ITTO950839A1

ITTO950839A1 - FINISHING SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF COMPLEX PIECES.

Info

Publication number: ITTO950839A1
Application number: IT95TO000839A
Authority: IT
Inventors: Ferruccio Mariotti; Filippo Vola
Original assignee: Istituto Rtm Spa
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-04-18
Also published as: ITTO950839A0; IT1280981B1

Abstract

L'invenzione si riferisce ad un sistema di finitura per la produzione di pezzi complessi, ad esempio per l'industria aeronautica.Il problema tecnico è di realizzare un sistema di finitura che richieda un intervento limitato da parte di operatori, sia nella fase di programmazione, sia nelle fasi di produzione.Il sistema (21) comprende una macchina utensile (22) con un robot cartesiano, un sistema di movimentazione pezzi (23), un sistema di controllo (24) ed un sistema elettronico di gestione (25) con un'unità software (26). Il sistema di controllo (24) è previsto per controllare le posizioni dell'utensile rispetto ad un pezzo campione e memorizzarne alcune posizioni caratteristiche. Il sistema di gestione (25), tramite l'unità software (26) definisce automaticamente percorso ed orientamento di lavorazione per l'utensile, fra le posizioni memorizzate, per una copertura totale della zona di lavorazione e simula la lavorazione su un'unità video. Il sistema di controllo (24), tramite un modulo NC fa poi eseguire al robot la finitura secondo il programma di lavorazione. La lavorazione può essere facilmente modificata fuori linea, dopo una prova e prima delle lavorazioni di serie.The invention relates to a finishing system for the production of complex parts, for example for the aeronautics industry. The technical problem is to create a finishing system that requires limited intervention by operators, both in the programming phase , both in the production phases.The system (21) includes a machine tool (22) with a Cartesian robot, a piece handling system (23), a control system (24) and an electronic management system (25) with a software unit (26). The control system (24) is provided for checking the tool positions with respect to a sample piece and memorizing some characteristic positions. The management system (25), through the software unit (26) automatically defines the machining path and orientation for the tool, between the stored positions, for total coverage of the machining area and simulates the processing on a video unit . The control system (24), through an NC module, then makes the robot finish according to the machining program. The processing can be easily modified offline, after a test and before series production.

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:

"SISTEMA DI FINITURA PER LA PRODUZIONE DI PEZZI COMPLESSI" "FINISHING SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF COMPLEX PIECES"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di finitura per la produzione di pezzi complessi, ad esempio per industria aeronautica, comprendente un robot di lavorazione, un sistema di movimentazione pezzi ed un sistema di controllo per controllare il robot ed il sistema di movimentazione. The present invention refers to a finishing system for the production of complex pieces, for example for the aeronautical industry, comprising a processing robot, a piece handling system and a control system for controlling the robot and the handling system.

Le lavorazioni di finitura dipendono naturalmente dalle relative caratteristiche tecnologiche, quali il tipo di superficie da lavorare e la rugosità da ottenere. Esse sono inoltre condizionate dagli utensili usati, deformabili e quindi a geometria variabile, e dai parametri tecnologici di lavorazione, quali pressione, superficie di attacco e angolo di lavorazione. Il gran numero di variabili fa sì che il programma di lavoro debba essere realizzato necessariamente mediante autoapprendimento. In tal modo, l'operatore seleziona l'utensile per la grana, la forma e la dimensione, e lo pone nel punto geometrico prescelto, in funzione della particolare lavorazione, curandone la posizione spaziale, le relazioni di contatto, la pressione ed impostando la velocità di lavoro. Finishing processes naturally depend on the relative technological characteristics, such as the type of surface to be machined and the roughness to be obtained. They are also conditioned by the tools used, deformable and therefore with variable geometry, and by the processing technological parameters, such as pressure, attachment surface and machining angle. The large number of variables means that the work program must necessarily be carried out by means of self-learning. In this way, the operator selects the tool for the grain, the shape and the size, and places it in the chosen geometric point, according to the particular machining, taking care of the spatial position, the contact relationships, the pressure and setting the working speed.

Un tipico programma di finitura è quindi sostanzialmente costituito da una sequenza di punti auto-appresi su un pezzo "campione", corredati da una serie di informazioni tecnologiche che il robot eseguirà poi sui pezzi di produzione. Esso richiede l'impiego di personale molto qualificato per la sua preparazione, ed è intuibile come per certi tipi di pezzi complessi, con gole, tasche, superfici incurvate e spigoli, tale procedura sia tediosa, complessa, dispendiosa in tempo e fonte inesauribile di errori. A typical finishing program is therefore substantially constituted by a sequence of self-learned points on a "sample" piece, accompanied by a series of technological information that the robot will then execute on the production pieces. It requires the use of highly qualified personnel for its preparation, and it is understandable that for certain types of complex pieces, with grooves, pockets, curved surfaces and edges, this procedure is tedious, complex, time-consuming and an inexhaustible source of errors. .

Problema tecnico dell'invenzione è di realizzare un sistema di finitura capace di rendere semplice l'operazione di autoapprendimento anche per operatori di media qualifica, con minimo dispendio di tempo e con possibilità di recuperare eventuali errori. The technical problem of the invention is that of realizing a finishing system capable of making the self-learning operation simple even for medium-qualified operators, with a minimum waste of time and with the possibility of recovering any errors.

Questo problema è risolto dal sistema dell'invenzione il quale, secondo una sua caratteristica, comprende mezzi di apprendimento per controllare la posizione dell'utensile e memorizzarne alcune posizioni caratteristiche e mezzi di elaborazione comprendenti un programma per definire automaticamente per il sistema di controllo un percorso di lavorazione per l'utensile fra le posizioni memorizzate. This problem is solved by the system of the invention which, according to one of its characteristics, comprises learning means for controlling the position of the tool and memorizing some characteristic positions and processing means comprising a program for automatically defining a path for the control system machining time for the tool between the stored positions.

