WO2020260740A1 - Procedimiento y sistema ciberfísico de manipulación y mecanizado de un panel rígido - Google Patents

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machining
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conveyor belt
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Rodolfo Haber Guerra
Fernando CASTAÑO ROMERO
Alberto VILLALONGA JAÉN
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Universidad Politecnica de Madrid
Original Assignee
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Universidad Politecnica de Madrid
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D3/00—Cutting work characterised by the nature of the cut made; Apparatus therefor
    • B26D3/12—Slitting marginal portions of the work, i.e. forming cuts, without removal of material, at an angle, e.g. a right angle, to the edge of the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • B25J11/0055—Cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor

Definitions

  • the present invention belongs in general! to! field of industrial process automation.
  • a first object of the present invention is a new method that allows the handling and machining of a rigid panel to be carried out automatically in a fast and precise way.
  • a second object of the present invention is a cyber-physical system capable of carrying out the described procedure.
  • the remodeling mainly consists of the provision of a thermally insulating cover that covers the entire exterior surface of the building.
  • This insulating cover is made up of a plurality of rigid foam panels, whose shape is normally paraie-epipedal, which are coupled to each other and to the exterior surface of the building.
  • Fig. 1 shows an example of an insulating panel (100) having a square shape. As can be seen, a groove (110) a few centimeters deep runs through the center of its lateral faces (100L). This slot (110) is designed to receive a wing of a T-shaped metal profile (200), where the wing has the same length as the panel (100) and a width somewhat less than the depth of the slot (110) .
  • a wing of the T-shaped profile (200) protrudes perpendicularly from its lateral face (100L) for its fixation to the corresponding lateral groove (110) of a pane! (100) contiguous.
  • a first step of cutting the panels is normally carried out from a plate and, subsequently, the groove that runs through its four lateral faces is made. These tasks are performed in a primarily manual manner. Typically, an operator first places the plate into a cutting machine and then activates the machine to cut the plate. Once the panels have been manufactured, the operator places each panel in another cutting machine configured to produce grooves and activates said machine.
  • a cutting machine As an example of! type of devices used in this context, mention can be made of the US patent US9272346B2 entitled “Portable foam panel cuttlng machine” or the Chinese utility model CN207027731 U entitled "Foam panel cuttlng machine
  • a drawback of this procedure is related to the lack of precision inherent in any manual task.
  • inaccuracies with regard to the location of the lateral groove (1 10) are especially relevant. Indeed, if the lateral groove (1 10) is not parallel to the main face of the panel (100) adjacent to the lateral face (100L) in which it is located, then it is difficult to connect said panel (100) to a panel! (100) contiguous with the help of a profile (200).
  • Another additional drawback is related to the loss of time that occurs during handling of the panels during the cutting process, since the operator must take each panel and place it properly in the cutting machine before proceeding to cut it by means of the machine. This task is also potentially dangerous and prone to accidents.
  • the method is configured to pick up a panel from a conveyor belt, carry out a profiling and machining process of the groove, and return the panel back to the belt.
  • the groove machining process includes an additional measuring process that ensures that the groove will be exactly parallel to the contiguous edge. Therefore, the process of the invention is not only much faster than the current manufacturing method, but it is also much more accurate.
  • Robot manipulator It is a programmable manipulator device that has several degrees of freedom, and that is capable of manipulating materials, parts, tools or special elements, following programmed variable trajectories to perform various tasks.
  • Cutting machine It is a 3-axis machine or device with a programmable logic device and automatic cutting tool changer that is used to shape solid parts.
  • it may be a machine tool.
  • the machining of the part is carried out by removing a part of the material, which can be done by chip removal, stamping, cutting or EDM.
  • the cutting machine normally has a work table and a moving head.
  • the worktable is configured to receive and immobilize the blank, while the head receives the desired tool and, by moving according to programmed paths, causes the machining of the workpiece in question.
  • Conveyor belt A belt or conveyor belt, or belt conveyor, is a continuous transport system formed by a continuous belt that moves moved by rotating drums.
  • Manipulation This term refers to the actions that the manipulator robot performs on the panel in the different steps of the present invention, such as grabbing it, moving it, releasing it in a certain location, etc.
  • Profiling This refers to a material removal operation from the surface of the side faces of the panel to ensure that said side faces are parallel and have predetermined dimensions.
  • Groove machining Refers to making a perimeter groove along the of the lateral faces of! panel.
  • Cyber-physical system refers in this document to a set of! physical system and the controller, which integrates computing, storage and communication capabilities (see, for example, the document by BR Ferrer, WM Mohammed, JL Mart ⁇ nez Lastra, A. Viilalonga, G. Beruvides, F. Casta ⁇ o, and RE Haber, "Towards the Adoption o ⁇ Cyber-Physical Systems o ⁇ Systems Paradigm in Smart Manufacturing Environments," in Proceedings - IEEE 16th International Conference on industrial informatice, ENDIN 2018, 2018, pp. 792-799, https://doi.Org/10.1 109 / 1NPIN.2Q18.S472061).
  • Hernández "A simple muiti-objective optimization based on the cross-entropy methocf IEEE Access, Article vol. 5 , pp. 22272-22281, 2017, Art. no. 8070310.https: //do ⁇ .org/ 10.1 109 / ACCESS.2017.2764047).
  • a first aspect of the invention is directed to a method for handling and machining a rigid panel.
  • it is a rigid foam panel of the type used in the thermal insulation of buildings, although the invention is applicable to other types of panels.
  • the pane! It is parallelepiped-shaped with an upper main face, a lower main face, and four side faces located between the upper and lower main faces, and is supplied through a conveyor belt.
  • the procedure mainly comprises the following steps:
  • the home position is a predefined position located next to a robot manipulator that, as will be described later, will manipulate the panel during the development of the method of the invention.
  • a first presence sensor is preferably used that detects that the panel has arrived to that starting position.
  • the stop of the conveyor belt is ordered.
  • the manipulator robot carries out a predefined sequence of movements where its free end approaches the upper face of the panel until contacting it, then grabs the panel, and then performs another predefined sequence of movements to move the panel to a machining position on the work table that is located inside the cutting machine. Once this is done, the robot manipulator releases the panel and exits the interior of the cutting machine.
  • the panel pickup by the manipulator robot can be done in different ways depending on the type of actuator located at its free end.
  • the robot has pneumatic fixing suction cups that allow the panel to be grasped or released depending on whether or not the vacuum is applied. Therefore, in this specific case, the step of picking up and releasing the panel by the manipulator robot is carried out by activating or deactivating a pneumatic actuator that causes the suction of the suction cups arranged at the free end of the manipulator robot. Fix the panel to the work table of the cutting machine.
  • the work table also comprises pneumatic fixing suction cups to hold or release the panel. Therefore, in this case the step of fixing or releasing the panel on the work table of the cutting machine is carried out by activating or deactivating a pneumatic actuator that causes the suction of the suction cups arranged on the work table.
  • the method of the invention may further comprise a step of detecting, by means of a second presence sensor, that the panel is on the work table before proceeding to the step of fixing the panel to said work table.
  • the cutting machine has a tool magazine that houses one or more tools, and is configured so that the head picks up one or another tool depending on the task to be carried out.
  • the head of the cutting machine performs a sequence of predefined movements in which it approaches the tool magazine and couples the cutter to a fixing element designed for this purpose that is located at its end, for example, in the shape clamp or similar.
  • the cutter Once the cutter is fixed to the head, it moves to the machining position where the panel is located on the work table and, once the cutter is activated, it runs along the four side faces of the panel. In this way, a complete profiling of the four lateral faces is carried out, consisting of an extraction of material to ensure that they have certain preset dimensions. Determine, by means of a distance sensor fixed to the head of the cutting machine and oriented vertically downwards, the position of the edges of! panel between the upper main face and the lateral faces.
