ES2340972T3 - Estacion de trabajo con soporte de piezas de varias caras y metodo de pilotaje de una estacion de este tipo. - Google Patents
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Abstract
Estación de trabajo (1) robotizada que comporta al menos un robot multieje manipulador (7) de piezas teniendo un brazo (9) con una extremidad libre provista de un soporte (10) de piezas, una primera unidad operacional (5) y una segunda unidad operacional (6) para cooperar funcionalmente con el soporte, el soporte que comporta un cuerpo (11) provisto de emplazamientos (14) de recepción de pieza caracterizado por el hecho de que los emplazamientos están dispuestos para ser simultáneamente accesibles cada uno por una de las unidades operacionales.
Description
Estación de trabajo con soporte de piezas de
varias caras y método de pilotaje de una estación de este tipo.
La presente invención se refiere a una estación
de trabajo y un método de pilotaje de una tal estación de trabajo.
Una estación de trabajo de este tipo es utilizable por ejemplo para
la fabricación de piezas de carrocería de vehículos automóviles. El
documento US 5 479 698 ha descrito tal estación de trabajo, según el
preámbulo de la reivindicación 1 y un tal método según el preámbulo
de la reivindicación 13.
\vskip1.000000\baselineskip
Una estación de trabajo incluye habitualmente un
bastidor sobre el cual está fijado como mínimo un robot manipulador
de piezas y una unidad operacional destinada a realizar al menos una
operación sobre las piezas, como una operación de ensamblaje, de
soldadura, de engastado u otro. El robot manipulador es generalmente
pilotado para cargar las piezas en un soporte solidario del bastidor
y dispuesto para mantener la pieza en una posición predeterminada
para servir de referencia geométrica para la operación realizada por
la unidad operacional. Una vez la operación terminada, el robot
manipulador agarra la pieza para depositarla fuera de la estación de
trabajo.
Los usuarios de tales estaciones de trabajo
tienen habitualmente una necesidad de rentabilidad, es decir de
explotar al máximo las estaciones de trabajo y los elementos que las
componen, y de flexibilidad de manera que las estaciones de trabajo
puedan estar fácilmente adaptadas a diferentes tipos de piezas, a
diferentes ritmos y a modificaciones del proceso de fabricación, sin
embargo sin que esta necesidad de flexibilidad tenga que ser
satisfecha en detrimento de la rentabilidad. Además, parece
necesario volver las estaciones de trabajo cada vez más compactas
con el fin de explotar de forma óptima la superficie disponible sin
embargo sin sacrificar su flexibilidad.
\vskip1.000000\baselineskip
Un objetivo de la invención es proponer una
estación de trabajo que permite satisfacer al menos en parte las
necesidades arriba enunciadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Con este fin, se prevé, según la invención, una
estación de trabajo robotizada, incluyendo al menos un robot
multieje manipulador de piezas teniendo un brazo con una extremidad
libre provista de un soporte de piezas, una primera unidad
operacional y una segunda unidad operacional para cooperar
funcionalmente con el soporte, el soporte incluyendo un cuerpo
provisto de emplazamientos de recepción de piezas dispuestas para
ser simultáneamente accesibles cada una por una de las unidades
operacionales.
De este modo, el posicionamiento de las piezas
en la estación es asegurado por el robot manipulador y las unidades
operacionales pueden operar simultáneamente sobre el soporte
posicionado por el robot manipulador. Es entonces posible efectuar
las operaciones en tiempo oculto y compensar las variaciones
dimensionales entre las series de piezas modificando la posición y
la inclinación del soporte en la estación.
De preferencia, el cuerpo del soporte incluye
varias caras que definen cada una un emplazamiento de recepción de
piezas y, ventajosamente, los emplazamientos se instalan sobre dos
caras opuestas del cuerpo, el cuerpo estando instalado sobre la
extremidad libre del brazo del robot manipulador para pivotar
alrededor de un eje extendiéndose simétricamente respecto a las
caras.
Este modo realización es particularmente
ventajoso ya que limita los riesgos de interferencias entre las
unidades operacionales cooperando simultáneamente con el
soporte.
