IT8968189A1 - Procedimento di piegatura di una lamiera - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
"Procedimento di piegatura di una lamiera"
Caso III
di: PRIMA INDUSTRIE S.p.A., nazionalit? italiana,
Via San Quintino, 28 - 10121 Torino
Inventori designati: Gianpaolo PRUNOTTO e Franco
SARTORIO
Depositato il: 29 dicembre 1989 9
* * *
RIASSUNTO
Il procedimento ? del tipo in cui la lamiera
?
di compiere movimenti di traslazione secondo tre
assi e movimenti di rotazione comandati da rispettivi motori a controllo numerico. Questi motori sono comandati a loro volta a partire dal programma.
Il programmatore riceve da sensori, di cui il
robot ? munito, segnali di retroazione che gli indicano le successive posizioni lineari ed angolari
assunte dall?organo di presa.
I sensori che emettono i segnali di retroazione
sono del tipo denominato "encoder". I sensori di a?? ) questo genere rilevano le posizioni lineari ed angolari a partire non da origini fisse una volta per
tutte, ma bens? da origini che corrispondono ogni
r:< C-j? volta alle posizioni lineari ed angolari di inizio ?
?T
c? ?l del lavoro. In pratica queste origini corrispondono
alle posizioni lineari ed angolari che l?organo di
presa e la lamiera da questo trattenuta assumono
quando la lamiera ? posizionata per l?esecuzione
della prima piega del programma.
Nell'esecuzione dei procedimenti noti si bada,
con un mezzo o con l'altro, a posizionare correttamente la lamiera in vista della prima piega da eseguire. Questo posizionamento non tiene per? conto
del fatto che la pinza od altro organo di presa del
robot pu? essere impegnata con la lamiera in un
punto che differisce in una certa misura dal punto
di presa ideale o teorico. Una volta posizionata
correttamente la lamiera per eseguire la prima piega, il robot segue il programma correttamente per
quanto riguarda le successive pieghe da eseguire.
Tuttavia, l'organo di presa, non essendo impegnato
con la lamiera nel punto teorico, durante le successive manipolazioni pu? seguire traiettorie cos?
diverse da quelle preventivate da venire ad urtare
contro ostacoli vari, tra cui, con effetti disastrosi, gli utensili della pressa. Questo problema I ? tanto pi? sentito quanto pi? i pezzi di lamiera
da piegare sono piccoli, nel qual caso possono essere disastrosi anche scostamenti di pochi millimetri dell?organo di presa dalla sua traiettoria preventivata.
L?invenzione ha lo scopo di realizzare un procedimento di piegatura del tipo menzionato all'inizio in cui siano adottate misure tali da prevenire
che una pinza od altro organo di presa di un robot
manipolatore si scosti dalle sue traiettorie preventivate durante il ciclo di piegatura secondo il
programma.
Secondo l'invenzione questo scopo ? raggiunto
per mezzo di un procedimento del tipo considerato,
caratterizzato dal fatto che comprende le fasi preparatorie seguenti:
prestabilire sulla lamiera una linea di piegatura virtuale preliminare, fisicamente rilevabile;
provvedere,mezzi di rilevamento della posizione di tale linea virtuale per applicare al programmatore un corrispondente segnale di retroazione;
predisporre nel programma del programmatore le coordinate spaziali ed angolari di un punto d?impegno teorico in cui l?organo di presa deve impegnare la lamiera per l?esecuzione di una prima piega effettiva;
predisporre il programmatore in modo che l'organo di presa, all'inizio del programma e sotto il controllo dei mezzi di rilevamento, porti la linea di piegatura virtuale a disporsi parallelamente al diedro di piegatura,;
dal fatto che tale procedimento comprende le fasi operative preliminari seguenti:
confrontare tramite il programmatore la posizione del punto d?impegno reale dell'organo di presa e la posizione del suo punto d?impegno teorico quando la linea di piegatura virtuale ? stata disposta parallelamente al diedro di piegatura, ricavandone e memorizzandone un primo sengale d'errore
fatta con riferimento ai disegni annessi, dati a
