Brevet FR2548941A1 — publié le 19850118

"Robot à bras coudé pour le découpage de métaux au chalumeau autogène ou à plasma". L'invention concerne un robot à bras pour le découpage notamment pour le découpage à l'aide d'un chalumeau autogène ou à plasma de métaux, robot comportant un bras coudé et une articulation rotative fixée à l'extrémité libre du bras pliant. Les robots à bras coudé permettent d'automatiser les opérations de production et constituent une condition nécessaire pour augmenter en permanence le rendement. Les robots à bras coudé pour le découpage notamment pour le découpage à l'aide d'un chalumeau autogène ou un chalumeau au plasma de métaux, et auxquels est 15 associée une unité de programme, pour guider le chalumeau, automatiquement le long d'une trajectoire prédéterminée, sont de plus en plus utilisés au cours de ces dernières années pour l'usinage des t 8 les (Document publicitaire Messer Griesheim n 32 3023, 1981, Eurobot 3 et Document 20 publicitaire Messer Griesheim n 32 3020, 1983, Eurobot -W). On programme la trajectoire du mouvement du robot à bras coudé connu, c'est-à-dire le tracé de la découpe par un parcours point par point, à la main des différents points de la trajectoire En actionnant une touche de l'unité de programme, on met les différents axes 2548941. dans la position correspondante et en actionnant la touche de programme, on les met en mémoire dans la commande du robot Dans des machines de découpage au chalumeau autogène ou au plasma, il faut que le chalumeau de découpage décrive à l'aide d'une commande de trajectoire, une trajectoire courbe dans l'espace, quelconque, avec une grande precision de répétition. Lorsque la trajectoire courbe dans l'espace présente un tracé non régulier ou du fait de l'effet de la 10 chaleur sur la pièce à usiner, il y a des variations de hauteur de la pièce, la programmation de la trajectoire à courbure irrégulière est d'une part très co Gteuse, voire impossible, car il faut parcourir point par point un très grand nombre de points de la trajectoire, par exemple il 15 faut enregistrer jusqu'à 2 000 points de la trajectoire. D'autre part, les variations de hauteur de la pièce par étirage pendant le découpage ne sont pas prises en compte par la commande par programme Cela se traduit par des découpages erronés à l'aide du chalumeau autogène ou 20 au plasma. La présente invention a pour but de simplifier la programmation de trajectoire de coupe, en trois dimensions, à l'aide de l'unité de programme décrite cidessus. La présente invention a également pour but de compenser automatiquement les variations de hauteur des pièces par étirage pendant le découpage, de façon que le chalumeau de découpage soit guidé à "la hauteur correcte" c'est-à-dire à une distance constante au-dessus de la tra30 jectoire de découpe Dans ce cas, la "hauteur correcte" est au moins de temps à autre différente de la "hauteur programmée". A cet effet, l'invention concerne un robot du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'un chalumeau de découpage avec la commande de hauteur de chalumeau corres- 254894 1 pondante est fixé à l'articulation rotative. Les avantages de l'invention résident essentiellement dans le fait que de façon simple, par la disposition de la commande de hauteur du chalumeau de 5 découpage sur l'articulation rotative du robot à bras coudé, on réduit considérablement le nombre de points de trajectoire à commander puisque les différences de hauteur de la trajectoire ne sont plus à prendre en compte isolément et que par ailleurs on compense les variations de hauteur par étirage Grâce à l'installation selon l'invention, il est possible de façon avantageuse, avec des parcours enregistrés en deux dimensions, de découper des pièces ayant une forme tridimensionnelle, et dont la hauteur est automatiquement maintenue à un niveau constant. 15 Pour mettre en oeuvre en particulier ces avantages sans nécessiter d'unité de programmation couteûse, ni de programme, il est prévu un chariot motorisé entre l'articulation rotative du robot à bras pliant et le chalumeau de découpage. Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective du robot à bras coudé selon l'invention. la figure 2 est une vue à échelle agrandie des composants, de l'articulation rotative, du chalumeau de découpage et de la commande de hauteur du chalumeau. La figure 1 montre un robot à bras coudé 30 à cinq degrés de liberté portant globalement la référence Les cinq degrés de liberté du robot à bras pliant 10 sont réalisés par l'unité de rotation 12, les bras 14, 16 ainsi que l'articulation rotative 18. L'entraînement des axes commandés 12, 14, 35 16 est assuré par des servomoteurs 20, 22, 24 L'articula- 2548941 J tion rotative 18 est entraînée par un moteur non représenté en détail, permettant de tourner cette articulation rotative 18 de 180 ainsi que de 300 . Selon un exemple de réalisation de l'inven5 tion, il est prévu un chariot 26 au niveau de l'articulation rotative 18, chariot qui se compose d'une pièce de guidage 28 fixée à l'articulation rotative 18 et d'une pièce de chariot 30 à mouvement linéaire sur la pièce de guidage 28. Une broche de rotation à rotule, non repré10 sentée en détail, est montée sur la pièce de guidage 28, broche qui sert au guidage de la pièce en forme de chariot La broche de rotation de la rotule est entraînée par un moteur prévu dans la pièce de guidage 