De preferencia de nuevo, la estación incluye al
menos tantas unidades operacionales susceptibles de cooperar
funcionalmente con el soporte que el cuerpo del soporte cuenta con
caras provistas de emplazamiento de recepción de pieza.
Esto permite explotar plenamente las
posibilidades ofrecidas por el acondicionamiento de varios
emplazamientos de piezas sobre el soporte.
Ventajosamente, una de las unidades
operacionales está dispuesta para cooperar operacionalmente con
varias caras del soporte sucesivamente.
La invención tiene igualmente como objetivo, un
método de pilotaje de una estación de trabajo que comporta al menos
un robot manipulador teniendo un brazo con una extremidad libre
provista de un soporte provisto de al menos un primer y un segundo
emplazamientos de recepción de pieza, una primera unidad operacional
bajo la forma de un robot de carga de pieza en los emplazamientos, y
una segunda unidad operacional, los emplazamientos estando
dispuestos para ser accesibles simultáneamente cada uno por el robot
de carga y la segunda unidad operacional, el método incluyendo las
etapas de:
- -
- dar la orden al robot de carga para cargar una pieza en el primer emplazamiento,
- -
- dar la orden al robot manipulador para que presente la pieza recibida en el primer emplazamiento a la segunda unidad operacional,
- -
- dar la orden a la segunda unidad operacional para que realice una operación sobre la pieza presentada de este modo y dar la orden al robot de carga para que cargue una pieza en el segundo emplazamiento durante la operación realizada por la segunda unidad operacional.
\vskip1.000000\baselineskip
La carga de la pieza es de este modo realizada
en tiempo oculto.
Otras características y ventajas de la invención
resaltarán en la lectura de la siguiente descripción de modos de
realización particulares no limitativos de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Se hará referencia a los dibujos anexos, entre
los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática en
elevación de una estación de trabajo conforme a un primer modo de
realización de la invención,
- la figura 2 es una vista esquemática parcial
de una estación de trabajo conforme a un segundo modo de realización
de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
En referencia a la figura 1, la estación de
trabajo conforme al primer modo de realización se destina a asegurar
la soldadura final de una pieza que comporta dos partes
pre-ensambladas.
La estación de trabajo, generalmente designada
en 1, incluye un bastidor 2 sobre el cual se instalan un
transportador 3 de evacuación de piezas, un transportador 4 de
evacuación de piezas, una primera unidad operacional 5, una segunda
unidad operacional 6 y un robot manipulador 7 multieje. Los
transportadores 3, 4, las unidades operacionales 5, 6 y el robot
manipulador 7 se conectan a una unidad de pilotaje 8 que incluye un
sistema informático que ejecuta un programa dispuesto para hacer
funcionar de manera coordinada los elementos anteriormente citados
que constituyen la estación de trabajo 1.
El bastidor 2 incluye de manera conocida en si
una planta que descansa sobre el suelo y sobre la cual está montada
una armadura y rodeada por una cintura de protección no visible en
la figura 1 (rejillas, envoltura ...). La planta permite fijar la
estación de trabajo 1 al suelo e incluye los pasajes para los cables
eléctricos de alimentación y de mando de los componentes de la
estación de trabajo 1. La planta puede además ser dispuesta para
formar una parte de una línea modular de producción por ejemplo
incorporando los medios de su enlace funcional en relación a una
estación de trabajo adyacente. Los medios de enlace funcional tienen
por ejemplo medios de enlace mecánico de las estaciones entre ellas,
medios de interconexión de los cables de alimentación y/o de mando
de las estaciones de trabajo...
Los transportadores 3 y 4 están constituidos
cada uno de una línea de transporte sin fin montada sobre el
bastidor 2 de tal manera que cada transportador 3, 4 tenga una
extremidad en proximidad a la primera unidad operacional 5 y una
extremidad opuesta a la vecindad de un borde de la estación de
trabajo 1. Fuera de la estación, las piezas se cargan sobre el
transportador 3 de conducción y se descargan del transportador 4 de
evacuación por ejemplo por un operador o un robot.
