FR2905887A1

FR2905887A1 - WORKING STATION WITH ROBOT HAVING A POSITIONING HEAD AND A FIXING HEAD

Info

Publication number: FR2905887A1
Application number: FR0608034A
Authority: FR
Inventors: Daniel Demit; Fabrice Legeleux; Francois Malatier
Original assignee: ABB MC SAS
Current assignee: ABB MC SAS
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-14
Also published as: WO2008031948A1; FR2905887B1

Abstract

Station de fixation d'une première pièce (A) sur une deuxième pièce (C), comportant une unité de positionnement (2) de la deuxième pièce, un robot de positionnement (4) de la première pièce, une unité de fixation (9) et une unité de pilotage (8), le robot de positionnement étant pourvu d'une tête de préhension (7) de la première pièce et d'une tête de fixation (6) et l'unité de pilotage étant agencée pour commander le robot de positionnement pour positionner au moyen de sa tête de préhension la première pièce sur la deuxième pièce ; l'unité de fixation pour commencer la fixation de la première pièce ; le robot de positionnement pour lâcher la première pièce lorsque la fixation est suffisamment avancée pour figer la position de la première pièce sur la deuxième pièce ; le robot de fixation pour effectuer, au moyen de sa tête de fixation, une opération de fixation de la première pièce sur la deuxième pièce.Station for fixing a first part (A) on a second part (C), comprising a positioning unit (2) of the second part, a positioning robot (4) of the first part, a fixing unit (9) ) and a control unit (8), the positioning robot being provided with a gripping head (7) of the first piece and a fixing head (6) and the control unit being arranged to control the positioning robot for positioning by means of its gripping head the first part on the second part; the fixing unit to start fixing the first piece; the positioning robot for releasing the first piece when the attachment is sufficiently advanced to freeze the position of the first piece on the second piece; the fixing robot for performing, by means of its fastening head, a fixing operation of the first part on the second part.

Description

1 La présente invention concerne une station robotisée de travail et plusThe present invention relates to a robotic workstation and more

particulièrement une station de fixation de pièces telles que des éléments de carrosserie d'un véhicule automobile. particularly a fixing station of parts such as bodywork elements of a motor vehicle.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Il est connu des stations de fixation d'une première pièce sur une deuxième pièce, comportant un premier robot de positionnement pour la première pièce, un deuxième robot de positionnement pour la deuxième pièce et une unité de fixation qui sont reliés à une unité de pilotage. Le premier robot de positionnement maintient la première pièce sur la deuxième pièce en coordination avec le deuxième robot de positionnement qui déplace la deuxième pièce en regard de l'unité de fixation. Le pre- mier robot de positionnement peut se révéler encombrant lors de la fixation des pièces, par exemple en raison de risques d'interférences avec l'unité de fixation en mouvement. La productivité d'une telle station est en outre relativement faible et peut difficilement être augmentée. BACKGROUND OF THE INVENTION Stations are known for fixing a first part on a second part, comprising a first positioning robot for the first part, a second positioning robot for the second part and a fixing unit which are connected to a steering unit. The first positioning robot maintains the first piece on the second piece in coordination with the second positioning robot which moves the second piece opposite the fixing unit. The first positioning robot can be cumbersome when attaching parts, for example because of the risk of interference with the moving fixing unit. The productivity of such a station is also relatively low and can hardly be increased.

