MX2009002745A

MX2009002745A - Estacion de trabajo con soporte de partes de multiples caras y metodo para controlar tal estacion de trabajo.

Info

Publication number: MX2009002745A
Application number: MX2009002745A
Authority: MX
Inventors: Daniel Demit; Fabrice Legeleux; Francois Malatier
Original assignee: Abb France
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-03-26
Also published as: US20100038837A1; RU2404043C1; EP2064034B1; KR20090051219A; CN101516581B; DE602007005004D1; FR2905886B1; BRPI0716967B1; SI2064034T1; RU2009113828A; ATE458593T1; KR101039778B1; EP2064034A1; CA2663570A1; CA2663570C; WO2008031945A1; US8171609B2; FR2905886A1; CN101516581A; ES2340972T3

Abstract

La invención es concerniente con una estación de trabajo robótica (1), caracterizada porque comprende por lo menos un robot de manejo de partes de múltiples ejes (7) que tiene un brazo (9) con un extremo libre que es provisto con un soporte de partes (10) y primeras y segundas unidades operacionales (5,6) para cooperar funcionalmente con el soporte y porque el soporte comprende un cuerpo (11) provisto con sitios (14) para recibir partes, dichos sitios son dispuestos de tal manera que cada uno de ellos es accesible pivotadamente por una de las unidades operacionales. La invención también proporciona un método para controlar la estación.

Description

ESTACION DE TRABAJO CON SOPORTE DE PARTES DE MULTIPLES CARAS Y METODO PARA CONTROLAR TAL ESTACION DE TRABAJO Campo de la Invención La presente invención es concerniente con una estación de trabajo y con un método para controlar tal estación de trabajo. Una estación de trabajo de este tipo puede ser usada en la fabricación de partes de carrocerías para vehículos motori zados .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Una estación de trabajo comprende en general una base que tiene sujetados a la misma por lo menos un robot de manejo de partes y una unidad operacional para efectuar por lo menos una operación en las partes, tales como montantes, soldaduras, enganches u otra operación. El robot de manejo es en general controlado para cargar las partes con un soporte que es asegurado a la base y que es dispuesto para retener cada parte en una posición predeterminada para efectuar una referencia de posición geométrica para la operación que es efectuada por la unidad operacional. Una vez que la operación ha sido consumada, el robot de manejo toma la parte con el fin de colocarla fuera de la estación de trabajo. Los usuarios de tales estaciones de trabajo en general necesitan maximizar su rentabilidad, esto es, hacer uso máximo de las estaciones de trabajo y los elementos que la componen y también tienen requerimientos de flexibilidad para que las estaciones de trabajo sea fácilmente adaptada a diferentes tipos de partes, velocidades diferentes de rendimiento y modificaciones en el proceso de manufactura, no obstante entendido de que esta necesidad por flexibilidad no debe ser satisfecha en detrimento de la rentabilidad. Además, se encuentra necesario fabricar estaciones de trabajo más y más compactas para hacer mejor uso del espacio disponible sin mediante esto flexibilidad.

OBJETO DE LA INVENCION Un objeto de la invención es proponer una estación de trabajo que permita que las necesidades mencionadas anteriormente sean satisfechas, por lo menos en parte.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Para este fin, la invención proporciona una estación de trabajo robótica que comprende por lo menos un robot de manejo de partes de múltiples ejes, que tiene un brazo con un extremo libre que es provisto por un soporte de partes y primeras y segundas unidades operacionales para cooperar funcionalmente con el soporte, el soporte comprende un cuerpo provisto con sitios para recibir las partes, dichos sitios son dispuestos de tal manera que cada uno de ellos es accesible simultáneamente por una de las unidades operacionales.

Así, las partes son colocadas en la estación de trabajo por el robot de manejo y las unidades operacionales pueden operar simultáneamente sobre el soporte tal como son colocadas por el robot de manejo. Esto es entonces posible efectuar operaciones concurrentemente y compensar para variaciones en dimensiones entre series de partes al modificar la posición y la inclinación del soporte en la estación de traba j o . Preferiblemente, el cuerpo del soporte tiene una pluralidad de caras, cada una define un sitio para recibir partes y venta osamente, los sitios son dispuestos en dos caras opuestas del cuerpo, el cuerpo es montado sobre el extremo libre del brazo del robot de manejo para el pivotado sobre un eje que se extiende simétricamente en relación a las caras. Esta modalidad es particularmente ventajosa puesto que limita cualquier riesgo de interferencia entre las unidades operacionales que son cooperantes simultáneamente con el soporte . También, preferiblemente, la estación comprende por lo menos tantas unidades operacionales apropiadas para cooperar funcionalmente con el soporte ya que el cuerpo de soporte tiene caras provistas con sitios para recibir partes. Esto hace posible hacer pleno uso de las opciones hechas disponibles por la disposición de una pluralidad de ubicaciones de partes en el soporte.