La primera unidad operacional 5 se forma de un
robot de carga/descarga pilotado para agarrar las piezas que deben
ser trabajadas sobre el transportador 3 y para depositar las piezas
trabajadas sobre el transportador 4.
La segunda unidad operacional 6 es aquí una
cabeza de soldadura láser montada sobre la armadura del bastidor 2
sensiblemente por encima del robot de carga/descarga 5. La cabeza de
soldadura 6 posee un desplazamiento angular y es desplazable
angularmente según este desplazamiento.
El robot manipulador 7 incluye un brazo 9 que
tiene una extremidad conectada a la planta del bastidor 2 y una
extremidad opuesta libre provista de un soporte 10 de piezas. El
soporte 10 incluye un cuerpo 11, aquí en forma de tambor, que se
instala sobre la extremidad libre del brazo 9 para pivotar alrededor
de un eje 12 y que posee dos caras 13.1, 13.2 opuestas una a la otra
y paralelas al eje 12. Sobre cada cara 13.1, 13.2 se fijan órganos
de mantenimiento y de posicionamiento de una pieza de manera que
define un emplazamiento 14.1, 14.2 para una pieza.
En funcionamiento, las piezas estando presentes
sobre el transportador 3, el robot manipulador 7 se acciona para
disponer el soporte 10 en la proximidad del robot de carga/descarga
5 y de la cabeza de soldadura 6 de manera que los emplazamientos
14.1, 14.2 sean accesibles cada uno por el robot de carga/descarga 5
y la cabeza de soldadura 6.
La unidad de pilotaje 8 da la orden al robot de
carga/descarga 5 para que agarre una pieza sobre el transportador 3
y la posiciona en el emplazamiento 14.1 que le presenta el robot
manipulador 7. El robot manipulador 7 bloquea la pieza y hace
pivotar a continuación el soporte 10 para presentar la pieza a la
cabeza de soldadura 6 y el emplazamiento 14.2 al robot de
carga/descarga 5.
La cabeza de soldadura 6 comienza entonces la
operación de soldadura y el robot manipulador 7 desplaza el soporte
10 y la pieza para que el haz láser alcance las partes a soldar.
Durante la operación de soldadura, la unidad de
pilotaje 8 da la orden al robot de carga/descarga 5 para que agarre
una pieza sobre el transportador 3 y la posicione en el
emplazamiento 14.2 que le presenta el robot manipulador 7. Como el
robot manipulador 7 desplaza el soporte 10 para la soldadura, el
robot de carga/descarga 5 se acciona en coordinación con el robot
manipulador 7 para cargar la pieza en el emplazamiento 14.2
siguiendo los movimientos del soporte 10.
Al final de la soldadura, la unidad de pilotaje
8 da la orden al pivote del soporte 10 de llevar el emplazamiento
14.2 delante de la cabeza de soldadura 6 y el emplazamiento 14.1
delante del robot de carga/descarga 5.
La cabeza de soldadura 6 comienza entonces la
operación de soldadura y el robot manipulador 7 desplaza el soporte
10 y la pieza para que el haz láser alcance las partes a soldar.
Durante la operación de soldadura, la unidad de
pilotaje 8 da la orden al robot de carga/descarga 5 de que agarre la
pieza en el emplazamiento 14.1 que le presenta el robot manipulador
7 y la deposita sobre el transportador 4, y para que agarre una
pieza sobre el transportador 3 y la posicione en el emplazamiento
14.1. Como el robot manipulador 7 desplaza el soporte 10 para la
soldadura, el robot de carga/descarga 5 se acciona en coordinación
con el robot manipulador 7 para descargar la pieza soldada del
emplazamiento 14.1 y para cargar una pieza para soldar en el
emplazamiento 14.1 según los movimientos del soporte 10.
El ciclo se persigue entonces como
previamente.
Se notará que la estación posee un almacén 17 de
soportes 11 que puede recibir varios soportes 11 adaptados a las
piezas diferentes y el brazo 9 del robot manipulador es dispuesto
para poder conectarse a un soporte 11 y desconectarse de manera que
el robot manipulador 7 pueda cambiar de soporte 11 en función de las
piezas a ensamblar.