titolo d'esempio non limitativo e nei quali:
la figura 1 ? una vista in prospettiva di una
pressa piegatrice per lamiere, con una parte asportata per illustrare dettagli interni, nonch? di un
robot manipolatore di lamiere associato alla pressa;
la figura 2 ? una vista in elevazione schematica che illustra tra l?altro la matrice ed il punzone della pressa, una lamiera inserita tra questi utensili e trattenuta da una pinza, nonch? uno dei 7Z Si GL
sensori della posizione di un bordo della lamiera,
la figura 3 ? uno schema a blocchi del circuito d di controllo del robot,
le figure 4, 5, 6, 7 ed 8 sono viste schematiche che illustrano le posizioni relative di una lamiera, del diedro di piegatura definito dagli utensili della pressa piegatrice, nonch? dei sensori di
posizione associati alla pressa,
la figura 9 ? una vista in elevazione schematica, analoga alla figura 2, che illustra una condizione corrispondente a quella della figura 8, e
le figure 10 e 11 sono viste schematiche analoghe, rispettivamente, alla figura 6 ed alla figura
8, che illustrano una variante del procedimento
9
Riferendosi alle figure 1 e 2, una pressa piegatrice di tipo noto, indicata nel complesso con
10, comprende una traversa inferiore fissa 12 ed
una traversa superiore 14 mobile a va e vieni verticalmente.
La traversa inferiore 12 porta una matrice di
piegatura fissa 16 con un'impronta lineare della
ben nota sezione a V, La traversa superiore mobile
14 porta un punzone 18, con uno spigolo lineare attivo a V corrispondente all'impronta a V della matrice 16.
Le due traverse 12 e 14 sono portate da una robusta incastellatura che comprende montanti della
ben nota forma a C, come quello indicato con 20
nella figura 1.
Nell'incavo dei montanti 20 ? fissata una rotaia longitudinale 22 parallela alla matrice 16 ed al
punzone 18. <"???>-K<Ii?>AVU<lV>J<J>--Sulla rotaia 22 sono montati mezzi di rilevamento sotto forma di una coppia di sensori di posizione Sj, S2, la cui funzione sar? specificata pi?
avanti. I due sensori S^, S2 sono montati in modo
registrabile lungo la rotaia 22, pure per uno scopo
che sar? chiarito pi? avanti.
Riferendosi ancora alla figura 1, alla pressa
piegatrice 10 ? associato un robot manipolatore di
lamiere, designato nel complesso con 24. Il robot
24 pu? essere ad esempio del tipo illustrato e descritto nel documento IT-A-8967704, al quale si
rimanda per ulteriori particolari.
Ai fini della presente descrizione baster? dire
che il robot 24 comprende una guida fissa 26, parallela agli utensili 16, 18 della pressa 10 e che
porta una prima slitta 28 scorrevole nella direzione di un primo asse X, nei due sensi indicati alla
doppia freccia FX. La slitta 28 porta a sua volta
guide trasversali 30 nelle quali ? montata una seconda slitta 34 scorrevole nella direzione di un 4 secondo asse Y, perpendicolare al primo asse X, secondo la doppia freccia F .
La seconda slitta 34 porta una colonna 36 lungo
la quale ? mobile a va e vieni verticalmente secondo la doppia freccia F una terza slitta 38.
La slitta 38 porta un equipaggio 40 girevole
parallelamente all'asse X secondo la doppia freccia
equipaggio 40 comprende una coppia di bracci
a sbalzo 42 che si estendono nella direzione della
guida 26 e che alle loro estremit? libere portano
rispettive ganasce 44.
Le ganasce 44 costituiscono congiuntamente una
pinza od organo di presa designato convenzionalmente nel complesso con G.
Le ganasce 44, pure visibili nella figura 2, possono essere del tipo aspirante secondo il documento IT-A-8967704.
L'organo di presa G costituito dalle due ganasce 44 ? girevole attorno ad un terzo asse 2, verticale. L'asse Z ? mobile con l?organo di presa G, in particolare nelle direzioni del primo asse X e del secondo asse Y.
Nella figura 2 ? indicato con P un piano di giacitura orizzontale in cui un lamiera piana V da piegare ? trattenuta dall?organo di presa G, in appoggio sulla matrice 16, nelle fasi operative iniziali del procedimento secondo l?invenzione.