Ventajosamente, una de las unidades operacionales es dispuesta para cooperar operacíona lmente con una pluralidad de caras del soporte en sucesión. La invención también proporciona un método para controlar una estación de trabajo que comprende por lo menos un robot de manejo que tiene un brazo con un extremo libre provisto con un soporte provisto con por lo menos primeros y segundos sitios que reciben partes, un robot de carga para cargar partes a los sitios y una unidad operacional, los sitios son dispuestos de tal manera que cada uno de ellos es accesible simultáneamente por el robot de carga y la unidad operacional, el método comprende las etapas de: - controlar el robot de carga para cargar una parte en el primer sitio; - controlar el robot de manejo para presentar la parte recibida en el primer sitio a la segunda unidad operacional y controlar la segunda unidad operacional para efectuar una operación sobre la parte tal como es presentada a la misma y controlar el robot de carga para cargar una parte en el segundo sitio en tanto que la operación es efectuada por la unidad operacional. Las partes son asi cargadas concurrentemente con las operaciones que son efectuadas. Otras características y ventajas de la invención aparecen en la lectura de la siguiente descripción de modalidades particulares no limitantes de la invención.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Se hace referencia a las figuras adjuntas, en las cuales La Figura 1 es una vista en elevación esquemática de una estación de trabajo de acuerdo con una primera modalidad de la invención y La Figura 2 es una vista esquemática fragmentaria de una estación de trabajo de acuerdo con una segunda modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Con referencia a la Figura 1, la estación de trabajo de acuerdo con una primera modalidad es para efectuar soldadura final de una parte que comprende dos porciones pre-ensambladas . La estación de trabajo, que tiene el número de referencia global 1, comprende una base 2 que tiene montado sobre la misma un transportador de liberación de partes 3, un transportador de remoción de partes 4, una primera unidad operacional 5, una segunda unidad operacional 6 y un robot de manejo de múltiples ejes 7. Los transportadores 3 y 4, las unidades operacionales 5 y 6 y el robot de manejo 7 son conectados a una unidad de control 8 que comprende un sistema de computadora que ejecuta un programa dispuesto para provocar que los elementos mencionados anteriormente que constituyen la estación de trabajo 1 operen de manera coordinada. La base 2 comprende, de manera convencional, una placa de base que se apoya sobre el suelo y que porta un bastidor y que es soportada por un perímetro protector que no es visible en la Figura 1 (malla de alambre, paredes, ...) . La placa de base permite que la estación de trabajo 1 sea sujetada al suelo e incluye pasajes para el paso de cables eléctricos para energizar y controlar los componentes de la estación de trabajo 1. La placa de base puede también ser dispuesta para formar una porción de una línea de producción modular, por ejemplo, al incorporar medios para conectarlas funcionalmente con una estación de trabajo adyacente. A manera de ejemplo, los medios de conexión funcionales comprenden medios mecánicos que conectan la estaci9ón de trabajo conjuntamente, medios para interconectar cables de alimentación y/o cables de control de las estaciones de trabajo, ... . Cada uno de los transportadores 3 y 4 están constituidos por un bucle de transporte y montados sobre la base 2, de tal manera que cada transportador 3, 4 tiene un extremo próximo a la primera unidad operacional 5 y un extremo opuesto cercano a un borde de la estación de trabajo 1. Fuera de la estación de trabajo, las partes son cargadas sobre el transportador de liberación 3 y removidos del transportador de remoción 4, por ejemplo, por medio de un operador o un robot. La primera unidad operacional 5 está constituida por un robot de carga/descarga controlado para tomar partes para trabajo o del transportador 3 y colocar las partes que han sido trabajadas sobre el transportador 4. La segunda unidad operacional 6 es una cabeza de soldadura por láser montada sobre el bastidor de la base 2 sustancialmente sobre el robot de carga/descarga 5. La cabeza de soldadura 6 posee libertad para moverse angularmente y puede ser movidas angularmente dentro de esta libertad. El robot de manejo 7 tiene un brazo 9 con un extremo conectado a la placa base de la base 2 y un extremo o puesto que está libre y provisto con un soporte de partes 10. El soporte 10 comprende un cuerpo 11, aquí en forma de un tambor, que es montado sobre el extremo libre del brazo 9 para pivotar alrededor de un eje 12 y que posee dos caras 13.1 y 13.2 que son opuestas entre si y paralelas al eje 12. Los elementos son