Los elementos idénticos o análogos a aquellos
previamente descritos llevarán la misma referencia digital en la
descripción que sigue del segundo modo de realización representado
en la figura 2.
La estación de trabajo 1 del segundo modo de
realización es globalmente idéntica a aquella del primer modo de
realización, a saber que incluye un robot de carga/descarga 5, una
cabeza de soldadura 6 y un robot manipulador 7 del cual sólo el
brazo 9 es aquí visible (representado en sección transversal en la
figura 2).
La estación de trabajo 1 está aquí sin embargo
dispuesta para soldar entre sí una pieza de un primer tipo A y una
pieza de un segundo tipo B conducidas separadamente en la estación
de trabajo 1 por unos medios de transporte conocidos en si tales
como transportadores o robots.
El robot de carga/descarga 5 se pilota para
cargar las piezas del primer tipo A sobre el soporte 10 y para
descargar del soporte 10 el conjunto soldado formado por el
ensamblaje de una pieza del primer tipo A y de una pieza del segundo
tipo B.
La estación de trabajo 1 incluye un robot de
carga 15 suplementario pilotado para cargar sobre el soporte 10 las
piezas del segundo tipo solidarias de bastidor de mantenimiento
adicionales o soportes intermediarios 16.
El soporte 10 incluye tres caras 13.1, 13.2,
13.3 sobre las cuales están dispuestos emplazamientos 14.1, 14.2,
14.3 de recepción de piezas, estos emplazamientos incluyendo medios
de mantenimiento y de posicionamiento de las piezas del primer tipo
A y medios de mantenimiento y de posicionamiento de los soportes
intermediarios 16.
En funcionamiento, el robot manipulador 7 se
acciona para disponer el soporte 10 en la proximidad del robot de
carga/descarga 5, del robot de carga 15 y de la cabeza de soldadura
6 de manera que los emplazamientos 14.1, 14.2, 14.3 sean accesibles
cada uno por el robot de carga/descarga 5, el robot de carga 15 y la
cabeza de soldadura 6.
Al inicio del ciclo, la unidad de pilotaje 8 da
la orden al robot de carga/descarga 5 para que agarre una pieza del
primer tipo A y la posicione en el emplazamiento 14.1 que le
presenta el robot manipulador 7. El robot manipulador 7 bloquea la
pieza y hace pivotar a continuación el soporte 10 para presentar el
emplazamiento 14.1 al robot de carga 15, el emplazamiento 14.2 a la
cabeza de soldadura 6 y el emplazamiento 14.3 al robot de
carga/descarga, 5.
La unidad de pilotaje 8 da la orden al robot de
carga/descarga 5 para que agarre una pieza del primer tipo A y la
posiciona en el emplazamiento 14.3 que le presenta el robot
manipulador 7 y da la orden al robot de carga 15 para que agarre una
pieza del segundo tipo B y su soporte intermediario 16 y los
posicione en el emplazamiento 14.1 que le presenta el robot
manipulador 7. El robot manipulador 7 bloquea la pieza del primer
tipo A en el emplazamiento 14.3 y el soporte intermediario 16 en el
emplazamiento 14.1 y a continuación hace pivotar el soporte 10 para
presentar el emplazamiento 14.3 al robot de carga 15, el
emplazamiento 14.1 a la cabeza de soldadura 6 y el emplazamiento
14.2 al robot de carga/descarga 5.
La cabeza de soldadura 6 comienza entonces la
operación de soldadura de las piezas recibidas en el emplazamiento
14.1 y el robot manipulador 7 desplaza el soporte 10 y las piezas
para que el haz láser alcance las piezas a sol-
dar.
dar.