Or, les utilisateurs de telles stations de travail ont généralement un besoin de productivité et de rentabilité, c'est-à-dire d'exploiter au maximum les stations de travail et les éléments qui les composent, et de flexibilité de manière que les stations de travail puis- sent être facilement adaptées à différents types de pièces, différentes cadences et à des modifications du processus de fabrication, ce besoin de flexibilité ne devant toutefois pas être satisfait au détriment de la rentabilité. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer une station de travail permettant de satisfaire au moins en partie les besoins ci-dessus énoncés. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, une 35 2905887 2 station de fixation d'une première pièce sur une deuxième pièce, comportant une unité de positionnement de la deuxième pièce, un robot de positionnement de la première pièce, une unité de fixation et une unité de pilotage, le 5 robot de positionnement étant pourvu d'une tête de préhension de la première pièce et d'une tête de fixation, et l'unité de pilotage étant agencée pour commander : - le robot de positionnement pour positionner au moyen de sa tête de préhension la première pièce sur la 10 deuxième pièce, - l'unité de fixation pour commencer la fixation de la première pièce, - le robot de positionnement pour lâcher la première pièce lorsque la fixation est suffisamment avancée 15 pour figer la position de la première pièce sur la deuxième pièce, - le robot de fixation pour effectuer, au moyen de sa tête de fixation, une opération de fixation de la première pièce sur la deuxième pièce. However, users of such workstations generally have a need for productivity and profitability, that is to say, to make the most of the workstations and the elements that compose them, and flexibility so that the stations They can be easily adapted to different types of parts, different speeds and changes in the manufacturing process, but this need for flexibility should not be met at the expense of profitability. OBJECT OF THE INVENTION An object of the invention is to provide a workstation to meet at least part of the above stated needs. SUMMARY OF THE INVENTION To this end, there is provided, according to the invention, a station for fixing a first part on a second part, comprising a positioning unit of the second part, a positioning robot of the second part. first piece, a fixing unit and a control unit, the positioning robot being provided with a gripping head of the first piece and a fixing head, and the control unit being arranged to control: the positioning robot for positioning by means of its gripping head the first part on the second part, - the fixing unit to start fixing the first part, - the positioning robot to release the first part when the attachment is sufficiently advanced 15 to freeze the position of the first piece on the second piece, - the fixing robot to perform, by means of its fastening head, a fixing operation of the first piece on the second room.

20 Ainsi, le robot de positionnement assure, grâce à sa double tête, deux fonctions, à savoir : - une fonction de positionnement de la première pièce sur la deuxième pièce tant que la fixation de la première pièce n'est pas suffisamment avancée pour en fi- 25 ger la position, - une fonction de fixation dès qu'il n'est plus nécessaire que le robot exerce sa fonction de positionne-ment. Ceci permet d'accélérer l'opération de fixation et de limiter le risque d'interférence du robot de position- 30 nement avec l'unité de fixation. Le robot de positionne-ment peut en outre effectuer la fixation dans les zones difficiles d'accès pour l'unité de fixation. Avantageusement, l'unité de fixation est une tête de fixation sensiblement fixe et l'unité de positionne- ment de la deuxième pièce est un robot commandé par 2905887 3 l'unité de pilotage pour déplacer la deuxième pièce par rapport à l'unité de fixation, l'unité de pilotage étant agencée pour commander le robot de positionnement de manière coordonnée avec l'unité de positionnement.Thus, the positioning robot ensures, thanks to its double head, two functions, namely: a function of positioning the first part on the second part until the attachment of the first part is sufficiently advanced to position, - a fixing function as soon as it is no longer necessary for the robot to perform its positioning function. This makes it possible to speed up the fixing operation and to limit the risk of interference of the positioning robot with the fixing unit. The positioning robot can further perform the fixing in the hard-to-reach areas for the fixing unit. Advantageously, the fixing unit is a substantially fixed fixing head and the positioning unit of the second part is a robot controlled by the control unit to move the second piece relative to the unit of the second unit. fixing, the control unit being arranged to control the positioning robot in a coordinated manner with the positioning unit.

5 On combine les avantages de l'utilisation d'une tête fixe (celle de l'unité de fixation) et d'une tête mobile (celle du robot de positionnement) qui peut notamment effectuer la fixation dans les zones inaccessibles pour la tête fixe.The advantages of using a fixed head (that of the fixing unit) and a movable head (that of the positioning robot) which can notably make the fixing in the inaccessible zones for the fixed head are combined. .

