Robots collaboratifs à guidage manuel : explications des normes de sécurité

Il existe quatre méthodes pour l'opération de robots collaboratifs (cobots) définies dans la norme de sécurité RIA 15.06-2012 et chacune a sa place dans les opérations de fabrication. Parmi les quatre, le guidage manuel semble recevoir le moins d'attention. Dans la norme de sécurité, la section 5.10 (Exigences d'opération collaborative) définit les prérequis nécessaires pour que les robots fonctionnent en opération collaborative en conformité avec l'un ou plusieurs des éléments suivants :

• 5.10.2 Arrêt surveillé évalué en 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 stipule simplement que l'équipement — par exemple, une poignée de guidage manuel — sera situé près de l'effecteur final ou de l'outil du robot et aura à la fois un arrêt d'urgence et un dispositif d'autorisation (pensez à l'interrupteur homme mort comme on en voit sur un boîtier d'apprentissage). De nombreux utilisateurs d'automatisation voient le guidage manuel simplement comme « l'apprentissage par guidage », qui est la capacité de déplacer librement le robot pour enseigner des points ou des chemins dans l'opération. C'est une opinion courante mais l'apprentissage par guidage n'est que la pointe de l'iceberg dans le vaste nombre d'applications qui peuvent être améliorées avec le guidage manuel.

Une autre opinion courante est que les applications de guidage manuel sont limitées pour les portées plus longues ou les charges utiles plus lourdes car il n'y a pas beaucoup de grands cobots disponibles. Bien qu'il soit vrai que la plupart des robots collaboratifs à limitation de puissance et de force ne puissent pas 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 de l'opération collaborative se trouve la collaboration — travailler conjointement avec d'autres. La collaboration avec un robot est fréquemment pensée comme travailler main dans la main avec le robot pour accomplir une tâche. Au cœur, le guidage manuel est un opérateur déplaçant ou guidant le robot à la main — une forme d'opération collaborative la plus alignée avec le sens véritable de la collaboration.

Gardez à l'esprit que l'utilisation la plus efficace des robots collaboratifs est réalisée en faisant interagir l'opérateur et le robot lorsque nécessaire et en laissant chacun accomplir des tâches individuelles dans leur propre espace de travail. Ce n'est pas très différent quand on partage un poste de travail avec une autre personne. Lors de l'intégration d'outils pour assister les opérateurs, les dispositifs devraient augmenter l'efficacité et diminuer le stress ou la tension. Si vous êtes constamment en train de tendre la main ou de bouger 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 de près la tâche dans son ensemble et la solution que vous essayez d'atteindre pour déterminer le meilleur ajustement pour un robot collaboratif.

Flexibilité et fonctionnalité

Selon la section 5.10.3 des normes de sécurité RIA 15.06-2012, l'équipement de guidage manuel doit avoir un arrêt d'urgence et un interrupteur d'autorisation. Cependant, dans les cas où le guidage manuel est utilisé sur un robot qui répond aux exigences de l'opération collaborative à limitation de puissance et de force, l'arrêt d'urgence et l'interrupteur d'autorisation peuvent ne pas être nécessaires. Pour ces raisons, cela aide vraiment quand il y a plusieurs options de guidage manuel. FANUC offre deux types de poignées de guidage manuel : l'une inclut la sécurité intégrale nécessaire pour les robots standards et l'autre est sans fil et fonctionne avec la série CR de robots à limitation de puissance et de force. Quand un produit a beaucoup d'options fonctionnelles, c'est comme avoir une boîte à outils bien fournie — vous n'avez peut-être pas besoin de tous les outils tout le temps, mais les avoir disponibles quand nécessaire peut aider les utilisateurs à contourner rapidement les obstacles.

Apprentissage par points — Dans l'apprentissage par points, l'utilisateur déplace le robot en utilisant la poignée de guidage manuel à une position, puis appuie sur le bouton d'apprentissage pour enregistrer le point. L'utilisateur continue de guider le robot vers la position suivante et enregistre le point. Répéter ce processus peut générer rapidement un programme de mouvement complet pour toute l'application. L'apprentissage par points est un processus intuitif qui est particulièrement facile pour ceux qui n'ont jamais utilisé ou programmé un robot.

Apprentissage par chemin — Pour certains processus, l'enregistrement du chemin de mouvement complet du robot est requis. Cette méthode s'applique à des applications comme le ponçage ou le polissage sur une surface de contour complexe quand 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 rejoue ensuite précisément le chemin complet. L'opérateur appuie simplement et maintient le bouton d'apprentissage et déplace ensuite le robot le long du chemin. Au fur et à mesure que le robot bouge, des positions sont générées à des intervalles prédéfinis. Une fois le mouvement terminé et le bouton relâché, le chemin est généré dans le programme. Si un affinement est nécessaire, chaque position peut être modifiée individuellement pour atteindre le chemin parfait.

Une autre caractéristique de la poignée de guidage manuel est un bouton pour contrôler l'outillage. Chaque pression du bouton bascule l'état de l'outil. C'est particulièrement utile dans les applications robotiques où un opérateur doit déplacer une pièce d'un endroit à un autre. Des programmes sont disponibles pour limiter la fonction du préhenseur dans les zones de prise ou de dépose pour empêcher l'opérateur de relâcher accidentellement la pièce en dehors des zones prédéfinies.

Certaines applications pourraient nécessiter un mouvement de robot plus lent et plus précis dans des zones critiques. Un bouton est inclus qui peut automatiquement changer le mouvement du robot sous contrôle de guidage 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 seulement un mouvement linéaire, n'autorisant pas la rotation de l'outil. Un bouton est inclus pour changer le profil de mouvement de l'articulation rotationnelle à seulement un mouvement linéaire.

