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Title:
CYBER-PHYSICAL METHOD AND SYSTEM FOR THE MANIPULATION AND MACHINING OF A RIGID PANEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/260740
Kind Code:
A1
Abstract:
A cyber-physical method and system for the manipulation and machining of a rigid panel, comprising: the collection, by means of a manipulator robot (1), of the panel (100) from a conveyor belt (4) and the insertion thereof into a cutting machine (2); the automatic performance within said cutting machine (2) of a shaping process and the machining of a lateral perimetral groove (110) along the lateral sides of the panel (100); the releasing of the attachment of the panel (100) to the work bench (23); the removal, by means of the manipulator robot (1), of the panel from the cutting machine (2) and the placement of the same once again on the conveyor belt (4) in the initial position (PI). A distance sensor (S3) attached to the head (21) of the cutting machine (2) determines the position of the edges of the panel (100).

Inventors:
HABER GUERRA RODOLFO (ES)
CASTAÑO ROMERO FERNANDO (ES)
VILLALONGA JAÉN ALBERTO (ES)
Application Number:
PCT/ES2020/070412
Publication Date:
December 30, 2020
Filing Date:
June 25, 2020
Export Citation:
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Assignee:
CONSEJO SUPERIOR INVESTIGACION (ES)
UNIV MADRID POLITECNICA (ES)
International Classes:
B26D3/12; B25J11/00; B26D11/00
Foreign References:
EP2409818A12012-01-25
US5943775A1999-08-31
US20100011701A12010-01-21
US3757617A1973-09-11
Attorney, Agent or Firm:
PONS ARIÑO, Angel (ES)
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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.

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 D1 - Dispositivo A1 - Actuador 51 - Sensor C1- 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

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.