Secondo un'altra caratteristica, il sistema di finitura comprende mezzi di elaborazione elettronica aventi mezzi d'ingresso per controllare la posizione dell'utensile e predisposti per immagazzinare, in una fase di apprendimento, dei parametri associati a posizioni caratteristiche dell'utensile nella zona da finire di un dato pezzo. Esso prevede inoltre mezzi di programmazione, ati a definire automaticamente un percorso e/o un programma di lavorazione dell'utensile fra le posizioni caratteristiche e a far eseguire una simulazione e/o una lavorazione di finitura, secondo il percorso e/o il programma di lavorazione definito. According to another characteristic, the finishing system comprises electronic processing means having input means for controlling the position of the tool and arranged for storing, in a learning phase, the parameters associated with characteristic positions of the tool in the area to be finish of a given piece. It also provides programming means, designed to automatically define a path and / or a tool machining program between the characteristic positions and to perform a simulation and / or a finishing machining, according to the path and / or the machining program. defined.

Mediante il sistema dell'invenzione, l'operatore non è più chiamato ad acquisire tutti i punti del pezzo che costituiscono la superficie da lavorare, ma solamente quelli che sono caratteristici da un punto di vista geometrico, quali ad esempio i quattro vertici di una superficie non piana racchiusa da quattro lati. E' il sistema a realizzare in modo automatico l'intero programma di lavoro, sulla base dei punti caratteristici, gestendo anche le funzioni macchina necessarie, quali cambio utensile, velocità e pressione. By means of the system of the invention, the operator is no longer required to acquire all the points of the piece that make up the surface to be machined, but only those that are characteristic from a geometric point of view, such as for example the four vertices of a surface. not flat enclosed on four sides. It is the system that automatically realizes the entire work program, based on the characteristic points, also managing the necessary machine functions, such as tool change, speed and pressure.

Le caratteristiche dell'invenzione risulteranno chiare dalla descrizione che segue, fatta a titolo esemplificativo ma non limitativo, con l'ausilio degli annessi disegni, in cui: The characteristics of the invention will become clear from the following description, given by way of example but not of limitation, with the aid of the attached drawings, in which:

Fig. 1 rappresenta uno schema generale a blocchi di un sistema di finitura secondo l'invenzione; Fig. 1 represents a general block diagram of a finishing system according to the invention;

Figg. 2 rappresenta uno schema a blocchi, con dettagli, del sistema di finitura di Fig. 1; Figs. 2 represents a block diagram, with details, of the finishing system of Fig. 1;

Fig. 3 rappresenta una vista prospettica schematizzata di alcune parti del sistema di Fig. 2; Fig. 3 represents a schematic perspective view of some parts of the system of Fig. 2;

Fig. 4 rappresenta alcune caratteristiche delle parti di fig. 3; Fig. 4 represents some characteristics of the parts of fig. 3;

Fig. 5 rappresenta uno schema operativo di alcune parti di fig. 3, in condizione di riposo; Fig. 5 represents an operational diagram of some parts of fig. 3, in rest condition;

Fig. 6 rappresenta lo schema di fig. 5, in una condizione di lavoro; Fig. 7 rappresenta un pezzo da sottoporre ad operazioni di finitura; Fig. 8 rappresenta parte di un’operazione sul pezzo di fig. 7; Fig. 6 represents the diagram of fig. 5, in a working condition; Fig. 7 represents a piece to be subjected to finishing operations; Fig. 8 represents part of an operation on the piece of fig. 7;

Figg. 9a, 9b e 9c rappresentano schematicamente differenti modi di lavorazione del sistema di Fig. 1; Figs. 9a, 9b and 9c schematically represent different ways of working the system of Fig. 1;

Fig. 10 rappresenta una lavorazione secondo il modo di fig. 9a; e Fig. 11 rappresenta uno schema a blocchi del modo di operare del sistema secondo l'invenzione. Fig. 10 represents a process according to the manner of fig. 9a; and Fig. 11 represents a block diagram of the operating mode of the system according to the invention.

DESCRIZIONE GENERALE GENERAL DESCRIPTION

Con riferimento alle figure 1 e 2, il sistema di finitura è designato con 21 e comprende una macchina utensile 22, un sistema di movimentazione pezzi 23, un sistema di controllo 24 ed un sistema elettronico di gestione 25 con un'unità software 26. With reference to Figures 1 and 2, the finishing system is designated by 21 and comprises a machine tool 22, a piece handling system 23, a control system 24 and an electronic management system 25 with a software unit 26.

La macchina utensile 22 comprende un robot cartesiano 28 con possibilità di movimenti lungo coordinate X, Y, Z, un braccio di attuazione 29 ed un polso 30 per due rotazioni a e β. Sul polso 30 è montabile un utensile di finitura 3 1 tramite un supporto cedevole 32 ed un meccanismo cambia-utensile 33. La macchina utensile 22 comprende inoltre un magazzino utensili 34 sul quale sono disposti differenti utensili di finitura 35. The machine tool 22 comprises a Cartesian robot 28 with the possibility of movements along coordinates X, Y, Z, an actuation arm 29 and a wrist 30 for two rotations a and β. A finishing tool 31 can be mounted on the wrist 30 by means of a yielding support 32 and a tool-changing mechanism 33. The machine tool 22 further comprises a tool magazine 34 on which different finishing tools 35 are arranged.

Il sistema di movimentazione 23 comprende un gruppo di attuazione 36 e due carri porta-pezzo 37, sui quali possono essere fissati pezzi in lavorazione 39, mediante dei riscontri fissi. Il gruppo 36 può far muovere i carri 37 sotto il robot 28 in modo separato od unito, permettendo la lavorazione di due pezzi in tempo mascherato oppure di un pezzo di grande dimensione quando sono uniti. The handling system 23 comprises an actuation unit 36 and two workpiece-carrying carriages 37, on which workpieces 39 can be fixed by means of fixed stops. The unit 36 can make the carriages 37 move under the robot 28 separately or together, allowing the processing of two pieces in masked time or of a piece of large size when they are joined.