Durante la operación de soldadura, la unidad de
pilotaje 8 da la orden al robot de carga/descarga 5 para que agarre
una pieza del primer tipo A y la posicione en el emplazamiento 14.2
que le presenta el robot manipulador 7 y da la orden al robot de
carga 15 para que agarre una pieza del segundo tipo B y su soporte
intermediario 16 y los posicione en el emplazamiento 14.3 que le
presenta el robot manipulador 7. Como el robot manipulador 7
desplaza el soporte 10 para la soldadura, se da la orden al robot de
carga/descarga 5 y al robot de carga 15 en coordinación con el robot
manipulador 7 para cargar las piezas en los emplazamientos 14.2,
14.3 siguiendo los movimientos del soporte 10. El robot manipulador
7 bloquea las piezas y el soporte intermediario 16 asegurando la
puesta en geometría de las
piezas.
piezas.
Al final de la operación de soldadura, el robot
manipulador 7 hace pivotar el soporte 10 para presentar el
emplazamiento 14.2 al robot de carga 15, el emplazamiento 14.3 a la
cabeza de soldadura 6 y el emplazamiento 14.1 al robot de
carga/descarga 5.
La cabeza de soldadura 6 comienza entonces la
operación de soldadura de las piezas recibidas en el emplazamiento
14.3 y el robot manipulador 7 desplaza el soporte 10 y las piezas
para que el haz láser alcance las piezas a soldar.
Durante la operación de soldadura, la unidad de
pilotaje 8 da la orden al robot de carga/descarga 5 para que agarre
el conjunto soldado en el emplazamiento 14.1 que le presenta el
robot manipulador 7, lo deposite sobre los medios de transporte,
agarre una pieza del primer tipo y la posicione en el emplazamiento
14.1. Simultáneamente, la unidad de pilotaje 8 da la orden al robot
de carga 15 para que agarre una pieza del segundo tipo y su soporte
intermediario 16 y los posicione en el emplazamiento 14.2 que le
presenta el robot manipulador 7. Como el robot manipulador 7
desplaza el soporte 10 para la soldadura, se da la orden al robot de
carga/descarga 5 y al robot de carga 15 en coordinación con el robot
manipulador 7 para seguir los movimientos del soporte 10 efectuando
sus operaciones de carga y descarga. El robot manipulador 7 bloquea
las piezas y el soporte intermediario.
Al final de la operación de soldadura, el robot
manipulador 7 hace pivotar a continuación el soporte 10 para
presentar el emplazamiento 14.1 al robot de carga 15, el
emplazamiento 14.2 a la cabeza de soldadura 6 y el emplazamiento
14.3 al robot de carga/descarga 5.
El ciclo se prosigue entonces como
previamente.
Por supuesto, la invención no se limita a los
modos de realización descritos sino que engloba toda variante de
realización que entre en el marco de la invención según está
definido por las reivindicaciones.
En particular, se puede prever que el robot
manipulador ponga el soporte 10 en apoyo contra unos pitones de
referencia solidarios del bastidor 2 de la estación de trabajo 1 en
el momento de las operaciones realizadas por los otros robots (en la
hipótesis en la que no es necesario desplazar el soporte en el
momento de la realización de las operaciones).
La función de los transportadores 3, 4 puede ser
asegurada por el robot de carga/descarga 5 o por otros robots.
Las unidades operacionales pueden ser cabezas de
trabajo (soldadura, encolado, esmerilado, remachado ...), fijos o
móviles, o de los robots de trabajo. De este modo, la cabeza de
soldadura 6 puede ser fija o móvil.
En la variante del segundo modo de realización,
el soporte puede tener cuatro caras y la estación de trabajo puede
contener sea una segunda unidad operacional de trabajo sea un robot
de descarga del conjunto soldado del soporte 10, el robot 5
asegurando entonces sólo la carga de las piezas del primer tipo
sobre el soporte 10.
En la variante, es posible no utilizar un robot
15, el robot 5 asegurándose entonces la descarga de las piezas
unidas A + B y del soporte 16, la carga de la pieza 1 después la
carga de la pieza B y del soporte 16.
El eje 12 puede extenderse simétricamente
respecto a las caras 13.1, 13.2 sin estar paralelo a éstas, por
ejemplo cuando el soporte tiene una forma piramidal, particularmente
en tetraedro.
