2 est constituée comme le montre les figure 2 et 3 au moins des trois éléments suivant :
un chariot 5 muni de tiroirs 7, 8 destinés à contenir les ébauches ou les pièces usinées un robot coopératif 6 ou « cobot >> adapté sur le chariot un automate embarqué sur le chariot ou boîtier B 4
En plus de ces trois éléments indispensables la cellule lorsqu'elle est mobile peut comporter des moyens pour permettre son déplacement (roues, motorisation, poignées, etc.) ainsi que des dispositifs de fixations au sol.
Le boitier B dialogue d'une part avec le boitier A de la machine-outil avec laquelle il est temporairement ou définitivement associée et d'autre part, si besoin, via le réseau intranet aux serveurs de l'entreprise. Les dialogues s'effectuent par les technologies matérielles de réseau standard (câble, sans fil). Les liaisons sans fil peuvent cependant être préférées dans l’atelier pour peu qu’elles soient d’une robustesse suffisante au niveau normes de fiabilité et sécurité.
Nous allons maintenant décrire plus en détail chacun des constituants du magasin selon l'invention.
Chariot
La figure 2 présente la cellule 2 et en particulier le chariot 5 dans sa position de transport et la figure 1 présente la cellule 2 et en particulier le chariot 5 dans sa position de travail en association avec la machine-outil 1.
Dans l’exemple choisi qui fait l’objet des figures 1 à 3, une partie des tiroirs sert à stocker les pièces d’ébauches tandis qu’une autre partie sert à stocker les pièces usinées.
Ainsi comme on le voit sur les figures 1 à 3, le chariot 5 comporte 5 tiroirs semblables. Les ébauches sont chargées dans un tiroir 7, les pièces usinées sont remises dans un autre tiroir 8.
En variante, les tiroirs servent indifféremment à stocker les ébauches et les pièces usinées à partir de ces ébauches.
Le chariot 5 peut être muni de roues directionnelles et de tout autre moyen permettant de le déplacer aisément entre les rangées de machines-outils.
Comme on le voit sur la figure 3 ou deux tiroirs sont représentés ouverts, un tiroir d’ébauche 7 et le tiroir de pièces usinées 8, les tiroirs sont orientés latéralement à la machine-outil, c’est-à-dire que les tiroirs ne s’ouvrent pas en direction de la zone d’usinage de la machine-outil.
En variante les tiroirs tel que le tiroir 7 ou le tiroir 8 s’ouvrent du côté opposé à la zone d’usinage de la machine-outil 1.
Par exemple le chariot 5 de la figure 1à 3 présente les dimensions de 1300 mm de haut, 1100 mm de large et 1500 mm de profondeur hors tout et pèse 350 kg, tiroirs vides. On constate que ce chariot 5 peut être aisément déplacé par l'opérateur sans qu'une motorisation soit nécessaire. Néanmoins s'il s'avère nécessaire de déplacer le chariot tiroir pleins ou si un chariot de grande taille est nécessaire, une motorisation peut très bien être envisagée.
Le chariot 5 sert également de support au cobot 6, son contrôleur associé et à l'automate embarqué ou boîtier B 4 qui peut gérer les positions et les états des tiroirs 7 et 8.
Au début d'une production les tiroirs d’ébauches tel le tiroir 7(ou une partie) sont remplis par les ébauches par le côté. Ces tiroirs comprennent en général des empreintes liées à leur forme pour les placer précisément dans le tiroir. Néanmoins, un système de vision annexe peut tout à fait permettre de chercher les pièces sans orientation particulière. Ces ébauches une fois usinées peuvent revenir à leur emplacement d’origine tel le tiroir 7 ou dans un autre tiroir choisi pour l’occasion tel le tiroir 8.
Chaque tiroir 7 et 8 est muni de vérins et de capteurs associés permettant de réaliser et de déterminer son degré d'ouverture. Ce degré d'ouverture des tiroirs est en général commandé par l'automate embarqué ou boîtier B. Bien sûr, toutes les entrées/sorties peuvent être partagées entre le contrôleur fourni avec le cobot 6, s’il fournit des capacités s’entrée/sortie, et le boîtier B.