Il sistema di controllo 24 comprende un calcolatore 41, un modulo software di controllo numerico (NC) 42, una unità video 43, una tastiera 44, un manipolatore o joy-stick 45 ed una memoria di massa 46. Esso comprende inoltre una unità di interfaccia 47, mediante la quale comunica con la macchina utensile 22. The control system 24 comprises a computer 41, a numerical control (NC) software module 42, a video unit 43, a keyboard 44, a manipulator or joy-stick 45 and a mass memory 46. It also comprises a control unit interface 47, through which it communicates with the machine tool 22.

Il sistema di gestione 25 comprende un calcolatore 48 e provvede alla supervisione e all'elaborazione del programma di lavoro tramite l'unità software 26 e quest'ultima comprende un modulo di auto-apprendimento 49, un modulo di programmazione 50, un modulo utensile 5 1 e un modulo di archiviazione 52. The management system 25 comprises a computer 48 and supervises and processes the work program through the software unit 26 and the latter comprises a self-learning module 49, a programming module 50, a tool module 5 1 and a storage module 52.

Nella macchina utensile 22 (ved. anche Fig. 3), il braccio di attuazione 29 è atto a spostare il polso 30 lungo i tre assi cartesiani X, Y e Z, riferiti ai carri porta-pezzo 37 ed in cui l'asse X è verticale e gli assi Y e Z sono orizzontali. In the machine tool 22 (see also Fig. 3), the actuation arm 29 is able to move the wrist 30 along the three Cartesian axes X, Y and Z, referred to the piece-carrying carriages 37 and in which the X axis is vertical and the Y and Z axes are horizontal.

Il polso 30 è atto a far ruotare il supporto cedevole 32 rispettivamente attorno ad un asse verticale e ad un asse orizzontale. In questo modo l'utensile 31 è suscettibile di spostamenti con sei gradi di libertà e la sua posizione è identificabile nello spazio da coordinate di riferimento x, y, e z e dall'orientamento o versore dell'asse di rotazione, definito dagli angoli α e β rispetto agli assi X e Z. The wrist 30 is adapted to rotate the yielding support 32 respectively about a vertical axis and a horizontal axis. In this way the tool 31 is susceptible to displacements with six degrees of freedom and its position can be identified in space by reference coordinates x, y, and z and by the orientation or versor of the rotation axis, defined by the angles α and β with respect to the X and Z axes.

La funzione del supporto cedevole 32 è di consentire all'utensile 31 di spostarsi cedevolmente nei due sensi e lungo tre direzioni perpendicolari, sollecitato da forze resistenti sostanzialmente costanti. Il meccanismo 33 è atto a sostituire pneumaticamente l'utensile 3 1 con l'utensile 35 del magazzino porta-utensili 34. The function of the yielding support 32 is to allow the tool 31 to move yieldably in both directions and along three perpendicular directions, stressed by substantially constant resisting forces. The mechanism 33 is adapted to pneumatically replace the tool 31 with the tool 35 of the tool holder magazine 34.

La lavorazione del pezzo 39 (Figg. 7 e 8) per comodità viene scomposta in zone Z (ZI, Z2, Zn) ciascuna delle quali è scomposta in elementi N (NI, N2, ..., Nn), disposti nello spazio e indipendenti gli uni dagli altri. Esempio di elementi NI, N2 ed N3 sono i fondi, i fianchi e gli smussi delle zone Z. The machining of the piece 39 (Figs. 7 and 8) for convenience is broken down into zones Z (ZI, Z2, Zn) each of which is broken down into elements N (NI, N2, ..., Nn), arranged in space and independent from each other. Example of elements NI, N2 and N3 are the bottoms, the sides and the chamfers of the Z zones.

Il robot 28 (Figg. 1 e 2) è predisposto per spostare il braccio 29 ed il supporto cedevole 32 in modo da posizionare l'utensile 31 in una zona di lavorazione del pezzo 39 e da far avanzare l'utensile lungo una traiettoria, con una velocità ed una pressione definite dal programma. Inoltre il robot 28 è anche programmabile per posizionare il braccio 29 di fronte al magazzino 34 e attivare il meccanismo 33 per il rilascio e la presa dell'utensile. The robot 28 (Figs. 1 and 2) is arranged to move the arm 29 and the yielding support 32 so as to position the tool 31 in a machining area of the piece 39 and to advance the tool along a trajectory, with a speed and pressure defined by the program. Furthermore, the robot 28 is also programmable to position the arm 29 in front of the magazine 34 and activate the mechanism 33 for releasing and gripping the tool.

Il calcolatore 41 è atto a scambiare infoimazioni con il sistema di gestione 25, con il gruppo di attuazione 36 del sistema di movimentazione 23 e con l'operatore. In una fase di apprendimento, l'operatore, agendo sullo joy-stick 45 è atto ad acquisire dei punti caratteristici del pezzo in programmazione che vengono salvati sulla memoria 46 e trasmessi al sistema di gestione 25. In una fase di esecuzione, il calcolatore 41 riceve dal sistema di gestione 25 il programma di lavoro che, prima, viene salvato nella memoria 46 e successivamente viene eseguito, controllando la macchina utensile 22 ed il sistema di movimentazione 23. The computer 41 is able to exchange information with the management system 25, with the actuation unit 36 of the movement system 23 and with the operator. In a learning phase, the operator, acting on the joy-stick 45, is able to acquire the characteristic points of the piece being programmed which are saved on the memory 46 and transmitted to the management system 25. In an execution phase, the computer 41 receives from the management system 25 the work program which, first, is saved in the memory 46 and subsequently is executed, controlling the machine tool 22 and the movement system 23.