  • a distance sensor is attached to the head of the cutting machine and used to measure the position of the edges.
  • the measurement of the position of the edges could be carried out in different ways, although preferably this step comprises:
  • the numerical control module of the cutting machine brings the cutting disc to a position located a certain distance below the position of the edge adjacent to the side face in which the slot is to be machined. Then, once the rotation of the cutting disc is activated, the head moves said cutting disc along the side face, always maintaining that distance. In this way, it is ensured that the distance between the upper face and the groove is the desired one for each of the grooves. 8. Release the fastening of the panel to the work table of the cutting machine. To do this, the suction applied to the suction cups located on the work table of the cutting machine 9 is stopped. Using the robot manipulator, pick up the panel from the machining position and drop it at the starting location on the conveyor belt.
  • This procedure allows the grooves of rigid panels to be machined faster and more accurately than using the current manual procedure.
  • a second aspect of the present invention is directed to a cyber-physical system for manipulating and machining a panel of the type described above.
  • the system mainly comprises a conveyor belt, a cutting machine, a manipulator robot, and a central processing means that controls the operation of the above elements. Each of them is described in greater detail below: a) Conveyor belt
  • the conveyor belt through which the panel is supplied. Furthermore, according to a particularly preferred embodiment of the invention, the conveyor belt further comprises a first presence sensor configured to detect that the panel has reached the start position. Thus, when said presence sensor indicates that a panel has reached the starting position located next to the robot manipulator, the stop of the conveyor belt is ordered. b) Cutting machine
  • the cutting machine can have three axes and a tailstock or spindle, in addition of a programmable computing device with communications, for example an open numerical control with wired and wireless communications. It can be, for example, a machine tool.
  • a programmable computing device with communications for example an open numerical control with wired and wireless communications. It can be, for example, a machine tool.
  • the cutting machine is configured to receive the panel in a machining position of a work table resting on the lower main face.
  • it can have an opening or window through which the manipulator robot can enter to leave or collect the panel.
  • the cutting machine comprises a distance sensor fixed to the head and oriented vertically downwards to determine the position of the edges of the panel between the upper main face and the lateral faces, that is, the position of the upper edges of the panel having Take into account your position on the work table.
  • the cutting machine also comprises a cutter attachable to the head for profiling the panel and a cutting disc attachable to the head to machine a perimeter groove along the side faces of the panel.
  • a cutter attachable to the head for profiling the panel
  • a cutting disc attachable to the head to machine a perimeter groove along the side faces of the panel.
  • the attachement of! panel to the work table can be implemented in different ways as long as they allow an automatic collection / uncopying at will.
  • the working table of the cutting machine comprises a pneumatic actuator configured to cause suction of suction cups arranged on it in the machining position.
  • the cutting machine further comprises a presence sensor oriented towards the machining position on the work table to detect the presence of a panel inside it. In this way, possible errors are avoided if the robot manipulator has not properly positioned the panel on the work table.
  • the robot manipulator is configured to, before the machining process, pick up the panel from a starting position of the conveyor belt and place it on a work table of the cutting machine and, after the machining process, pick up the panel from the machining position on the work table of the cutting machine and place it back in the starting position of the conveyor belt.
  • any manipulator robot capable of performing these tasks can be used, for example a six-degree-of-freedom manipulator robot.
  • the gripping mechanism of the robot manipulator can be any as long as it allows the panel to be grasped and released at will.
  • the robot manipulator comprises a pneumatic actuator configured to cause the suction of suction cups arranged at its free end to collect the panel. d) Central processing medium
  • the processing means can be of any type as long as it has the computing power and a sufficient number of inputs and outputs to manage the operation of the system of the invention.
  • the processing means can be a microcontroller, a microprocessor, an ASIC, a DSP, an FPGA, a personal computer, or others.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a rigid insulation panel according to the prior art and a profile that fits into the groove of said panel.
  • Fig 2 shows a perspective view of the rigid insulation panel of Fig. 1 according to the prior art already with the profile coupled to its groove.
  • Fig 3 shows a perspective view of a rigid insulation panel according to the prior art with a poorly positioned groove.
  • Fig. 4 shows a schematic diagram of the system according to the present invention.
  • Fig. 5 shows a flow chart of the communications between the different elements that make up the cyber-physical system of the present invention.
  • Fig. 6 shows a perspective view of! cyber-physical system of the invention with the rigid isolation panel located in the starting position before starting the procedure.
  • Fig 7 shows a perspective view of! cyber-physical system of the invention where the robotic arm has already picked up the rigid insulation panel.
  • Fig. 8 shows a perspective view where the robotic arm introduces the rigid insulation panel in the machining position inside the machine tool.
  • Fig. 9 shows a perspective view of the interior of the machine tool where the head has just picked up the cutter from the tool magazine.
  • Fig 10 shows a perspective view of! inside the machine tool during the profiling process of the rigid insulation panel.
  • Fig. 1 1 shows a perspective view of the interior of the machine tool during the process of detecting the position of the edges of the rigid insulation panel.
  • Fig. 12 shows a perspective view of the inside of the machine tool at the start of! machining the groove in the rigid insulation panel.
  • Fig. 13 shows a perspective view of the interior of the machine tool during the machining process of the panel groove! rigid insulation.
  • Fig. 14 shows a perspective view of the system of the invention where the robotic arm has picked up the rigid insulation panel from the interior of the machine tool.
  • Fig. 15 shows a perspective view of the system of the invention during the process of removing the rigid insulation panel.
  • Fig. 16 shows a perspective view of the system of the invention with the rigid insulation panel already positioned again in the starting position.
  • the cutting machine is a machine tool (2), although it is important to note that it would be possible to use other types of machines as a cutting machine.
  • Fig. 4 schematically shows the system of the present invention formed by the robot manipulator (1), the conveyor belt (4), the machine tool (2), and the central processing means (C2).
  • the figure shows the electromechanical devices (D), actuators (A), sensors (S) and computing devices (C) that each of these elements includes.
  • the conveyor belt (4) is controlled by a computing device (C4) with wireless communication capacity, and which is also connected to the corresponding actuators and electromechanical devices.
  • the conveyor belt (4) comprises an electromechanical device (D8) for the longitudinal movement of the belt, an actuator (A8) configured to activate the motor that causes the movement of the belt, and a first presence sensor (S1) configured to detect the presence of the panel in the home position (P! adjacent to the robot manipulator (1).
  • the manipulator robot (1) is controlled by a computing device (C3) with wireless communication capacity, and which is also connected to the different actuators and electromechanical devices that make up.
  • a computing device C3 with wireless communication capacity
  • an electromechanical device D6 that allows the manipulator robot (1) to move with six degrees of freedom within its six degrees of freedom
  • an actuator A6 configured to activate the motor that causes the movement of the robot
  • a actuator A7 configured to activate the pneumatic grip drive of the free end, or gripper, of the robot manipulator (1).
  • the machine tool (2) is controlled by a computing device (C1) also capable of wireless communication and connected to the corresponding actuators and electromechanical devices.
  • a computing device C1 also capable of wireless communication and connected to the corresponding actuators and electromechanical devices.
  • it includes two devices (D1, D2, D3) respectively for the longitudinal movement of the cutting tool on the X axis, on the Y axis, on the Z axis, and the rotation on the Z axis, each of them.
  • the machine tool (2) also comprises a loader that stores at least the two cutting tools that will be used to carry out the process of the invention, specifically a cutter (H1) whose length is greater than the height of the panel, and a cutting disc (H2) whose diameter is greater than the maximum grooving depth (both elements are shown in Figs. 9-13).
