Robots portiques : L'automatisation à grande échelle pour l'excellence manufacturière

Les robots portiques sont positionnés pour gérer certaines des plus grandes applications en fabrication. Découvrez où ils s'intègrent dans votre processus et quand automatiser.

Les robots portiques sont des chevaux de bataille de l'automatisation. En tant que « grand frère » du robot cartésien, cette machine gère souvent les applications robotiques les plus exigeantes. Les robots portiques se reconnaissent à leurs larges structures enjambant le poste de travail. Ils disposent de deux grands actionneurs sur l'axe X parcourant la longueur de l'enveloppe de travail. Ils ont au moins un actionneur sur l'axe Y pour traverser l'enveloppe de gauche à droite. De plus, ils ont au moins un actionneur sur l'axe Z qui se déplace verticalement dans et hors de l'enveloppe de travail.

Leur capacité à changer d'échelle leur donne un avantage indéniable sur les autres types de robots pour les bonnes tâches. Dans cet article, vous en apprendrez plus sur ce que sont les robots portiques et quand envisager de les utiliser pour une application. Sujets couverts :

• Applications standard pour les robots portiques
• Secteurs pour les robots portiques
• Quand utiliser un robot portique ?
• Combien coûtent les robots portiques ?

Applications standard pour les robots portiques

Les robots portiques sont généralement réservés aux tâches lourdes. Ils se trouvent au-dessus du poste de travail sur de solides pieds métalliques. Monté sur cette structure se trouve le reste de la structure du portique qui lui permet de se déplacer dans l'espace de travail et d'accomplir sa tâche. Sa construction lui confère des avantages qui en font un excellent choix pour des applications spécifiques. Celles-ci incluent, sans s'y limiter :

• Palettisation / dépalettisation
• Manutention
• Tri
• Assemblage
• Stockage et récupération

Les robots portiques sont d'excellents choix pour ces tâches, surtout lorsque les exigences de charge utile et de taille dépassent ce que les autres types de robots peuvent gérer. Les autres robots ont des limites de charge utile, de vitesse et de portée. Les robots portiques ont des plafonds de performance bien plus élevés et ne sont souvent limités que par l'espace disponible.

Secteurs pour les robots portiques

En raison des types d'applications où ils excellent, les robots portiques sont courants dans de nombreux secteurs. Secteurs courants :

• Aérospatiale
• Métallurgie
• Plastiques et caoutchouc
• Logistique / entreposage
• Papier
• Agroalimentaire et boissons

Les robots portiques y sont courants pour plusieurs raisons. Il est fréquent que les applications de certains de ces secteurs aient des exigences de charge utile élevées, dépassant celles des autres types de robots. D'autres fois, la portée peut être un facteur limitant pour un autre type de robot, et le portique excelle ici. Examinons ces forces et limites plus en détail.

Quand devriez-vous utiliser un robot portique ?

Chaque type de robot a ses propres forces et limites. Ce sont ces caractéristiques qui déterminent souvent quel robot est approprié pour une application spécifique. Les robots portiques ne font pas exception. Ils ont quelques forces et limites qui peuvent vous aider à déterminer s'ils conviennent à votre application. Caractéristiques clés à considérer :

• Capacité de charge utile
• Vitesse
• Portée
• Dextérité
• Taille

Capacité de charge utile

Les robots portiques sont surtout remarquables pour leur capacité de charge utile. Ressemblant souvent à des grues industrielles, ces machines ont des structures métalliques massives qui leur confèrent une grande résistance mécanique. Cette construction leur permet de supporter d'énormes charges utiles : grands rouleaux de métal, composants d'avions. Il y a peu d'applications trop grandes pour un robot portique. En revanche, beaucoup d'applications peuvent être trop petites pour qu'un portique ait du sens. Par exemple, pour de petites tâches d'assemblage comme l'assemblage de PCB, un portique peut effectuer la tâche, mais serait surdimensionné. Dans ce cas, vous dépenseriez beaucoup d'argent pour des capacités que vous n'exploiteriez pas avec votre robot portique.

Vitesse

Les robots portiques sont de vitesse moyenne et dépendent principalement des moteurs utilisés et de la charge utile pour déterminer leur rapidité. Selon leur taille et leur mécanique, les vitesses peuvent aller de quelques centimètres par seconde à plusieurs mètres par seconde. Ils offrent une grande flexibilité à cet égard car les moteurs et réducteurs n'ont pas à tenir dans un corps de robot comme pour les robots articulés. De plus, il y a un haut degré de flexibilité dans le rapport de démultiplication en adaptant des réducteurs aux moteurs ainsi que le démultiplication interne dérivée de la mécanique des actionneurs. Ce démultiplication provient de vis à billes, crémaillères et pignons, systèmes courroie-poulie, etc.