Il calcolatore 48 del sistema di gestione 25 è collegato ad una unità video 53, ad una tastiera 54, ad una memoria di massa 55 e, tramite una interfaccia 56, ad un sistema informativo esterno. In fase di autoapprendimento, l'operatore richiama i dati auto-appresi ed immagazzinati nell'unità di memoria 46 e, mediante l’utilizzo dei moduli 49, 50 e 51, li fa elaborare in modo automatico. Al termine della elaborazione del programma di lavoro esso viene salvato nel sistema informatico esterno mediante l’interfaccia 56. The computer 48 of the management system 25 is connected to a video unit 53, to a keyboard 54, to a mass memory 55 and, through an interface 56, to an external information system. In the self-learning phase, the operator recalls the self-learned data stored in the memory unit 46 and, through the use of modules 49, 50 and 51, has them processed automatically. At the end of the processing of the work program it is saved in the external computer system through the interface 56.

In fase di esecuzione, l'operatore richiama dal sistema informatico esterno il programma di lavoro immagazzinato, mediante l'interfaccia 56 e fornisce il programma all'unità di controllo 24 che lo esegue. During the execution phase, the operator calls the stored work program from the external computer system, through the interface 56 and supplies the program to the control unit 24 which executes it.

Il polso 30 del robot 28 comprende due motori 61 e 62 (Fig. 3), per assicurare le rotazioni del supporto 32 attorno all'asse verticale del braccio 29 e rispettivamente attorno all'asse orizzontale e definire l'orientamento dell'utensile 31. The wrist 30 of the robot 28 comprises two motors 61 and 62 (Fig. 3), to ensure the rotations of the support 32 around the vertical axis of the arm 29 and respectively around the horizontal axis and define the orientation of the tool 31.

Il supporto cedevole 32 comprende dei mezzi pneumatici alimentati da un generatore di aria compressa 63 (Figg. 1 e 3) che, a riposo e tramite un sistema di regolazione 64, mantengono l'utensile 31 in una configurazione centrata rispetto al supporto 32 e determinano la forza di lavoro dell'utensile in condizioni operative. The yielding support 32 comprises pneumatic means fed by a compressed air generator 63 (Figs. 1 and 3) which, at rest and by means of an adjustment system 64, keep the tool 31 in a configuration centered with respect to the support 32 and determine the work force of the tool under operating conditions.

Il dispositivo 33 comprende una pinza ad aria compressa che è controllata dalla piastra d'interfaccia 47 tramite un dispositivo 66, per il deposito dell'utensile 3 1 nel magazzino 34 e per il prelievo di uno degli altri utensili di finitura 35. The device 33 comprises a compressed air gripper which is controlled by the interface plate 47 by means of a device 66, for depositing the tool 31 in the magazine 34 and for removing one of the other finishing tools 35.

Gli utensili 35 possono essere di differenti caratteristiche e forme, dipendenti dalla tipologia della lavorazione. A titolo di esempio tali utensili sono realizzati da cuscinetti abrasivi che, per la finitura di fondi, hanno la forma di un disco a bordi inclinati, sono cilindrici per la finitura di fianchi e hanno forme specifiche per la finitura di smussi. The tools 35 can be of different characteristics and shapes, depending on the type of processing. By way of example, these tools are made from abrasive pads which, for the finishing of bottoms, have the shape of a disc with inclined edges, are cylindrical for the finishing of the sides and have specific shapes for the finishing of bevels.

Il supporto cedevole 32 (Figg. 3-6) comprende in particolare un corpo di interfaccia 67 sul polso 30 e tre corpi mobili 68, 69 e 71, in cui il corpo 71 supporta il dispositivo cambia-utensile 33 ed una turbina ad aria compressa 72 per la rotazione dell'utensile 3 1. The yielding support 32 (Figs. 3-6) comprises in particular an interface body 67 on the wrist 30 and three movable bodies 68, 69 and 71, in which the body 71 supports the tool changer 33 and a compressed air turbine 72 for tool rotation 3 1.

I tre corpi 68, 69 e 71 sono collegati tra loro in cascata, in maniera tale da potersi muovere l'uno rispetto all'altro lungo tre direzioni ortogonali. Definendo un sistema di coordinate cartesiane locali x', y', z', fisse con il corpo di interfaccia 67, l'asse z' è orizzontale ed è parallelo all'asse Z e gli assi x' e y' definiscono un piano verticale perpendicolare all'asse z'. The three bodies 68, 69 and 71 are connected to each other in cascade, in such a way as to be able to move with respect to each other along three orthogonal directions. By defining a system of local Cartesian coordinates x ', y', z ', fixed with the interface body 67, the z axis is horizontal and is parallel to the Z axis and the x' and y 'axes define a perpendicular vertical plane to the z axis.

II corpo 68 può traslare rispetto al corpo 67 lungo l'asse z', il corpo 69 a sua volta può traslare rispetto al corpo 68 lungo l'asse x' ed il corpo 71 può traslare rispetto al corpo 69 lungo l'asse y'. Relativamente al corpo 67, l'utensile 31 potrà quindi muoversi liberamente avanti ed indietro secondo una direzione orizzontale e, verso l'alto e verso il basso in un piano verticale secondo una qualsiasi angolazione, nell'ambito di un volume di cedevolezza 73 (Fig. 4). Degli opportuni sensori, non mostrati nei disegni, segnalano al calcolatore 41 la posizione centrata dell'utensile rispetto al volume 73 e le relative condizioni di fine corsa. The body 68 can translate with respect to the body 67 along the axis z ', the body 69 in turn can translate with respect to the body 68 along the axis x' and the body 71 can translate with respect to the body 69 along the axis y ' . With regard to the body 67, the tool 31 will therefore be able to move freely back and forth in a horizontal direction and, upwards and downwards in a vertical plane according to any angle, within a volume of compliance 73 (Fig. . 4). Suitable sensors, not shown in the drawings, signal to the computer 41 the centered position of the tool with respect to the volume 73 and the relative end-of-stroke conditions.