  • central processing means (C2) is in wireless communication with the computing devices (C1, C3, G4) of each of the elements to control their operation according to the procedure described in this document.
  • D2 - Device for the presence counting of the cut of for the movement of the panel in general for diameter movement in the Y axis of the table of the greater than longitudinal in the machine coordination depth Y axis of the A3 - Actuator and maximum of tool on 53 - Grooved timing sensor. panel for the distance
  • Fig. 5 schematically shows the communication between each of the elements described above.
  • the central processing means (C2) is in direct communication with the computing devices (G1, G3, G4) respectively of the machine tool (2), the conveyor belt (4) and the manipulator robot. (1).
  • each of the computing devices (C1, C3, C4) in communication with the different actuators (A) and sensors (S).
  • the actuators (A) actuate the electromechanical devices (D) that cause the actions carried out by the machine tool (2), the conveyor belt (4) and the manipulator robot (1).
  • the sensors (S) provide information about these actions.
  • the conveyor belt (4) initially receives the panel (100) to be machined at a constant speed that is synchronized with the output of the stage previous of the process industry !.
  • the presence sensor (S1) detects it and sends a signal to the detection device.
  • compute (C4) of the conveyor belt (4) Then, the computing device (C4) orders, through the actuator (A8), the stopping of the electromechanical device (D8), that is, of the motor that moves the belt. This situation is shown in Fig. 6.
  • the computing device (C4) communicates to! central processing means (C2) that the panel (100) is correctly positioned at the end of the conveyor belt (4).
  • the central processing means (C2) then communicates this fact to the computing device (C3) of the manipulator robot (1).
  • the computing device (C3) activates the actuator (A6) to start the electromechanical device (D6) corresponding to the arm of the robot manipulator (1).
  • the electromechanical device (D6) activates a program / sequence of movements to go to the initial position (Pi) of the panel (100) on the conveyor belt (4) and, when it is located on it, the computing device ( C3) commands the activation of the actuator (A7) corresponding to the suction on the gripper (see Fig. 7).
  • the sequential program continues with the transfer of the panel (100) to the work table (23) of the machine tool (2) by the manipulator robot (1).
  • the computing device (G3) of the robot manipulator (1) deactivates the actuator (A7) and commands through the actuator (A6) that the electromechanical device (D6) return to its rest position .
  • the computing device (C3) informs the central processing means (C2) that the panel (100) is correctly positioned on the work table (23) of the machine tool (2).
  • the central processing means (C2) indicates to the computing device (C1) of the machine tool (2) to start the next step.
  • the second presence sensor (S2) sends a signal to the computing device (C1) that indicates that the presence of the panel (100) has been detected in the machining position (PM) on the work table, and it is there instant when the computing device (C1) of the machine tool (2) orders the activation of the actuator (A5) corresponding to the pneumatic fixing of the panel (100) on the work table (23).
  • the computing device (C1) of the machine tool (2) orders the head (21) to take from the tool magazine (24) the milling cutter (H1) for profiling.
  • This trajectory comprises traversing each of the lateral faces (1QGL) of the panel (100), as represented in Fig. 10.
  • the computing device (C1) activates the process of measuring the height of the panel (100) by means of the distance sensor (S3).
  • the actuators (A1, A2, A3, A4) are activated which, in turn, start the devices (D1, D2, D3) so that they follow the reference of previously set positions that allow scanning or measurement of the panel height (100) along its upper edges. This step is shown schematically in Fig. 11.
  • the computing device (C1) uses this information to determine the height at which the slot should be made. For this, a simple algorithm can be used, for example, a simple mathematical operation or based on Fuzzy Logic. Then, it orders the head (21) to approach the tool magazine (24) again to change the cutter (H1) and replace it with a cutting disc (H2). Once the change is made, the computing device (C1) commands! head (21) tracking a path around panel (100) for the purpose of making the slot.
  • Figs. 12 and 13 show two moments of the machining process of the slot (1 10).
  • the counting device (C1) deactivates the actuator (A5) to deactivate the pneumatic clamping and alerts! central processing medium (C2) that the machining process (profiling and grooving) has finished.
  • the central processing means (C2) orders the collection of the panel to the computing device (C3) of the manipulator robot (1).
  • the computing device (C3) orders the actuation of the actuator (A6) so that the electromechanical device (D6) picks up the already profiled and grooved panel (100) from inside the machine tool (2).
  • the counting device (C3) activates the actuator (A7) to actuate the pneumatic grip of the pane !.
  • the panel is attached, as shown in Fig. 14, e!
  • Computing device (C3) commands the electromechanical device (D6), through the actuator (A8), to move the panel (100) already profiled and grooved from the work table (23) back to the starting position (Pl ) on the conveyor belt (4), as seen in Figs 15 and 16.

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Abstract

Procedimiento y sistema ciberfísico de manipulación y mecanizado de un panel rígido, que comprende: recoger, mediante un robot manipulador (1), el panel (100) de una cinta transportadora (4) e introducirlo en una máquina de corte (2); realizar automáticamente en la máquina de corte (2) un proceso de perfilado y mecanizado de una ranura lateral (110) perimetral a lo largo de las caras laterales del panel (100); liberar la fijación del panel (100) a la mesa de trabajo (23); extraer, mediante el robot manipulador (1), el panel de la máquina de corte (2) y colocarlo de nuevo sobre la cinta transportadora (4) en la posición de inicio (PI). Un sensor de distancia (S3), fijado al cabezal (21) de la máquina de corte (2), determina la posición de las aristas del panel (100).

Description

PROCEDIMIENTO Y SISTEMA CIBERFÍSICO DE MANIPULACIÓN Y
MECANIZADO DE UN PANEL RÍGIDO
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece en genera! a! campo de ¡a automatización de procesos industriales.
Un primer objeto de la presente invención es un nuevo procedimiento que permite realizar de manera automática la manipulación y mecanizado de un panel rígido de una manera rápida y precisa.
Un segundo objeto de la presente invención es un sistema ciberfísico capaz de llevar a cabo el procedimiento descrito.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad, ios nuevos requisitos de eficiencia energética a causa del cambio climático impulsan la remodelación de la cubierta exterior de muchos edificios con el propósito de mejorar sus capacidades de aislamiento térmico. La remodelación consiste fundamentalmente en la disposición de una cubierta térmicamente aislante que cubre toda la superficie exterior del edificio. Esta cubierta aislante está formada por una pluralidad de paneles de espuma rígida, cuya forma es normalmente paraieiepipédica, que se acoplan entre sí y a la superficie exterior del edificio.
La interconexión de los paneles entre sí se lleva a cabo normalmente mediante unos perfiles metálicos que encajan en unas ranuras periféricas practicadas a lo largo de las caras laterales de ios paneles. La Fig. 1 muestra un ejemplo de panel (100) aislante que tiene una forma cuadrada. Como se puede apreciar, una ranura (110) de algunos centímetros de profundidad recorre el centro de sus caras laterales (100L). Esta ranura (110) está pensada para recibir un ala de un perfil (200) metálico en forma de T, donde el ala tiene la misma longitud que el panel (100) y una anchura algo menor que la profundidad de la ranura (110). Así, cuando el perfil (200) en forma de T está fijado ai panel (100) tal como se muestra en la Fig. 2, un ala opuesta del perfil (200) en forma de T sobresale perpendicularmente de su cara lateral (100L) para su fijación a la correspondiente ranura (110) lateral de un pane! (100) contiguo.