Come si pu? osservare nella figura 2, i due sensori S^, presentano rispettivi organi tastatori di posizione 46 che si trovano in corrispondenza del suddetto piano di giacitura P.
I vari movimenti del robot 24 sono controllati da un programmatore di controllo numerico indicato con PC nella figura 3. Il programma inserito nel programmatore PC controlla da una parte i motori a controllo numerico di comando dei vari movimenti del robot 24. Questi motori sono indicati
schematicamen,te a sinistra nella figura 3. Alcuni
di essi sono pure visibili nella figura 1. Essi comprendono: un motore ?? di movimento della prima slitta 28 lungo la guida 26 nella direzione dell?asse X; un motore M di comando dei movimenti della seconda slitta 32 lungo la guida 30, nella direzione dell?asse Y; un motore M2?di comando dei movimenti della terza slitta 38 lungo la colonna
36; un motore MWx di comando della rotazione dell?equipaggio 40 attorno al suo asse orizzontale;
un motore MWz di comando della rotazione alle ganasce 44 dell?organo di presa G attorno al terzo asse
2.
Il programmatore PC ? controllato a sua volta
da sensori che gli applicano segnali di retroazione. Questi sensori sono indicati a destra nella figura 3. Due di essi sono i sensori di posizione
e S2, di cui gi? si ? detto. Gli altri sensori sono preferibilmente del tipo denominato "encoder": un sensore SX rivela la posizione della prima slitta
28, ossia dell'organo di presa G nella direzione dell?asse X; un sensore Sy rivela la posizione della seconda slitta 34, ossia dell'organo di presa
G nella direzione dell'asse Y; un sensore S? rivela
la posizione in altezza della terza slitta 38 e
dell'organo di presa G; un sensore Scox rivela la posizione angolare dell?equipaggio 40; un sensore SWz rivela la posizione angolare dell'Organo di presa G attorno all?asse Z.
Nella parte operativa preliminare del procedimento di piegatura intervengono i soli motori M?, My ed M z,? nonch? i sensori Sl.,' S2~,' Sx,' Sy,' ed S?? Questi componenti sono stati evidenziati con linee di contorno pi? spesse nella figura 3.
Si descriver? ora una parte operativa preliminare del procedimento di piegatura cos? come effettuata in pratica.
Nella parte destra della figura 1 ? illustrata una lamiera V da piegare, mentre si trova in una stazione di caricamento. La lamiera W giace nel piano di giacitura P, che corrisponde al piano della matrice 16 della figura 2.
L'organo di presa G viene fatto muovere nella direzione dell?asse X fino ad impegnare ed afferrare la lamiera V e poi ritorna con quest'ultima alla stazione di piegatura davanti alla pressa 10.
Nella figura 4 ? indicato con VQ il contorno di una lamiera in una posizione teorica corretta nella stazione di caricamento. In realt?, questa situazione si verifica raramente e la lamiera si presenta all'organo di presa G, nella stazione di caricamento, in una posizione errata sia secondo gli assi X ed Y, sia angolarmente nel piano di giacitura. Questa situazione ? rappresentata dalla lamiera indicata con V, i cui errori di posizione sono stati esagerati per chiarezza.
Il programma ? cos? predisposto da afferrare la lamiera V in un punto d?impegno teorico che, per semplicit?, si assume costituito dal centro geometrico della lamiera posizionata correttamente in W . In realt?, il punto d?impegno reale, situato in Co, della lamiera V posizionata scorrettamente ? sfalsato rispetto al punto d'impegno reale teorico, questa volta indicato con C.
Nella figura 5 l'organo di presa G, impegnato in CQ con la lamiera W, ha trasportato quest'ultima alla stazione di piegatura, tra gli utensili 16 e 18 della pressa e davanti ai sensori e S2- La posizione di sensori S1? ? stata regolata, lungo la rotaia 22 della figura 1, in modo che un bordo BQ della lamiera W li possa impegnare, ognuno nella vicinanza di un'estremit? del bordo stesso. Come si comprender? meglio pi? avanti, il bordo
costituisce, per cos? dire, una linea di piegatura fittizia fisicamente rilevabile.