I corpi 67 e 71 sono costituiti da piastre di forma sostanzialmente rettangolare, il corpo 68 è prismatico ed il corpo 69 è costituito da un telaio, anch'esso rettangolare, che accoglie all'intemo una parte anteriore del corpo 68 e, rispettivamente, una parte posteriore del corpo 71. The bodies 67 and 71 are made up of substantially rectangular plates, the body 68 is prismatic and the body 69 consists of a frame, also rectangular, which houses inside a front part of the body 68 and, respectively, a back of body 71.

I mezzi pneumatici del supporto 32 comprendono attuatoli ad aria compressa ad azione antagonista sui corpi 68, 69 e 71. Al di fuori della zona centrale del volume 73, gli attuatoli esercitano sui corpi mobili una forza costante determinata una pressione PI a valle del dispositivo 64. A tale scopo, ciascun corpo 68, 69, 71 comprende da parti opposte, una coppia di cilindri cavi 76, 77 (Figg. 5 e 6), disposti di fronte ad una coppia di pistoni erogatori 78, 79 ad azione antagonista, fissati rispettivamente sui corpi 67, 68 e 69. In posizione centrata, i cilindri cavi di ciascun corpo 68, 69 risultano in impegno ad alta perdita di pressione con entrambi i pistoni erogatori. The pneumatic means of the support 32 comprise compressed air actuators with an antagonistic action on the bodies 68, 69 and 71. Outside the central area of the volume 73, the actuators exert a constant force on the movable bodies determined by a pressure P1 downstream of the device 64 For this purpose, each body 68, 69, 71 comprises, on opposite sides, a pair of hollow cylinders 76, 77 (Figs. 5 and 6), arranged in front of a pair of dispensing pistons 78, 79 with antagonist action, fixed on bodies 67, 68 and 69 respectively. In a centered position, the hollow cylinders of each body 68, 69 are in high pressure loss engagement with both dispensing pistons.

I pistoni 78, 79 recano nella loro base un foro calibrato 80, 81 e i cilindri dei corpi 68, 69, 71 sono aperti verso l'esterno e sono accoppiabili a discreta tenuta con i corrispondenti pistoni quando i corpi 68, 69, 71 scorrono lungo delle guide dei corpi che li precedono e che li sostengono. Nella posizione centrata dei corpi 68, 69, 71, i bordi dei cilindri cavi risultano adiacenti ai bordi dei pistoni e creano delle strozzature variabili per il flusso di aria compressa che attraversa il relativo foro calibrato. The pistons 78, 79 have in their base a calibrated hole 80, 81 and the cylinders of the bodies 68, 69, 71 are open towards the outside and can be coupled with a discreet seal with the corresponding pistons when the bodies 68, 69, 71 slide along of the guides of the bodies that precede them and that support them. In the centered position of the bodies 68, 69, 71, the edges of the hollow cylinders are adjacent to the edges of the pistons and create variable bottlenecks for the flow of compressed air that passes through the relative calibrated hole.

Quando ciascun corpo mobile 68, 69, 71 si sposta dalla posizione centrata del volume di cedevolezza 73, uno dei cilindri della coppia viene impegnato a bassa perdita di pressione dal pistone erogatore 78, come indicato in figura 5, per uno spostamento in un certo senso o, rispettivamente, Taltro cilindro della coppia viene impegnato dal pistone erogatore 79, nel caso di spostamento in direzione opposta. Nello stesso tempo, il corpo 68, 69, 71 si disimpegnerà, con alta perdita di pressione dall'altro pistone della coppia. Il corpo mobile riceverà pertanto dal pistone impegnato la piena pressione PI, così da esercitare una forza di lavoro costante sull'utensile 31, indipendente dal suo spostamento rispetto agli altri corpi 68, 69, 71. La pressione PI può essere variata dal sistema 24, tramite il dispositivo 64. As each movable body 68, 69, 71 moves from the centered position of the compliance volume 73, one of the cylinders of the pair is engaged at low pressure loss by the dispensing piston 78, as indicated in Figure 5, for a displacement in a certain sense. or, respectively, the other cylinder of the pair is engaged by the dispensing piston 79, in the case of displacement in the opposite direction. At the same time, the body 68, 69, 71 will disengage, with high pressure loss from the other piston of the pair. The movable body will therefore receive the full pressure PI from the engaged piston, so as to exert a constant working force on the tool 31, independent of its displacement with respect to the other bodies 68, 69, 71. The pressure PI can be varied by the system 24, via device 64.

Sull'utensile 31 agisce anche la forza peso associata alle masse sospese rispetto al corpo 67 e relative ai corpi 69 e 71 e alle parti montate su di essi. Questa forza viene compensata da attuatoli pneumatici di compensazione, non mostrati dai disegni, alimentati dal generatore 63 e attraverso un regolatore 82. The weight force associated with the suspended masses with respect to the body 67 and relating to the bodies 69 and 71 and the parts mounted on them also acts on the tool 31. This force is compensated by pneumatic compensation actuators, not shown in the drawings, fed by the generator 63 and through a regulator 82.

L'unità elettronica 24 (Figg. 1 e 2) è in grado di controllare il robot 28 in modo che il braccio 29 ed il polso 30 facciano muovere rinsieme costituito dal supporto cedevole 32 e dall'utensile 31 su un punto di riferimento della zona da lavorare. Qui, l'utensile 31 verrà portato a contatto del pezzo 39 e poi caricato lungo la zona che interessa, all'intemo del volume di cedevolezza. The electronic unit 24 (Figs. 1 and 2) is able to control the robot 28 so that the arm 29 and the wrist 30 make the assembly consisting of the yielding support 32 and the tool 31 move on a reference point in the area to work. Here, the tool 31 will be brought into contact with the piece 39 and then loaded along the area of interest, inside the compliance volume.

