Essentiels de l'automatisation : Guide du débutant pour l'intégration robotique

Les robots gagnent une acceptation et une popularité généralisées pour leurs capacités de manutention dans le chargement et le déchargement de pièces dans et hors des machines-outils et d'autres équipements de fabrication. Lorsqu'un atelier prend la décision de se lancer et d'implémenter cette technologie, il fait face à certaines questions importantes. Ici, nous examinerons de nombreux détails de base, tels que où acheter l'automatisation à bras articulé et quoi savoir avant de commencer la recherche d'un tel équipement.

Robots

Au cœur du système de chargement se trouve le robot, et de nombreuses marques, styles et choix différents peuvent être considérés. Pour la plupart, cet article traitera des robots à bras articulé qui sont devenus si populaires dans les scénarios de chargement de machines. Lorsque un atelier cherche à acheter un tel équipement, il doit s'assurer qu'il peut gérer le travail comme prévu et considérer l'organisation derrière le robot. Ce n'est un secret pour personne que les robots font partie intégrante de nos industries automobiles, qui fournissent un excellent exemple des niveaux élevés de support requis. Un atelier devrait considérer des marques de robots qui peuvent fournir ce type de support après l'achat.

Différents robots sont conçus pour différents types d'environnements. Pour les entreprises de fabrication, il est important de sélectionner un robot de qualité industrielle conçu pour fonctionner dans l'environnement couvert de copeaux et gouttant de liquide de refroidissement qui est normal dans notre monde de chargement de machines-outils, et non quelque chose conçu pour fonctionner dans un laboratoire ou une usine de transformation alimentaire.

Les robots sont dimensionnés par portée et charge utile. La portée du robot requise est probablement mieux déterminée par l'équipe conçant la cellule. C'est une fonction de la taille de la cellule en combinaison avec l'endroit d'où viennent les pièces entrantes, où les pièces finies vont être placées et l'accès disponible à la machine en cours de chargement et déchargement.

La charge utile est la quantité de poids que le robot peut soulever, mais ce nombre peut être un peu trompeur. Au-delà du poids de la pièce lui-même, la charge utile est la quantité qu'un robot peut soulever, y compris tous les outils, pinces, plaques d'adaptation, rallonges, etc. qui sont montés sur le robot pour saisir les pièces. De plus, ce poids est indiqué à partir d'un point spécifique sur le devant du robot. Plus le poids est loin de ce point, moins le robot peut gérer de poids. Pour une bonne règle empirique, pour la plupart des applications standards de chargement/déchargement, seulement environ la moitié de la charge utile devrait être attribuée aux pièces. Pour une vérification plus définitive, la plupart des entreprises de robots ont un logiciel de vérification de charge utile pour s'assurer que la charge utile est dans les spécifications du robot.

Outillage de bout de bras

L'outillage de bout de bras (EOAT) est l'outillage monté à l'extrémité du robot pour aider à effectuer les tâches nécessaires, telles que le mouvement des pièces. Bien que divers types d'outillage, tels que les ventouses et les aimants, soient disponibles pour saisir les pièces, le style le plus courant sur le plancher d'atelier utilise des pinces pneumatiques. Comme pour le robot lui-même, des pinces de qualité appropriées pour l'environnement de travail sont importantes.

L'application dictera la taille et la quantité de mâchoires et de pinces nécessaires. Les pinces sont disponibles dans de nombreuses configurations et peuvent avoir deux, trois ou quatre mâchoires. Les pinces à deux mâchoires, fermeture parallèle, sont les pinces de prédilection pour tout ce qui est carré, rectangulaire ou facilement saisi entre deux doigts. Les pinces à trois mâchoires s'adaptent à la saisie de pièces rondes et hexagonales, tout comme un mandrin trois mâchoires est si répandu sur un tour. Cependant, pour des pièces rondes et hexagonales dans un arrangement répétable, comme un plateau configuré avec des colonnes et des rangées de pièces, les pinces à quatre mâchoires sont souvent plus gérables.