10 Selon un mode de réalisation particulier, la tête de préhension et la tête de fixation du robot de positionnement sont montées sur un support agencé pour per-mettre une substitution d'une tête à l'autre. Ce mode de réalisation est particulièrement sim- 15 ple et permet un passage rapide de la fonction de posi- tionnement à la fonction de fixation. Selon un mode de réalisation particulier, après que le robot de positionnement a lâché la première pièce lorsque la fixation est suffisamment avancée pour figer 20 la position de la première pièce sur la deuxième pièce, l'unité de pilotage est agencée pour commander : - le robot de positionnement pour positionner au moins une troisième pièce B sur la deuxième pièce C, - l'unité de fixation pour commencer la fixation 25 de la troisième pièce, - le robot de positionnement pour lâcher la troisième pièce lorsque la fixation est suffisamment avancée pour figer la position de la troisième pièce sur la deuxième pièce.According to a particular embodiment, the gripping head and the fixing head of the positioning robot are mounted on a support arranged to allow a substitution of a head to the other. This embodiment is particularly simple and allows a fast transition from the positionning function to the fixing function. According to a particular embodiment, after the positioning robot has released the first part when the attachment is advanced enough to freeze the position of the first part on the second part, the control unit is arranged to control: positioning robot for positioning at least a third piece B on the second piece C, - the fixing unit to start fixing the third piece, - the positioning robot to release the third piece when the fastener is sufficiently advanced to freeze the position of the third piece on the second piece.

30 Ainsi, le positionnement de la troisième pièce est effectué en temps masqué, pendant l'achèvement de la fixation de la première pièce, de sorte que l'unité de fixation peut, dès l'achèvement de la fixation de la première pièce, passer sans temps mort à la fixation de la 35 troisième pièce. En outre, lorsque les première et troi- 2905887 4 sième pièces sont au moins un peu espacées sur la deuxième pièce, le positionnement de la troisième pièce permet au robot de positionnement de dégager la zone de la première pièce, facilitant ainsi l'accès à celle-ci 5 par l'unité de fixation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention.Thus, the positioning of the third piece is performed in masked time, during the completion of the fixing of the first piece, so that the fixing unit can, as soon as the fixing of the first piece is complete, pass without dead time at fixing the third piece. In addition, when the first and third parts are at least a little spaced apart on the second part, positioning the third part allows the positioning robot to clear the area of the first part, thereby facilitating access to the first part. this one 5 by the fixing unit. Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description of a particular non-limiting embodiment of the invention.

10 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement une station conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 La station conforme à l'invention est agencée pour fixer une première pièce A et une deuxième pièce B sur une troisième pièce C. En référence à la figure 1, la station de travail, généralement désignée en 1, comprend un robot de 20 positionnement 2 pour la pièce C, permettant de faire entrer dans la station 1 la pièce C et de faire sortir de la station la pièce C sur laquelle sont fixées les pièces A et B. Le chargement et le déchargement des pièces C sur le robot de positionnement 2 sont par exemple réalisés 25 par un opérateur ou par le robot de positionnement 2 lui-même retirant ou déposant les pièces dans des magasins situés au voisinage de la station. Des chargeurs 3A et 3B approvisionnent la station respectivement en pièces A et B. Les chargeurs 3A et 3B sont connus en eux-mêmes et 30 peuvent être constitués de convoyeurs, de robots, de magasins de pièces (comme en l'espèce)... ou être remplacés par un opérateur. La station 1 comprend également une unité de fixation et un robot de positionnement 4 pour les pièces 35 A et B.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Reference will be made to the accompanying single figure schematically showing a station according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The station according to the invention is arranged to fix a first piece A and a second piece B on a third piece C. With reference to FIG. 1, the work station, generally designated at 1, comprises a positioning robot 2 for the part C, making it possible to get into the station 1 the piece C and to get out of the station the piece C on which are fixed the pieces A and B. The loading and unloading of the pieces C on the positioning robot 2 are for example made by an operator or by the positioning robot 2 itself removing or depositing the parts in stores located in the vicinity of the station. Chargers 3A and 3B supply the station respectively with parts A and B. The chargers 3A and 3B are known per se and may consist of conveyors, robots, coin stores (as here). or be replaced by an operator. Station 1 also includes a fixing unit and a positioning robot 4 for parts 35A and B.