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Esta lista de referencias citada por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector. No forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
- US 5479698 A [0001]
Claims (14)
1. Estación de trabajo (1) robotizada que
comporta al menos un robot multieje manipulador (7) de piezas
teniendo un brazo (9) con una extremidad libre provista de un
soporte (10) de piezas, una primera unidad operacional (5) y una
segunda unidad operacional (6) para cooperar funcionalmente con el
soporte, el soporte que comporta un cuerpo (11) provisto de
emplazamientos (14) de recepción de pieza caracterizado por
el hecho de que los emplazamientos están dispuestos para ser
simultáneamente accesibles cada uno por una de las unidades
operacionales.
2. Estación según la reivindicación 1, en la
cual el cuerpo (11) del soporte (10) incluye varias caras (13) que
definen cada una un emplazamiento (14) de recepción de piezas.
3. Estación según la reivindicación 2, en la
cual los emplazamientos (14) se instalan sobre dos caras (13)
opuestas del cuerpo (11), el cuerpo estando instalado sobre la
extremidad libre del brazo (9) del robot manipulador (7) para
pivotar alrededor de un eje (12) extendiéndose simétricamente
respecto a las caras.
4. Estación según la reivindicación 2, que
incluye al menos tantas unidades operacionales (5, 6, 15)
susceptibles de cooperar funcionalmente con el soporte (10) que el
cuerpo (11) del soporte (10) cuenta con caras (13) provistas de
emplazamientos (14) de recepción de pieza.
5. Estación según la reivindicación 1, en la
cual el robot manipulador (7) incluye un cambiador de soporte.
6. Estación según la reivindicación 5, en la
cual al menos una de las unidades operacionales (5, 6) está
dispuesta para cooperar operacionalmente con al menos dos caras del
soporte (11) sucesivamente.
7. Estación según la reivindicación 1, en la
cual los emplazamientos (14) están provistos de medios de puesta en
geometría de las piezas.
8. Estación según la reivindicación 1, en la
cual al menos uno de los emplazamientos (14) está provisto de medios
de retención de un bastidor de mantenimiento adicional (16) de una
pieza que se debe ensamblar a una pieza posicionada en el
emplazamiento.
9. Estación según la reivindicación 1, en la
cual la primera unidad operacional es un robot de carga (5) de
piezas sobre el soporte (10).
10. Estación según la reivindicación 1, en la
cual la primera unidad operacional es un robot de descarga (5) de
piezas del soporte (10).
11. Estación según la reivindicación 1, en la
cual la segunda unidad operacional es una cabeza de trabajo (6)
sensiblemente fija, la estación incluyendo una unidad de pilotaje
(8) dispuesta para coordinar los movimientos del robot manipulador
(7) y de la primera unidad operacional (5).
12. Estación según la reivindicación 11, en la
cual el robot manipulador (7, 5) y al menos una de las unidades
operacionales se conectan a una misma unidad de pilotaje (8).
13. Método de pilotaje de una estación de
trabajo incluyendo al menos un robot manipulador (7) que tiene un
brazo (9) con una extremidad libre provista de un soporte (10)
provisto de por lo menos un primer y un segundo emplazamientos
(14.1, 14.2) de recepción de pieza, una primera unidad operacional y
una segunda unidad operacional (6), caracterizado por el
hecho de que la primera unidad operacional es un robot de carga (5)
de pieza en los emplazamientos, los emplazamientos estando
dispuestos para ser accesibles simultáneamente cada uno por el robot
de carga y la segunda unidad operacional, y por el hecho de que el
método incluye las etapas de:
- -
- dar la orden al robot de carga para cargar una pieza en el primer emplazamiento,
- -
- dar la orden al robot manipulador para presentar la pieza recibida en el primer emplazamiento a la segunda unidad operacional,
- -
- dar la orden a la segunda unidad operacional para que realice una operación sobre la pieza presentada de este modo y dar la orden al robot de carga para que cargue una pieza en el segundo emplazamiento durante la operación realizada por la segunda unidad operacional.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Método según la reivindicación precedente,
en el cual, en el momento de la operación, el robot manipulador (7)
desplaza el soporte (10) y el robot de carga (5) se acciona en
coordinación con el robot manipulador para cargar la pieza en el
segundo emplazamiento.
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