sujetados en cada una de las caras 1301 y 13.2 por el propósito de retener y colocar en la parte para definir un sitio 14.1, 14.2 para una parte. En operación, cuando las partes están presentes sobre el transportador 3, el robot de manejo 7 es controlado para colocar el soporte 10 cerca del robot de carga/descarga 5 y la cabeza de soldadura 6, de tal manera que cada uno de los sitios 14.2 y 14.2 es accesible por el robot de carga/descarga 5 y por la cabeza de soldadura 6. La unidad de control 8 controla el robot de carga/descarga 5 para tomar el sujetador de una parte del transportador 3 y colocarla en el sitio 14.1 presentado al mismo por el robot de manejo 7. El robot de manejo 7 bloquea la parte en su lugar y luego pivotea el soporte 10 para presentar la parte a la cabeza de soldadura 6, en tanto se presenta el sitio 14.2 al robot de carga/descarga 5. La cabeza de soldadura 6 comienza luego la operación de soldadura y el robot de manejo 7 hace mover el soporte 10 junto con las partes de tal manera que el as de láser llega a las porciones para soldadura. Durante la operación de soldadura, la unidad de control 8 controla el robot de carga /descarga 5 para tomar y retener una parte sobre el transportador 3 y colocarlo en el sitio 14.2 presentado al mismo por el robot de manejo 7. Puesto que el robot de manejo 7 está moviendo el soporte 10 para propósitos de soldadura, el robot de carga/descarga 5 es controlado en coordinación con el robot de manejo 7 para cargar la parte al sitio 14.2 en tanto que rastrea los movimientos del soporte 10. Al final de la soldadura, la unidad de control 8 provoca que el soporte 10 pivotee para traer el sitio 14.2 enfrente de la cabeza de soldadura 6 y traer el sitio 14.1 enfrente del robot de carga/descarga 5.' La cabeza de soldadura 6 comienza luego la operación de soldadura en tanto que el robot de manejo 7 mueve el soporte 10 junto con la parte de tal manera que el as de láser llega a las porciones para soldadura. Durante la operación de soldadura, la unidad de control 8 controla el robot de carga/descarga 5 para tomar una parte en el sitio 14.1 que es presentada al mismo por el robot de manejo 7 y colocarla sobre el transportador 4 y luego para tomar una parte del transportador 3 y colocarla en el sitio 14.1. Puesto que el robot de manejo 7 está moviendo el soporte 10 para propósitos de soldadura, el robot de carga/descarga 5 es controlado en coordinación con el robot de manejo 7 para descargar la parte soldada del sitio 14.1 y para cargar una parte para soldadura en el sitio 14.1 en tanto que rastrea los movimientos del soporte 10. Luego el ciclo continua como antes. Se debe observar que la estación 10 posee una caja 17 de soportes 11 que es capaz de recibir una pluralidad de soportes 11 que están adaptados a diferentes partes y el brazo 9 del robot de soporte está dispuesto para ser apto de conectarse con un soporte 11 y para desconectarse del mismo, de tal manera que el robot de manejo 7 puede cambiar al soporte 11 como función de las partes a ser ensambladas. En la descripción a continuación de una segunda modalidad, como se muestra en la Figura 2, los elementos que son idénticos o análogos a aquellos descritos anteriormente tienen los mismos números de referencia. La estación de trabajo 1 de la segunda modalidad es generalmente idéntica a la primera modalidad, esto es, comprende un robot de carga/descarga 5, una cabeza de soldadura 6 y un robot de manejo 7, de los cuales solamente el brazo 9 es mostrado (en sección transversal en la Figura 2) . No obstante, la estación de trabajo 1 es ahora arreglada para soldar conjuntamente una parte de un primer tipo A y una parte de un segundo tipo B, tales partes son traídas separadamente a la estación de trabajo 1 mediante medios de transporte que son por sí mismos conocidos, tales como transportadores o robots. El robot de carga/descarga 5 es controlado para cargar partes del primer tipo A sobre el soporte 10 y para descargar del soporte 10 conjuntos pivotados tal como los formados al ensamblar una parte del primer tipo A con una parte del segundo tipo B. La estación de trabajo 1 tiene un robot de carga adicional 15 controlado para cargar sobre el soporte 10 partes del segundo tipo que son aseguradas a bastidores de soporte adicionales o a soportes intermedios 16. El soporte 10 tiene tres caras 13.1, 13.2 y 13.3 que tienen sitios receptores de partes respectivos 14.1, 14.2 y 14.3 formados sobre el mismo, cada uno de estos sitios incluye medios para retener y colocar partes del primer tipo A y medios para retener y colocar soportes intermedios 16. En operación, el robot de manejo 7 es controlado para colocar el soporte 10 en la vecindad del robot de carga/descarga 5 en la vecindad del robot de carga 15 y en la vecindad de la cabeza de soldadura 6 de tal manera que cada uno de los sitios 