2905887 5 L'unité de fixation est ici une tête fixe de soudage 9. La tête fixe de soudage 9 est ici une tête laser mais d'autres modes de fixation sont bien entendu envisageables, comme le soudage électrique, le collage, l'agra- 5 fage, le sertissage, le vissage... La tête fixe 12 peut posséder un degré de liberté permettant un débattement angulaire pour orienter en cas de besoin le faisceau laser par rapport aux pièces à souder. Le robot de positionnement 4 comprend un bras 10 ayant une extrémité libre équipée d'un support 5 comportant deux têtes, à savoir une tête de préhension 8 agencée, de façon connue en soi, pour saisir une pièce A ou une pièce B et une tête de soudage 6 connue en elle-même. Le support 5 est monté sur le bras du robot de position- 15 nement 4 pour pivoter de manière à pouvoir échanger les positions de la tête de soudage 6 et de la tête de préhension 7. Le robot de positionnement 2, les chargeurs 3A et 3B, le robot de positionnement 4 et la tête fixe de sou- 20 dage 9 sont reliés à une unité de pilotage 8 pour être commandés par celle-ci. L'unité de pilotage 8 comprend, de façon connue en soi, des moyens informatiques agencés pour exécuter un programme de commande pour la mise en œuvre d'un procédé de fixation des pièces A et B sur la 25 pièce C. Les opérations dont la réalisation est commandée par l'unité de pilotage 8 en fonction du programme de commande vont maintenant être détaillées. Le robot de positionnement 4 commence par aller 30 chercher une pièce A dans le chargeur 3A de manière que la pièce A soit maintenue dans la tête de préhension 7. Simultanément, le robot de positionnement 2 amène une pièce C et la met en position dans la station de travail 1.2905887 5 The fixing unit is here a fixed welding head 9. The fixed welding head 9 is here a laser head but other modes of attachment are of course conceivable, such as electric welding, gluing, welding. - 5 fage, crimping, screwing ... The fixed head 12 may have a degree of freedom allowing an angular movement to guide the laser beam when needed in relation to the parts to be welded. The positioning robot 4 comprises an arm 10 having a free end equipped with a support 5 comprising two heads, namely a gripping head 8 arranged, in a manner known per se, for gripping a part A or a part B and a head welding 6 known in itself. The support 5 is mounted on the arm of the positioning robot 4 to pivot so as to be able to exchange the positions of the welding head 6 and the gripping head 7. The positioning robot 2, the loaders 3A and 3B , the positioning robot 4 and the fixed welding head 9 are connected to a control unit 8 to be controlled by it. The control unit 8 comprises, in a manner known per se, computer means arranged to execute a control program for the implementation of a method for fixing the pieces A and B on the piece C. The operations of which the realization is controlled by the control unit 8 according to the control program will now be detailed. The positioning robot 4 starts by looking for a piece A in the magazine 3A so that the piece A is held in the gripping head 7. Simultaneously, the positioning robot 2 brings a piece C and puts it in position in the workstation 1.