Nelle figure 4 a 8 ? stata indicata con una
prima linea di piegatura reale lungo la quale sar?
eseguita una prima piega della lamiera V. Si ? supposto, come nel caso pi? semplice e pi? usuale, che
la linea formi con il bordo Bo un angolo a di
90?.
In realt?, e come si comprender? meglio pi? ?avanti , il programmatore PC ? programmato come se la
lamiera V dovesse subire una prima piega in B .
Nelle figure 5 a 8 ? indicato con D un segmento ss c ?gcr denominato convenzionalmente "diedro di piegatura",
cd che coincide con l'intersezione del piano di giacitura P con il piano verticale V (figura 2) di lavoro degli utensili 16 e 18.
A partire dalla condizione della figura 5 l'organo di presa impegnato in CQ fa avanzare la lamiera W nella direzione dell'asse Y portando il bordo
BQ ad impegnare i sensori di posizione S^, S2> Questi ultimi rilevano fisicamente la posizione del
bordo BQ ed inviano al programmatore PC rispettivi
segnali di retroazione che causano una rotazione
dell'organo di presa G attorno all'asse Z (freccia
), fino a portare il bordo BQ ad una posizione
paral lela al diedro di piegatura D. In questa situazione (figura 6) l?organo di presa G situato in
CQ sar? posizionato correttamente, secondo il programma, rispetto al diedro di piegatura D, ma la
sua posizione sar? errata rispetto al punto d?impegno teorico C. L'errore di posizione, secondo l?asse Y, ? indicato con E^. Questo primo errore viene
rilevato congiuntamente dai sensori e
memorizzato nel programmatore PC.
In realt?, sempre supponendo che il punto d?impegno teorico si trovi nel centro geometrico di
una lamiera avente una larghezza L nella direzione Y, la quantit? che viene rilevata ? pari a
L/2 - ?^, ove L/2 ? una grandezza costante prevista.
A questo punto il programma ? cos? predisposto
da fare ruotare l'organo di presa G dell'angolo a
di 90<?>, come indicato dalla freccia F2 nella figura
7, portando la prima linea di piegatura a coincidere con il diedro di piegatura D. Con questa ro <A>M <FB aE\???\ r ?CSC jcrAjAi >-. tazione, avvenuta attorno al punto d'impegno reale
C , il punto d'impegno teorico C si sar? spostato
alla nuova posizione C' e l'errore sar? orientato secondo l'asse X. Il segnale d'errore memorizzato nel programmatore PC influisce allora sul motore
MX , sotto il controllo del sensore SX, in senso
tale da annullare questo errore secondo l'asse X.
17
In realt?, la correzione avviene contemporaneamente
alla rotazione secondo ?
Sar? cos? raggiunta la condizione illustrata
nella figura 8, in cui la prima linea di piegaturareale non ? solo allineata, ma anche centrata
rispetto al diedro di piegatura D. Tuttavia, l'organo di presa G ? ancora impegnato con la lamiera V
nel punto errato CQ .
A questo punto, secondo il programma, il punzone 18 viene fatto discendere fino a serrare la lamiera V fra s? e la matrice 16, ma senza piegare la
:J lamiera, come illustrato nella figura 9. In questa
<? d condizione le ganasce 44 dell'organo di presa G d vengono disimpegnate dalla lamiera V, come ? pure
'i<'>? illustrato nella figura 9.
Le coordinate del punto d'impegno teorico C,
secondo gli assi X e Y, sono predisposte nel programmatore PC, mentre le coordinate secondo X ed Y
del punto d?impegno reale CQ gli sono applicate per
mezzo di corrispondenti segnali generati dai sensori Il programmatore PC riconosce in questo caso un secondo errore di posizione dell?organo di presa e lo corregge per mezzo dei motori ??
ed M , facendo muovere l'organo di presa secondo la
freccia fino a portarlo al punto d'impegno
teorico C .
Il programmatore riconosce pure un eventuale
errore di orientamento dell?organo di presa G attorno all'asse Z, segnalatogli dal sensore S^z , e
10 corregge per mezzo del motore .
