Brevet FR2664194A1 — publié le 19920110

La présente invention concerne un procédé pour l'exploita- tion d'un robot, monté sur un tapis roulant continu, travaillant sur des pièces mobiles, en particulier de grandes pièces, par exemple de véhicules automobiles, robot qui se déplace avec le tapis roulant sur la zone d'un emplacement de montage et, après achèvement du travail sur les pièces, revient au début de la zone de travail La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans une chaîne de fabrication en continu, il est offert la possibilité aux ouvriers de préusiner ou de retoucher Par exemple des voitures particulières ayant des étendues de montage particulièrement importantes, qui sont provoquées par des équipements particuliers, peuvent être insérées dans la fabrication sans coût supplémentaire notable Les ouvriers compensent eux-mêmes l'augmentation du temps passé sur une carrosserie individuelle Dans d'autres zones, on peut imaginer des méthodes de travail identiques ou analogues. Grâce à la technique de montage actuellement disponible, beaucoup de tâches difficiles peuvent être effectuées par des robots, qui, à cause de leurs grandes dimensions et de leur poids, doivent être agencés à poste fixe, et ainsi ne peuvent pas être portés par le tapis roulant ou une plate-forme de montage Dans ce cas, sont appropriés des robots à portique, dont la colonne de levage comportant une pince ou analogue est déplaçable, selon plusieurs axes, sur un portique stationnaire L'utilisation d'un robot pour le montage de voitures particulières est connue par le brevet DE-3 249 454, la coïncidence des vitesses du tapis roulant et du robot n'étant pas résolue de façon satisfaisante. 1 En conséquence, la présente invention a pour objet de fournir un procédé et un dispositif pour améliorer la synchronisation des vitesses entre le robot et le tapis roulant. A cet effet, le procédé pour l'exploitation d'un robot, du type indiqué ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que, à la pièce ou à son support, est couplé un transmetteur de position entraîné par celle-ci, dont la position est transmise à l'unité de commande du robot. L'invention propose ainsi un concept maître-esclave De plus, le léger transmetteur de position est couplé pratique- ment sans effort à la pièce et est entraîné avec celle-ci. Pour cela, avantageusement, on prévoit un dispositif de mesure sous forme d'un axe porteur séparé Cet axe joue le rôle de "maître", qui guide le robot Le couplage électroni- que entre le système maître et le robot esclave nécessite de plus, à l'intérieur de l'unité de commande du robot, une puissance de calcul relativement faible, du fait que l'on fait intervenir la ou les coordonnées de position absolues de la pièce. Selon une autre caractéristique de l'invention, il peut être de plus souhaitable de déterminer, en plus des coordonnées actuelles de position, la vitesse de transport actuelle de la pièce, pour empêcher que le circuit de réglage de position de la commande électronique du robot, en atteignant la valeur de consigne de la position, n'établisse la vitesse à zéro, ce qui entraînerait une erreur de poursuite dépendant de la vitesse de transport. Pour réduire la durée du traitement du signal, il est souhaitable de transmettre la ou les coordonnées de position et/ou la vitesse de transport actuelle à la commande électronique du robot dans la phase finale respective de la I détection d'un mouvement du robot En particulier, les grandeurs caractéristiques doivent être stockées dans une carte de réglage de position de la commande du robot en évitant la commande centrale du robot en cycle dit "d'interpolation fine" Ainsi, la durée pour la transmission des données à des interfaces, ainsi que pour des additions possibles de valeurs de consigne peut être minimisée en évitant la commande du robot, qui travaille en cycle d'interpolation De ce fait, en fonctionnement synchrone du transport, les valeurs de mesure actuelles (coordonnées de position, vitesse de transport) sont ajoutées en cycle d'interpolation fine aux valeurs de consigne du programme de montage pour la direction de transport et, ensuite, stockées dans le circuit de réglage de position de l'axe, parallèle à la direction de transport, du robot Ce traitement rapide des signaux est décisif pour un déplacement synchrone, précis en position, du robot, avant tout dans le cas de fluctuations de la vitesse de la bande de transport. Le transmetteur de position peut être couplé mécaniquement à la pièce Cependant, il est également possible de le coupler à la pièce "sensoriellement", ce couplage sensoriel pouvant être réalisé, par exemple, à l'aide d'une échelle en verre ou d'un capteur travaillant sans contact Au contraire, le couplage mécanique, sans doute plus facile à réaliser, peut avoir lieu mécaniquement, par exemple par un mécanisme à enclenchement élastique ou un dispositif pneumatique, ou également par adhérence A ce propos, il apparaît un autre avantage du procédé selon l'invention Du fait que seulement des forces relativement faibles sont liées au couplage du transmetteur de position, il est possible de le coupler à la pièce à proximité immédiate de la zone de travail du robot. Ainsi, des erreurs provoquées par les tolérances peuvent être minimisées. 