35 Le robot de positionnement 4 présente la pièce A 2905887 6 en regard de la pièce C et positionne la pièce A sur la pièce C. Le robot de positionnement 2 et le robot de positionnement 4 se déplacent alors de façon coordonnée de 5 manière à déplacer le point d'impact du faisceau laser de la tête fixe de soudage 9 le long des zones de fixation de la pièce A sur la pièce C. Lorsque la fixation est suffisamment avancée pour figer la position de la pièce A sur la pièce C, le robot 10 de positionnement 4 lâche la pièce A. Le robot de positionnement 4 va alors chercher une pièce B, la présente en regard de la pièce C et la positionne sur la pièce C pendant l'opération de fixation de la pièce A sur la pièce C par la tête fixe de fixation 15 9. Le robot de positionnement 2 et le robot de positionnement 4 se déplacent alors de façon coordonnée de manière à déplacer le point d'impact du faisceau laser de la tête fixe de soudage 9 le long des zones de fixation 20 de la pièce B sur la pièce C. Lorsque la fixation de la pièce B sur la pièce C est suffisamment avancée pour figer la position de la pièce B sur la pièce C, le robot de positionnement 4 lâche la pièce B.The positioning robot 4 presents the workpiece A 2905887 6 opposite the workpiece C and positions the workpiece A on the workpiece C. The positioning robot 2 and the positioning robot 4 then move in a coordinated manner so as to move the workpiece. the point of impact of the laser beam of the fixed welding head 9 along the attachment zones of the workpiece A on the workpiece C. When the attachment is advanced enough to fix the position of the workpiece A on the workpiece C, the positioning robot 10 loosens piece A. The positioning robot 4 will then look for a piece B, the present next to the piece C and position it on the piece C during the fixing operation of the piece A on the piece The positioning robot 2 and the positioning robot 4 then move in a coordinated manner so as to move the point of impact of the laser beam of the fixed welding head 9 along the zones 9. fixing 2 0 of the B part on the C part. When the attachment of the B part on the C part is advanced enough to freeze the position of the B part on the C part, the positioning robot 4 releases the piece B.

25 La substitution de la tête de soudage 6 à la tête de préhension est alors effectuée et le robot de positionnement 4 termine avec la tête fixe de soudage 9 la fixation des pièces A et B, par exemple en intervenant dans les zones difficilement accessibles par le faisceau 30 laser émis par la tête fixe de soudage 9. Puis, le robot de positionnement 4 va chercher une nouvelle pièce A et le cycle peut recommencer. En va- riante, la tête de soudage 6 peut être utilisée pour fixer la pièce A avant que le robot de positionnement 4 35 n'aille chercher une pièce B ou le robot de positionne- 2905887 7 ment 4 peut aller chercher une nouvelle pièce A avant la fin de la fixation de la pièce B sur la pièce C par exemple si toutes les zones de fixation restantes sont aisé-ment accessibles pour la tête fixe de soudage 9.The substitution of the welding head 6 for the gripping head is then carried out and the positioning robot 4 terminates with the fixed welding head 9 the fastening of the pieces A and B, for example by intervening in the areas that are difficult to access by the laser beam 30 emitted by the fixed welding head 9. Then, the positioning robot 4 fetches a new piece A and the cycle can start again. Alternatively, the welding head 6 can be used to fix the workpiece A before the positioning robot 4 35 goes for a workpiece B or the work positioning robot 4 can pick up a new workpiece A before the end of the fixation of the part B on the part C for example if all the remaining fastening zones are easily accessible for the fixed welding head 9.

