Optimiser la conception pour un assemblage robotique efficace

Voitures, plaques de cuisson, dispositifs médicaux, pièces informatiques… Quel point commun ? Des robots d'assemblage les construisent en ce moment même. L'assemblage robotique s'accélère dans la fabrication de biens utilisés quotidiennement dans le monde. « La seule façon de rendre les processus d'assemblage rentables pour la fabrication nord-américaine est la robotique et l'automatisation », déclare Chris Blanchette, National Account Manager Assembly and Aerospace pour Fanuc America Corporation à Rochester Hills, Michigan. La preuve : l'Association des Industries Robotiques a montré une hausse de 96 % des commandes d'assemblage vs même trimestre an dernier ; record de ventes au 1er semestre 2014 !

Vous pensez peut-être qu'il est risqué ou difficile de concevoir un système d'assemblage robotique parfait. N'ayez crainte, RobotWorx est là ! Nous avons rassemblé les ressources suivantes pour vous aider à concevoir votre prochain système d'automatisation d'assemblage.

Identifier l'application d'assemblage :

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Les robots d'assemblage n'ont guère rencontré d'applications qu'ils ne peuvent gérer. Soudage composants auto, palettisation, distribution, maintien de pièce pour fixation, peinture, construction panneau solaire – il existe un design d'assemblage parfait pour vous.

Choisir votre robot d'assemblage :

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De nombreuses configurations robotiques sont disponibles pour l'assemblage.

1. Robots 6 axes offrent force, flexibilité et portée optimales. Compacts, très dextères, agiles, ils abordent les assemblages sous tous les angles. Rôle croissant dans l'assemblage. Nous recommandons le Fanuc R-2000iA/165F ou le Motoman HP6.

2. Robots SCARA = « Selective Compliant Assembly Robot Arm ». Robots 4 axes idéaux pour l'assemblage haute vitesse. Le bras est sélectivement conforme en X-Y mais rigide en Z pour aider de nombreuses opérations d'assemblage, comme insérer une goupille ronde dans un trou rond sans blocage. RobotWorx recommande le Motoman HM-20-1000 ou le KUKA KR 10.

3. Robots Delta ont des charges utiles moindres, mais une accélération et une vitesse inégalées. Ressemblent à une araignée montée au plafond : moteurs en base déplacent trois bras articulés. Leurs axes mécaniques majeurs agissent sur la plaque-frontale en parallèle plutôt qu'en série, permettant rapidité et précision. Vitesses de 10 mm/s typiques avec répétabilité améliorée au bout d'outil – parfait pour l'assemblage de petites pièces. Top Delta : Fanuc M3iA/6s ou Motoman MPP3.

4. Robots double bras facilitent les assemblages complexes en tenant une pièce et en en insérant une autre. Pour pièces flexibles (tuyaux, flexibles), les doubles bras simplifient l'outillage et permettent l'application plus simplement. Double bras recommandé : Motoman DIA10.

5. Robots collaboratifs : domaine émergent rapide entrant dans l'assemblage. Conçus pour opérer aux côtés d'humains sur une ligne sans barrières de sécurité. Voyez le Fanuc CR-7iA ou les robots collaboratifs Universal Robots que nous proposons.

Choisir votre logiciel d'assemblage

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La vision machine actuelle est incroyablement bénéfique pour guider les robots vers la localisation précise de pièces et l'inspection. En plus, la détection de force dote les robots d'assemblage du sens du toucher sur 6 degrés de liberté. Elle mesure forces et couples à l'EOAT et renvoie au système de contrôle pour un contrôle hybride force-conformité de l'outil. Ces options transforment lignes d'assemblage et salles blanches.

Considérez l'électronique dont les tolérances d'assemblage se resserrent alors que les pièces rétrécissent. La précision, la constance et le coût minimal requis font de l'assemblage robotique une part critique du processus.