1 Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce mobile présente au moins un point de mesure, avec lequel le transmetteur de position du robot qui se déplace est amené en coïncidence Dans la direction de la bande de transport, les points de montage sont distribués sur la carrosserie par rapport à ce point de mesure dans la commande centrale du robot lors de l'établissement du programme de montage. Lors de la réalisation du programme de montage, cette coordonnée est fournie à la carte de réglage de position en tant que valeur de consigne, et est ajoutée à la valeur actuelle de position du point de mesure, qui vient du transmetteur de position Ainsi, on obtient la valeur de consigne de position actuelle Cette addition a lieu dans la carte de réglage de position Selon la fonctionnalité d'un circuit de réglage de position usuel, cette nouvelle valeur de consigne est démarrée par le robot. Pour également synchroniser les vitesses du robot et du tapis roulant, une valeur de dérivation dépendant de la vitesse est formée à partir des valeurs que signale le transmetteur de position et est ajoutée, en tant que valeur de consigne supplémentaire, dans la carte de réglage de position aux deux autres valeurs Ou, un signal de vitesse est stocké, conformément à la figure 3, dans le circuit de réglage de position de l'axe du robot Grâce à la valeur de dérivation ou au signal de vitesse, on crée une valeur de réglage de vitesse correspondant à la vitesse de la bande de transport Cela est nécessaire car des circuits de réglage de position usuels fournissent la valeur de réglage de vitesse zéro au moteur en atteignant la position prescrite. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est remarquable, selon l'invention, en ce qu'un dispositif de mesure pour le transmetteur de position, guidé au point de mesure sur la pièce, est agencé sur le portique du robot ou 1 ses montants parallèlement à la direction de transport, le dispositif de mesure pouvant être une baguette de mesure ou une bande de mesure rotative sans fin, qui présente un entraînement pour le transmetteur de position, pour que celui-ci puisse être renvoyé au point de départ après dégagement du point de mesure On peut également envisager d'utiliser un transmetteur de position purement sensoriel, grâce auquel on peut se passer complètement de l'axe mécanique De plus, on prend avant tout en considération des capteurs à laser (par exemple un interféromètre laser) Le transmetteur commande une unité de déplacement du portique du robot et peut être muni d'un tachymètre. Dans la direction axiale du dispositif de mesure, les paramètres nécessaires (coordonnée de position, vitesse de transport) peuvent être facilement déterminés lorsque l'axe support est équipé d'un système de mesure de vitesse et de déplacement propre Avantageusement, on utilise de plus le système de mesure identique au système de mesure du robot, du fait que, ainsi, des processus de conversion coûteux sont évités Il est en particulier souhaitable que l'interface dans la carte de réglage de position, déjà plusieurs fois citée, de la commande du robot soit telle que les valeurs de consigne de la commande du robot soient ajoutées aux valeurs de consigne de l'axe support du transmetteur de position pour pouvoir également déplacer le robot par rapport à la pièce. A ce propos, l'utilisation d'un robot à portique déplaçable est particulièrement avantageux du fait que, dans ce cas, pour la synchronisation du transport d'une pièce déplacée essentiellement horizontalement, uniquement un seul axe doit être suivi La détermination déjà indiquée des autres axes de coordonnées par le transmetteur de position ou d'autres capteurs ne doit être au contraire transmise à la commande du robot qu'une fois pour chaque pièce, c'est-à- dire au début du processus de travail. 1 Au demeurant, il est souhaitable de conserver les informa- tions du transmetteur de position même lors d'une interrup- tion du fonctionnement synchrone du robot, pour pouvoir continuer le fonctionnement synchrone, dans le sens d'une information de cheminement absolue, après l'interruption. Pendant une telle interruption, le robot peut recevoir, par exemple, des pièces détachées d'un dépôt. Les avantages du système maître-esclave sont 1/ Possibilité d'utilisation universelle, du fait que, par exemple en liaison avec des robots à portique, la mobilité du portique est complètement conservée, le transmetteur de position peut être librement conformé et le dispositif de couplage ne limite pas les manipulations; 2/ Une précision de positionnement élevée en permettant la détection de position à proximité du point de montage ou directement sur le point de montage; 3/ Aucune charge supplémentaire de l'installation de transport de pièces et du portique du robot; 4/ Coût total faible pour le robot et l'installation de transport de pièces; / Précision élevée par traitement rapide des signaux (en évitant la commande centrale du robot). Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre un détail d'une installation de transport comportant un robot. 1 La figure 2 est une vue en perspective d'un robot à portique comportant un transmetteur de position. La figure 3 est un schéma de commande. Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective de robots à portique comportant d'autres transmetteurs de position. La figure 1 montre une installation de transport sous forme d'un tapis roulant 1 se déplaçant continuellement dans la direction des flèches, comportant des plateformes 2, grâce auxquelles les carrosseries 3 de voitures particulières à équiper sont amenées aux différents emplacements de montage A à E A l'emplacement de montage C, un robot 4 remplace un ouvrier et a mis en place, dans la carrosserie 3 se trou- vant, à cet endroit, sur le tapis roulant 1, un pare-brise. Le portique 8, visible également sur les figures 2, 4 et 5, comportant une colonne de levage 10 pour une pince 12 est déplacé sur les supports longitudinaux 6 vers l'emplacement de montage D et y attend la carrosserie 3 qui arrive, pour, lors de son approche, être accélérée dans la direction de transport. Lors d'un processus de montage par exemple d'un transmetteur de position mécanique selon la figure 2, le transmetteur de position 14 se déplace plus rapidement ou plus lentement que le tapis roulant 1, frappe contre le point de mesure 13 de la carrosserie 3 et s'y accouple (par exemple par enclique- tage ou en étant pressé contre la pièce par actionnement de l'axe maître). Sur un signal de la commande centrale du robot, la valeur fournie par le transmetteur de position 14 est lue par la carte de réglage de position A partir de ce moment, la commande centrale du robot ne délivre plus que des valeurs de consigne qui ont été stockées par rapport au point de mesure. 1 Selon le programme de montage provenant de la commande du robot, le robot démarre ses points par rapport au point de mesure et réalise son travail De façon correspondant aux valeurs de consigne, il se produit de plus que le robot 4 se déplace plus rapidement ou plus lentement que la carrosserie. Après achèvement du montage, le transmetteur de position est découplé de la carrosserie, ramené et arrêté La carte de réglage de position revient en fonctionnement normal La colonne de levage 10 avec la pince 12 est soulevée au-dessus de la carrosserie 3 ou déplacée latéralement avec l'unité de déplacement 11 au-dessus du portique 8, et l'unité de dépla- cement s'arrête La carrosserie 3 passe devant la pince 12 et le transmetteur de position 14, le portique 8 et le transmetteur de position 14 reviennent en position initiale et sont préparés pour le travail de montage suivant. Lors du montage d'une lunette arrière, la carrosserie 3 dépasse la pince 12 et le transmetteur de position 14, qui, ensuite, sont déplacés dans la zone de la carrosserie 3. La figure 3 montre un modèle de commande, selon lequel le circuit de réglage pour commander le robot à portique est construit Dans la partie supérieure de cette figure, est représenté l'émetteur 30 de valeurs de consigne, qui planifie le mouvement souhaité du robot et transmet par l'intermédiaire d'une unité de traitement 31 La valeur de consigne est amenée, par l'intermédiaire d'un point de sommation a, à un régulateur 32 (algorithme). Dans la partie inférieure de la figure, est représenté un dispositif 40 de détection de valeurs de mesure, qui détecte l'emplacement qui varie dans le temps de la plate-forme et, par l'intermédiaire d'une unité de conversion 41, le transforme en un signal électriquement compatible Ce signal 1 obtenu est directement prélevé en tant que valeur réelle de position Pour mesurer la vitesse de la plate-forme, l'information de position est évaluée dans l'élément diffé- rentiateur 42 La valeur réelle de vitesse ainsi obtenue est reliée, de façon rétroactive, à la valeur réelle de vitesse du robot à portique La valeur réelle de position de la plate-forme est comparée à la valeur réelle de position mesurée du robot à portique et on l'a fait coïncider par l'intermédiaire d'un algorithme de réglage approprié Le système mécanique 50 réagit alors au signal de commande M avec les valeurs: valeur réelle d'accélération x, valeur réelle de position y, valeur réelle de vitesse z. Ce modèle de commande représente un couplage dit maître- esclave entre la