Robot coopératif ou « cobot »
Un robot coopératif répond à la norme ISO/TS 154066. Ce type de robot se présente en général sous la forme d'un socle sur lequel est adapté un bras muni en son extrémité de moyens de préhension, telle des pinces (électriques ou pneumatiques), ventouses, aimants, etc.
Les figures 1 et 2 représentent le cobot 6 reposant sur le chariot 5. La figure 3 représente le cobot en position de travail en train de déposer une pièce usinée 9 dans le tiroir 8.
La particularité du robot coopératif ou cobot réside dans le fait que la rencontre d'un obstacle pendant son déplacement entraîne son arrêt immédiat et ceci quel que soit la partie du cobot concernée. Sa vitesse de déplacement limitée est coordonnée avec la sensibilité de ses capteurs d'effort ou de couple si bien qu'il ne peut occasionner aucun dommage corporel aux personnels se trouvant occasionnellement sur sa trajectoire. L'emploi d'un tel cobot ne nécessite donc pas la présence de dispositifs de sécurité très contraignants tels des grilles de protection ou des systèmes de barrières immatérielles généralement prévus sur les machines munies de magasins automatisés. Néanmoins, ces cobots, une fois intégrés doivent continuer à répondre aux normes en vigueur dans leur intégralité, ce qui impose souvent, pour des raisons pratiques, des systèmes de sécurité tel un scrutateur laser à deux zones 11. La première zone dégrade les vitesses de déplacement, la seconde arrête tout mouvement (arrêt d’urgence). Si l’opérateur intervient pour vider ou recharger les tiroirs malencontreusement, par exemple en fin de cycle d’usinage, alors que le bras du cobot se dirige vers les tiroirs d’ébauches, le mouvement du bras sera immédiatement interrompu sans préjudice aucun pour l’opérateur. Ce dernier n’aura qu’à libérer l’espace en attendant que le bras du cobot reprenne sa course, saisisse une ébauche et reparte en direction de la zone d’usinage, puis il pourra poursuivre sa tâche.
Généralement ce type de cobot peut transporter des charges jusqu'à 10 kg (pinces de préhension incluses), ce qui est suffisant pour le type d'ébauches visé par l'invention.
On peut citer comme fournisseur historique de ce type de robots coopératifs la société Universal Robots, néanmoins, un grand nombre de constructeurs présentent dorénavant des références de cobots dans leur catalogue.
Par ailleurs, certains de ces cobots sont programmables par apprentissage c'est à dire que le mouvement qu’ils auront à effectuer dans la phase de production peut être déterminé pendant la phase de programmation par un opérateur guidant le bras entre les emplacements des tiroirs et la zone d'usinage. Une programmation traditionnelle nécessitant des compétences particulières n’est plus nécessaire même si cette partie apprentissage n’est généralement pas suffisante pour finaliser l’interaction complète entre cobot et machine-outil. L’avantage est de simplifier au maximum l’intégration. La partie délicate étant réalisée au départ (intégration électrique, programmation de base...) et les adaptations ultérieures nécessaires pour chaque série de pièces différentes, plus aisées, sont accessibles par l’opérateur.
Les cycles du cobot en phase de production s’exécutent en collaboration avec le boîtier B qui assure les synchronisations nécessaires en fournissant tous les états qui peuvent être envoyés/récupérés par le contrôleur du cobot via un protocole industriel standard comme MODBUS/TCP.
On comprend que l'association du chariot 5 présentant ses tiroirs côté opposé ou latéralement à la machine-outil et du cobot 6 permet le chargement par l'opérateur à tout moment pendant la production. En effet l'accès aux tiroirs 7, 8 n'a pas besoin d'être hautement sécurisé comme sur une machine-outil munie d'un magasin automatisé intégré. Sur ce type de machine sécurisée classique, l'intervention de l'opérateur ne pourrait se faire qu'après arrêt complet et mise en place du protocole d'intervention.
Automate Fixe ou Boîtier A
Le boîtier A3 représenté schématiquement sur la figure 1 sur la machine-outil 1 se substitue à l'automate gestionnaire du magasin d’ébauches de la machine-outil lorsqu'il existe ou bien est ajouté lorsqu'il s'agit d'une machine ancienne non ou partiellement automatisée.