Système d'alimentation/évacuation

L'alimentation/évacuation est le terme donné à la méthode pour amener les pièces entrantes au robot ou à la cellule et déplacer les pièces finies loin. Le système d'alimentation stocke un certain nombre de pièces en file d'attente et amène ces pièces entrantes à un endroit répétable pour le robot en préparation du chargement dans la machine. Le système d'évacuation amène les pièces finies loin du robot et vers l'opérateur et stockera également un nombre limité de pièces finies.

La mise en place d'un système d'automatisation nécessite de nombreuses décisions, mais l'une des plus importantes est le système d'alimentation/évacuation. Ce système sera le point où l'opérateur interagit le plus avec le système d'automatisation, donc s'assurer qu'il supporte ce qui est nécessaire est important. Par exemple, faire placer les pièces par l'opérateur dans une orientation spécifique dans un tiroir est une bonne solution pour les volumes plus faibles, mais sera intensif en main-d'œuvre lors de la fabrication de nombreuses pièces identiques, surtout si le temps de cycle est court. Les systèmes d'alimentation et d'évacuation pourraient être séparés (par exemple, un système d'alimentation vibrant en vrac à l'entrée et une goulotte à la sortie) ou combinés (par exemple, un tiroir, où l'opérateur place les pièces entrantes, et le robot prend la pièce brute et replace les pièces finies). Les réponses aux questions dans la barre latérale de cet article aident à mieux identifier quelle configuration fonctionnera le mieux.

Les tiroirs sont normalement fixés sur le côté de la protection de la cellule d'automatisation et permettent à l'opérateur une interface commode avec le système d'automatisation. Les tiroirs ont une capacité limitée, donc une méthode populaire est d'avoir plusieurs tiroirs dans une configuration empilée similaire à ceux d'une commode. Le robot tirera le tiroir spécifique dont il a besoin. Une fois terminé avec le tiroir, le robot le repoussera dans la commode et tirera le tiroir suivant pour continuer le processus. Normalement, il y aura un insert dans le tiroir avec une série de poches en rangées et colonnes pour permettre le positionnement précis et répétable des pièces afin que le robot sache où se trouve la pièce pour la saisir.

Les convoyeurs fournissent également une méthode flexible (et populaire) pour amener les pièces dans et hors d'une cellule d'automatisation. Le convoyeur peut utiliser des guides de voie réglables et amener des rangées de pièces à des positions répétables pour que le robot les saisisse, ou il pourrait être configuré pour déplacer plusieurs palettes de pièces dans et hors de la cellule lors de la manipulation d'un grand volume de pièces. Les convoyeurs sont flexibles et normalement compétitifs en prix, mais lorsqu'ils sont nécessaires pour de grands volumes de pièces, leurs exigences de longueur peuvent créer des problèmes d'espace dans un atelier encombré.

Une goulotte est une bonne et peu coûteuse méthode d'évacuation. Le robot laisse simplement tomber une pièce sur une goulotte inclinée pour utiliser la gravité pour l'amener à une boîte. Toutes les pièces ne peuvent pas utiliser une goulotte, car les dommages aux pièces sont quelque chose à considérer avec cette méthode.

L'alimentation vibrante en vrac (bol vibrant ou similaire) est une excellente méthode pour manipuler de grands volumes de pièces. Presque aucune main-d'œuvre d'opérateur n'est requise, limitée à simplement vider un grand seau de pièces dans le bol. Ces alimentateurs en vrac ne sont pas connus pour leur flexibilité et sont généralement conçus pour ne manipuler que quelques pièces similaires.

Bridage

Comme pour tout travail sans automatisation, la façon dont la pièce doit être maintenue pour l'opération d'usinage est importante, mais lors de l'utilisation de l'automatisation, le bridage de la machine doit maintenant être automatique. De plus, la façon dont le robot tiendra la pièce pendant le chargement et le déchargement est d'une préoccupation égale afin que le bridage de la machine et les pinces sur le robot puissent travailler ensemble. Par exemple, les mâchoires d'étau peuvent souvent être dégagées ou légèrement modifiées pour accommoder les doigts de pince du robot qui tiennent la pièce.