A questo punto il ciclo di piegatura pu? avere
inizio con l?esecuzione della prima piega , con
la garanzia che, essendo stata cos? fissata l?origine dei movimenti dell'organo di presa G, questo
seguir? per tutto il ciclo le traiettorie programri -mate. fJ Nelle figure 10 e 11 ? illustrato il caso in
cui il bordo BQ, corrispondente alla piega virtuale
preliminare, e la prima piega reale formano fra
loro un angolo a diverso da 90?.
La situazione della figura 10 corrisponde a
quella della figura 6 e l'errore rilevato nella direzione dell'asse Y ? indicato con E'^.
Per portare la prima piega B^ a coincidere con
11 diedro di piegatura D la rotazione della lamiera
W attorno a CQ secondo la freccia F ^ ? dell?angolo
a. In questo caso, dopo o durante la rotazione
dell'angolo a la correzione dell'errore non sar?
pi? pari ad E^, ma bens? pari il prodotto dell'errore E?i per il seno dell'angolo a, ossia
E=E ' ina.
Successivamente la correzione del secondo errore di posizione E0 per il solo organo di presa G avverr?, come nel caso precedente, secondo la freccia F3.
RIVENDICAZIONI
1. Procedimento di piegatura di una lamiera (V) inizialmente piana tra una coppia di utensili lineari (16, 18) definenti un diedro di piegatura (D), in cui la lamiera (V) viene manipolata per mezzo di un organo di presa mobile (G) di un robot manipolatore (24) controllato da un programmatore (PC) secondo un programma di posizionamento di successive linee di piegatura della lamiera in corrispondenza del diedro di piegatura (D), il quale programma ? influenzato da segnali di retroazione indicanti le successive posizioni sia spaziali che angolari dell'organo di presa, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi preparatorie seguenti:
- prestabilire sulla lamiera (W) una linea di piegatura virtuale preliminare (BQ), fisicamente rilevabile;
- provvedere mezzi (S^, S2) di rilevamento della posizione di tale linea virtuale {BQ} per applicare al programmatore (PC) un corrispondente segnale di
Claims (6)
- E=E '^sina. Successivamente la correzione del secondo errore di posizione per il solo organo di presa G avverr?, come nel caso precedente, secondo la frecciaRIVENDICAZIONI 1. Procedimento di piegatura di una lamiera (V) inizialmente piana tra una coppia di utensili lineari (16, 18) definenti un diedro di piegatura (D), in cui la lamiera (V) viene manipolata per mezzo di un organo di presa mobile (G) di un robot manipola-tore (24) controllato da un programmatore (PC) secondo un programma di posizionamento di successive linee di piegatura della lamiera in corrispondenza del diedro di piegatura (D), il quale programma ? influenzato da segnali di retroazione indicanti le successive posizioni sia spaziali che angolari dell'organo di presa, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi preparatorie seguenti: - prestabilire sulla lamiera (V) una linea di piegatura virtuale preliminare (BQ)P fisicamente rilevabile; - provvedere mezzi (S^, S2) di rilevamento della posizione di tale linea virtuale (BQ) per applicare al programmatore (PC) un corrispondente segnale di retroazione ; - predisporre nel programma del programmatore (PC) le coordinate spaziali ed angolari di un punto d?impegno teorico (C) in cui l'organo di presa (G) deve impegnare la lamiera (V) per l'esecuzione di una prima piega effettiva (B^); - predisporre il programmatore (PC) in modo che l'organo di presa (G), all'inizio del programma e sotto il controllo dei mezzi di rilevamento (S^ S^), porti la linea di piegatura virtuale (BQ) a disporsi parallelamente al diedro di piegatura (D); .j dal fatto che tale procedimento comprende inoltre le fasi operative preliminari seguenti: - confrontare tramite il programmatore (PC) la posizione del punto.d?impegno reale (C ) dell'organo di presa (G) e la posizione del suo punto d?impegno teorico (C) quando la linea di piegatura virtuale (BQ) ? stata disposta parallelamente al diedro di piegatura (D), ricavandone e memorizzandone un primo segnale d'errore di posizione- correggere, sotto il controllo del programmatore (PC), il primo errore di posizione relativamente alla lamiera (V), mediante un corrispondente spostamento dell'organo di presa (G) e della lamiera (V)- trattenere la lamiera (W) tra gli utensili (16, 18), senza piegarla, e disimpegnare l'organo di presa (G) dalla lamiera stessa; - confrontare, tramite il programmatore (PC), la posizione reale dell'organo di presa (G) disimpegnato e quella del suo punto d'impegno teorico suddetto (C), ricavandone ed applicando al programmatore (PC) un secondo segnale d?errore di posizione (E2); - correggere, sotto il controllo del programmatore (PC), il secondo errore di posizione (E2)? relativamente al solo organo di presa (G) per spostarlo al punto d?impegno teorico (C); e dal fatto che il procedimento comprende la prosecuzione del programma di piegatura iniziando con l'esecuzione della prima piega (B^).
