FR2620242A1 - Method of using a de-burring robot - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPTION
La présente invention concerne un procédé d'utilisation d'un robot pour un usinage en finition de pièces mécaniques comportant notamment un ébavurage ou un chanfreinage à l'aide d'un outil de coupe entrainé par une meuleuse, l'opération d'usinage étant automatique et les déplacements de l'outil commandés numériquement à partir du robot.DESCRIPTION
The present invention relates to a method of using a robot for machining to finish mechanical parts comprising in particular deburring or chamfering using a cutting tool driven by a grinder, the machining operation being automatic and tool movements digitally controlled from the robot.
La mise en oeuvre de ces opérations automatisées tend actuellement, dans de nombreux domaines de construction mécanique, et notamment pour les applications aéronautiques particulièrement visées par l'invention,à remplacer des travaux auparavant exécutés manuellement et dont la qualité et notamment la répétitivité restaient tributaires de l'opérateur et de son "tour de main". The implementation of these automated operations currently tends, in many areas of mechanical construction, and in particular for aeronautical applications particularly targeted by the invention, to replace work previously performed manually and whose quality and in particular the repeatability remained dependent on the operator and his "knack".
Cette mise en oeuvre exige pour les types de robots couramment utilisés dans ces applications une opération de programmation du robot par apprentissage. Différents points de la trajectoire à parcourir sont dans ce but repérés manuellement par appréciation visuelle de la position de l'outil par rapport à la pièce et la recherche d'un point de contact outil/pièce est largement tributaire de la dextérité de l'opérateur qui conditionne ainsi la précision du parcours. Des difficultés plus importantes apparaissent encore lorsque les formes des pièces ne permettent pas un accès aisé en tous les points. De toute manière, cette opération reste longue et délicate et essentiellement tributaire d'un opérateur, ce qui restreint la portée de l'automatisation et ne permet pas d'atteindre les buts visés à l'origine.This implementation requires for the types of robots commonly used in these applications a programming operation of the robot by learning. For this purpose, different points of the trajectory to be covered are manually identified by visual appreciation of the position of the tool relative to the workpiece and the search for a tool / workpiece contact point is largely dependent on the dexterity of the operator. which conditions the accuracy of the route. Even greater difficulties arise when the shapes of the pieces do not allow easy access at all points. In any case, this operation remains long and delicate and essentially dependent on an operator, which restricts the scope of automation and does not allow the goals originally intended to be achieved.
Quelques améliorations ont toutefois été proposées. US-A-4 506 448, par exemple, propose une solution particulière pour une opération de programmation de robot par apprentissage. Un dispositif spécifique comportant un capteur électrique est monté sur le bras du robot et des lampes indiquent la position correcte détectée.Some improvements have however been proposed. US-A-4 506 448, for example, proposes a particular solution for a robot programming operation by learning. A specific device comprising an electrical sensor is mounted on the robot arm and lamps indicate the correct position detected.
L'utilisation d'un capteur distinct impose cependant un démontage/remontage supplémentaire qui peut nuire à la précision du positionnement. Par ailleurs, les solutions antérieures et les dispositifs connus ne proposent pas de solution satisfaisante à certains problèmes supplémentaires qui subsistent. Notamment, la position des arêtes de pièces à ébavurer ou chanfreiner présente des tolérances de fabrication par rapport aux références d'appui et de centrage de la pièce. Ces dispersions imposent à chaque pièce de recaler le parcours qui a été programmé par apprentissage. Un des buts de l'invention est d'inclure dans le procédé une méthode de recalage de trajectoire pour un robot d'ébavurage.L'invention vise également, en une étape unique de recalage de trajectoire et en intégrant -cette étape au début d'une opération d'usinage/finition sans intervention supplémentaire d'un opérateur et sans nécessiter un remontage d'outil, à obtenir une redéfinition des origines corrigées au niveau du directeur de commande numérique du robot, en tenant compte des effets cumulés des diverses sources d'erreurs (tolérances de fabrication des pièces, usures d'outil, précision de l'installation entre robot porte-outil et positionneur de pièce, tolérances de position au montage des différents éléments-outil, pièce, etc..). Il peut être utile et intéressant également d'exploiter les données obtenues lors de cette étape pour le contrôle géométrique des pièces.The use of a separate sensor, however, requires an additional disassembly / reassembly which may affect the positioning accuracy. Furthermore, the prior solutions and the known devices do not offer a satisfactory solution to certain additional problems which remain. In particular, the position of the edges of parts to be deburred or chamfered has manufacturing tolerances with respect to the support and centering references of the part. These dispersions require each piece to readjust the course that has been programmed by learning. One of the aims of the invention is to include in the method a method of resetting of the trajectory for a deburring robot. The invention also aims, in a single step of resetting of the trajectory and by integrating this step at the start of '' a machining / finishing operation without additional operator intervention and without requiring tool reassembly, to obtain a redefinition of the origins corrected at the level of the robot's digital control director, taking into account the cumulative effects of the various sources errors (manufacturing tolerances of parts, tool wear, precision of the installation between tool-carrying robot and workpiece positioner, position tolerances when mounting the various tool elements, workpieces, etc.). It can also be useful and interesting to use the data obtained during this step for the geometric control of the parts.