« Les gens ne peuvent pas faire les tâches vraiment fines requises pour assembler les appareils mobiles ou wearables de nouvelle génération », dit Rush LaSelle, Directeur Automatisation chez Jabil Circuit Inc. « Les cycles de vie produits ne sont pas assez longs pour supporter des machines-outils personnalisées. »

« Dans notre monde, la fabrication électronique, il y a des solutions robotiques et de l'automatisation flexible capable d'atteindre le niveau de précision qu'on peut maintenant exploiter », dit Rush LaSelle. « Les coûts de main-d'œuvre en Chine et ailleurs augmentent, tous cherchent une alternative moins chère. »

Heureusement, les assemblages complexes et technologies à capteurs s'améliorent, baissent en coût et deviennent plus conviviaux. L'interface utilisateur est assez avancée pour ne plus requérir d'opérateur hautement qualifié. Le servo-visuel a permis d'atteindre une précision d'assemblage meilleure que 10 microns.

Choisir votre EOAT

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L'outillage de fin de bras peut être acheté standard ou personnalisé pour chaque robot d'assemblage selon les exigences de fabrication. Pinces, ventouses, mandrins 3 mors, broches haute vitesse, cylindres, forets.

Un EOAT standard est produit en série, facilement commandé car nous travaillons avec plusieurs fournisseurs pour garantir le meilleur disponible. Il s'obtient vite et n'allonge pas le temps de construction, mais est conçu pour plusieurs produits et peut ne pas convenir parfaitement à vos besoins spécifiques.

Si vous choisissez le sur-mesure, les ingénieurs décident quels effecteurs conviennent à l'application, puis fabriquent selon specs. Cela ajoute du temps mais un EOAT personnalisé offre une meilleure fonctionnalité en production. RobotWorx peut sous-traiter la construction d'effecteurs personnalisés, potentiellement en interne.

Choisir le bon EOAT assure un tâtonnement (groping) correct. Fonction clé où le robot approche l'EOAT de la zone d'assemblage et passe en mode tâtonnement : il décrit un motif autour de la zone d'assemblage, lentement et progressivement, en motifs préprogrammés, pour faire contact, sentir forces, mouvement, direction, et agir pour assembler les pièces.

L'important est d'investir dans le bon EOAT car la capacité de détection et contrôle est la clé.

Choisir votre espace de travail

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L'assemblage peut réduire l'emprise des cellules en créant des systèmes complexes combinant plusieurs opérations via différents outillages. In fine, une pièce produite dans ce système s'assemble et se contrôle, tout à la fois.

Une cellule robotique est nécessaire pour compléter un système incluant robot, contrôleur, et périphériques comme positionneur de pièce et environnement sécurité. Cellules sur mesure selon specs client, gérant limitations et défis industriels. Idéales pour applications qu'une cellule standard ne peut pas faire.

Exemple d'assemblage

Les robots réussissent actuellement sur de nombreux assemblages complexes comme les boîtes de vitesse Kawasaki. Flexibilité pour construire différentes boîtes clé avec leurs nombreux modèles de motos. À l'origine, la tâche était faite en fixant un carter de roulement sur une surface et en pressant à la main pour insérer le roulement dans l'alésage.

L'assemblage robotique a permis une cellule flexible avec fixations pour différentes boîtes. Le design permettait de porter le carter vilebrequin et le déplacer au-dessus du fixateur où les roulements sont montés, le maintenir pendant que la presse descend et enfonce le carter dans le roulement. Le robot a pu utiliser le contrôle de position pour passer en mode absorption douce en maintenant le carter au-dessus du roulement, puis revenir en contrôle de position et continuer.

Choisir RobotWorx pour votre prochain design d'assemblage

Robots agiles augmentés de capteurs de force et vision sont imparables. Voir des robots d'assemblage coordonnés travailler sans relâche, avec précision, rapidité et justesse reflète un avenir très prometteur pour l'automatisation.

RobotWorx, intégrateur certifié Fanuc, Motoman, ABB, Universal Robots et KUKA, travaille avec les clients pour construire ces assembleurs robotiques régulièrement. Notre équipe d'ingénieurs, techniciens et commerciaux vous aidera à sélectionner le bon robot d'assemblage, effecteur, contrôleur et pack sécurité pour les besoins de votre application et l'espace de votre usine.