Le fonctionnement de cet automate est déterminé ainsi :
implanter/recycler des capteurs pour déterminer tous les états pertinents de la machine, par exemple : état des portes, mors, cycle, etc. Ces capteurs sont connectés à des entrées universelles pouvant accepter une large gamme de signaux électriques.
piloter la machine ou certains de ses éléments (mors, porte, départ cycle...) en s’insérant dans la logique de la machine (entrées automate, relais, interrupteur...) via des sorties universelle isolées (contacts secs, NPN, PNP...) programmer le boîtier A. La programmation s'effectue simplement à l'aide d'un langage simple de description de la logique à appliquer sur les différentes entrées/ sorties pour générer des signaux qui seront récupérés par le boîtier B. Cette logique peut être très simple (passer directement les états au boîtier B) ou génère directement des signaux génériques (départ cycle, arrêt urgence, etc.) à partir de multiples signaux disponibles dans la machine-outil. La bonne pratique reste que chaque machine-outil soit vue par le boîtier B comme quasi-identiques alors qu’elles sont très différentes électriquement parlant. Ceci simplifie énormément le programme coté cobot qui peut être le plus générique possible.
De préférence, le boîtier A est un automate programmable spécialisé dédié avec entrée/sorties en nombre suffisant (32 de chaque en moyenne) et gestion intégrée de la sécurité, du réseau avec ou sans fil, des protocoles de communication choisis (MODBUS/TCP par exemple), pouvant intégrer toutes options IP standard (serveur WEB, configuration Wi-Fi).
En effet, un automate classique du commerce présente une complexité et un coût qui ne se justifie pas en l’occurrence. Par ailleurs un tel automate peut être volumineux et encombrer inutilement, en particulier la cellule mobile.
Les états générés du boîtier A seront transmis via un réseau Ethernet (câble ou sans fil) par exemple au boîtier B de la cellule mobile.
De même le boîtier A reçoit des ordres et états en provenance du boîtier B sur le même réseau.
Automate embarqué ou Boîtier B
Ce boîtier B 4 que l’on voit sur la figure 1 situé sur le chariot 5 de même conception que le boîtier A 3, reçoit les signaux en provenance du boîtier A via le réseau et les convertit en un ensemble de signaux de sortie adaptés à la gestion des tiroirs du chariot et au cobot (signaux pouvant être purement câblés sur les entrées/sorties du contrôleur du cobot ou disponibles sur un serveur MODBUS/TCP qu’il intègre par exemple).
Par exemple, un signal d'entrée simple issu du boitier A tel que fin de cycle de la machine-outil est envoyé au boitier B via le protocole MODBUS en tant que client, boitier B notifiant cet état au contrôleur du cobot qui exécutera la succession des opérations voulues, par exemple :
ouverture de la porte de la machine-outil (boitier B envoyant cet état au boîtier 1 ) attente de son état d’ouverture prise de la pièce dans la machine-outil par le cobot demande d’ouverture des mors retrait de la pièce quand l’état des mors est correct (ouvert) rangement de la pièce dans le tiroir
Le dialogue entre boitier A et boitier B est donc bidirectionnel et permanent. Ceci est indispensable pour la gestion de la sécurité dont les temps de réaction doivent être suffisamment courts. Il est à noter que généralement le cobot est le maître et la machineoutil est esclave (car pilotée par le cobot).
Le boitier B peut également échanger avec le réseau intranet de l’entreprise, indépendamment du réseau le liant avec le boitier A, et communiquer des informations par exemple sur le nombre de pièces réalisées, sur le nombre de pièces restant dans les tiroirs, et peut alerter en cas d’arrêt inopiné du cobot. Il peut également signaler des évènements survenant sur la machine-outil elle-même grâce à son dialogue avec le boitier A. Il est alors possible de suivre en temps réel la production de l’atelier et d’organiser ses flux en fonction. Des fonctionnalités de serveur WEB intégrées dans les boîtiers permettent de faire du monitoring à distance adaptés à la situation. Dans ce cas de figure les pages web sont conçues selon le contexte, transférées sur les boîtiers et utilisées par le serveur web intégré.
