Quatre considérations essentielles lors du choix d'un système d'effecteur terminal robotique

Ces quatre éléments doivent tous être soigneusement étudiés afin que l’utilisateur puisse choisir le meilleur système correspondant à ses besoins

Par Benjamin Pauzus, Jr.

L’industrie de la robotique a connu un changement démographique notable au cours des dernières années. Tandis que le recours majoritaire à la robotique est traditionnellement lié aux applications industrielles, on assiste à une hausse significative de l’usage de robots non traditionnels. Les plus populaires d’entre eux sont les robots utilisés pour les services à la clientèle, les assistants personnels, les véhicules aériens sans pilote (ou drones) et les véhicules à guidage automatique (AGV). Malgré ce paysage en mutation, les robots industriels continueront de constituer une part essentielle d’un marché, dont certains pensent qu’il atteindra un CA de 500 milliards de dollars en 2025.

La construction automobile, par exemple, est un secteur qui continuera de reposer largement sur les robots et sur l’automatisation. Cette industrie a été l’une des premières à adopter la robotique/l’automatisation comme moyen d’améliorer et d’optimiser les temps de production et la gestion des plannings. D’autres secteurs qui resteront tributaires de l’automatisation sont notamment l’industrie de l’emballage, l’industrie pharmaceutique et l’industrie aérospatiale.

Ceci dit au sein de ces industries comme dans bien d’autres secteurs, il existe toujours des entreprises de production qui peuvent encore améliorer leur pratique des applications d’automatisation. Deux d’entre elles me viennent tout de suite à l’esprit. Il s’agit de l’industrie de l’emboutissage et de celle de l’assemblage des métaux.

Dans l’industrie de l’emboutissage des métaux, il existe plusieurs types de lignes de presses généralement utilisés, sur lesquels les pièces sont moulées, notamment :

• Les progressives : les lignes de presse progressives sont utilisées pour faire circuler des pièces de petite taille qui ne requièrent pas d’automatisation ou préhenseur robotique (EOAT) pour déplacer la pièce d’une matrice à l’autre au fur et à mesure de leur progression sur la ligne. Un EOAT fait office de « main » du robot, une pièce étant soit maintenue en place soit transportée jusqu’au prochain arrêt pendant le processus de fabrication.

• Les transferts : ces types de lignes de presses fonctionnent sur des rails à trois voies qui transportent la pièce d’une matrice à l’autre et sont alimentés soit mécaniquement, soit par un servomoteur. Les lignes de transfert mécanique disposent d’un mouvement fixe par rapport à la cadence du piston, tandis que le transfert par servomoteur permet de programmer le mouvement et de l’optimiser pour obtenir le meilleur débit possible ou la meilleure course par minute.

• Le tandem : le style en tandem fonctionne avec une série de presses, généralement entre quatre et sept, disposées les unes à la suite des autres. Le processus de transfert des pièces dans une presse en tandem est généralement configuré comme un système de de pick-and-place à trois voies ou comme un robot à six voies, situé entre chacune des presses.

Quel que soit le type de ligne de presse utilisé, n’oubliez pas que les pièces embouties ne sont pas toujours des pièces complètes. Dans de nombreux cas, l’emboutissage devra être soudé ou assemblé avant de devenir un produit fini. Ces exigences transforment la pièce métallique emboutie en un processus d’assemblage de métaux. Dans ce cas, les robots et l’EOAT robotique jouent un rôle important en garantissant l’efficacité et la précision du processus d’assemblage des métaux.

Maintenant que nous avons identifié et défini les différents types de lignes de presses disponibles, le reste de cet article se concentrera sur les quatre considérations essentielles à prendre en compte afin d’optimiser les opérations de presse et de carrosserie automatisées ou robotisées. Cela fournit aussi des indications sur la manière de choisir le meilleur outil automatique ou préhenseur adapté aux conditions de fonctionnement.

AU DÉBUT...

Imaginez que vous participez à un sprint de 100 mètres en partant debout à la marque des 25 mètres, alors que tous les autres coureurs sont en train de passer. Ou que vous entrez sur l’Indy 500 après que le reste des pilotes ait déjà parcouru 20 tours de piste. Dans ces conditions, il sera pratiquement impossible de gagner la course. Trop souvent, c’est la situation dans laquelle se trouvent les fournisseurs de pinces eux-mêmes lorsqu’ils reçoivent un nouveau système de de serrage ou de pick-and-place.