I sensori di fine corsa del supporto cedevole 32 sono atti a fornire al calcolatore 41 dei segnali opportuni per bloccare l'avanzamento del braccio 29, nel caso di resistenze all'avanzamento dell'utensile 3 1 superiori alla forza di lavoro programmata. I sensori di zero sono atti a fornire un segnale di zero, ad esempio per posizionare correttamente il braccio 29 di fronte al magazzino portautensili 34 e consentire il deposito e la presa di un utensile 3 1, 35. The end-of-stroke sensors of the yielding support 32 are adapted to supply the computer 41 with suitable signals to block the advancement of the arm 29, in the case of resistance to the advancement of the tool 3 1 greater than the programmed work force. The zero sensors are adapted to provide a zero signal, for example to correctly position the arm 29 in front of the tool holder magazine 34 and to allow the deposit and gripping of a tool 31, 35.

In sintesi, il modo di operare del sistema 25 per la programmazione del lavoro comprende una fase manuale 101 (Figg. 1 e 11) di autoapprendimento dei punti geometricamente caratteristici degli elementi N, una fase di elaborazione 102 in cui si elabora automaticamente il percorso di lavóro per gli elementi N, una fase di selezione 103 in cui si selezionano le zone della lavorazione, una fase di programmazione 104 in cui viene automaticamente programmata la lavorazione del pezzo ed una fase di esecuzione 106, in cui il programma viene effettivamente eseguito e testato. In summary, the operating mode of the system 25 for programming the work comprises a manual step 101 (Figs. 1 and 11) for self-learning of the geometrically characteristic points of the elements N, a processing step 102 in which the processing path is automatically processed. I work for the elements N, a selection phase 103 in which the machining areas are selected, a programming phase 104 in which the machining of the piece is automatically programmed and an execution phase 106, in which the program is actually executed and tested .

La fase di autoapprendimento 101 viene gestita dal sistema 25, utilizzando il modulo software 49 che predispone e gestisce il sistema di controllo 24. A questo scopo, l'operatore posiziona un pezzo "campione" 39 sui riscontri del carro o dei carri porta-pezzo 37 e poi seleziona il pezzo in lavorazione sul modulo 52. The self-learning phase 101 is managed by the system 25, using the software module 49 which prepares and manages the control system 24. For this purpose, the operator places a "sample" piece 39 on the stops of the carriage or of the piece-carrying carriages 37 and then selects the workpiece on module 52.

Individuato il primo elemento N da auto-apprendere, l'operatore seleziona sul modulo 5 1 il tipo di utensile da utilizzare, scegliendone la grana e la geometria esterna. Agendo manualmente sul manipolatore 45, porta poi l'utensile 31 sul primo punto caratteristico del pezzo 39, comprime l'utensile affinché esso sia all'interno del volume di cedevolezza 73 e acquisisce le coordinate del punto. La procedura si ripete per tutti i punti caratteristici dell'elemento. Once the first element N to be self-learned has been identified, the operator selects the type of tool to be used on module 5 1, choosing its grain and external geometry. Acting manually on the manipulator 45, he then brings the tool 31 to the first characteristic point of the piece 39, compresses the tool so that it is inside the compliance volume 73 and acquires the coordinates of the point. The procedure is repeated for all the characteristic points of the element.

Terminato l'autoapprendimento del primo elemento N si passa ai successivi che costituiscono la prima zona ZI e di seguito si passa alle altre zone Z fino ad auto-apprendere tutto il pezzo 39 e completare quindi la fase di autoapprendimento. Once the self-learning of the first element N has been completed, one passes to the subsequent ones which constitute the first zone ZI and then one passes to the other zones Z until all the piece 39 is self-learned and therefore the self-learning phase is completed.

La fase di elaborazione 102 permette di elaborare il programma di lavoro degli elementi N e viene effettuata dall'operatore sul sistema 25. In un passo di visualizzazione 107, il sistema di gestione 25 visualizza i punti auto-appresi dell'elemento in analisi. In un successivo passo 108, l'operatore può spostare e traslare i punti e variare il versore utensile in modo automatico The processing step 102 allows processing the work program of the elements N and is carried out by the operator on the system 25. In a display step 107, the management system 25 displays the self-learned points of the element under analysis. In a subsequent step 108, the operator can move and translate the points and vary the tool versor automatically

Un altro passo 109 della fase 102 prevede la definizione di un percorso desiderato fra i punti che definiscono una data zona Z e che l'utensile 31 potrà percorrere per eseguire la finitura nella zona. Il sistema 25 è in grado di definire differenti tipologie di percorsi, selezionabili a comando dell'operatore, quali un percorso a "greca" di fig. 9a, un percorso a "greca spezzata" di fig. 9b ed un percorso a "spirale" di fig. 9c, creando così in modo automatico innumerevoli altri punti di lavoro tali da riempire la superficie delimitata dai punti auto-appresi del singolo elemento. Another step 109 of step 102 provides for the definition of a desired path between the points which define a given zone Z and which the tool 31 will be able to travel to perform the finishing in the zone. The system 25 is capable of defining different types of paths, selectable by command of the operator, such as a "fret" path of fig. 9a, a "broken Greek" path of fig. 9b and a "spiral" path of fig. 9c, thus automatically creating innumerable other work points such as to fill the surface delimited by the self-learned points of the single element.

Un algoritmo matematico dell’unità software 26 è in grado di coprire l'area compresa fra punti acquisiti A, B, C, D ecc. ed associati all'elemento da lavorare, sulla base della tipologia di percorso selezionata. A mathematical algorithm of the software unit 26 is able to cover the area between acquired points A, B, C, D etc. and associated with the element to be machined, based on the type of path selected.