Para la fabricación de este tipo de paneles, normalmente se realiza un primer paso de corte de los paneles a partir de una plancha y, posteriormente, se practica la ranura que recorre sus cuatro caras laterales. Estas tareas se realizan de una manera principalmente manual. Normalmente, un operario coloca primero la plancha en una máquina de corte y, a continuación, activa la máquina para realizar el corte de la plancha. Una vez fabricados ios paneles, el operario coloca cada panel en otra máquina de corte configurada para la realización ranuras y activa dicha máquina. A modo de ejemplo de! tipo de dispositivos empleados en este contexto, puede mencionarse la patente estadounidense US9272346B2 titulada "Portable foam panel cuttlng machine” o el modelo de utilidad chino CN207027731 U titulado“ Foam panel cuttlng machine
Un inconveniente de este procedimiento está relacionado con la falta de precisión inherente a cualquier tarea manual. En particular, como se muestra de manera simplificada en la Fig. 3, son especialmente relevantes las imprecisiones en lo que respecta a ia ubicación de la ranura (1 10) lateral. En efecto, si ia ranura (1 10) lateral no es paralela a ia cara principal del panel (100) contigua a ia cara lateral (100L) en la que se encuentra, resulta luego complicado conectar dicho panel (100) a un pane! (100) contiguo con ayuda de un perfil (200).
Otro inconveniente adicional está relacionado con la pérdida de tiempo que se produce durante ¡a manipulación de ios paneles durante el proceso de corte, ya que el operario debe coger cada panel y colocarlo adecuadamente en la máquina de corte antes de proceder a su corte mediante la máquina. Esta tarea resulta además potencialmente peligrosa y proclive a accidentes.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Los inventores de la presente solicitud resuelven ios problemas anteriores a través de un procedimiento de manipulación y mecanizado que está completamente automatizado. Concretamente, el procedimiento está configurado para coger un panel de una cinta transportadora, llevar a cabo un proceso de perfilado y mecanizado de la ranura, y devolver el panel de nuevo a la cinta. Además, el proceso de mecanizado de la ranura incluye un proceso adicional de medida que asegura que la ranura será exactamente paralela a la arista contigua. Por tanto, el procedimiento de la invención no solo es mucho más rápido que el método de fabricación actual, sino que además es también mucho más preciso.
Se definen a continuación algunos términos empleados a lo largo de la descripción de este documento.
Robot manipulador: Se trata de un dispositivo manipulador programable que tiene varios grados de libertad, y que es capaz de manipular materiales, piezas, herramientas o elementos especiales, siguiendo trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas.
Máquina de corte: Es una máquina o dispositivo de 3 ejes con dispositivo lógico programable y cambiador automático de herramienta de corte que se utiliza para dar forma a piezas sólidas. Por ejemplo, puede tratarse de una máquina- herramienta. El mecanizado de la pieza se realiza por la eliminación de una parte del material, que se puede realizar por arranque de viruta, por estampado, corte o electroerosión. La máquina de corte dispone normalmente de una mesa de trabajo y un cabezal móvil. La mesa de trabajo está configurada para recibir e inmovilizar la pieza en bruto, mientras que el cabezal recibe ¡a herramienta deseada y, mediante un desplazamiento según trayectorias programadas, provoca ei mecanizado de la pieza en cuestión.
Cinta transportadora: Una cinta o banda transportadora, o transportador de banda, es un sistema de transporte continuo formado por una banda continua que se desplaza movida por unos tambores rotativos.
Manipulación: Este término se refiere a las acciones que el robot manipulador realiza sobre ei panel en los diferentes pasos de la presente invención, como por ejemplo agarrarlo, desplazarlo, soltarlo en una ubicación determinada etc.
Perfilado: Se refiere una operación de arranque de material de ia superficie de ¡as caras laterales del panel para asegurar que dichas caras laterales son paralelas y tienen unas dimensiones predeterminadas.
Mecanizado de ranura: Se refiere a la realización de una ranura perimetral a lo largo de las caras laterales de! panel.
Sistema ciberfísico: El término “sistema ciberfísico” hace referencia en este documento ai conjunto de! sistema físico y el controlador, que integra capacidades de computación, almacenamiento y comunicación (véase, por ejemplo, el documento de B. R. Ferrer, W. M. Mohammed, J. L. Martínez Lastra, A. Viilalonga, G. Beruvides, F. Castaño, and R. E. Haber, "Towards the Adoption oí Cyber- Physical Systems o í Systems Paradigm in Smart Manufacturing Environments," in Proceedings - IEEE 16th International Conference on industrial informatice, ENDIN 2018, 2018, pp. 792-799, https://doi.Org/10.1 109/1NPIN.2Q18.S472061 ). Además, ios sistemas ciberfísicos actuales permiten nuevas estrategias de onitorízación de los procesos de fabricación (véase, por ejemplo, el documento de A. Viilalonga, G. Beruvides, F. Castaño, and R. Haber, " industria i cyber -phy sica! system for condition-based monitoring in manufacturing processes in Proceedings - 2018 IEEE industrial Cyber-Physical Systems, ICPS 2018, 2018, pp. 637-642, https://doi.Org/10.11 Q9/ICPHYS.2Q18.8390780), así como nuevos métodos de optimización (véase, por ejemplo, el documento de R. E. Haber, G. Beruvides, R. Quiza, and A. Hernández, "A simple muiti-objective optimization basedon the cross- entropy methocf IEEE Access, Article vol. 5, pp. 22272-22281 , 2017, Art. no. 8070310.https://doí.org/ 10.1 109/ACCESS.2017.2764047).
Un primer aspecto de la invención está dirigido a un procedimiento para manipular y mecanizar un panel rígido. Normalmente, se trata de un panel de espuma rígida del tipo empleado en ei aislamiento térmico de edificios, aunque ia invención es aplicable a otros tipos de paneles. En cualquier caso, el pane! tiene forma de paralelepípedo con una cara principal superior, una cara principal inferior, y cuatro caras laterales ubicadas entre las caras principales superior e inferior, y es suministrado a través de una cinta transportadora. Ei procedimiento comprende principalmente los siguientes pasos:
1. Detener la cinta transportadora cuando el panel llega a una posición de inicio.
La posición de inicio es una posición predefinida ubicada junto a un robot manipulador que, como se describirá más adelante, manipulará el panel durante el desarrollo del procedimiento de la invención. Para asegurar que la cinta transportadora se detiene en el momento preciso, preferentemente se emplea un primer sensor de presencia que detecta que el panel ha llegado a dicha posición de inicio. Así, cuando se detecta ia presencia de un panel en la posición de inicio, se ordena la detención de ia cinta transportadora Recoger, mediante un robot manipulador, el panel de la posición de inicio y colocar dicho panel apoyado sobre su cara principal inferior en una posición de mecanizado sobre una mesa de trabajo dentro de una máquina de corte que dispone de un controlador lógico programable o un control numérico.
En este paso, por tanto, el robot manipulador lleva a cabo una secuencia de movimientos predefinida donde su extremo libre se aproxima a ia cara superior del panel hasta contactar con ella, agarra entonces el panel, y a continuación realiza otra secuencia de movimientos predefinida para trasladar el panel hasta una posición de mecanizado sobre ¡a mesa de trabajo que está situada en el interior de la máquina de corte. Una vez hecho esto, el robot manipulador suelta el panel y sale del interior de la máquina de corte.
En principio, la recogida del panel por parte del robot manipulador puede realizarse de diferentes modos dependiendo del tipo de actuador ubicado en su extremo libre. Sin embargo, en una realización preferida de la invención, el robot dispone de unas ventosas neumáticas de fijación que permiten agarrar o soltar el panel en función de la aplicación o no de vacío. Por tanto, en este caso concreto, el paso de recoger y soltar el panel por parte del robot manipulador se realiza activando o desactivando un actuador neumático que provoca la succión de las ventosas dispuestas en el extremo libre del robot manipulador. Fijar el panel a la mesa de trabajo de ia máquina de corte.
