Contribution to the implementation and the optimization of a robotized cell : application to the finishing of cast parts
Contribution à la mise en oeuvre et l'optimisation d'une cellule robotisée : application au parachèvement de pièces de fonderie
Résumé
The finishing of high-tech cast parts is an essential task which is carried out mainly manually. Given the extreme physical demands made on operators, the automation of this task is desirable. The present study relates to the industrial implementation of a robotized finishing cell. The first part presents the constraints related to the sand casting process and their impacts on finishing. The robotized process includes phases of machining and polishing with adjustment by vision system. The state of the art with respect to our integration constraints leads to the choice of a parallel substructure (Tricept) robot, with two additional axes introducing kinematic redundancies. Its implementation with respect to the process is carried out in three steps: analytical cell modelling obtained by serial equivalent; formalization of the process constraints; and resolution by multi-criteria optimization. This requires the definition of specific optimization criteria (precision, kinematics, stiffness) and enables cell behaviour to be improved by using kinematic redundancies. The final section presents real industrial conditions for the production of a validation part and the tool developed for optimization.
Le parachèvement des pièces de fonderie de haute technicité est une tâche indispensable, réalisée en grande partie manuellement, et vouée à disparaître de par sa pénibilité. Le travail présenté concerne la mise en oeuvre industrielle d'une cellule robotisée de parachèvement. Une première partie présente les contraintes liées au procédé de fonderie sable et leurs impacts sur le parachèvement. Le processus robotisé comporte une phase d'usinage et de ponçage associées à un recalage par vision. Un état de l'art en regard de nos contraintes d'intégration a conduit au choix d'un robot à structure parallèle (Tricept) associé à deux axes supplémentaires introduisant des redondances cinématiques. Sa mise en oeuvre vis-à-vis du processus a suivi une démarche en trois étapes : la modélisation analytique de la cellule obtenue par équivalent sériel, la formalisation des contraintes du processus et une résolution par optimisation multicritères. Elle a nécessité la définition de critères d'optimisation spécifiques (précision, cinématique, rigidité) et permet d'améliorer le comportement de la cellule par la gestion des redondances cinématiques. La dernière partie présente la mise en production industrielle sur une pièce de validation et l'outil d'optimisation développé.
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