Sur le produit de guidage manuel filaire plus grand, un bouton additionnel est inclus pour programmer des applications nécessitant un contrôle de processus ultime et de la flexibilité telles que des opérations multi-étapes ou quand les réglementations de sécurité locales exigent une opération à deux mains du robot. Souvent, ce bouton additionnel est utilisé pour indiquer la fin de la portion de guidage manuel de l'application et permet au robot de retourner 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 l'opération collaborative de 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 selon les tâches.

Exemple d'application 1

Cette application a un opérateur utilisant un dispositif d'assistance au levage manuel pour charger des pièces dans une station d'assemblage qui alimente le reste de la ligne. L'opérateur marche le dispositif d'assistance au levage vers le rack de pièces et prend la pièce, puis marche la pièce vers la station d'assemblage et la charge dans le dispositif de fixation. Une fois la pièce en place, l'opérateur déplace le dispositif d'assistance au levage hors du chemin pour qu'il n'interfère pas avec le reste de l'opération. Au lieu d'ajouter automatiquement un robot de guidage manuel comme remplacement direct pour l'assistance au levage, examinons les fonctions de l'application séparément.

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

La partie 2 commence une fois que le robot prend la pièce et l'apporte au rideau lumineux. À ce stade, l'opérateur traverse le rideau lumineux, ce qui met le robot en vérification de vitesse zéro évaluée en sécurité. Une fois l'interrupteur d'autorisation activé, le mouvement du robot est sous le contrôle de l'opérateur qui le guide alors dans la zone d'assemblage où la pièce est chargée dans le dispositif de fixation. Une fois la pièce relâchée, l'opérateur guide le robot en retour à travers le rideau lumineux.

Quand l'interrupteur d'autorisation est relâché, le robot retourne à la vérification de vitesse zéro évaluée en sécurité jusqu'à ce que le rideau lumineux soit dégagé. Le robot peut alors reprendre le mode autonome et retourner au rack de pièces pour la prochaine pièce. L'opérateur effectue l'opération d'assemblage et envoie ensuite la pièce vers la ligne vers la prochaine station. En n'ayant pas à aller chercher les pièces manuellement du rack de pièces, le temps de l'opérateur est libéré pour effectuer du travail à valeur ajoutée supplémentaire.

La économie de temps peut être suffisante pour réduire le nombre de stations d'assemblage sur la ligne puisque l'opérateur peut effectuer du travail supplémentaire dans le temps de tâche de la première station. Aussi, à la fin du quart, l'opérateur sera moins fatigué de ne pas avoir à marcher entre la première station et le rack de pièces pour chaque cycle de pièce.

Exemple d'application 2

Cet exemple implique une station d'inspection de soudure collaborative existante. Ce système d'arrêt surveillé évalué en sécurité a le robot apportant 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. Quand les soudures ont besoin de retouches, la pièce peut ne pas être à l'angle idéal pour souder. Au lieu de nécessiter un technicien pour aller à la cellule et jogger le robot, le guidage manuel est utilisé. La poignée de guidage manuel est attachée à l'outillage dans un endroit pratique pour que l'inspecteur de soudure y accède.

L'activation du guidage manuel permet de déplacer facilement la pièce à la bonne position pour les retouches de soudure. Cela permet également à l'inspecteur de voir plusieurs côtés de la pièce en la déplaçant manuellement avec la poignée de guidage manuel. Cette application incorpore maintenant deux types d'opération collaborative et est un exemple de comment plusieurs types d'opération collaborative peuvent être conçus ensemble pour fournir la solution de fabrication idéale.

Exemple d'application 3

Une bonne application de démarrage/DIY implique l'utilisation du guidage manuel pour simplifier un processus de vision où les styles de pièces ou les plateaux sont changés 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, et commence ensuite le processus.

Au fur et à mesure que les plateaux de pièces changent, la position de vision du robot doit être ajustée. L'utilisation du guidage manuel peut soulager l'opérateur d'avoir à mettre le robot en mode apprentissage pour faire des changements 'trouver vision' sur le boîtier d'apprentissage. Une fois cette fonction pré-programmée, l'opérateur peut faire les changements nécessaires en utilisant l'outil de guidage manuel. Le bouton de processus supplémentaire sur l'outil de guidage manuel communique que l'opérateur a déplacé le robot à la main à une nouvelle position 'trouver vision'. Le robot utilise alors la nouvelle position apprise avec le guidage manuel jusqu'au prochain changement de plateau de pièces.

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

Exemple d'application 4

De nombreux ateliers de soudure à haute variété/faible volume connaissent un manque de soudeurs formés et qualifiés. L'ajout de guidage manuel à un robot de soudure à l'arc permet à un opérateur avec des connaissances de base en soudure d'enseigner facilement des programmes pour souder leurs pièces en petits lots. L'opérateur utilise le guidage manuel pour déplacer la torche de soudure, de sorte que le fil est dans la position appropriée pour le joint de soudure. Les boutons sur le matériel de guidage manuel fournissent 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 à la prochaine station de soudure.

Le guidage manuel de robot soulage le besoin pour le soudeur d'être compétent en jogging et programmation du robot avec le boîtier d'apprentissage. En permettant au soudeur de programmer rapidement et facilement le robot, ils sont capables de maintenir la production en marche à plusieurs stations avec un mélange de pièces élevé.

À mesure que de plus en plus de fabricants de petite et moyenne taille implémentent des robots pour s'attaquer à une variété d'applications et de processus, les outils et techniques de guidage manuel continueront de s'étendre en fonctionnalité et de devenir encore plus faciles à utiliser.

Cet article a été contribué par FANUC America Corp., Rochester Hills, MI. Pour plus d'informations, visitez ici .