14.1, 14.2 y 14.3 se hace accesible al robot de carga/descarga, al robot de carga 15 y a la cabeza de soldadura 6. AL comienzo del ciclo, la unidad de control 8 controla el robot de carga/descarga 5 para tomar una parte del primer tipo A y colocarla en el sitio 14.1 presentado al , mismo con el robot de manejo 7. El robot de manejo 7 bloquea la parte en su lugar y luego causa que el soporte 10 pivotee para presentar el sitio 14.1 al robot de carga 15, el sitio 14.2 a la cabeza de soldadura 6 y el sitio 14.3 al robot de carga/descarga 5. Luego la unidad de control 8 controla el robot de carga/descarga 5 para tomar una parte del primer tipo A y colocarla en el sitio 14.3 que es presentada al mismo por el robot de manejo 7 y controla el robot de carga 15 para tomar una parte del segundo tipo B junto con el soporte intermedio 16 y colocarlo en el sitio 14.1 presentado en el mismo por el robot de manejo 7. Luego el robot de manejo 7 bloquea la parte del primer sitio A en el sitio 14.3 y bloquea el soporte intermedio 16 tienen el sitio 14.1, después del cual provoca que el soporte 10 para pivotar como se presenta en el sitio 14.3 al robot de carga 15, el sitio 14.1 a la cabeza de soldadura y el sitio 14.2 al robot de carga/descarga 5. Luego la cabeza de soldadura 6 comienza la operación de soldadura con untamente de las partes recibidas en el sitio 14.1 y el robot de manejo 7 hace mover el soporte 10 y las partes que porta de tal manera que el as de láser llega a las partes a ser soldadas. Durante la operación de soldadura, la unidad de control 8 controla el robot de carga/descarga 5 para tomar una parte del primer tipo A y colocarla en el sitio 14.2 presentado al mismo por el robot de manejo 7 y controla el robot de carga 15 para tomar una parte del segundo tipo b junto con el soporte intermedio 16 y colocarlos en el sitio 14.3 presentado al mismo al robot de manejo 7. Puesto que el robot de manejo 7 está moviendo el soporte 10 por propósitos de soldadura, el robot de carga/descarga y el robot de carga 15 son controlados en coordinación con el robot de manejo 7 para cargar las partes en los sitios y en tanto que rastrea el movimiento del soporte. El robot de manejo 7 bloquea las partes y el soporte intermedio 16 que está colocando las partes geométricamente en relación entre si . Al final de la operación de soldadura, el robot de manejo 7 provoca que el soporte lOivotee para pivotar el sitio 14.2 al robot de manejo 15, el sitio 14.3 a la cabeza de soldadura y el sitio 14.1 al robot de carga/descarga 5. Luego la cabeza de soldadura 6 comienza la operación de soldadura conjuntamente de las partes recibidas en el sitio 14.3 y el robot de manejo 7 hace mover el soporte 10 y las partes que porta de tal manera que el as de láser llega a las partes a ser soldadas conjuntamente. Durante la operación de soldadura, la unidad de control 8 controla el robot de carga /descarga 5 para tomar el conjunto soldado conjuntamente del sitio 14.1 presentado al , mismo por el robot de manejo 7, para colocarlo sobre los medios de transporte y para tomar una parte del primer tipo y colocarla en el sitio 14.1. Simultáneamente, la unidad de control 8 controla el robot de carga 15, de tal manera que toma una parte del segundo tipo con su soporte intermedio 16 y los coloca en el sitio 14.2 presentado al mismo por el robot de manejo 7. Puesto que el robot de manejo 7 está moviendo el soporte 10 por propósitos de soldadura, el robot de carga/descarga 5 y el robot de carga 15 son controlados en coordinación con el robot de manejo 7 para rastrear el movimiento de soporte 10 en tanto que están efectuando sus operaciones de carga y descarga. El robot de manejo 7 bloquea las partes y el soporte intermedio en el lugar. Al final de la operación de soldadura, el robot de manejo 7 provoca luego que el soporte 10 pivotee para presentar el sitio 14.1 al robot de carga 15, el sitio 14.2 a la cabeza de soldadura y el sitio 14.3 al robot de carga/descarga 5. Luego el ciclo continua como se describe anterio mente . Naturalmente, la invención no está limitada a las modalidades descritas, si no que cubre cualquier modalidad variante que entre al ámbito de la invención como se define por las reivindicaciones. En particular, se puede hacer provisión para que el robot de manejo coloque el soporte 10 de tal manera que se prense contra salientes de referencia asegurados a la base de la estación de trabajo 1 durante las operaciones efectuadas por los otros robots (suponiendo que no hay necesidad de que el soporte sea movido en tanto que estas operaciones son efectuadas ) . Las funciones de los transportadores 3 y 4 pueden ser efectuadas por el robot de carga /descarga 5 o por otros robots. Las unidades operacionales pueden ser estacionarias o cabezas de trabajo móviles (para soldadura, adhesivo-pegado, molienda o