Ces buts sont atteints par un procédé d'utilisation d'un robot d'ébavurage conforme à l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes a) une étape de programmation du robot par apprentissage au cours de laquelle un système de détection constitué d'un circuit électrique alimenté en basse tension, comportant une lampe témoin et un point de mesure, la pièce-étalon à une polarité et l'outil porté par la meuleuse isolée du robot à l'autre polarité, détecte et émet un signal lors du contact entre l'outil et une pièceétalon aux points choisis déterminant la trajectoire de l'outil b) une étape de recalage de trajectoire au cours de laquelle et au début de toute opération d'usinage d'une pièce, un repérage suivant les trois axes est effectué sur la base des contacts outil/pièce détectés de la même manière que lors de l'étape (a) et établis en un ou plusieurs points déterminés de la pièce, de manière à transmettre l'information au directeur de commande numérique du robot et à obtenir ainsi une redéfinition des origines et une transposition du programme d'usinage de ladite pièce dans l'espace par la mise en oeuvre de logiciels adaptés connus en soi.These aims are achieved by a method of using a deburring robot according to the invention, characterized in that it comprises at least the following steps a) a step of programming the robot by learning during which a detection system consisting of an electric circuit supplied with low voltage, comprising a control lamp and a measuring point, the standard part at one polarity and the tool carried by the isolated grinder of the robot at the other polarity, detects and emits a signal upon contact between the tool and a standard part at the selected points determining the trajectory of the tool b) a trajectory resetting step during which and at the start of any machining operation on a part, a tracking along the three axes is carried out on the basis of the tool / workpiece contacts detected in the same way as during step (a) and established at one or more determined points in the workpiece, so as to transmit the information to the director digital control obot and thus obtain a redefinition of the origins and a transposition of the machining program of said part in space by the implementation of suitable software known per se.
De cette manière, on obtient avantageusement grâce à l'invention une détermination exacte et précise des points qui définissent la trajectoire des déplacements de l'outil par rapport à une pièce-étalon, programmée sur le robot et également toutes les corrections nécessaires à une reproduction correcte sur chaque pièce usinée sont effectuées automatiquement au début de toute opération d'usinage utilisant le robot. In this way, the invention advantageously provides an exact and precise determination of the points which define the trajectory of the movements of the tool relative to a standard part, programmed on the robot and also all the corrections necessary for reproduction. correct on each machined part are performed automatically at the start of any machining operation using the robot.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre de la description d'un mode de réalisation de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention et en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble schématique d'une installation au moyen de laquelle est réalisé le procédé d'utilisation d'un robot d'ébavurage conforme à l'invention - la figure 2 montre un schéma de principe du système de détection du contact entre outil de coupe et pièce à usiner dans l'installation représentée à la figure 1.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of an embodiment of the implementation of the method according to the invention and with reference to the accompanying drawings in which - the Figure 1 shows a schematic overview of an installation by means of which is carried out the method of using a deburring robot according to the invention - Figure 2 shows a block diagram of the detection system of the contact between cutting tool and workpiece in the installation shown in Figure 1.