Este paso puede también llevarse a cabo de diferentes modos siempre que la fijación sea suficientemente firme como para evitar cualquier movimiento del panel durante el proceso de mecanizado posterior. Por ejemplo, en una realización particularmente preferida de la invención, la mesa de trabajo comprende también unas ventosas neumáticas de fijación para sujetar o liberar el panel. Por tanto, en este caso el paso de fijar o liberar el panel en la mesa de trabajo de la máquina de corte se realiza activando o desactivando un actuador neumático que provoca ia succión de ias ventosas dispuestas sobre la mesa de trabajo.
E! procedimiento de la invención puede comprender además un paso de detectar, mediante un segundo sensor de presencia, que ei panel se encuentra sobre la mesa de trabajo antes de proceder al paso de fijar ei panel a dicha mesa de trabajo. Ello permite concatenar de manera segura las acciones realizadas por el robot manipulador con aquellas realizadas por la máquina de corte, ya que ésta solo comienza a realizar su parte del proceso cuando detecta que el panel está efectivamente ubicado sobre la mesa de trabajo. Coger, mediante un cabezal de ia máquina de corte, una fresa de un cargador de herramientas y realizar con ella un perfilado de las caras laterales del panel.
La máquina de corte dispone de un cargador de herramientas que aloja una o más herramientas, y está configurada para que el cabezal coja una u otra herramienta en función de ia tarea a llevar a cabo. En este paso, el cabezal de ia máquina de corte realiza una secuencia de movimientos predefinidos en la cual se acerca al cargador de herramientas y acopla la fresa a un elemento de fijación diseñado al efecto que está ubicado en su extremo, por ejemplo, en forma de mordaza o similar.
Una vez ia fresa está fijada al cabezal, éste se desplaza a ia posición de mecanizado donde se encuentra el panel ubicado sobre la mesa de trabajo y, una vez activada la fresa, recorre las cuatro caras laterales del panel. De ese modo, se realiza un perfilado completo de las cuatro caras laterales consistente en una extracción de material para asegurar que tienen unas determinadas dimensiones prestablecidas. Determinar, mediante un sensor de distancia fijado ai cabezal de la máquina de corte y orientado verticalmente hacia abajo, la posición de las aristas de! panel entre ia cara principal superior y ¡as caras laterales.
En efecto, con ei propósito de asegurar que ia ranura que se mecaniza en un paso posterior es perfectamente paralela a dichas aristas, es importante ubicar de manera precisa la posición de las aristas del panel. Como se describirá más adelante en este documento, esto permite evitar los errores de posicionamiento u orientación de la ranura que se producen en la técnica anterior. Por tanto, en la presente invención se fija un sensor de distancia ai cabezal de la máquina de corte y se utiliza para medir la posición de las aristas.
La medida de la posición de las aristas podría realizarse de diferentes modos, aunque preferentemente este paso comprende:
- Colocar ei cabezal de modo que el sensor de distancia está en una posición situada verticaimente encima de una arista del panel.
- Desplazar el cabezal en paralelo a las aristas del panel de modo que una zona de medida sensor de distancia recorre las aristas del panel, determinando en cada momento la distancia entre el sensor de distancia y las aristas del panel. Soltar, mediante el cabezal de la máquina de corte, la fresa en ei cargador de herramientas y sustituirla por un disco de corte también almacenado en el cargador de herramientas. Mecanizar, mediante el disco de corte acoplado al cabezal de la máquina de corte, una ranura perimetral a lo largo de las caras laterales del panel, donde la posición de las aristas del panel determinada en el paso anterior se utiliza para asegurar que la ranura perimetral es paralela en cada cara lateral a la correspondiente arista entre dicha cara lateral y la cara principal superior.
Más concretamente, el módulo de control numérico de la máquina de corte lleva el disco de corte a una posición ubicada una distancia determinada por debajo de la posición de ia arista contigua a la cara lateral en la que se va a mecanizar ia ranura. A continuación, una vez activada la rotación del disco de corte, el cabezal desplaza dicho disco de corte a lo largo de la cara lateral manteniendo siempre esa distancia. De ese modo, se asegura que la distancia entre la cara superior y ia ranura es la deseada para cada una de las ranuras. 8. Liberar la fijación del panel a la mesa de trabajo de la máquina de corte. Para ello, se detiene la succión aplicada a las ventosas ubicadas en la mesa de trabajo de la máquina de corte 9. Mediante el robot manipulador, recoger el panel de la posición de mecanizado y soltarlo en la ubicación de inicio sobre la cinta transportadora. Esto implica la realización de nuevo de una secuencia preprogramada de movimientos por parte del robot manipulador, que vuelve a entrar en la máquina de corte y, gracias a la activación de las ventosas de su extremo libre, coge el panel. A continuación, el robot manipulador saca el panel de la máquina de corte y lo suelta sobre la cinta transportadora en la misma posición de la que ¡a recogió con anterioridad.
Este procedimiento permite mecanizar las ranuras de los paneles rígidos de una manera más rápida y precisa que utilizando el procedimiento manual actual.
Un segundo aspecto de la presente invención está dirigido a un sistema ciberfísico para la manipulación y mecanizado de un panel del tipo descrito anteriormente. El sistema comprende principalmente una cinta transportadora, una máquina de corte, un robot manipulador, y un medio central de procesamiento que controla el funcionamiento de los elementos anteriores. A continuación, se describe cada uno de ellos con mayor detalle: a) Cinta transportadora
Se trata de la cinta transportadora a través de la cual se suministra el panel. Además, de acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, la cinta transportadora comprende además un primer sensor de presencia configurado para detectar que el panel ha llegado a la posición de inicio. Asi, cuando dicho sensor de presencia indica que un panel ha llegado a la posición de inicio situada junto ai robot manipulador, se ordena la detención de la cinta transportadora. b) Máquina de corte
La máquina de corte puede tener tres ejes y un cabezal móvil o husillo, además de un dispositivo de cómputo programabie y con comunicaciones, por ejemplo un control numérico abierto con comunicaciones alámbricas e inalámbricas. Puede tratarse, por ejemplo, de una máquina-herramienta.
La máquina de corte está configurada para recibir el panel en una posición de mecanizado de una mesa de trabajo apoyado sobre la cara principal inferior. Para ello, puede disponer de una abertura o ventana a través de la cual puede entrar el robot manipulador para dejar o recoger el panel.
Adicionalmente, la máquina de corte comprende un sensor de distancia fijado ai cabezal y orientado verticalmente hacia abajo para determinar la posición de las aristas del panel entre la cara principal superior y las caras laterales, es decir, la posición de las aristas superiores del panel teniendo en cuenta su posición sobre la mesa de trabajo.
La máquina de corte comprende también una fresa acoplable al cabezal para perfilar el panel y un disco de corte acoplable al cabezal para mecanizar una ranura perimetrai a lo iargo de las caras laterales del panel. Durante el proceso de mecanizado de la ranura, la posición de las aristas del panel determinada anteriormente se utiliza para asegurar que la ranura perimetrai es paralela en cada cara lateral a la correspondiente arista entre dicha cara lateral y la cara principal superior, evitándose posibles imprecisiones en cuanto a posición u orientación de la ranura.
La fijación de! panel a la mesa de trabajo puede implementarse de diferentes formas siempre que permitan un acopiamiento/desacopiamiento automático a voluntad. Por ejemplo, de acuerdo con una realización preferida de la invención, la mesa de trabajo de la máquina de corte comprende un actuador neumático configurado para provocar la succión de unas ventosas dispuestas sobre ía misma en la posición de mecanizado.
De acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, la máquina de corte comprende además un sensor de presencia orientado hacia la posición de mecanizado sobre la mesa de trabajo para detectar la presencia de un panel en su interior. De ese modo, se evitan posibles errores en caso de que el robot manipulador no haya colocado adecuadamente el panel sobre la mesa de trabajo. c) Robot manipulador
El robot manipulador está configurado para, antes del proceso de mecanizado, recoger el panel de una posición de inicio de la cinta transportadora e introducirlo sobre una mesa de trabajo de la máquina de corte y, después del proceso de mecanizado, recoger el panel de la posición de mecanizado sobre la mesa de trabajo de la máquina de corte y colocarlo de nuevo en la posición de inicio de la cinta transportadora. En principio, puede utilizarse cualquier robot manipulador capaz de realizar estas tareas, por ejemplo, un robot manipulador de seis grados de libertad.
El mecanismo de agarre del robot manipulador puede ser cualquiera siempre que permita coger y soltar el panel a voluntad. Sin embargo, en una realización particularmente preferida de la invención, el robot manipulador comprende un actuador neumático configurado para provocar la succión de unas ventosas dispuestas en su extremo libre para recoger el panel. d) Medio central de procesamiento
Se trata de un medio de procesamiento que controla el funcionamiento de ¡a cinta transportadora, la máquina de corte y el robot manipulador. En principio, el medio de procesamiento puede ser de cualquier tipo siempre que disponga de la potencia de cálculo y de un número de entradas y salidas suficiente para gestionar ei funcionamiento del sistema de ¡a invención. Por ejemplo, en realizaciones preferidas de la invención puede tratarse de un microcontroiador, un microprocesador, un ASIC, un DSP, una FPGA, un ordenador personal, u otros.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de un panel de aislamiento rígido según la técnica anterior y un perfil que encaja en la ranura de dicho panel.
La Fig 2 muestra una vista en perspectiva dei panel de aislamiento rígido de la Fig. 1 según la técnica anterior ya con ei perfil acoplado a su ranura.
La Fig 3 muestra una vista en perspectiva de un panel de aislamiento rígido según la técnica anterior con una ranura mal posieionada.
La Fig. 4 muestra un diagrama esquemático del sistema de acuerdo con la presente invención.
La Fig. 5 muestra un diagrama de flujo de las comunicaciones entre los diferentes elementos que componen el sistema ciberfísico de la presente invención.
La Fig. 6 muestra una vista en perspectiva de! sistema ciberfísico de la invención con el panel de aislamiento rígido ubicado en la posición de inicio antes de comenzar ei procedimiento.
La Fig 7 muestra una vista en perspectiva de! sistema ciberfísico de ¡a invención donde ei brazo robótico ya ha recogido ei panel de aislamiento rígido.
La Fig. 8 muestra una vista en perspectiva donde el brazo robótico introduce ei panel de aislamiento rígido en la posición de mecanizado dentro de la máquina-herramienta.
La Fig. 9 muestra una vista en perspectiva del interior de la máquina-herramienta donde ei cabezal acaba de coger la fresa del cargador de herramientas.
La Fig 10 muestra una vista en perspectiva de! interior de la máquina-herramienta durante el proceso de perfilado del panel de aislamiento rígido.
La Fig. 1 1 muestra una vista en perspectiva del interior de la máquina-herramienta durante el proceso de detección de la posición de las aristas del panel de aislamiento rígido.
La Fig. 12 muestra una vista en perspectiva del interior de ¡a máquina-herramienta a¡ inicio de! mecanizado de la ranura en el panel de aislamiento rígido. La Fig. 13 muestra una vista en perspectiva del interior de la máquina-herramienta durante el proceso de mecanizado de la ranura del pane! de aislamiento rígido. La Fig. 14 muestra una vista en perspectiva del sistema de la invención donde el brazo robótico ha recogido el panel de aislamiento rígido del interior de la máquina- herramienta.
La Fig. 15 muestra una vista en perspectiva del sistema de la invención durante el proceso de extracción del panel de aislamiento rígido.
La Fig. 16 muestra una vista en perspectiva del sistema de la invención con el panel de aislamiento rígido ya situado de nuevo en la posición de inicio.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Se describe a continuación un ejemplo de sistema ciberfísico y procedimiento de acuerdo con la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas. En este ejemplo concreto, la máquina de corte es una máquina-herramienta (2), aunque es importante señalar que sería posible utilizar otros tipos de máquinas como máquina de corte.
La Fig. 4 muestra esquemáticamente el sistema de la presente invención formado por el robot manipulador (1), la cinta transportadora (4), la máquina-herramienta (2), y el medio central de procesamiento (C2). En la figura, se muestran ios dispositivos electromecánicos (D), actuadores (A), sensores (S) y dispositivos de cómputo (C) que incluye cada uno de dichos elementos.
La cinta transportadora (4) es controlada por un dispositivo de cómputo (C4) con capacidad de comunicación inalámbrica, y que además está conectado a ios correspondientes actuadores y dispositivos electromecánicos. Concretamente, la cinta transportadora (4) comprende un dispositivo electromecánico (D8) para el movimiento longitudinal de la cinta, un actuador (A8) configurado para activar el motor que provoca el movimiento de la cinta, y un primer sensor de presencia (S1 ) configurado para detectar la presencia del panel en la posición de inicio (P!) adyacente ai robot manipulador (1).
El robot manipulador (1 ) es controlado por un dispositivo de cómputo (C3) con capacidad de comunicación inalámbrica, y que además está conectado a los diferentes actuadores y dispositivos electromecánicos que io conforman. En concreto, un dispositivo electromecánico (D6) que permite mover el robot manipulador (1) de seis grados de libertad dentro de sus seis grados de libertad, un actuador (A6) configurado para activar el motor que provoca el movimiento del robot, y un actuador (A7) configurado para activar el accionamiento neumático de agarre del extremo libre, o pinza, dei robot manipulador (1).
La máquina-herramienta (2) es controlada por un dispositivo de cómputo (C1) también con capacidad de comunicación inalámbrica y conectado a los correspondientes actuadores y dispositivos electromecánicos. En este caso, incluye sendos dispositivos (D1 , D2, D3) respectivamente para el movimiento longitudinal de ¡a herramienta de corte en el eje X, en el eje Y, en el eje Z, y la rotación sobre el eje Z, sendos actuadores (A1 , A2, A3, A4) de los motores respectivos para el movimiento en el eje X, en el eje Y, en el eje Z, y para el giro alrededor dei eje Z, un actuador (A5) para la activación del accionamiento neumático de agarre del panel sobre la mesa de trabajo, el segundo sensor de presencia (S2) de panel sobre la mesa de trabajo, el sensor de distancia (S3) que detecta la posición de las aristas de! panel. La máquina-herramienta (2) comprende además un cargador que almacena ai menos las dos herramientas de corte que se utilizarán ai llevar a cabo el procedimiento de la invención, concretamente una fresa (H1) cuya longitud es mayor que la altura del panel, y un disco de corte (H2) cuyo diámetro es mayor que la profundidad máxima de ranurado (ambos elementos se muestran en las Figs. 9-13).
Por último, el medio central de procesamiento (C2) está en comunicación inalámbrica con los dispositivos de cómputo (C1 , C3, G4) de cada uno de ios elementos para controlar su funcionamiento de acuerdo con el procedimiento descrito en este documento.
