Maîtriser l'intégration cobot : 4 questions clés répondues

Troy Ojalehto, intégrateur système certifié Universal Robots, intègre le cobot UR5 pour chargement de machines CNC chez Toolcraft Inc. Certains ateliers choisissent un intégrateur, d'autres font l'intégration eux-mêmes. Crédits photos : Universal Robots Inc.

L'intégration de robots collaboratifs ou « cobots » est devenue de plus en plus populaire pour les ateliers cherchant à automatiser le chargement de machines. Pendant la pandémie de COVID-19 surtout, beaucoup d'entreprises ont réalisé l'importance de l'automatisation face aux défis de distanciation sociale et d'opérateurs absents. D'autres avaient déjà commencé à utiliser des cobots pour utiliser leurs tourneurs qualifiés sur des tâches plus importantes où le cerveau humain est irremplaçable.

Bien que les cobots varient en conception, ils présentent tous une combinaison de technologies leur permettant de fonctionner en sécurité aux côtés d'humains dans un espace partagé, contrairement aux robots industriels conventionnels qui opèrent de manière autonome dans une cellule protégée. Ressemblant et fonctionnant majoritairement comme un bras humain (six ou sept axes), ils sont faciles à programmer. De nombreux fabricants affirment que les opérateurs ont besoin de peu ou pas d'expérience en programmation robotique pour les configurer et programmer avec succès.

Cependant, les entreprises sans expérience d'intégration robotique peuvent avoir des réserves à se lancer tête baissée dans le chargement de machines par cobot, des questions sans réponse pouvant persister. Pour y répondre, nous avons interrogé Universal Robots (UR), fabricant de cobots, pour éclairer les bases de l'installation d'un cobot.

Comment faire communiquer le CNC et le robot ?

La réponse dépend de l'âge de la machine-outil et du CNC. Il y a deux formes de base de communication. Pour les machines anciennes, c'est probablement par E/S numériques (I/O) et câblage relais. Cette fonction émet un signal du CNC vers le cobot, qui le reçoit comme commande d'entrée communiquant des conditions telles que broche marche/arrêt, mâchoires ouvertes/fermées, porte ouverte/fermée, etc.

Pour les machines plus récentes, la communication Ethernet est la plus efficace pour communiquer dans les deux sens entre le CNC et le cobot, ou pour envoyer des « signaux de handshake » (handshaking signals). Ce sont la dernière forme de communication dans l'industrie, et ils nécessitent une interface plug-and-play produisant un fichier EDS ou GSD pour communiquer.

Pour les machines plus récentes, la communication Ethernet est la plus efficace pour communiquer entre le CNC et le robot. VersaBuilt offre un kit de communication Ethernet qui facilite la connexion CNC-robot.

VersaBuilt, partenaire UR, propose des kits de communication Ethernet appelés Robot2CNC pour certains contrôles (dont Haas), rendant l'installation de ces connexions plus facile avec des instructions étape par étape bien écrites.

Comme la technologie machine-outil continue d'évoluer, les dernières machines sont conçues pour mieux supporter l'automatisation collaborative. « Les constructeurs de machines-outils ont compris que c'est un avantage concurrentiel clé », dit Joe Campbell, responsable senior marketing stratégique et développement applications chez UR. « Donc ils sont plus accommodants que jamais. Ils facilitent l'interface au lieu de la bloquer. »

En résultat, l'intégration devient plus facile avec les dernières machines-outils, et cette facilité continuera de croître, ajoute Karl Sheppard, responsable régional service client chez UR.

Il pense que la communication plug-and-play est l'aspect le plus important pour beaucoup de petits et moyens ateliers pour avoir la capacité d'intégrer rapidement ces cobots. « Combler le fossé de l'interface est finalement la clé », dit-il.

Ai-je besoin d'un intégrateur ?

Certains ateliers choisissent un intégrateur (entreprise qui vient sur site intégrer le cobot en atelier), d'autres font l'intégration eux-mêmes. Cela dépend de l'expertise robot/cobot de l'atelier et de son niveau de confort pour installer un cobot seul.