La plupart des tours ont déjà un système d'actionnement hydraulique en standard, mais le bridage et le contrôle du bridage ne font normalement pas partie du package standard d'une fraiseuse. Les options de bridage sur une fraiseuse offrent des avantages similaires, qu'elles soient automatiques ou non ; étaux, mandrins et mandrins expansibles sont tous d'excellents choix, selon les exigences des pièces. La considération la plus importante concerne la façon dont le bridage automatique sera contrôlé (hydraulique ou pneumatique).

Un système hydraulique est plus cher à ajouter à une machine, mais générera plus de force et tend à être une bonne méthode de contrôle de bridage à usage général. Un système pneumatique permettra d'ajuster discrètement la force de serrage pour accommoder des pièces délicates, mais ne générera pas autant de puissance (et, par conséquent, de force de serrage) que l'hydraulique.

Où acheter

Il y a plusieurs avenues différentes à considérer lors de l'achat d'automatisation. L'automatisation à bras articulé est normalement construite par un intégrateur qui se spécialise dans le travail avec les robots. Les robots peuvent être utilisés de nombreuses façons différentes, donc il est important de s'assurer que l'intégrateur est compétent pour mettre des robots sur des machines. Lors de la mise en place de la robotique sur un nouvel équipement, certaines entreprises de machines-outils ont leur propre groupe d'intégration qui gérera l'intégration, et certaines utilisent un intégrateur externe vers lequel elles dirigeront la plupart de leur travail d'intégration. Si l'automatisation doit être ajoutée à un équipement existant dans l'atelier, le fournisseur de machines d'origine peut être en mesure d'aider. Sinon, des intégrateurs indépendants peuvent facilement intervenir pour gérer l'installation.

Quel que soit celui qui mettra en place le système, il est important d'avoir de la clarté sur qui sera responsable de quoi. Lorsque tout l'équipement est acheté auprès d'un seul fournisseur, c'est clairement la responsabilité de cette entreprise de s'assurer que toutes les différentes pièces d'équipement fonctionnent correctement ensemble. Cependant, si la machine-outil est fournie par une entreprise et le robot par une autre, les lignes de responsabilité peuvent facilement être floues. Les questions difficiles entourant la responsabilité doivent être posées dès le départ à chacun des fournisseurs impliqués.

Pour plus d'informations sur les robots et l'automatisation de Methods Machine Tools Inc., appelez le 978-443-5388 ou visitez methodsmachine.com.

Détailler les exigences

Un examen attentif de ces considérations ira loin dans la mise en place d'un système d'automatisation qui fournit un mouvement de pièces efficace et efficace. Les réponses à ces questions seront importantes pour l'équipe qui conçoit la cellule :

• Quels sont les poids maximum et minimum des pièces qui tourneront dans la cellule ?
• Quel est l'état des pièces à leur arrivée à la cellule (forme, pièce brute, barre coupée, fonderie, forgeage, pré-usinée, taille, arêtes vives/bavures, recouvertes de copeaux/liquide de refroidissement/huile) ?
• Le processus d'usinage sera-t-il à opération unique ou à opérations multiples nécessitant du retravail ?
• Combien de pièces et pendant combien de temps la file d'attente d'alimentation doit-elle fournir ?
• La cellule tournera-t-elle en « lights out » ou un opérateur sera-t-il disponible pour superviser le processus ?
• Quel type d'inspection en cours de processus sera inclus ?
• Combien d'espace au sol est disponible pour la cellule d'automatisation ?
• La capacité de cette machine sera-t-elle prise par l'automatisation ou sera-t-elle utilisée sans l'automatisation pour un certain pourcentage du temps ?