Robots de guidage manuel

Il existe quatre méthodes de fonctionnement des robots collaboratifs (cobot) définies dans la norme de sécurité RIA 15.06-2012 et chacune a sa place dans les opérations de fabrication. Des quatre, le guidage manuel semble attirer le moins d'attention. Dans la norme de sécurité, la section 5.10 (Conditions d'utilisation collaborative) définit les conditions requises pour que les robots fonctionnent en mode collaboratif comme étant conformes à un ou plusieurs des éléments suivants :

• 5.10.2 Arrêt surveillé de sécurité

• 5.10.3 Guidage manuel

• 5.10.4 Surveillance de la vitesse et de la séparation

• 5.10.5 Limitation de puissance et de force par conception ou contrôle inhérent

Le guidage manuel indique simplement que l'équipement - par exemple, une poignée de guidage manuel - sera situé à proximité de l'effecteur final ou de l'outil du robot et disposera à la fois d'un arrêt d'urgence et d'un dispositif d'activation (pensez à un interrupteur d'homme vivant comme ce que vous voir sur un pendentif d'apprentissage). De nombreux utilisateurs d'automatisation considèrent le guidage manuel simplement comme une « conduite par l'apprentissage », qui est la capacité de déplacer librement le robot pour enseigner des points ou des trajectoires dans l'opération. Il s'agit d'une opinion courante, mais l'enseignement guidé n'est que la pointe de l'iceberg dans le grand nombre d'applications qui peuvent être améliorées avec un guidage manuel.

Un autre point de vue courant est que les applications de guidage manuel sont limitées pour une portée plus longue ou des charges utiles plus lourdes car il n'y a pas beaucoup de grands cobots disponibles. S'il est vrai que la plupart des robots collaboratifs limitant la puissance et la force ne sont peut-être pas capables de gérer les très grandes applications, il est important de comprendre que la plupart des robots peuvent être utilisés pour une application collaborative.

Au cœur des robots collaboratifs ou des opérations collaboratives se trouve la collaboration - travailler conjointement avec les autres. La collaboration avec un robot est souvent considérée comme un travail main dans la main avec le robot pour accomplir une tâche. À la base, le guidage manuel est un opérateur qui déplace ou dirige le robot à la main - une forme d'opération collaborative la plus proche de la véritable signification de la collaboration.

Gardez à l'esprit que l'utilisation la plus efficace des robots collaboratifs est obtenue en faisant interagir l'opérateur et le robot lorsque cela est nécessaire et en laissant chacun effectuer des tâches individuelles dans son propre espace de travail. Ce n'est pas très différent lorsque vous partagez un poste de travail avec une autre personne. Lors de l'intégration d'outils d'assistance aux opérateurs, les dispositifs doivent augmenter l'efficacité et réduire le stress ou la tension. Si vous êtes constamment en train d'atteindre ou de vous déplacer autour de votre partenaire, qu'il s'agisse d'une personne ou d'un robot, l'ensemble du processus serait moins efficace. Il est préférable d'examiner attentivement la tâche dans son ensemble et la solution que vous essayez d'obtenir pour déterminer la meilleure solution pour un robot collaboratif.

Flexibilité et fonctionnalité

Conformément à la section 5.10.3 des normes de sécurité RIA 15.06-2012, l'équipement de guidage manuel doit disposer d'un arrêt d'urgence et d'un interrupteur d'activation. Cependant, dans les cas où le guidage manuel est utilisé sur un robot qui répond aux exigences d'un fonctionnement collaboratif à limitation de puissance et de force, l'arrêt d'urgence et l'interrupteur d'activation peuvent ne pas être nécessaires. Pour ces raisons, cela aide vraiment lorsqu'il existe plusieurs options de guidage manuel. FANUC propose deux types de poignées de guidage manuel :l'une comprend la sécurité intégrale nécessaire pour les robots standard et l'autre est sans fil et fonctionne avec la série CR de robots à limitation de puissance et de force. Lorsqu'un produit propose de nombreuses options fonctionnelles, c'est comme si vous disposiez d'une boîte à outils bien garnie :vous n'avez peut-être pas besoin de tous les outils en permanence, mais les avoir à disposition lorsque cela est nécessaire peut aider les utilisateurs à contourner rapidement les obstacles.

Enseignement par points — Dans l'apprentissage par points, l'utilisateur déplace le robot à l'aide de la poignée de guidage manuelle vers une position, puis appuie sur le bouton d'apprentissage pour enregistrer le point. L'utilisateur continue à guider le robot jusqu'à la position suivante et enregistre le point. La répétition de ce processus peut générer rapidement un programme de mouvement complet pour l'ensemble de l'application. L'enseignement basé sur des points est un processus intuitif qui est particulièrement facile pour ceux qui n'ont jamais utilisé ou programmé un robot.