Les intégrateurs robot ont beaucoup d'expérience avec différentes marques de cobots, et connaissent les différentes interfaces et installations, explique Sheppard. Pour des utilisateurs de cobot pour la première fois, un atelier peut se sentir plus confiant avec un intégrateur.

Cependant, il croit que les ateliers et leurs ingénieurs peuvent être plus critiques pour le processus d'intégration qu'un intégrateur car ils connaissent leurs machines et besoins d'automatisation le mieux.

Dois-je fabriquer mon propre outillage de bout de bras ?

Beaucoup d'ateliers choisissent de construire leur propre outillage de bout de bras (EOAT) pour leurs cobots car ils en ont la capacité en interne. Ça économise de l'argent, et ils ont le contrôle sur la qualité et la conception pour leurs besoins exacts.

Si un atelier choisit de ne pas faire son propre EOAT, il y a d'autres options. Par exemple, les pinces OnRobot sont certifiées UR+, ce qui signifie qu'elles s'intègrent parfaitement avec les cobots UR, matériel et logiciel. Tout le logiciel de contrôle de la pince est intégré sur le pendant d'apprentissage du cobot UR.

Cependant, d'autres préoccupations doivent être adressées avant de décider de prendre un tel projet en interne. « Il faut considérer la sécurité, le câblage et la communication avec le CNC », explique Sheppard. Savoir programmer ou communiquer les commandes de handshake est critique, dit-il.

Si un atelier n'est pas à l'aise avec les détails de la création de son propre EOAT, l'achat de composants UR+ est une option. Le programme partenaire UR+ propose des pinces de préhension développées par différentes entreprises partenaires, personnalisées et certifiées pour les robots UR.

Dois-je faire une évaluation des risques ?

Oui. Les cobots ont besoin d'une évaluation des risques comme leurs homologues robots traditionnels. En fait, les cobots UR ont 17 niveaux de protocole de sécurité, ajustés aux exigences uniques de chaque atelier.

Les ajustements d'installation selon cette évaluation sont bien plus faciles avec les cobots qu'avec les robots. « Avant, vous aviez une évaluation des risques, et vous deviez entrer et éventuellement agrandir votre clôture, reculer ceci de deux pieds, etc. », dit Sheppard sur l'installation de robots traditionnels. « Maintenant, vous avez un cobot où vous pouvez entrer et changer la force ou la vitesse ou d'autres variables en quelques secondes pour correspondre à votre évaluation. Donc, du point de vue facilité d'intégration, vous pouvez littéralement faire des changements logiciels qui deviennent matériel, et vous êtes prêt en quelques heures. »

Les cobots sont connus pour leur facilité de programmation et d'utilisation. Ce pendant d'apprentissage n'est pas seulement convivial mais aussi résistant à la poussière et à l'eau.

Pour un atelier inexpérimenté qui n'a pas fait d'évaluation des risques pour l'automatisation, Campbell recommande de visiter le site de la Robotics Industry Association (RIA), robotics.org, pour suivre la formation fondamentale sur la sécurité robotique et l'évaluation des risques qu'elle propose avant de commencer le processus.

« La RIA a des formations à coût efficace », dit Campbell. « Cependant, si vous n'avez personne dans votre équipe qui a le temps pour cela, alors peut-être devriez-vous aller à l'extérieur. La RIA a une collection de consultants qualifiés qui visiteront une entreprise pour aider. » Il recommande éventuellement d'engager un consultant pour la première intégration cobot, et après la première expérience, l'atelier comprendra probablement le processus et n'aura pas besoin de consultant la prochaine fois.

La spécification technique ISO/TS 15066:2016 est un autre bon point de départ pour faciliter l'intégration cobot. Elle offre des conseils pour mener des évaluations préliminaires des risques plus sophistiquées du système cobot et de l'environnement qu'il partagera avec les humains.

Universal Robots USA Inc. | 844-462-6268 | universal-robots.com

Crédit photo paysage : Universal Robots