28. Comme le montre la figure 2, le chalumeau 15 de découpage 32 avec une pièce 34 en forme de fourche, basculante sont prévus sur la pièce en forme de chariot 30. Entre les flancs 36, 38 de la pièce en forme de fourche 34 se trouve un bloc-palier non représenté en détail, qui est relié aux flancs 36, 38 de la pièce en 20 forme de fourche 34 par un arbre L'arbre est monté aligné sur des perçages dans les flancs 36, 38 ainsi que sur un perçage du blocpalier La face inférieure du bloc-palier constitue une plaque de fixation vissée sur la partie en forme de chariot 30 La face avant de la pièce en forme de 25 fourche 34 est réalisée en forme de support de chalumeau Un chalumeau de découpage autogène 32 est fixé dans le perçage 42 du support de chalumeau 40, le chalumeau étant alimenté par des conduites d'alimentation en gaz et en oxygène 44, 46. Un boîtier de commande 48 est fixé sur un côté de la pièce en forme de fourche 34; le circuit de réglage et d'oscillation de la commande de hauteur capacitive 55 du chalumeau est logé dans le boîtier 48 L'alimentation électrique du circuit de réglage et d'oscillation 35 est assurée par les conduites 50 Du côté du boîtier de 2548941)l commande 48 tourné vers la buse 52 du chalumeau se trouve un élément de capteur capacitif 54 L'élément de capteur capacitif 54 se compose d'un capteur 56 prévu au voisinage immédiat de la buse 32 du chalumeau; le capteur 56 est relié au boitier de commande 48 par une tige de fixation 58. Du côté du boitier de commande 48 opposé au support de chalumeau 40 se trouve raccordée une alimentation en air 64 qui sert au refroidissement des composants électroniques/ électriques du circuit oscillant et de réglage capacitif. Du même côté du chariot 26, se trouve fixée une alimentation 66 sur la partie de chariot 30, alimentation qui reçoit l'air par l'intermédiaire d'un tube en cuivre 68 pour l'intervalle entre le capteur 56 et la pièce En envoyant de l'air dans ce volume intermédiaire, air dont la pression 15 se règle de façon quelconque par une vanne 70, on assure d'une part le refroidissement du capteur 56 et d'autre part on maintient une atmosphère constante entre l'élément de capteur 54 capacitif et la pièce de façon que les gaz de combustion ainsi que la fumée etc n'influencent pas la 20 capacité entre le capteur 56 et la pièce à usiner. Lorsque la commande capacitive de hauteur 56 du chalumeau détermine une déviation de la hauteur de la pièce par rapport à la hauteur programmée et/ou de la hauteur réglée par la commande de hauteur du chalumeau 55, 25 le signal de hauteur commande le moteur du chariot 26 ainsi que le chariot 26 dont la course correspond de préférence à 50 mm, pour déplacer le chalumeau 32 de façon correspondante à la distance constante réglée par la commande de hauteur de chalumeau 55. Pour arriver à une programmation correcte, on commande le chariot 26 de façon que pendant la programmation, il se trouve dans une position moyenne On assure ainsi un réglage à posteriori pendant le découpage, dans une zone comprise entre + 20 mm et 20 mm A la fin d'une 35 découpe, le chariot 26 revient automatiquement dans la position supérieure Pour une nouvelle pièce, le chalumeau est guidé de cette position supérieure, vers la pièce et le capteur 56 règle la hauteur. Il est évidemment également possible de 5 commander le chariot motorisé de façon indirecte par la commande de hauteur 55 du chalumeau en fournissant les signaux de hauteur à la commande du robot pour commander le chariot motorisé 26. I 1 est en outre possible d'introduire direc10 tement dans la commande du robot les variations de hauteur détectées par la commande de hauteur 55 du chalumeau, et qui déplace l'ensemble du robot à bras coudé et ainsi le chalumeau de découpage pour le régler à la hauteur souhaitée Dans ce cas, on peut supprimer le chariot motorisé 26 15 de l'articulation rotative 18. R E V E N D L C A T I O N S 1 ) Robot à bras coudé pour le découpage notamment pour le découpage à l'aide d'un chalumeau autogène ou à plasma de métaux, robot comportant un bras coudé et une articulation rotative fixée à l'extrémité libre du bras coudé robot caractérisé en ce qu'un chalumeau de découpage ( 32) avec la commande de hauteur de chalumeau ( 55) correspondante sont fixés à l'articulation rotative ( 18). 2 ) Robot à bras coudé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un chariot motorisé ( 26) est fixé entre l'articulation rotative ( 18) et le chalumeau de découpage ( 32) avec la commande correspondante de hauteur de chalumeau ( 55). 3 ) Robet à bras coudé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la commande de hauteur( 55) du chalumeau est raccordée directement à une commande de robot. 4 ) Robot à bras coudé selon la revendi20 cation 2, caractérisé en ce que les signaux de sortie de la commande de hauteur( 55) du chalumeau sont susceptibles d'être fournis au moteur du chariot ( 26). ) Robot à bras coudé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que-la 25 commande de hauteur ( 55) du chalumeau est une commande de hauteur capacitive. 6 ) Robot à bras coudé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une alimentation en air ( 64, 66) pour le refroidissement du bottier de commande ( 48) et du capteur ( 56) ainsi que pour maintenir une atmosphère constantre entre le capteur ( 56) et la pièce est associée à la commande de hauteur( 55) du chalumeau.