5 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. On peut ainsi prévoir sur une tête de préhension 10 multiface avec sur chaque face un emplacement de réception d'une pièce A et/ou un emplacement de réception d'une pièce B. Il est alors possible, pendant que les pièces A et B d'une face sont en train d'être fixées sur la pièce C, de charger de nouvelles pièces A et B sur la 15 face opposée à la pièce C, ou de charger simultanément des pièces A et B sur les deux faces afin de n'effectuer ce chargement que toutes les deux pièces C. En outre, il est possible d'agencer la station pour permettre la fixation d'une seule pièce sur la pièce 20 C ou de plus de deux pièces, par exemple en multipliant le nombre de robots de positionnement ou le nombre d'emplacements disponibles sur le support de celui-ci. Le robot de positionnement 2 peut être toute uni-té de positionnement mobile telle qu'un convoyeur équipé 25 d'un support mobile permettant de déplacer la pièce dans au moins une direction horizontale transversale au convoyeur par rapport à la tête de soudage fixe. Il est entendu que lorsqu'il est mentionné que la pièce B est fixée sur la pièce C, la pièce B peut être 30 fixée sur tout élément solidaire de la pièce C et par exemple la pièce A. En variante, la fixation de la pièce A (une fois celle-ci lâchée par le robot de positionnement 4) peut être interrompue pour fixer la pièce B (amenée par le ro- 35 bot de positionnement 4) et figer la position de celle-ci 2905887 8 sur la pièce C, la fixation des pièces A et B par la tête fixe de soudage étant terminée une fois que le robot de positionnement 4 a dégagé la zone de fixation. La tête de fixation 9 peut être totalement fixe.Of course, the invention is not limited to the embodiment described and it is possible to provide variations thereto without departing from the scope of the invention as defined by the claims. It can thus be provided on a multi-faceted gripping head 10 with on each side a location for receiving a part A and / or a location for receiving a part B. It is then possible, while parts A and B 1 side are being fixed on the part C, to load new parts A and B on the opposite face to the part C, or to load parts A and B simultaneously on both sides in order to perform this loading that every two parts C. In addition, it is possible to arrange the station to allow the attachment of a single piece on the piece 20 C or more than two pieces, for example by multiplying the number of robots positioning or the number of slots available on its support. The positioning robot 2 can be any uni-té mobile positioning such as a conveyor equipped with a movable support for moving the workpiece in at least one horizontal direction transverse to the conveyor relative to the fixed welding head. It is understood that when it is mentioned that the piece B is fixed on the piece C, the piece B can be fixed on any integral element of the piece C and for example the piece A. Alternatively, the attachment of the piece A (once it is released by the positioning robot 4) can be interrupted to fix the part B (brought by the positioning robot 4) and freeze the position thereof on the part C, fixing parts A and B by the fixed welding head being completed once the positioning robot 4 has cleared the fixing area. The fixing head 9 can be totally fixed.

Claims

1. Station for fixing a first part (A) on a second part (C), comprising a positioning unit (2) of the second part, a positioning robot (4) of the first part, a unit fixing device (9) and a control unit (8), characterized in that the positioning robot is provided with a gripping head (7) of the first piece and a fixing head (6) and in that that the control unit is arranged to control: - the positioning robot for positioning by means of its gripping head the first part on the second part, the fixing unit to start fixing the first part, the positioning robot for releasing the first part when the attachment is advanced enough to freeze the position of the first part on the second part, - the positioning robot to perform, by means of its fixing head, a fixing operation of the first part. piece on the second room.

2. Station according to claim 1, wherein the fixing unit is a substantially fixed fixing head (9) and the positioning unit (2) of the second part (C) is a robot controlled by the control unit (8) for moving the second piece relative to the fixing unit, the control unit being arranged to control the positioning robot (4) in a coordinated manner with the positioning unit.

3. Station according to claim 1, wherein the gripping head (7) and the fixing head (6) of the positioning robot (4) are mounted on a support (5) arranged to allow a position exchange 2905887 10 heads.

4. Station according to claim 1, in which, after the positioning robot (4) has released the first piece (A) when the attachment is sufficiently advanced to freeze the position of the first piece on the second piece (C), the control unit (8) is arranged to control: - the positioning robot for positioning at least a third piece (B) on the second piece (C), 10 - the fixing unit to start attaching the third piece; - the positioning robot to release the third piece when the attachment is advanced enough to freeze the position of the third piece on the second piece.

5. Station according to claim 4, in which the control unit (8) controls the positioning robot (4) to perform a fixing operation of the first piece (A) and the third piece (B) 20 with the fixing unit (9).

6. Station according to claim 4, in which the control unit (8) controls the positioning robot (4) to perform a fixing operation on the first part (1) before fetching the third part ( B).