Vitesse et charge utile sont un exercice d'équilibre. Des charges utiles plus élevées nécessitent des composants plus lourds et des rapports de démultiplication plus élevés, ce qui limite la vitesse maximale. Les robots les plus rapides n'ont souvent pas une grande capacité de charge, et vice versa. Les exigences de votre application détermineront quel type de robot utiliser.

Portée

C'est là que le robot portique brille vraiment. Sa portée est inégalée par rapport aux autres types de robots. La portée n'est contrainte que par l'espace disponible pour la construction. Les robots portiques peuvent faire de quelques mètres carrés à des terrains de football entiers (ou stades pour nos lecteurs européens !). Cela explique pourquoi on trouve des robots portiques dans les grandes applications d'entrepôt et de stockage. Si la tâche nécessite de couvrir de grandes distances, un portique peut être un bon point de départ.

Dextérité

Les portiques peuvent faiblir lorsque l'application exige un mouvement flexible. La même construction qui leur permet une grande charge utile et une grande portée les rend rigides. Cela signifie que les portiques auront du mal dans les applications nécessitant de contourner, d'aller sur le côté ou sous la pièce pour accomplir leur tâche. Par exemple, un robot portique serait un mauvais choix pour une application de soudage nécessitant de souder plusieurs joints à divers angles. Un bras articulé excellerait dans ce type de travail. Les robots portiques sont généralement réservés aux tâches où ils peuvent se déplacer au-dessus de la pièce, descendre, effectuer une fonction, remonter et passer à la position suivante.

Taille

Les portiques sont l'un des plus grands types de robots même à leur plus petit niveau d'implémentation. Aucun autre robot (sauf les types mobiles) ne peut opérer sur toute la longueur d'un atelier. Cette taille est avantageuse pour les grandes applications. Cependant, cette taille peut être préjudiciable lorsque l'espace est limité latéralement ou verticalement. Comme les portiques sont au-dessus de l'espace de travail, ce n'est généralement pas un problème. Mais dans des circonstances particulières, l'infrastructure existante peut rendre l'intégration d'un portique difficile.

Les deux questions principales à vous poser sont :

• Y a-t-il une adéquation applicative ?
• Quel est le business case pour mon robot portique ?

Cette section devrait fournir un bon point de départ pour comprendre l'adéquation applicative d'un robot portique. S'il n'y a pas d'adéquation, vous pourriez subir des conséquences négatives : perte potentielle de revenus, fonctionnement inefficace, voire échec total du projet. La deuxième question concerne le business case. Pour y répondre, vous devez comprendre le coût de votre processus, ce que l'automatisation apporte et le coût du projet robotique. Si vous pouvez établir un cas de ROI dans un délai attractif, vous êtes sur la voie d'un business case solide pour votre projet d'automatisation.

Si vous n'êtes toujours pas sûr de l'adéquation applicative ou avez d'autres questions sur l'automatisation dans votre usine, contactez des experts via notre réseau de conseillers indépendants.

Combien coûtent les robots portiques ?

En raison de leur taille et de la difficulté d'intégration, les robots portiques peuvent être très chers. Il n'est pas rare qu'un projet de robot portique à très petite échelle ait un prix de 50 000 USD. Ce coût inclut à la fois l'équipement et la main-d'œuvre d'intégration. Les coûts peuvent varier largement selon la marque et la région, mais ces robots nécessiteront un investissement conséquent. Notre outil de proposition vous mettra en contact avec des fournisseurs de votre région pour commencer à déterminer les coûts approximatifs dès aujourd'hui.

La construction de ces robots est un facteur unique qui affecte le prix. Comme ils sont si grands, ils sont souvent construits sur site. Un bras robotique industriel standard peut généralement être expédié pré-assemblé sur une palette. Cette construction sur site entraîne un coût de main-d'œuvre supplémentaire qui est minime, voire inexistant, avec les autres types de robots.

Coût mis à part, les fabricants du monde entier trouvent des retours sur investissement avec ces robots. Ces utilisateurs ont trouvé le bon mélange d'adéquation applicative et de business case pour y parvenir. Pas sûr de savoir comment déterminer votre business case ? Notre calculateur d'investissement peut vous aider à conclure. Cet outil vous aidera à identifier où se situent vos coûts et où vous pourriez trouver de la valeur en automatisant.