Robots cartésiens : la solution évolutive pour l'automatisation avancée

Les robots cartésiens sont présents dans les applications les plus exigeantes. Découvrez comment vous pouvez intensifier l'automatisation de votre usine dès aujourd'hui.

Les robots cartésiens sont une technologie robotique courante et simple que les fabricants utilisent depuis des décennies. Dans tous les secteurs et applications, les entreprises récoltent les fruits de cette technologie évolutive. Mais que sont exactement ces robots ? Pour quelles tâches peuvent-ils être utilisés ? Comment savoir s'ils vous conviennent ? Cet article aborde ces sujets et plus encore pour vous aider à comprendre si ce robot est fait pour vous.

Dans cet article :

• Qu'est-ce qu'un robot cartésien ?
• Quels secteurs utilisent les robots cartésiens ?
• Applications courantes des robots cartésiens
• Quand automatiser avec un robot cartésien ?
• Coût d'un robot cartésien

Qu'est-ce qu'un robot cartésien ?

Physiquement, le robot cartésien se distingue le plus des autres types de robots industriels. On n'y trouve pas de longs bras oscillants ni de mouvements amples. Au lieu de cela, les robots cartésiens ressemblent souvent à un portique ou à une petite grue. On associe le plus souvent les imprimantes 3D à la technologie des robots cartésiens. Ils sont souvent construits au-dessus de tables ou de systèmes de convoyage. Ils ont généralement 3 axes de mouvement : haut/bas, avant/arrière, gauche/droite. Ils disposent généralement d'un effecteur terminal qui exécute la tâche assignée. Voici quelques exemples d'effecteurs terminaux cartésiens courants :

• Tête d'impression
• Torche plasma
• Caméra
• Pince mécanique
• Laser

Quels secteurs utilisent les robots cartésiens ?

Grâce à leur large éventail d'applications, les robots cartésiens sont présents dans de nombreux secteurs. Les fabricants des secteurs suivants exploitent couramment cette technologie :

• Aérospatiale
• Emballage
• Métallurgie
• Fabricants de circuits imprimés (PCB)
• Pharmaceutique
• Agroalimentaire

Ce ne sont que quelques exemples. La technologie cartésienne existe depuis longtemps, ce qui a permis de valider de nombreuses applications éprouvées. Elles sont également simples à comprendre et à reprogrammer pour les opérateurs, ce qui les rend conviviales pour ceux qui découvrent l'automatisation. Ces fabricants ont souvent les types d'applications dans lesquels les robots cartésiens excellent.

Applications courantes des robots cartésiens

Les robots cartésiens sont d'excellents choix pour certaines applications et de mauvais choix pour d'autres. Pourquoi ? Un facteur majeur est leur liberté de mouvement limitée. Les robots à six axes peuvent se plier et se tordre comme un bretzel. Les robots cartésiens sont beaucoup plus rigides dans leurs mouvements. Cela peut sembler une faiblesse de conception, mais cette caractéristique apporte des avantages qui les surpassent tous les autres types de robots pour certaines applications. En voici quelques exemples :

• Applications CNC
• Impression 3D
• Découpe plasma/laser
• Usinage du bois
• Assemblage de PCB
• Inspection
• Prise et pose (pick and place)

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les robots cartésiens excellent dans ces applications. Premièrement, ces applications sont couramment réalisées sur un seul plan ou dimension. Par exemple, un robot cartésien laser chargé de découper une forme dans une tôle métallique. La pièce est posée à plat sur la surface de découpe. Le robot effectue ses mouvements commandés pour découper la forme. Ce mouvement ne nécessite pas que le robot se torde à des angles spéciaux ou pivote sur le côté de la pièce. Tout se fait en mouvements haut/bas, avant/arrière, gauche/droite. Certains robots cartésiens disposent d'un axe rotatif supplémentaire à l'effecteur terminal. Si beaucoup de flexibilité et d'amplitude de mouvement sont requises, un autre type de robot pourrait être plus adapté.

L'automatisation de ces tâches a indéniablement apporté d'énormes retours sur investissement aux fabricants. Utilisez notre calculateur d'investissement dès aujourd'hui pour commencer à estimer les économies. Il peut également vous aider à identifier les axes d'amélioration, analyser vos coûts et calculer les retours potentiels de l'automatisation de votre processus.