L'installation 1 représentée à la figure 1 est destinée à réaliser selon un procédé conforme à l'invention des opérations d'usinage en finition de pièzes mécaniques diverses, destinées par exemple à être rontées dans des ensembles aéronautiques, comportant notamment l'ébavurage ou le chanfreinage au moyen d'un outil de coupe d'arêtes sur lesdites pièces qui subsistent à l'issue des opérations précédentes de fabrication et mise en forme, notamment par usinage. Ladite installation 1 comporte deux ensembles principaux , un robot 2 d'ébavurage et un positionneur 3.Le robot 2 est d'un type connu en soi pour les applications envisagées et comporte notamment un socle 4 d'appui au sol et un corps de robot 5 qui comprend de manière connue, ne nécessitant pas d'être décrite plus en détails, les différentes liaisons notamment d'alimentation électrique ainsi que les divers mécanis..es d'actionnement et de commande nécessaires à son fonctionnement. Le robot 2 comporte également au moins un bras 6 dont l'extrémité porte une meuleuse 7 sur laquelle est fixé, de manière également connue, un outil de coupe 8 qu'felle entraine en rotation . Les déplacements de l'outil de coupe 8 selon trois axes perpendiculaires de commande sont assurés par le bras 6 du robot 2 et sont commandés numériquement par un directeur de commande intégré dans le système de commande du robot 2.Pour réaliser une opération d'usinage/finition sur un type donné de pièces, le robot 2 est programmé selon une méthode par apprentissage qui constitue une étape remarquable du procédé d'utilisation du robot conforme à l'invention et qui sera décrite plus en détails plus loin. Le positionneur 3 est constitué principalement d'un plateau 9 sur lequel est fixé par tout moyen connu la pièce 10 à usiner et il comporte également un socle d'appui ainsi que des moyens connus en soi pour entrainer éventuellement ledit plateau 9 porte-pièce en rotation ou pour l'incliner.The installation 1 shown in FIG. 1 is intended to carry out, according to a method in accordance with the invention, machining operations to finish various mechanical traps, intended for example to be assembled in aeronautical assemblies, notably comprising deburring or chamfering by means of an edge cutting tool on said parts which remain at the end of the preceding manufacturing and shaping operations, in particular by machining. Said installation 1 comprises two main assemblies, a deburring robot 2 and a positioner 3. The robot 2 is of a type known per se for the applications envisaged and in particular comprises a base 4 for supporting the ground and a robot body 5 which comprises in known manner, not needing to be described in more detail, the various connections, in particular of the electrical supply, as well as the various actuation and control mechanics necessary for its operation. The robot 2 also comprises at least one arm 6, the end of which carries a grinder 7 on which is fixed, in a manner also known, a cutting tool 8 which it drives in rotation. The movements of the cutting tool 8 along three perpendicular control axes are ensured by the arm 6 of the robot 2 and are digitally controlled by a control director integrated in the control system of the robot 2. To carry out a machining operation / finishing on a given type of parts, the robot 2 is programmed according to a learning method which constitutes a remarkable step in the method of using the robot according to the invention and which will be described in more detail below. The positioner 3 mainly consists of a plate 9 on which is fixed by any known means the part 10 to be machined and it also comprises a support base as well as means known per se for possibly driving said plate 9 workpiece in rotation or to tilt it.
De manière remarquable, conforme à l'invention, l'installation 1 qui vient'd'être décrite est complétée par un système de détection électrique du contact entre outil de coupe et pièce à usiner ou pièce-étalon correspondante, qui est schématisé sur la figure 2. Ledit système comporte un circuit électrique 20 alimenté en Il, en basse tension, par un dispositif comportant, par exemple, un transformateur 12, un redresseur et un filtre 13. Afin de réaliser ce circuit, la meuleuse 7 est isolée de l'extrémité du bras 6 du robot par l'interposition d'un matériau isolant 14. Le circuit relie ainsi l'outil 8, la meuleuse 7 à une lampe témoin 15 reliée à une polarité pendant que la pièce 10 est reliée à l'autre polarité. Au moment du contact de l'outil 8 sur la pièce 10, ledit circuit électrique se ferme et la lampe témoin 15 s'allume, déterminant ainsi avec précision la position du point de contact entre outil 8 et pièce 10. Le circuit est complété par un interrupteur 16 de mise en service et comporte un point de mesure 17 auquel la tension s'annule au moment de la fermeture du circuit électrique, ce qui correspond à l'émission d'un signal dont l'exploitation permet, de manière connue en soi, d'enregistrer les données correspondantes de position du point de contact outil/pièce, notamment au niveau du directeur de commande du robot 2.Remarkably, in accordance with the invention, the installation 1 which has just been described is completed by an electrical detection system of the contact between the cutting tool and the workpiece or corresponding standard part, which is shown diagrammatically on the Figure 2. Said system comprises an electrical circuit 20 supplied with Il, at low voltage, by a device comprising, for example, a transformer 12, a rectifier and a filter 13. In order to produce this circuit, the grinder 7 is isolated from the end of the arm 6 of the robot by the interposition of an insulating material 14. The circuit thus connects the tool 8, the grinder 7 to a pilot lamp 15 connected to a polarity while the part 10 is connected to the other polarity. When the tool 8 contacts the workpiece 10, said electrical circuit closes and the indicator lamp 15 comes on, thus determining with precision the position of the point of contact between tool 8 and workpiece 10. The circuit is completed by a switch 16 for putting into service and includes a measuring point 17 at which the voltage is canceled when the electrical circuit is closed, which corresponds to the emission of a signal whose operation allows, in a known manner in itself, to record the corresponding position / tool contact point position data, in particular at the level of the robot 2 command director.