L'operatore potrà introdurre altri parametri, quali il passo della "greca" o della "spirale" e la quantità di sovrapposizione del percorso, nel caso della "greca spezzata", selezionabili sulla base dell’utensile che si vorrà usare e dal grado di finitura desiderato. The operator can introduce other parameters, such as the pitch of the "corrugation" or "spiral" and the amount of path overlap, in the case of the "broken corrugation", which can be selected on the basis of the tool to be used and the degree of desired finish.

In dipendenza del tipo di percorso selezionato, l'unità di software 26 definisce anche il versore dell'utensile 31 associato alle successive posizioni del percorso. Ad esempio tale versore può essere interpolato fra i valori delle posizioni iniziali e finali di un dato tratto di percorso. Nel caso di una tratta AB (fig. 8) di un percorso a "greca", il versore dell'utensile della posizione A verrà mantenuto inalterato fino ad un punto mediano S della tratta AB e qui modificato fino ad assumere il versore della posizione B, a sua volta mantenuto fino al raggiungimento della posizione B. Nel caso del percorso a "greca spezzata", il versore potrà essere invece mantenuto costante per una prima greca e modificato al valore finale, per la seconda greca. Depending on the type of path selected, the software unit 26 also defines the unit vector of the tool 31 associated with the subsequent positions of the path. For example, this vector unit can be interpolated between the values of the initial and final positions of a given stretch of path. In the case of a section AB (fig. 8) of a "fret" path, the vector of the tool of position A will be kept unchanged up to a midpoint S of section AB and here modified until it assumes the unit vector of position B , in turn maintained until position B is reached. In the case of the "broken fret" path, the unit vector can be kept constant for a first fret and modified to the final value, for the second fret.

Il passo 111 della fase 102 riguarda la selezione dell'utensile previsto per l'esecuzione di un'operazione di finitura e la definizione della sua velocità di rotazione e della forza di lavoro. L'ulteriore passo 112 riguarda infine l'unione delle singole elaborazioni attinenti alla definizione delle zone di lavorazione ZI, Z2, ... Zn. The step 111 of the step 102 concerns the selection of the tool foreseen for the execution of a finishing operation and the definition of its rotation speed and of the work force. The further step 112 finally concerns the union of the single elaborations pertaining to the definition of the processing areas ZI, Z2, ... Zn.

Il modulo 50 visualizza via via i vari passi elaborati, ad esempio in risposta ad ogni nuova impostazione da parte dell'operatore e l'operatore potrà naturalmente muoversi fra i vari passi di una stessa fase o di una fase differente, per apportare tutte le modifiche che possano risultare opportune. Module 50 gradually displays the various steps processed, for example in response to each new setting by the operator and the operator can naturally move between the various steps of the same or a different phase, to make all the changes. that may be appropriate.

Nella fase di selezione 103, gli elementi elaborati e visualizzati nell'unità video 53 possono essere selezionati per tipologia. Ad esempio, l'operatore può visualizzare tutti i fondi, i fianchi, gli smussi delle zone di lavorazione. Per la finitura di questi elementi, saranno naturalmente necessari degli utensili appropriati da prelevare dal magazzino 34. In questa fase, l'operatore procederà anche alla definizione della sequenza di lavorazione fra le varie tipologie e le varie zone Z. In the selection step 103, the elements processed and displayed in the video unit 53 can be selected by type. For example, the operator can view all bottoms, sides, chamfers of the machining areas. For the finishing of these elements, appropriate tools will naturally be required to be taken from the magazine 34. In this phase, the operator will also proceed to the definition of the machining sequence between the various types and the various Z zones.

La fase di programmazione 104 si esegue anch'essa nel sistema 25. Un passo 113 riguarda l'ottimizzazione dei percorsi per l'utensile 31. Il modulo 50 prende in considerazione tutti gli spostamenti del braccio 29 nella zona di lavoro, fra le varie zone e fra la zona di lavoro ed il magazzino 34, come è necessario per i cambi dell'utensile. I passi 114 e 116 riguardano la programmazione della presa di un utensile dal magazzino 34 e la sostituzione dell'utensile per usura, dopo un predeterminato percorso di lavorazione. The programming phase 104 is also carried out in the system 25. A step 113 concerns the optimization of the paths for the tool 31. The module 50 takes into consideration all the movements of the arm 29 in the work area, between the various areas and between the work area and the magazine 34, as is necessary for tool changes. Steps 114 and 116 concern the programming of the gripping of a tool from the magazine 34 and the replacement of the tool due to wear, after a predetermined machining path.

Gli ulteriori passi 117 e 118 attengono all'impostazione di particolari funzioni di macchine e ad una simulazione completa della lavorazione programmata. Qui le varie fasi della lavorazione precedentemente programmata vengono visualizzate in movimento. Pertanto l'operatore potrà apportare delle modifiche, quando verifichi delle condizioni operative anormali, come quelle che possono nascere da interferenze dell'utensile con parti del pezzo 39 o del robot 28. Nella fase 119, il programma elaborato viene infine memorizzato in un supporto 46 per la successiva esecuzione. The further steps 117 and 118 concern the setting of particular machine functions and a complete simulation of the programmed machining. Here the various phases of the previously programmed processing are displayed in motion. Therefore, the operator will be able to make changes when he verifies abnormal operating conditions, such as those that may arise from interference of the tool with parts of the piece 39 or of the robot 28. In step 119, the elaborated program is finally stored in a support 46 for later execution.

La fase di lavorazione 106 riguarda l'unità 24 ed il robot 28 e prevede il caricamento del programma dalla memoria 55 alla memoria 46 e quindi al calcolatore 41 e l'esecuzione delle varie fasi programmate sul pezzo campione 39. The processing step 106 concerns the unit 24 and the robot 28 and provides for the loading of the program from the memory 55 to the memory 46 and then to the computer 41 and the execution of the various steps programmed on the sample piece 39.