Un processus classique de conception de moules requiert de l’utilisateur final qu’il travaille dès le départ avec l’outilleur-ajusteur afin de créer les modèles de moules qui seront utilisés pour fabriquer les pièces requises. Après plusieurs étapes de vérification et de révision, le moule sera validé par l’utilisateur final suite à quoi les dessins CAO de ce dernier seront alors créés. C’est à ce moment-là qu’aura lieu le choix d’un fournisseur d’outillage d’automatisation, lequel recevra les données convenues pour le moule. En utilisant les informations sur les données du moule, le fournisseur d’outillage créera un concept d’outil et une simulation de travail de l’outil automatique. Après que l’utilisateur ait vérifié, un rapport d’actions correctives (CAR) sera rédigé pour rendre compte de tous les cas de conformité ou de non-conformité qui se produisent pendant cette simulation. Le CAR sera envoyé au fabricant de moules qui fera en sorte de résoudre tous les cas de conformité ou de non conformité avant de livrer les moules.

Pour être juste, la raison de cet état d'esprit devient facilement évidente lorsque vous réalisez qu'un jeu de matrices entièrement conçu et fonctionnel peut coûter plus de 200 000 dollars, alors que le coût des effecteurs terminaux sera généralement inférieur à 10 % de ce coût initial. Bien qu’il soit compréhensible que le concepteur du système et l’utilisateur final accordent plus d’attention au composant le plus cher, toutes les pièces du système (qu’elles soient grandes ou petites, chères ou bon marché), doivent fonctionner en parfaite harmonie afin de créer un système entièrement fonctionnel et fiable. Par conséquent si le fournisseur d’outillage d’automatisation est impliqué plus tôt dans le processus de conception, il est possible d’éviter le temps facturé et les reprises pour modifications du moule.

Ainsi, le fournisseur du préhenseur sera donc normalement autorisé à s’intégrer au processus de conception, après réception d’une fiche de processus indiquant les points de saisie et/ou préhension suggérés, l’outillage pour doigts ou l’EOAT sera nécessaire. En essayant de rattraper son retard, le fournisseur de préhenseurs concevra les points de contact du système, simulera les mouvements nécessaires (serrage, levage, inclinaison, desserrage, etc.) et travaillera avec le fabricant du moule pour s’assurer que les préhenseurs travaillent harmonieusement avec le moule déjà produit. Le fabricant des moules déterminera si les moules et les préhenseurs sont compatibles et capables de répondre aux besoins de l’utilisateur final. Si des modifications sont nécessaires, un rapport des actions correctives réalisées sera rédigé. Lorsque toutes les modifications seront effectuées, des simulations seront réalisées pour voir si le système peut fonctionner comme prévu.

Dans une perspective plus large, avec tous les allers-retours nécessaires entre les secteurs des moules et des préhenseurs, il semble qu’il serait bon que l’utilisateur final et le concepteur du système intègrent le fournisseur de l’EOAT dès le début du processus de conception. En fait, grâce aux avancées qu’offre le design numérique et à l’ouverture de fabricants avant-gardistes, qui reconsidèrent les manières de faire traditionnelles, un état d’esprit « Un pour tous, tous pour un » commence à s’implanter, afin de concevoir un système de serrage et de pick-and-place prise en charge par des robot.

LES QUATRE ÉLÉMENTS À PRENDRE EN COMPTE

Pour trouver et mettre en œuvre le système d'effecteur parfait, l'utilisateur doit tenir compte de quatre aspects essentiels. Ce n’est que lorsque l’on comprend parfaitement les besoins dans ces quatre domaines que l’on peut faire un choix éclairé du préhenseur.

Conclusion

Bien que l’ensemble du marché connaisse des bouleversements démographiques, l’utilisation d’outils robotiques pour le maintien du travail et des applications pick and place en production industrielle n’est pas prête de disparaitre. Pour des industriels qui utilisent l’automatisation/la robotique dans le cadre d’une exploitation en atelier de presse et en atelier de carrosserie, il est essentiel qu’ils conçoivent et déploient un système d’outillage/de préhenseur d’automation compatible avec l’automation/la robotique utilisée. Le meilleur procédé est d’introduire dès le départ un outillage d’automation/des fournisseurs EOAT au cours du processus de conception, en tenant compte de toutes les variantes et options qui jouent un rôle, en utilisant les dernières technologies de conception numérique et en travaillant main dans la main avec toutes les parties.

À propos de l’auteur

Benjamin Pauzus, Jr. travaille pour Destaco, Auburn Hills, MI., dans le développement commercial des effecteurs terminaux. Il est joignable à l’adresse bpauzus@destaco.com. Fondée en 1915 sous le nom de Detroit Stamping Company, Destaco est le fournisseur de l’industrie leader sur le marché mondial des solutions de mouvements de précision, de positionnement et de contrôle dans le secteur de l’automatisation industrielle. La gamme de produits Destaco se compose de marques leaders dans l'industrie telles que les pinces manuelles, les pinces électriques et les effecteurs de fin de course Destaco ; les indexeurs Camco™ et Ferguson™ ; les pinces Robohand™ ; et les manipulateurs et ports de transfert CRL™. L’entreprise opère à l’échelle internationale, avec environ 800 employés répartis sur 13 sites, et elle fait partie de Dover Corporation. Pour plus d’informations, visitez le site : destaco.com.