Enseignement basé sur le chemin — Pour certains processus, il est nécessaire d'enregistrer le mouvement complet de la trajectoire du robot. Cette méthode s'applique à des applications telles que le ponçage ou le polissage sur une surface de contour complexe lorsqu'il est essentiel d'avoir un chemin lisse qui suit une forme. Le logiciel de guidage manuel est configuré pour enregistrer automatiquement les positions pendant le mouvement du robot, qui lit ensuite avec précision le chemin complet. L'opérateur appuie simplement sur le bouton d'apprentissage et le maintient enfoncé, puis déplace le robot le long de la trajectoire. Lorsque le robot se déplace, des positions sont générées à des intervalles prédéfinis. Une fois le mouvement terminé et le bouton relâché, la trajectoire est générée dans le programme. Si un réglage fin est nécessaire, chaque position peut être modifiée individuellement pour obtenir le chemin parfait.

Une autre caractéristique de la poignée de guidage manuel est un bouton pour contrôler l'outillage. Chaque pression sur le bouton fait basculer l'état de l'outil. Ceci est particulièrement utile dans les applications robotiques où un opérateur doit déplacer une pièce d'un emplacement à un autre. Des programmes sont disponibles pour limiter la fonction de la pince dans les emplacements de prélèvement ou de dépose afin d'empêcher l'opérateur de relâcher accidentellement la pièce en dehors des zones prédéfinies.

Certaines applications peuvent nécessiter des mouvements de robot plus lents et plus précis dans des zones critiques. Un bouton est inclus qui peut changer automatiquement le mouvement du robot sous contrôle manuel à une vitesse plus lente pour un meilleur contrôle de la position du robot. Dans d'autres situations, il peut être préférable de limiter le mouvement du robot à un mouvement linéaire uniquement, ne permettant pas la rotation de l'outil. Un bouton est inclus pour faire passer le profil de mouvement d'une articulation rotative à un mouvement linéaire uniquement.

Sur le plus grand produit de guidage manuel filaire, un bouton supplémentaire est inclus pour programmer les applications nécessitant un contrôle et une flexibilité de processus ultimes, telles que les opérations à plusieurs étapes ou lorsque les réglementations de sécurité locales exigent une utilisation à deux mains du robot. Souvent, ce bouton supplémentaire est utilisé pour indiquer la fin de la partie guidage manuel de l'application et permet au robot de revenir en mode autonome individuel une fois que les exigences de sécurité nécessaires sont remplies (par exemple, l'opérateur quitte l'espace collaboratif).

Applications de guidage manuel

Maintenant que nous savons ce qu'est le fonctionnement collaboratif du guidage manuel et toutes les fonctionnalités disponibles avec le produit, comment les entreprises utilisent-elles ce produit ? Comme mentionné précédemment, il est souvent préférable de séparer les applications de guidage manuel en fonction des tâches.

Exemple d'application 1

Dans cette application, un opérateur utilise un dispositif d'assistance au levage manuel pour charger les pièces dans une station d'assemblage qui alimente le reste de la ligne. L'opérateur déplace le dispositif d'assistance au levage vers le rack de pièces et prend la pièce, puis déplace la pièce jusqu'au poste d'assemblage et la charge dans le montage. Une fois la pièce en place, l'opérateur écarte le dispositif d'assistance au levage afin qu'il n'interfère pas avec le reste de l'opération. Au lieu d'ajouter automatiquement un robot de guidage manuel en remplacement direct de l'assistance au levage, examinons les fonctions de l'application séparément.

La partie 1 est une opération de robot autonome nécessitant que le robot prélève une pièce dans un rack et l'apporte à l'opérateur. La mise en place d'un écran lumineux entre le robot et l'opérateur permettra au robot de fonctionner en toute sécurité en mode automatique lorsqu'il est correctement configuré selon l'évaluation des risques. Cela permet au robot de soulager l'opérateur en gérant la partie répétitive et lourde du processus.

La partie 2 commence une fois que le robot prend la pièce et l'amène à l'écran lumineux. À ce stade, l'opérateur atteint à travers l'écran lumineux, ce qui place le robot dans un contrôle de vitesse zéro de sécurité. Une fois l'interrupteur d'activation activé, le mouvement du robot est sous le contrôle de l'opérateur qui le guide ensuite dans la zone d'assemblage où la pièce est chargée dans le montage. Une fois la pièce relâchée, l'opérateur ramène le robot à travers l'écran lumineux.