Le procédé remarquable et conforme à l'invention d'utilisation du robot d'ébavurage 2 qui vient d'être brièvement décrit concerne notamment deux étapes dudit procédé a) une étape de programmation du robot par apprentissage, b) et une étape de recalage de trajectoire au début de chaque opération d'usinage d'une pièce.The remarkable process and in accordance with the invention of using the deburring robot 2 which has just been briefly described relates in particular to two steps of said process a) a step of programming the robot by learning, b) and a step of resetting of trajectory at the start of each part machining operation.
Ladite étape (a) consiste essentiellement à inscrire dans le programme d'usinage du robot d'abavurage 2 les points choisis qui détermineront les trajectoires que l'outil de coupe 8 devra suivre au cours de l'opération d'usinage pour un type donné de pièces. Pour cette étape de programmation, on utilise par conséquent une pièce-étalon 10A représentative des pièces 10 à réaliser et, conformément à l'invention, la position desdits points choisis de détermination de la trajectoire est obtenue par le contact électrique entre l'outil 8 et la pièce-étalon lOA. Said step (a) essentially consists of entering in the machining program of the cleaning robot 2 the chosen points which will determine the paths which the cutting tool 8 will have to follow during the machining operation for a given type. the rooms. For this programming step, a standard part 10A is therefore used representative of the parts 10 to be produced and, in accordance with the invention, the position of said chosen points for determining the trajectory is obtained by the electrical contact between the tool 8 and the standard piece lOA.
Ladite étape (b) qui se situe au début de toute opération d'usinage d'une pièce 10 est destinée à éliminer toutes les erreurs de position géométriques de diverses origines et dûes notamment aux effets cumulés des tolérances de montage d'outil, usures d'outil, tolérances de fabrication des pièces à usiner et diverses tolérances de position ou montage des éléments de l'installation. Dans ce but, elle consiste à effectuer un recalage des origines à partir à nouveau d'un repérage suivant les trois axes de points choisis dans lesquels on établit le contact électrique entre outil de coupe 8 et pièce 10. ne signal obtenu en 17 transmis au directeur de commande du robot 2 permet ainsi d'effectuer une transposition du programme d'usinage de ladite pièce 10 dans l'espace, en mettant en oeuvre des logiciels adaptés, connus en soi.Said step (b) which is located at the start of any machining operation on a part 10 is intended to eliminate all geometric position errors of various origins and due in particular to the cumulative effects of tool mounting tolerances, wear and tear. 'tool, manufacturing tolerances of the workpieces and various position or mounting tolerances of the elements of the installation. For this purpose, it consists in carrying out a registration of the origins again starting from a tracking along the three axes of points chosen in which the electrical contact is established between cutting tool 8 and part 10. no signal obtained at 17 transmitted to the robot 2 command director thus makes it possible to transpose the machining program of said part 10 into space, by implementing suitable software, known per se.
ne procédé conforme à l'invention permet ainsi, entre autres avantages, notamment de souplesse d'utilisation, de simplicité et de rapidité, de réaliser une automatisation de travaux auparavant réalisés manuellement sans rester tributaire d'un facteur humain aléatoire, tenant à un "doigté" ou un "tour de main" de l'opérateur. ne method according to the invention thus allows, among other advantages, including flexibility of use, simplicity and speed, to achieve automation of work previously performed manually without remaining dependent on a random human factor, holding a " fingering "or a" knack "of the operator.
Claims (1)
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|---|---|---|---|
| FR8712479A FR2620242B1 (en) | 1987-09-09 | 1987-09-09 | METHOD OF USING A DEBURRING ROBOT |
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ID=9354730
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