La siguiente tabla muestra de manera compacta un listado de todos los dispositivos electromecánicos (D), actuadores (A), sensores (S) y dispositivos de cómputo (C) dei sistema dei presente ejemplo:
Dispositivos Dispositivos Herra ient
Actuadores
electromecánico Sensores (S) de computo a de corte
Figure imgf000015_0002
Figure imgf000015_0001
D1 - Dispositivo A1 - Actuador 51 - Sensor C1-
Figure imgf000016_0001
H1-Fresa de para el del motor de presencia Dispositivo de longitud movimiento para el del panel en computo mayor que longitudinal en el movimiento la cinta máquina de 3 altura total eje X de la en el eje X transportador ejes del panel herramienta de a rígido. corte sobre panel A2 - Actuador C2 - del motor 52 - Sensor Dispositivo de H2 - disco
D2 - Dispositivo para el de presencia cómputo de corte de para el movimiento del panel en general para diámetro movimiento en el eje Y la mesa de la la mayor que longitudinal en el maquina coordinación profundidad eje Y de la A3 - Actuador y máxima de herramienta sobre del motor 53 - Sensor sincronización ranurado. panel para el de distancia
movimiento C3-
D3 - Dispositivo en el eje Z Dispositívo de
para el cómputo del
movimiento A4 - Actuador robot
longitudinal y del motor manipulador
giratorio en el eje para el giro
Z de la sobre el eje Z C4 - herramienta sobre Dispositivo de
panel A5 - Actuador cómputo de la
para la cinta
D6 - Dispositivo activación de transportador
para el la fijación a
movimiento dentro neumática del
de sus 6 grados panel rígido
de libertad del sobre ¡a mesa
robot manipulador o bancada de
la máquina de
D8 - Dispositivo 3 ejes.
para el
movimiento A8 - Actuador
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000017_0001
La Fig. 5 muestra esquemáticamente la comunicación entre cada uno de ios elementos descritos anteriormente. Como se puede apreciar, el medio central de procesamiento (C2) está en comunicación directa con los dispositivos de cómputo (G1 , G3, G4) respectivamente de la máquina-herramienta (2), de la cinta transportadora (4) y del robot manipulador (1). A su vez, cada uno de los dispositivos de cómputo (C1 , C3, C4) en comunicación con los diferentes actuadores (A) y sensores (S). Por último, ios actuadores (A) accionan los dispositivos electromecánicos (D) que provocan las acciones ejecutadas por la máquina-herramienta (2), la cinta transportadora (4) y el robot manipulador (1). Adicionalmente, ios sensores (S) proporcionan información acerca de dichas acciones.
A continuación, se describe de manera simplificada el procedimiento de la invención haciendo referencia a las Figs. 6-16.
En primer lugar, la cinta transportadora (4) recibe en su comienzo el panel (100) a mecanizar a una velocidad constante que está sincronizada con la salida de la etapa anterior de¡ proceso industria!. Cuando ei panel (100) ha llegado a la posición de inicio (Pl) en ei extremo de la cinta transportadora (4) adyacente ai robot manipulador (2), ei sensor de presencia (S1) lo detecta y envía una señal al dispositivo de computo (C4) de la cinta transportadora (4). Entonces, el dispositivo de cómputo (C4) ordena, a través del actuador (A8), la detención del dispositivo electromecánico (D8), es decir, del motor que mueve la cinta. Esta situación se muestra en la Fig. 6.
A continuación, ei dispositivo de cómputo (C4) comunica a! medio central de procesamiento (C2) que ei panel (100) está correctamente posicionado en ei extremo de la cinta transportadora (4). Ei medio central de procesamiento (C2) comunica entonces este hecho al dispositivo de cómputo (C3) del robot manipulador (1). Ei dispositivo de cómputo (C3) activa el actuador (A6) para arrancar el dispositivo electromecánico (D6) correspondiente ai brazo dei robot manipulador (1). Como consecuencia, el dispositivo electromecánico (D6) activa un programa/secuencia de movimientos para ir a la posición inicial (Pi) dei panel (100) sobre la cinta transportadora (4) y, cuando está situado sobre ella, el dispositivo de cómputo (C3) ordena la activación del actuador (A7) correspondiente a la succión en la pinza (ver la Fig. 7). Esto provoca el agarre neumático del panel (100) con la pinza del robot manipulador (1). Como se aprecia en la Fig. 8, ei programa secuencial continua con ei traslado del panel (100) hasta la mesa de trabajo (23) de la máquina-herramienta (2) por parte dei robot manipulador (1). Una vez el panel está sobre la mesa, el dispositivo de cómputo (G3) del robot manipulador (1) desactiva el actuador (A7) y ordena a través del actuador (A6) que el dispositivo electromecánico (D6) vuelva a su posición de reposo. Finalmente, el dispositivo de cómputo (C3) informa al medio central de procesamiento (C2) que el panel (100) está correctamente posicionado sobre la mesa de trabajo (23) de la máquina-herramienta (2).
Una vez el panel (100) está posicionado, ei medio central de procesamiento (C2) indica ai dispositivo de cómputo (C1) de la máquina-herramienta (2) que comience ei siguiente paso. El segundo sensor de presencia (S2) envía una señal al dispositivo de cómputo (C1) que indica que se ha detectado la presencia del panel (100) en la posición de mecanizado (PM) sobre la mesa de trabajo, y es en ese mismo instante cuando ei dispositivo de cómputo (C1) de la máquina-herramienta (2) ordena activar ei actuador (A5) correspondiente a la fijación neumática dei panel (100) sobre la mesa de trabajo (23). Posteriormente, como se muestra en la Fig. 9, el dispositivo de cómputo (C1) de la máquina-herramienta (2) ordena al cabezal (21) coger del cargador de herramientas (24) ¡a fresa (H1) para el perfilado. A continuación, ordena a ¡os actuadores (A1 , A2, A3, AR) del motor para el movimiento en el eje X, Y, Z y giro sobre Z que activen los respectivos dispositivos electromecánicos (D1 , D2, D3) de modo que sigan la referencia de posiciones/trayectoria con las velocidades previamente fijadas para realizar e¡ perfilado o contorneado del panel (100). Esta trayectoria comprende recorrer cada una de las caras laterales (1QGL) del panel (100), como se representa en la Fig. 10.
Una vez completado el perfilado de las cuatro caras laterales (1 QQL) del panel (100), el dispositivo de cómputo (C1) activa el proceso de medición de la altura del panel (100) mediante el sensor de distancia (S3) Para ello, se activan ios actuadores (A1 , A2, A3, A4) que, a su vez, arrancan los dispositivos (D1 , D2, D3) para que sigan ¡a referencia de posiciones previamente fijadas que permiten el escaneo o la medición de ¡a altura del panel (100) a lo largo de sus aristas superiores. Este paso se muestra esquemáticamente en la Fig. 11.
Una vez determinada la posición de las aristas superiores de! panel (100), el dispositivo de cómputo (C1) utiliza esa información para determinar ¡a altura a la que se debe realizar la ranura. Para ello, puede utilizarse un algoritmo sencillo como, por ejemplo, una simple operación matemática o bien basado en Lógica Borrosa. Entonces, ordena que el cabezal (21) vuelva a acercarse al cargador de herramientas (24) para cambiar la fresa (H1 ) y sustituirla por un disco de corte (H2). Una vez realizado el cambio, el dispositivo de cómputo (C1) ordena a! cabezal (21) el seguimiento de una trayectoria alrededor del panel (100) con el propósito de realizar la ranura. Las Figs. 12 y 13 muestran dos momentos del proceso de mecanizado de la ranura (1 10). Cuando la ranura (110) perimetrai ya se ha completado, el dispositivo de cómputo (C1) desactiva el actuador (A5) para desactivar la fijación neumática y avisa a! medio central de procesamiento (C2) que el proceso de mecanizado (perfilado y ranurado) ha terminado.