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che come linea di piegatura virtuale preliminare fisicamente rilevabile si utilizza un bordo (BQ) della lamiera (V) ed i mezzi di rilevamento (S^, S^ ) rilevano la posizione di tale bordo (B ).
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che come mezzi di rilevamento si utilizzano una coppia di sensori di posizione ( , S2) distanziati tra loro in una direzione parallela al diedro di piegatura (D) e situati nel piano di giacitura (P) in cui si trova la lamiera (V) nella fase di posizionamento del suddetto bordo costituente la linea di piegatura virtuale.
- 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, per l'uso con un robot manipolatore (24) comprendente un organo di presa (G) mobile secondo almeno due assi un primo dei quali (X) ? parallelo al diedro di piegatura (D) definito dagli utensili (16, 18) ed un secondo dei quali (Y) UJ Q. ? perpendicolare al diedro di piegatura (D), nonch? ij4 girevole attorno ad almeno un terzo asse (Z) mobile cjj^ con l?organo di presa (G) e normale ad un piano di giacitura (P) coincidente con il piano della lamiera (V) all?inizio del ciclo di piegatura, e per l?esecuzione di un ciclo di piegatura in cui la prima piega reale ( ) forma, su questo piano di giacitura (P), un angolo predeterminato (a) con la linea di piegatura virtuale {BQ), caratterizzato dal fatto che queste fasi operative preliminari sono eseguite con movimenti dell'organo di presa (G) secondo le direzioni del primo (X) e del secondo asse (Y) ed attorno al terzo asse (Z).
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4,del programmatore (CP), del suddetto angolo predeterminato (a) fino a far coincidere la prima linea di piegatura reale (B^) con il diedro di piegatura <D); e) contemporaneamente alla fase d) o successivamente, fare traslare l?organo di presa (G) e la lamiera (V) nella direzione del primo asse (X), di una quantit? (E^; E?^sina) corrispondente al prodotto del suddetto primo errore di posizionamentoE?^) memorizzato nella fase (C) per il seno dell?angolo predeterminato (a) ed in senso tale da a* riportare il centro d?impegno teorico (C) ad una Cd posizione centrata corretta (C?) rispetto al diedro di piegatura (D); o f) serrare la lamiera (V) tra i due utensili (16, o 18) e disimpegnare l'organo di presa (G) dalla lamiera (?); g) confrontare, nel programmatore (PC), le coordinate, nel piano di giacitura (P), del suddetto punto d?impegno teorico (C') con quelle del punto d?impegno reale (CQ) dell'organo di presa (G) e ricavarne un secondo segnale d'errore (E2); h) spostare il solo organo di presa (G), sotto il controllo del secondo segnale d?errore (E2)? sino ad annullare il secondo errore, e portare corrispondentemente l?organo di presa (G) al punto d'impegno teorico (C); i) proseguire il programma di piegatura iniziando con l'esecuzione della prima piega reale (B^).
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che come angolo predeterminato (a) tra la prima linea di piegatura reale (B^) e la linea di piegatura virtuale (BQ) si seleziona un angolo di 90? e nella fase e) l'organo di presa e la lamiera sono fatti traslare nella direzione dell?asse (X) di una quantit? pari e contraria al suddetto primo errore di posizione (E^). Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.?<0SACGi >
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