Lorsque l'interrupteur d'activation est relâché, le robot revient au contrôle de vitesse nulle de sécurité jusqu'à ce que l'écran immatériel soit effacé. Le robot peut alors reprendre le mode autonome et revenir au rack de pièces pour la pièce suivante. L'opérateur effectue l'opération d'assemblage puis envoie la pièce sur la ligne jusqu'au poste suivant. En n'ayant pas à récupérer manuellement les pièces du rack de pièces, l'opérateur a plus de temps pour effectuer un travail à valeur ajoutée supplémentaire.

Le gain de temps peut être suffisant pour réduire le nombre de postes d'assemblage sur la ligne puisque l'opérateur peut effectuer un travail supplémentaire dans le temps de travail du premier poste. De plus, à la fin du quart de travail, l'opérateur sera moins fatigué de ne pas avoir à marcher entre la première station et le rack de pièces pour chaque cycle de pièces.

Exemple d'application 2

Cet exemple concerne une station d'inspection collaborative des soudures existante. Ce système d'arrêt de moniteur de sécurité permet au robot d'amener un cadre soudé dans un espace de travail partagé. Une fois le robot arrêté, l'inspecteur de soudure entre dans l'espace partagé et inspecte la soudure. Lorsque les soudures doivent être retouchées, la pièce peut ne pas être à l'angle idéal pour souder. Au lieu d'exiger qu'un technicien se rende à la cellule et fasse marcher le robot, un guidage manuel est utilisé. La poignée de guidage manuel est fixée à l'outillage dans un emplacement pratique pour l'inspecteur de soudure.

L'activation du guidage manuel permet de déplacer facilement la pièce vers la bonne position pour les retouches de soudure. Cela permet également à l'inspecteur de visualiser plusieurs côtés de la pièce en la déplaçant manuellement avec la poignée de guidage manuelle. Cette application intègre désormais deux types d'opérations collaboratives et est un exemple de la manière dont plusieurs types d'opérations collaboratives peuvent être conçus ensemble pour fournir la solution de fabrication idéale.

Exemple d'application 3

Une bonne application de démarrage/de bricolage implique l'utilisation d'un guidage manuel pour simplifier un processus de vision où les styles de pièces ou les plateaux sont modifiés manuellement. La configuration du système nécessite d'abord que l'opérateur place un plateau de pièces sur une table. Le robot utilise la vision pour trouver le plateau et la première pièce, puis commence le processus.

Au fur et à mesure que les plateaux de pièces changent, la position de visualisation du robot doit être ajustée. L'utilisation du guidage manuel peut éviter à l'opérateur d'avoir à mettre le robot en mode d'apprentissage pour effectuer des changements de « détection de vision » sur le pendentif d'apprentissage. Une fois cette fonction préprogrammée, l'opérateur peut apporter les modifications nécessaires à l'aide de l'outil de guidage manuel. Le bouton de processus supplémentaire sur l'outil de guidage manuel indique que l'opérateur a déplacé le robot à la main vers une nouvelle position de "recherche de vision". Le robot utilise ensuite la nouvelle position apprise avec guidage manuel jusqu'au prochain changement de plateau de pièces.

Pour les nouveaux utilisateurs ou les bricoleurs, cette méthode est extrêmement facile à utiliser par rapport à la modification d'un programme de robot et permet de gagner un temps précieux.

Exemple d'application 4

De nombreux ateliers de soudage à haut mix/faible volume connaissent un manque de soudeurs formés et qualifiés. L'ajout d'un guidage manuel à un robot de soudage à l'arc permet à un opérateur ayant des connaissances de base en soudage d'apprendre facilement aux programmes à souder leurs petites pièces par lots. L'opérateur utilise le guidage manuel pour déplacer la torche de soudage, de sorte que le fil soit dans la bonne position pour le joint de soudure. Les boutons du matériel de guidage manuel offrent une interface utilisateur simple qui facilite la création d'un programme complet pour n'importe quelle pièce. L'opérateur peut alors laisser le robot souder la pièce pendant qu'il passe au poste de soudage suivant.

Le guidage manuel du robot réduit la nécessité pour le soudeur de maîtriser le jogging et la programmation du robot avec le pendentif d'apprentissage. En permettant au soudeur de programmer rapidement et facilement le robot, il est en mesure de maintenir la production en cours sur plusieurs stations avec un mélange de pièces élevé.

Alors que de plus en plus de fabricants de petite et moyenne taille mettent en œuvre des robots pour s'attaquer à une variété d'applications et de processus, les outils et techniques de guidage manuel continueront d'étendre leurs fonctionnalités et deviendront encore plus faciles à utiliser.

Cet article a été rédigé par FANUC America Corp., Rochester Hills, MI. Pour plus d'informations, rendez-vous ici .