Il robot 28 procederà alle lavorazioni di finitura, ad opera del modulo NC 42, sulla base di quanto è stato programmato. In questa fase, l'operatore assume soltanto un ruolo di controllo. Se il risultato sul pezzo "campione" sarà stato soddisfacente, il programma verrà usato per i pezzi di produzione. Se invece si richiedono delle modifiche, l'operatore potrà apportarle, fuori linea sulla memoria 55, tramite il sistema 25 e limitatamente alle parti di programma realmente interessate. The robot 28 will proceed with the finishing operations, by the NC module 42, on the basis of what has been programmed. In this phase, the operator assumes only a controlling role. If the result on the "sample" part is satisfactory, the program will be used for the production parts. If, on the other hand, modifications are requested, the operator can make them, offline on the memory 55, through the system 25 and limited to the parts of the program actually involved.

E' chiaro che, in accordo con l'invenzione, il programma di elaborazione è tale da determinare una copertura totale della zona da lavorare delimitata dai vertici, creando una traccia di percorso per l'utensile e calcolando per interpolazione le coordinate dell'utensile ed i suoi versori in ogni fase elementare del ciclo di lavorazione. It is clear that, in accordance with the invention, the processing program is such as to determine a total coverage of the area to be machined delimited by the vertices, creating a path trace for the tool and calculating by interpolation the coordinates of the tool and its versors in each elementary phase of the processing cycle.

La zona da finire è assimilata ad una poligonale tridimensionale. Il passo della traccia di percorso è una frazione delle dimensioni dell'utensile e la sua estensione è delimitata dalla poligonale di definizione della zona. In particolare, la traccia di percorso definita dal'algoritmo di lavorazione può comprendere una greca . The area to be finished is assimilated to a three-dimensional polygon. The step of the path trace is a fraction of the tool size and its extension is delimited by the polygonal definition of the zone. In particular, the path trace defined by the machining algorithm can comprise a fret.

Claims

CLAIMS 1. Finishing system for the production of complex pieces, for example for the aeronautical industry, comprising a processing robot, a piece handling system and a control system for controlling the robot and the handling system, characterized by what comprehends learning means for controlling the position of the tool and memorizing some characteristic positions; and processing means comprising a program for automatically defining for the control system a machining path for the tool between the stored positions.

2. System according to claim 1, characterized in that said learning means comprise a computerized learning work station, including an electronic computer with input means for controlling the position of the aforementioned tool and in which; the computer, in a learning phase, is arranged to store parameters associated with said characteristic positions in order to define a working area by means of said input means; And the processing means comprise a mathematical algorithm designed to determine a path of predetermined shape between the characteristic positions of the aforesaid zone.

3. System according to claim 2, characterized in that the algorithm is such as to determine a total coverage of the machining area, creating a path trace for the tool and the versors and calculating by interpolation the coordinates of the tool and the its versors in other positions of the aforesaid area.

System according to one of the preceding claims, characterized by means for processing a machining program for the finishing tool between the aforesaid characteristic positions, and for having the robot perform the finishing of the aforesaid piece according to said machining program.

5. System according to one of the preceding claims, characterized by a numerical control device suitable for controlling the robot for finishing a given area of the aforementioned piece, and in which said control system communicates with the numerical control device and comprises a memory in which it can store the path defined by the processing means.

6. System according to one of the preceding claims, characterized in that the machining path for the aforesaid tool is a fret.

7. System according to one of the preceding claims, characterized in that some of said characteristic positions represent a three-dimensional polygon that delimits a machining area, identified by Cartesian coordinates and by versors of the finishing tool.

System according to one of the preceding claims, characterized in that said robot comprises an actuation arm for a finishing tool and a yielding support mounted on said arm, and having two program-controlled antagonist pressure dispensers and a body, mobile and with controlled compliance, arranged between the two dispensers, and in which, during one of its working stroke, said body is able to engage one or the other dispenser and to maintain this engagement, in order to receive a pressure from the engaged dispenser transferable to the tool as a substantially constant labor force.

9. System according to claim 8, characterized in that a positioning wrist is provided between the arm and the tool, which in turn can rotate around a vertical axis and a horizontal axis, and in which said movable body is capable of controlled compliance movement according to three coordinates, with respect to said wrist.

10. System according to one of the preceding claims, characterized in that said processing means, in defining a path between two characteristic positions, define the tool versors of the first and second position, keep the tool versor constant from the first position up to the middle of the path, they make the tool unit unit assume the value of the second position and, starting from the middle of the path, they keep it constant until the second position is reached.

11. System according to one of the preceding claims, characterized in that said robot comprises means for the automatic replacement of the tool from a tool magazine and in which said processing means provide for tool exchange operations, associated with the desired finish and / or with the wear of the aforementioned tool.

12. Finishing system for the production of complex parts, for example for the aeronautical industry, comprising a finishing robot and a numerical control device suitable for controlling said robot, characterized by what it comprises electronic processing means having input means for controlling the position of the tool and arranged for storing, in a learning phase, parameters associated with characteristic positions of the tool in an area to be finished of a given piece; and programming means adapted to automatically define a path and / or a machining program of the tool between the characteristic positions, and to have a simulation and / or a finishing machining carried out, according to the path and / or the machining program defined.

13. System according to claim 12, characterized in that said programming means comprise a mathematical algorithm which defines the path trace so as to set certain geometric characteristics to it.

14. Method for finishing on predetermined areas of predetermined pieces, by means of a system comprising a numerically controlled robot capable of performing finishing operations from a machining program and a computerized learning workstation, said method comprising the following steps: a) providing a processing station having a data processing program with visualization of points, generation between these points of at least one covering path for a finishing tool with a predefined shape and definition of a processing program; b) learning and memorizing, through the robot work station, positions of a series of points, characteristic of the areas to be finished of the aforementioned piece; c) activating said processing program to define a path selected from the learned and memorized positions, optionally modifying said positions or the path and memorizing a corresponding machining program for these positions; And d) loading the machining program on the system for its execution on said pieces.

15. Finishing system and method for the production of complex pieces, substantially as described and with reference to the attached drawings.