Une autre raison pour laquelle un robot cartésien est un excellent choix est lorsque l'application exige une haute précision. Les robots cartésiens peuvent atteindre les niveaux de précision les plus élevés de tous les types de robots. Pourquoi ? Simplement parce que cette caractéristique de mouvement plus rigide et moins libre discutée plus haut permet à ces robots d'être extrêmement précis. Des actionneurs de haute qualité peuvent atteindre une répétabilité au micron et au sous-micron. Cela signifie que pour les applications de précision les plus élevées, les robots cartésiens sont parfois le seul choix réaliste.

Enfin, les robots cartésiens sont la plateforme robotique la plus évolutive disponible. Cette évolutivité concerne à la fois leur taille physique potentielle et leur force ultime. Les robots cartésiens vont de la taille de mini-imprimantes 3D à la taille que vous souhaitez. Il existe aujourd'hui de nombreux robots cartésiens de grande taille mesurant 50 mètres (164 pieds) ou plus. Cela est dû à leur mécanique. Les actionneurs de type crémaillère et pignon permettent aux fabricants de rendre ces systèmes incroyablement grands. Leur mécanique est aussi la plus robuste que l'on trouve sur les plateformes robotiques modernes. Les actionneurs utilisés pour construire les robots cartésiens sont souvent à courroie, à vis à billes ou à vis à rouleaux. Ces mécaniques, en plus de gros réducteurs et moteurs qui n'ont pas à tenir dans un boîtier fin de robot, signifient que les robots cartésiens peuvent gérer les tâches les plus grandes et les plus lourdes avec aisance.

Quand automatiser avec un robot cartésien ?

Maintenant, vous en savez un peu plus sur les robots cartésiens et leurs applications. Alors, quand sont-ils faits pour vous et votre projet ? Cette question ne peut pas recevoir de réponse précise uniquement à travers cet article. Cependant, quelques questions et considérations peuvent vous aider à commencer à comprendre si les robots cartésiens sont le bon choix pour vous.

• Cherchez-vous à réduire les coûts ou augmenter le débit ?
• Cette application est-elle difficile pour d'autres robots industriels ?
• La précision est-elle une préoccupation principale ?

La réduction des coûts et l'augmentation du débit sont les motivations les plus courantes pour l'automatisation. Tous les robots peuvent aider à cet égard, et les robots cartésiens ne font pas exception. L'automatisation d'un processus avec un robot cartésien permet de réaffecter le capital humain à des tâches plus difficiles à automatiser. Cela conduit à des réductions de coûts et une production plus efficace. Les robots sont plus constants et répétables, ce qui réduit les problèmes de contrôle qualité. Ils sont aussi plus rapides, ce qui entraîne une augmentation des volumes de production.

Certaines caractéristiques d'applications les rendent plus difficiles pour d'autres types de robots (six axes, delta, SCARA, etc.). Une caractéristique majeure est la charge utile. La plupart de ces robots ont des limites ici. Même les robots à six axes les plus massifs ont un plafond de 1 000 à 2 000 kg. Une fois que votre application atteint cette fourchette, vos options deviennent très limitées et de plus en plus chères. Les cartésiens peuvent être facilement mis à l'échelle sur ce point avec une mécanique plus robuste. De plus, ils ont un potentiel de taille quasi illimité. Ces robots peuvent être dimensionnés à des tailles massives que les autres types de robots ne peuvent tout simplement pas atteindre.

Pour les applications de très haute précision, les robots cartésiens sont inégalés. Des mécaniques de haute qualité assurent le plus haut niveau de répétabilité. Pour certaines applications de fabrication, ce niveau de précision est requis pour créer un produit de qualité.

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Coût d'un robot cartésien

Puisque ces robots sont hautement évolutifs, il va de soi que leur coût l'est aussi. Pour cette raison, il est difficile de donner une fourchette de prix pour un projet de robot cartésien. Cependant, toutes choses égales par ailleurs, utiliser un robot cartésien pour un projet sera moins coûteux qu'utiliser un autre robot industriel comparable pour le même projet. Cela est principalement dû à la simplicité de leur conception et de leur mécanique. Les principaux facteurs qui peuvent augmenter le coût incluent :

• Taille du projet
• Complexité de l'application
• Niveau de précision requis

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