carrosserie et le robot à portique Ainsi, une vitesse mesurée est superposée au mouvement planifié du robot En réalité, il se produit, lors de la détermination des valeurs de mesure, des retards qui, d'une part, sont créés par le traitement des valeurs de mesure et, d'autre part, sont justifiés par le transport du signal à travers les différentes interfaces Dans cette commande représentée, les valeurs de mesure sont stockées, sous forme traitée, après un temps mort en cycle d'interpolation fine dans le circuit de réglage de commande proprement dit, et traitées dans le but de synchroniser la position et la vitesse du portique avec la position et la vitesse de la plate-forme. La figure 4 montre un robot à portique 4 présentant des montants 5 pour un portique formé de supports longitudinaux 6 et de traverses 7 pour un pont 8, qui est déplaçable sur les supports longitudinaux 6 à l'aide d'unités de déplace- ment 9 Sur le pont 8, une colonne de levage 10 pour une pince non montrée peut être déplacée au moyen d'une unité de déplacement 11 Entre les montants avant et arrière 5, est fixée une baguette de mesure 15 a pour le transmetteur de position 14 qui peut y être déplacé Celui-ci est relié par 1 l'intermédiaire du point de mesure 13 à la carrosserie 3 et est déplacé sur le baguette de mesure 15 a, la vitesse de l'unité de déplacement 9 étant commandée Après achèvement du travail de montage, le transmetteur de position 14 est détaché du point de mesure 13 et ramené dans la position initiale par un entraînement 17. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 5, le trans- metteur de position 14 est fixé à une bande de mesure rotative sans fin 15 b qui, de même, est agencée sur le montant 5, et, après achèvement des travaux de montage, est ramenée dans la position initiale par l'entraînement 17. l 1 REVENDICATIONS 1 1 Procédé pour l'exploitation d'un robot, monté sur un tapis roulant continu, travaillant sur des pièces mobiles, en particulier de grandes pièces, par exemple de véhicules automobiles, robot qui se déplace avec le tapis roulant sur la zone d'un emplacement de montage et, après achèvement du travail sur les pièces, revient au début de la zone de travail, caractérisé en ce que, à la pièce ( 3) ou à son support, est couplé un transmetteur de position ( 14) entraîné par celle-ci, dont la position est transmise à l'unité de commande du robot ( 4). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'aide du transmetteur de position ( 14), la vitesse de transport actuelle de la pièce ( 3) est déterminée et est utilisée, comme valeur de commande, lors de la commande du robot ( 4). 3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la ou les coordonnées de position et/ou la vitesse de transport actuelle sont transmises à la commande électronique du robot dans la phase finale respective de la transmission d'un mouvement du robot. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ou les coordonnées de position et/ou la vitesse de transport actuelle sont stockées dans une carte de réglage de position de la commande du robot en évitant la commande centrale du robot en cycle d'interpola- tion fine. Procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le transmetteur de position ( 14) est couplé mécaniquement à la pièce ( 3). 1 6 Procédé selon une des revendications i à 4, caractérisé en ce que le transmetteur de position ( 14) est couplé sensoriellement à la pièce ( 3). 7 Procédé selon une des revendications i à 6, caractérisé en ce que le transmetteur de position ( 14) est couplé à la pièce ( 3) à proximité de la zone de travail du robot. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le robot ( 4), au début de son emplacement de travail (C entre A et E) est préaccéléré, jusqu'a ce que son transmetteur de position ( 14) coïncide avec le point de mesure ( 13) de la pièce ( 3). 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la préaccélération est déclenchée par un capteur et ne coïncide pas avec la vitesse du tapis roulant ( 1). Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure ( 15) pour le transmetteur de position ( 14), guidé au point de mesure ( 13) sur la pièce ( 3), est agencé sur le portique (montants 5) du robot ( 4) parallèlement à la direction de transport. il Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de mesure ( 15) est une baguette de mesure (i 5 a). 12 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de mesure ( 15) est une bande de mesure rotative sans fin ( 15 b). 1 13 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de mesure ( 15) présente un entraînement ( 17) pour le transmetteur de position ( 14). 14 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de mesure ( 15) est muni d'un tachymètre. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le robot ( 4) est réalisé en tant que robot à portique déplaçable selon plusieurs axes (XYZ).