Por último, el medio central de procesamiento (C2) ordena la recogida del panel ai dispositivo de cómputo (C3) del robot manipulador (1). Entonces, el dispositivo de cómputo (C3) ordena el accionamiento del actuador (A6) para que el dispositivo electromecánico (D6) recoja el panel (100) ya perfilado y ranurado del interior de la máquina-herramienta (2). Cuando la pinza está cerca del panel, el dispositivo de cómputo (C3) activa el actuador (A7) para accionar el agarre neumático del pane!. Cuando el panel está fijado, como se muestra en la Fig. 14, e! dispositivo de cómputo (C3) ordena al dispositivo electromecánico (D6), a través del actuador (A8), el traslado del panel (100) ya perfilado y ranurado desde la mesa de trabajo (23) de nuevo a la posición de inicio (Pl) sobre la cinta transportadora (4), como se observa en las Figs 15 y 16.

Claims

REIVINDICACIONES
1 Procedimiento de manipulación y mecanizado de un pane! rígido, donde el panel (100) tiene forma de paralelepípedo con una cara principal (1Q0S) superior, una cara principa! (1001) inferior, y cuatro caras laterales (100L) entre las caras principales superior e inferior (10GS, 1001), y donde el panel (100) se suministra a través de una cinta transportadora (4), caracterizado por que comprende:
- detener la cinta transportadora (4) cuando e! panel (100) llega a una posición de inicio (Pl);
- recoger, mediante un robot manipulador (1), el panel (100) de la posición de inicio (P!) y colocar dicho panel (100) apoyado sobre su cara principa! inferior (1001) en una posición de mecanizado (PM) sobre una mesa de trabajo (23) dentro de una máquina de corte (2);
- fijar el panel (100) a la mesa de trabajo (23) de la máquina de corte (2);
- coger, mediante un cabeza! (21) de la máquina de corte (2), una fresa (H1) de un cargador de herramientas (24) y realizar con ella un perfilado de las caras laterales (100L) del panel (100);
- determinar, mediante un sensor de distancia (S3) fijado ai cabeza! (21) de la máquina de corte (2) y orientado verticalmente hacia abajo, ia posición de las aristas del panel (100) entre ¡a cara principal superior (100S) y las caras laterales
(100L);
- soltar, mediante el cabezal (21) de ¡a máquina-herramienta (2), ia fresa (H1) en el cargador de herramientas (24) y sustituirla por un disco de corte (H2) también almacenado en el cargador de herramientas;
- mecanizar, mediante el disco de corte (H2) acoplado al cabezal (21) de la máquina de corte, una ranura (110) perimeírai a lo largo de ¡as caras laterales (100L) del panel (100), donde la posición de las aristas del panel (100) determinada en el paso anterior se utiliza para asegurar que la ranura (110) perimetrai es paralela en cada cara lateral (1QQL) a la correspondiente arista entre dicha cara lateral (100L) y la cara principal superior (100S);
- liberar ia fijación del panel (100) a ia mesa de trabajo (23) de ia máquina de corte (2); y
- mediante el robot manipulador (1), recoger el panel (100) de la posición de mecanizado (PM) y soltarlo en la ubicación de inicio (Pl) sobre la cinta transportadora (4).
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 , donde ei paso de detener la cinta transportadora (4) cuando el panel (100) liega a una posición de inicio (Pl) se lleva a cabo cuando un primer sensor de presencia (S1) detecta que el pane! (100) ba llegado a la posición de inicio
3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde ei paso de recoger y soltar el panel (100) por parte del robot manipulador (1) se realiza activando o desactivando un actuador (A 7) neumático que provoca la succión de unas ventosas (1 1) dispuestas en un extremo libre del robot manipulador (1 ).
4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un paso de detectar, mediante un segundo sensor de presencia (S2), que el panel (100) se encuentra sobre la mesa de trabajo (23) antes de proceder ai paso de fijar el panel (100) a dicha mesa de trabajo (23).
5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el paso de fijar y liberar ei panel (100) en la mesa de trabajo (23) de la máquina- herramienta (2) se realiza activando o desactivando un actuador neumático (A5) que provoca la succión de unas ventosas dispuestas sobre la mesa de trabajo (23).
8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el paso de determinar la posición de las aristas del panel (100) comprende:
- colocar el cabezal (21) de modo que el sensor de distancia (S3) está en una posición situada verticalmente encima de una arista del panel (100);
- desplazar el cabezal (21) en paralelo a las aristas del panel (100) de modo que una zona de medida sensor de distancia (S3) recorre las aristas del panel (100), determinando en cada momento la distancia entre ei sensor de distancia (3) y las aristas del panel (100).
7. Sistema ciberfísico de manipulación y mecanizado de un panel (100) rígido configurado para implementar ei procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el panel (100) tiene forma de paralelepípedo con una cara principa! (100S) superior, una cara principa! (1001) inferior, y cuatro caras laterales (100L) entre las caras principales superior e inferior (100S, 1001), caracterizado por que comprende:
- una cinta transportadora (4) sobre ia cual se suministra el panel (100);
- una máquina de corte (2) configurada para recibir el panel (100) en una posición de mecanizado (PM) sobre una mesa de trabajo (23) apoyada sobre ¡a cara principal (1001) inferior, donde la máquina de corte (2) comprende un sensor de distancia (S3) fijado al cabezal (21) y orientado verticalmente hacia abajo para determinar la posición de las aristas del pane! (100) entre la cara principal superior (100S) y las caras laterales (100L), y donde la máquina de corte (2) comprende una fresa (H1) acopladle ai cabezal (21) para perfilar el panel (100) y un disco de corte (H2) acoplable a! cabezal (21) para mecanizar una ranura (1 10) perimetral a lo largo de las caras laterales (100L) del panel (100), donde la posición de las aristas de! panel (100) determinada anteriormente se utiliza para asegurar que la ranura (1 10) perimetral es paralela en cada cara lateral (100L) a la correspondiente arista entre dicha cara lateral (100L) y la cara principa! superior (100S);
- un robot manipulador (1) configurado para, antes de! proceso de mecanizado, recoger el panel (100) de una posición de inicio (Pl) de la cinta transportadora (4) e introducirlo sobre una mesa de trabajo (23) de la máquina-herramienta (23) y para, después de! proceso de mecanizado, recoger el pane! (100) de la posición de mecanizado (PM) sobre la mesa de trabajo (23) de la máquina de corte (2) y colocarlo de nuevo en ia posición de inicio (Pi) de la cinta transportadora (4), y
- un medio de procesamiento (C2) que controla el funcionamiento de la cinta transportadora (4), la máquina de corte (2) y el robot manipulador (1)
8. Sistema ciberfísico de acuerdo con ia reivindicación 7, donde ia cinta transportadora (4) comprende un primer sensor de presencia (S1) configurado para detectar que el panel (100) ha llegado a la posición de inicio.
9. Sistema ciberfísico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-8, donde el robot manipulador (1) comprende un actuador (A7) neumático configurado para provocar la succión de unas ventosas (11) dispuestas en su extremo libre para recoger ei panel (100).
10. Sistema ciberfísico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, donde la máquina de corte (2) comprende además un sensor de presencia (S2) orientado hacia la posición de mecanizado (PM) sobre ia mesa de trabajo (23) para detectar la presencia de un panel (100) en su interior.
11. Sistema ciberfísico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10, donde la mesa de trabajo (23) de la máquina de corte (2) comprende un actuador neumático (A5) configurado para provocar la succión de unas ventosas dispuestas sobre la misma en la posición de mecanizado (PM).
12. Sistema ciberfísico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-11 , donde el robot manipulador (1) tiene seis grados de libertad.
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