L'existence de deux boîtiers, d’une part le boitier A fixe sur la machine-outil et d’autre part du boitier B embarqué sur la cellule simplifie grandement la gestion de l'ensemble du parc machines. En effet, il aurait été concevable d'attribuer à un seul boitier fixe ou mobile la gestion de toutes les opérations côté machine et côté cellule. Cependant la conception d'une cellule peut varier légèrement par exemple concernant le nombre de tiroirs. De même une machine peut évoluer et son protocole de fonctionnement modifier. Il est plus aisé dans de tels cas de ne reprogrammer que le boitier dédié à la machine ou à la cellule.
On notera que la conception des boîtiers sous forme intégrée comprenant tous les éléments en un seul appareil rend leur prix très accessible et autorise cette logique de simplification car la multiplication des boîtiers occasionne peu de frais.
On notera par ailleurs que la programmation du magasin est grandement simplifiée par le cobot programmable par apprentissage.
L’utilisation d’un cobot, robot coopératif autorise l’intervention des opérateurs à tout moment et permet l’optimisation des flux dans l’atelier.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Magasin (10) automatisé pour l'alimentation en ébauches et la réception en pièces usinées d'une machine-outil (1) d'un atelier d'usinage comprenant un automate ou boitier A (3) solidaire de la machine-outil (1) commandant les opérations d'usinage et d'une cellule indépendante (2) de la machine-outil (1) placée au regard de ladite machine-outil (1), laquelle cellule (2) consiste en :
    un chariot (5) muni de tiroirs (7, 8) destinés à contenir les ébauches et les pièces usinées, placé en un endroit déterminé au regard de la machine-outil (1) un robot embarqué (6) sur le chariot (5) dont le socle est solidaire dudit chariot (5) permettant le déplacement des ébauches depuis les tiroirs du chariot (5) vers la zone d'usinage de la machine-outil (1) ainsi que le déplacement des pièces usinées depuis la zone d'usinage de la machine-outil (1) vers les tiroirs du chariot (5) un automate ou boitier B (4) solidaire du chariot (5) commandant le robot (6) et les tiroirs (7, 8) du chariot (5) caractérisé en ce que :
    les tiroirs (7, 8) du chariot (5) destinés à contenir les ébauches et les pièces usinées sont orientés du côté opposé ou latéralement à la zone d'usinage de la machineoutil.
    le robot (6) est un robot coopératif ou « cobot >> tel que défini par la norme ISO/TS 15066.
    le boitier A (3) et le boitier B (4) dialoguent en permanence de façon à synchroniser l'alimentation en ébauches en début de cycle d'usinage et la réception en pièces usinées en fin de cycle d'usinage.
  2. 2. Cellule (2) selon la revendication 1, fixe ou rendue mobile par des moyens de déplacement et/ou d’une motorisation sur le chariot (5) de façon à pouvoir être placée aisément et précisément au regard de n'importe laquelle des machines-outils de l'atelier, le boitier A (3) de la cellule dialoguant alors avec le boitier B (4) dédiée à la machine-outil au regard de laquelle la cellule est positionnée.
  3. 3. Boitier de programmation (3, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes apte à communiquer avec un boitier (3, 4) du même type, les informations étant transmises sur un réseau dédié par câbles, par Wi-Fi ou par tout moyen assurant une fiabilité suffisante de transmission.
  4. 4. Boitier (3, 4) de programmation selon l’une quelconque des revendications précédentes apte à dialoguer avec le réseau intranet de l’entreprise, les informations étant transmises sur un réseau dédié par câbles, par Wi-Fi ou par tout moyen assurant une fiabilité suffisante de transmission.
  5. 5. Robot coopératif (6) ou « cobot >> selon la revendication 1 ou 2 permettant une programmation par apprentissage, les points de passage du bras du cobot pendant le cycle de production étant déterminés en positionnant manuellement le bras du cobot luimême sur lesdits points pendant la phase d’apprentissage.
  6. 6. Machine-outil (1) équipée d’un magasin (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes
  7. 7. Atelier d’usinage selon l’une quelconque des revendications précédentes constitué d’un ensemble de machines-outils totalement ou partiellement équipées de magasins (10) dont la production est gérée grâce aux informations transmises au réseau intranet de l’entreprise.
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