pulverización, remachado, ...) o pueden ser robots de trabajo. Asi, la cabeza de soldadura 6 puede ser estacionaria o movible . En una variante de la segunda modalidad, el soporte puede tener cuatro caras y las estación de trabajo puede tener ya sea una segunda unidad de trabajo operacional o un robot para descarga del conjunto de soldado del soporte 10, el robot 5 sirve luego para cargar partes del primer tipo sobre el soporte 10. En una variante, no hay necesidad de utilizar un robot 15, el robot 5 sirve entonces para descargar las partes ensambladas conjuntamente A + B y el soporte 16, para cargar la parte A y luego para cargar la parte B y el soporte 16. El eje 12 se puede extender simétricamente en relación con las caras 13.1 y 13.2 sin ser paralelo a la misma, por ejemplo, cuando el soporte está en forma de una pirámide, en particular un tetraedro.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una estación de trabajo robótica, caracterizada porque comprende por lo menos un robot de manejo de partes múltiples eje que tiene un brazo con un extremo libre que es provisto con un soporte de partes y primeras y segundas unidades operacionales para cooperar funcionalmente con el soporte y porque el soporte comprende un cuerpo provisto con sitios para recibir partes, dichos sitios son dispuestos de tal manera que cada uno de ellos es accesible simultáneamente por una de las unidades operacionales.
2. Una estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo de soporte tiene una pluralidad de caras, cada una define un sitio para recibir partes.
3. Una estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque los sitios son dispuestos sobre dos caras opuestas del cuerpo, el cuerpo es montado sobre el extremo libre del brazo del robot de manejo para pivotar alrededor de un eje que se extiende simétricamente en relación a las caras.
4. La estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque incluye por lo menos tantas unidades operacionales apropiadas para cooperar funciona lmente con el soporte como el cuerpo del soporte tiene caras provistas con sitios para recibir partes.
5. La estación de trabajo de conformidad con la rei indicación 1, caracterizada porque el robot de manejo incluye un cambiador de soporte.
6. La estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque por lo menos una de las unidades operacionales es dispuesta para cooperar operaciona lmente con por lo menos dos caras de soporte en sucesión .
7. La estación de trabajo de conformidad con la rei indicación 1, caracterizada porque los sitios son provistos con medios para colocar geométricamente las partes.
8. La estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos uno de los sitios es provisto con medios para retener un bastidor de retención opcional para retener una parte para ensamble a una parte que es colocada en el sitio.
9. La estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la primer unidad operacional es un robot de carga para cargar partes sobre el soporte .
10. La estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la primera unidad operacional es un robot de descarga para descargar partes del soporte .
11. La estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la segunda unidad operacional es una cabeza de trabajo sustancialmente estacionaria, la estación incluye una unidad de control dispuesta para coordinar los movimientos del robot de manejo y de la primera unidad operacional.
12. La estación de trabajo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el robot de manejo y por lo menos una de las unidades operacionales son conectados a una unidad de control común.
13. Un método para controlar una estación de trabajo que comprende por lo menos un robot de manejo que tiene un brazo con un extremo libre provisto con un soporte provisto con por lo menos primeros y segundos sitios receptores de partes, un robot de carga para cargar partes a los sitios y una unidad operacional, caracterizado porque los sitios son dispuestos de tal manera que cada uno de ellos es accesible simultáneamente por el robot de carga y la unidad operacional, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: - controlar el robot de carga para cargar una parte en el primer sitio; controlar el robot de manejo para presentar la parte recibida en el primer sitio a la segunda unidad operacional y controlar la segunda unidad operacional para efectuar una operación sobre la arte tal como es presentada a la misma y controlar el robot de carga para cargar una parte en el segundo sitio en tanto que la operación es efectuada por la unidad operacional.
14. El método de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque durante la operación, el robot de manejo hace mover el soporte y el robot de carga es controlado en coordinación con el robot de manejo para cargar la parte al segundo sitio.